包括用于電容器的電荷控制二極管的led串驅(qū)動器電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制至少一個(gè)負(fù)載(D1，D2，D3)的電路裝置(1)。為了提供用于從電流源提取輔助供電以便控制分流開關(guān)的手段，本發(fā)明的電路裝置(1)包括用于連接至電源(30)的輸入端子(11)；用于連接至至少一個(gè)負(fù)載(20，21，22，23)的輸出端子(12)；控制電路(10)，包括適于對至少一個(gè)負(fù)載(20，21，22，23)進(jìn)行控制的控制設(shè)備(13)；和能量存儲設(shè)備(C)，其適于向控制設(shè)備(13)提供功率。進(jìn)一步提供了可控旁通開關(guān)(M4)，其中所述旁通開關(guān)(M4)和所述控制電路(10)并聯(lián)連接并且連接在所述輸入端子(11)和所述輸出端子(12)之間。電路裝置(1)適于對旁通開關(guān)(M4)進(jìn)行操作以控制提供至該控制電路的功率。
【專利說明】包括用于電容器的電荷控制二極管的LED串驅(qū)動器電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制至少一個(gè)負(fù)載的電路裝置，一種LED燈具，一種用于LED燈具的改裝組件，以及一種用于控制至少一個(gè)負(fù)載的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]基于LED的燈具對于照明技術(shù)具有日益增長的重要性。LED的低功耗和長壽命使得它們成為受到各種應(yīng)用高度歡迎的選擇。能夠在改裝燈泡中采用白色LED，該改裝燈泡能夠替代常規(guī)的燈絲燈泡。此外，具有各種顏色的LED是本領(lǐng)域已知的。同樣已知的是，將紅色、綠色和藍(lán)色LED進(jìn)行組合來形成幾乎無限的各種顏色的效果。
[0003]如今所出售的大多數(shù)改裝LED燈泡具有開/關(guān)控制，而其它則與舍相的壁式調(diào)光器相兼容。新的研發(fā)旨在為LED燈具增加新的功能，如通過ZigBee或WiFi進(jìn)行無線控制。對于那些應(yīng)用而言，需要輔助電源對無線通信芯片進(jìn)行供電，這增加了成本以及電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
[0004]可調(diào)色的LED燈泡包括三個(gè)不同的LED (紅色、綠色和藍(lán)色)，其中每個(gè)LED的照明輸出被單獨(dú)控制以產(chǎn)生不同顏色。典型的具有多個(gè)PWM(脈沖寬度調(diào)制)通道(諸如R、G和B)的LED燈泡需要電壓至電流轉(zhuǎn)換器和輔助供電電壓以用于個(gè)體通道的控制。高端顏色控制要求對LED電流的準(zhǔn)確控制。這通常是通過準(zhǔn)確的電流水平和PWM所實(shí)現(xiàn)的。有各種方式來實(shí)現(xiàn)該LED PWM電流。
[0005]例如，在使用反激(fly-back)轉(zhuǎn)換器即具有典型變壓器設(shè)置的功率轉(zhuǎn)換級中，市電AC可以被轉(zhuǎn)換為兩個(gè)DC電壓，32V和5V。32V電壓隨后利用降壓轉(zhuǎn)換器而被轉(zhuǎn)換為恒定電流；該設(shè)置因此也被稱作“雙級功率轉(zhuǎn)換級”。由于該恒定電流即使在輸出電壓發(fā)生變化時(shí)也將得以保持，所以可能將多個(gè)LED通道串聯(lián)連接并且通過根據(jù)所要求的PWM(亮度)數(shù)值對個(gè)體通道短路而對每個(gè)通道進(jìn)行控制。
[0006]短路可以通過被應(yīng)用以控制光輸出的所謂的分流拓?fù)鋪韺?shí)現(xiàn)。這里，可能存在串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)LED通道。每個(gè)LED通道包括一個(gè)LED，其與被操作用于控制相對應(yīng)LED的功耗的分流開關(guān)并聯(lián)連接。特別地，該分流開關(guān)可以是M0SFET。
[0007]對于該示例性設(shè)置的反激轉(zhuǎn)換器而言，對從反激變壓器的主繞組所得到的最大輸出功率(LED電路的32V)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)控是十分常見的。輔助供電電壓(5V)被用來對控制電子器件進(jìn)行供電并且可以從反激變壓器的輔助繞組得出。由于變壓器繞組和分流開關(guān)拓?fù)涞碾妷壕庑裕o助供電電壓可能在主繞組中的電流發(fā)生變化時(shí)出現(xiàn)變化。因此，如果采用了分流開關(guān)拓?fù)?，則用于對諸如微控制器等的控制電子器件進(jìn)行供電的恒定電壓就無法被從反激變壓器分接的輔助繞組所保持。
[0008]此外，還存在有另一種挑戰(zhàn):使得浮置供電電壓驅(qū)動分流開關(guān)。
[0009]給定以上所提到的問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種從電流源提取輔助供電以便利用成本有效、損耗減少的設(shè)置對分流開關(guān)進(jìn)行控制的手段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]該問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，根據(jù)權(quán)利要求13的LED燈具以及根據(jù)權(quán)利要求14的方法而被解決。
[0011]本發(fā)明的用于控制至少一個(gè)負(fù)載的電路裝置包括用于連接至電源的輸入端子以及用于連接至至少一個(gè)負(fù)載元件的輸出端子。這里以及下文中的“負(fù)載”是指在對其施加以電壓時(shí)消耗功率的任意設(shè)備。該功率可以被變換為光、機(jī)械能、熱量等。“負(fù)載元件”是指包括負(fù)載的電路，在最簡單的情況下，其由一個(gè)負(fù)載組成。這里的術(shù)語“電源”是指任意類型的電功率源，即其可以是電壓源或電流源，并且其可以提供AC或DC電壓(或者相應(yīng)地為AC或DC電流)。優(yōu)選地，該電路裝置意在將輸入端子連接至恒定電流源。以上所提到的連接-以及以下所提到的其它連接-可以是永久的(例如，通過焊接形成)或者是可拆除的，例如像在插頭和插座系統(tǒng)中那樣。此外，所要理解的是，如果該連接由印刷電路板上導(dǎo)線路徑形成，則相對應(yīng)的端子可能無法與導(dǎo)線路徑的其余部分區(qū)分開來。該輸出端子適于至少在輸入端子連接至電源時(shí)向至少一個(gè)負(fù)載元件提供功率。
[0012]該電路裝置進(jìn)一步包括控制電路和可控旁通開關(guān)。該控制電路包括適于對至少一個(gè)負(fù)載元件進(jìn)行控制的控制設(shè)備，以及適于向該控制設(shè)備提供功率的能量存儲設(shè)備。這里負(fù)載元件的控制是指穩(wěn)定和/或改變其操作狀態(tài)，例如通過對負(fù)載進(jìn)行激勵或去激勵或者改變其所消耗的功率數(shù)量。然而，根據(jù)負(fù)載的類型，可以對多個(gè)操作參數(shù)進(jìn)行控制。
[0013]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以采用閉環(huán)控制以及開環(huán)控制，即可以使用或不使用對負(fù)載元件的狀態(tài)的反饋。優(yōu)選地，控制設(shè)備適于對負(fù)載元件進(jìn)行控制而使得該負(fù)載元件的操作狀態(tài)是時(shí)間相關(guān)的?？刂圃O(shè)備的控制能力能夠以軟件或硬件來實(shí)施。優(yōu)選地，該控制設(shè)備是微控制器。該能量存儲設(shè)備優(yōu)選地能夠以電場和/或磁場存儲能量。當(dāng)能量存儲在該能量存儲設(shè)備中時(shí)，其能夠至少臨時(shí)向該控制設(shè)備提供功率。因此，其必須至少臨時(shí)電連接至該控制設(shè)備。通常，該連接是永久的。
[0014]該旁通開關(guān)是能夠在低電阻狀態(tài)和高電阻狀態(tài)之間進(jìn)行切換的設(shè)備。這里以及在下文中，開關(guān)處于低電阻狀態(tài)被稱作“閉合”而處于高電阻狀態(tài)則被稱作“打開”。中間狀態(tài)和/或兩種以上所提到的狀態(tài)之間的連續(xù)切換是可能的，但是對于本發(fā)明而言并非是必要的。根據(jù)本發(fā)明的旁通開關(guān)的示例包括開關(guān)設(shè)備，諸如機(jī)械開關(guān)、繼電器、半導(dǎo)體晶閘管(thyristor)或晶體管，尤其是MOSFET。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，該旁通開關(guān)和控制電路并聯(lián)連接并且連接在所述輸入端子和所述輸出端子之間。因此，當(dāng)該旁通開關(guān)閉合時(shí)，關(guān)于控制電路從輸入端子向負(fù)載元件提供旁通，而該旁通在旁通開關(guān)打開時(shí)被阻斷(或至少減小)。
[0016]此外，該電路裝置適于對該旁通開關(guān)進(jìn)行操作以控制提供至控制電路的功率。也就是說，該電路裝置打開和閉合該旁通開關(guān)，因此提供至控制電路的功率得到控制。優(yōu)選地，輸入和輸出端子之間通過該控制電路的電流通過操作該旁通開關(guān)而被控制。優(yōu)選地，該電路裝置適于在該旁通開關(guān)打開是對該能量存儲設(shè)備進(jìn)行充電。
[0017]該電路裝置適于將負(fù)載元件連接至輸出端子，從而該負(fù)載元件關(guān)于輸入端子而與旁通開關(guān)和控制電路中的每一個(gè)串聯(lián)連接。在這種情況下，當(dāng)該旁通開關(guān)閉合時(shí)，如果閉合的旁通開關(guān)的電阻足夠低，則從輸入端子通過控制電路到輸出端子的電流減小(并且優(yōu)選地可忽略)。當(dāng)該旁通開關(guān)打開時(shí)，從輸入端子通過控制電路到輸出端子的電流增大。通過控制電路的電流的變化對應(yīng)于對其提供的功率的變化。
[0018]因此，可能通過打開旁通開關(guān)而增加提供至控制電路的功率以對該能量存儲設(shè)備進(jìn)行充電。當(dāng)該旁通開關(guān)閉合時(shí)，較少的功率(或根本沒有功率)被提供至控制電路，其可能不足以對控制設(shè)備進(jìn)行操作。然而，控制電路仍然能夠被能量存儲設(shè)備所提供的功率進(jìn)行操作。當(dāng)負(fù)載元件(如LED)被連接至輸出端子并且旁通開關(guān)被閉合時(shí)，在輸入端子所提供的功率可以基本上被該負(fù)載元件所消耗(因?yàn)殚_關(guān)所消耗的功率數(shù)量可以忽略不計(jì))，而在該狀態(tài)下被旁通的控制電路可以基本上僅消耗由能量存儲設(shè)備所提供的功率。
[0019]利用本發(fā)明的電路裝置，能夠至少臨時(shí)地使控制設(shè)備獨(dú)立于連接至輸入端子的“外部”電源。這是由于能量存儲設(shè)備，其即使在控制電路被旁通的情況下也能夠保持對控制單元的供電。在以下所解釋的某些實(shí)施例中，能量存儲設(shè)備能夠保持控制單元的(最小)操作電壓。另一方面，由于能量存儲設(shè)備使用功率，即通常通過輸入端子所提供的電流，所以控制單元無需額外的電源、負(fù)載繞組或轉(zhuǎn)換器。因此，能夠使用單級AC至恒定電流驅(qū)動器作為電源，而控制設(shè)備從與連接至輸出端子的(多個(gè))負(fù)載元件(例如，LED)相同的電流對其自身進(jìn)行供電。
[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該電路裝置適于在能量存儲設(shè)備的電荷水平對應(yīng)于較低閾值的情況下打開旁通開關(guān)，并且在所述電荷水平對應(yīng)于較高閾值的情況下閉合旁通開關(guān)。特別地，該電荷水平可以由電壓水平所給出。由于能量存儲設(shè)備與控制設(shè)備并聯(lián)連接，所以該電壓水平可以輕易地通過測量控制設(shè)備處的電壓而確定。較低閾值通常將被選擇為使得該控制設(shè)備保持能夠進(jìn)行操作，雖然能夠想到該控制設(shè)備的臨時(shí)斷電是可以接受的。因此，當(dāng)電荷水平下降至或低于較低閾值時(shí)，通過打開旁通開關(guān)而開始對能量存儲設(shè)備進(jìn)行再充電。該較高閾值一般將被選擇為高于該較低閾值。然而，兩個(gè)閾值可以相同。在這種情況下，可以采用一些類型的時(shí)間延遲來防止該電路連續(xù)打開和閉合旁通開關(guān)。
[0021]作為替換，該旁通開關(guān)可以根據(jù)預(yù)定時(shí)間模式打開和閉合。這尤其在與該電路裝置的操作相關(guān)的所有參數(shù)(電源和(多個(gè))負(fù)載元件等的規(guī)范)都已知并且性能能夠事先大程度上預(yù)測的情況下是可能的。
[0022]優(yōu)選地，該控制設(shè)備適于有選擇地對多個(gè)負(fù)載元件進(jìn)行控制。這意味著多個(gè)負(fù)載元件中的每一個(gè)可以單獨(dú)控制，例如一個(gè)負(fù)載元件被去激勵而另一個(gè)負(fù)載元件仍然活躍。本發(fā)明的電路裝置尤其在控制設(shè)備適于有選擇地控制多色LED燈具的LED單元的情況下是有用的。這里，術(shù)語“LED單元”是指包括至少一個(gè)LED的負(fù)載元件。通常，一個(gè)LED單元中的所有LED將為相同顏色，但是不同顏色在一個(gè)“LED單元”內(nèi)的“混合”也是可能的。在多色LED燈具中，不同LED單元包括具有不同顏色(或顏色組合)的LED。例如，一個(gè)LED單元可以僅包括藍(lán)色LED,而另一個(gè)單元則包括紅色LED或者紅色和綠色LED的50:50的組八口 ο
[0023]特別優(yōu)選地，該控制設(shè)備適于對可調(diào)色LED燈具的紅色、綠色和藍(lán)色LED進(jìn)行控制。如本領(lǐng)域已知的，可調(diào)色LED燈具包括至少一個(gè)紅色、一個(gè)綠色和一個(gè)藍(lán)色單元,其中每個(gè)LED單元的亮度可以單獨(dú)控制(根據(jù)預(yù)定模式或者根據(jù)用戶輸入)從而使得能夠通過附加顏色混合而幾乎實(shí)現(xiàn)每種顏色。
[0024]雖然旁通開關(guān)的控制可以由電路裝置中的單獨(dú)組件來進(jìn)行，但是優(yōu)選地，該控制設(shè)備適于控制旁通開關(guān)。因此，本發(fā)明所必要的控制功能-負(fù)載元件的控制和旁通開關(guān)的控制-可以共同部署在一個(gè)組件(例如，微控制器)中。此外，在這種情況下，控制設(shè)備自行確定其功率源，即連接至輸入端子的電源或者能量存儲設(shè)備。
[0025]優(yōu)選的，該能量存儲設(shè)備是至少一個(gè)電容器并且所述電容器和控制設(shè)備關(guān)于輸入和輸出端子并聯(lián)連接。在該實(shí)施例中，該電容器能夠被充電至足以在旁通開關(guān)打開時(shí)用于操作控制設(shè)備的電壓。當(dāng)旁通開關(guān)閉合時(shí)，該電容器將進(jìn)行放電同時(shí)為控制設(shè)備提供能量。由于該電容器與控制設(shè)備并聯(lián)連接，所以應(yīng)用于控制設(shè)備的電壓由該電容器所充電達(dá)到的電壓來定義。該實(shí)施例因此對于保持控制單元的(相對穩(wěn)定的)操作電壓非常有用。該電容器的電容以及“放電間隙”的長度可以進(jìn)行選擇而使得電壓并不會下降至低于對控制設(shè)備進(jìn)行操作所必需的水平。作為替換或除了電容器之外，可以使用可充電電池或蓄電池作為根據(jù)本發(fā)明的能量存儲設(shè)備。
[0026]可替換地或除此之外，能夠想到的是,能量存儲元件包括具有電感的元件，如線圈，其與控制設(shè)備串聯(lián)連接。在這種情況下，該電感防止了通過控制設(shè)備的電流立即下降，因此至少在短的時(shí)間間隔內(nèi)向控制設(shè)備提供能量。此外，能量可以被存儲為動能，例如在作為電機(jī)(“充電間隙”)以及作為發(fā)電機(jī)(“放電間隙”)交替工作的冷卻風(fēng)扇中。
[0027]由于能量存儲設(shè)備意在當(dāng)旁通開關(guān)閉合時(shí)保持對控制設(shè)備的供電，所以能量存儲元件上任何的額外消耗都應(yīng)當(dāng)被防止。因此，優(yōu)選地，該電路裝置包括放電控制元件，其適于防止該能量存儲設(shè)備通過旁通開關(guān)進(jìn)行放電。這尤其在旁通開關(guān)閉合時(shí)加以應(yīng)用。一種實(shí)現(xiàn)該目的的簡單方式是在輸入端子和能量存儲設(shè)備之間提供二極管。因此，放電電流能夠流過該二極管以對能量存儲設(shè)備進(jìn)行充電，但是當(dāng)旁通開關(guān)閉合時(shí)，則沒有(或僅有可忽略的)放電電流能夠流過旁通開關(guān)。不同于二極管，可以使用本領(lǐng)域已知的更為復(fù)雜的整流元件。代替這些“靜態(tài)”元件，可能提供第二開關(guān)，其在旁通開關(guān)打開時(shí)閉合且反之亦然。還能夠想到，該旁通開關(guān)是接管這兩種功能的撥動開關(guān)。
[0028]本發(fā)明的一個(gè)方面在于，其可以在負(fù)載的操作被一些外部輸入所影響的系統(tǒng)中使用。在一種這樣的實(shí)施例中，控制設(shè)備適于從傳感器單元接收控制信號。這樣的傳感器單元例如可以包括觸摸傳感器、運(yùn)動傳感器、亮度傳感器等。例如，如果負(fù)載是如LED的光源，則其亮度可以根據(jù)周圍亮度進(jìn)行控制或者其可以通過觸摸或運(yùn)動而被激活。高度優(yōu)選的是，如果該傳感器單元需要電源，則功率由該電路裝置的能量存儲設(shè)備提供。
[0029]在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，該控制設(shè)備適于從無線遙控系統(tǒng)的接收器接收控制信號。這樣的遙控系統(tǒng)尤其可以基于諸如Zigbee或Wifi的已知標(biāo)準(zhǔn)。無線電或紅外信號可以被用來實(shí)施遙控。如果接收器需要電源，則優(yōu)選地，功率由能量存儲設(shè)備提供。因此，提供了無線操作功能而無需另外的電源。如果需要雙向通信(例如，給出有關(guān)接收到控制信號的反饋)，則控制設(shè)備還可以適于控制無線控制系統(tǒng)的傳送器。這里，同樣優(yōu)選地，操作傳送器所需的功率由能量存儲設(shè)備提供。所理解的是，接收器和/或傳送器以及以上所提到的傳感器也可以集成到控制設(shè)備中。
[0030]該電路裝置可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)連接至輸出端子的負(fù)載元件。也就是說，關(guān)于輸入端子，該負(fù)載元件與旁通開關(guān)以及控制電路串聯(lián)連接。優(yōu)選地，該負(fù)載元件包括負(fù)載單元和分流設(shè)備，它們關(guān)于輸出端子互相并聯(lián)連接。這里的“負(fù)載單元”具有如以上所解釋的含義。分流設(shè)備是至少具有高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)的設(shè)備。由于分流設(shè)備與負(fù)載單元并聯(lián)連接，所以在分流設(shè)備變換至低電阻狀態(tài)的情況下，通過分流設(shè)備的電流增大而通過負(fù)載單元的電流減小。該分流設(shè)備可以具有高電阻和低電阻狀態(tài)之間的中間狀態(tài)。該分流設(shè)備尤其可以是晶體管，優(yōu)選地為MOSFET?？商鎿Q地，可例如采用半導(dǎo)體晶閘管、機(jī)械開關(guān)、光耦合器、繼電器等。根據(jù)本發(fā)明的電路裝置可以是用于LED燈具的改裝組件。例如，這樣的組件件可適于“插入”在現(xiàn)有LED驅(qū)動器和LED單元之間，即輸入端子連接至LED驅(qū)動器的相對應(yīng)端子，而LED單元則連接至輸出端子。因此，該改裝組件可以被用作現(xiàn)有燈具中的擴(kuò)展單元。顯然，該改裝組件自身也可以包括LED單元。
[0031]在本發(fā)明另外的方面中，提供了一種LED燈具，其包括如以上所描述的本發(fā)明的電路裝置。這樣的LED燈具包括連接至該電路裝置的輸出端子并且由控制設(shè)備進(jìn)行控制的至少一個(gè)LED單元。通常，該燈具還將包括電源以便將市電電壓轉(zhuǎn)換為適于操作LED的DC電流。
[0032]本發(fā)明的另一個(gè)方面最終提供了一種利用電路裝置控制至少一個(gè)負(fù)載的方法。該電路裝置包括用以連接至電源的輸入端子；用于連接至至少一個(gè)負(fù)載元件的輸出端子；控制電路，其包括控制設(shè)備和能量存儲設(shè)備；以及旁通開關(guān)。這里，該旁通開關(guān)和控制單元并聯(lián)連接在所述輸入端子和輸出端子之間。根據(jù)本發(fā)明的方法，該控制設(shè)備控制至少一個(gè)負(fù)載元件，該能量存儲設(shè)備向該控制設(shè)備提供功率，并且該電路裝置對該旁通開關(guān)進(jìn)行操作以對提供至該控制電路的功率進(jìn)行控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]本發(fā)明的這些和其它方面、特征和優(yōu)勢將參考結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的描述而變得顯而易見且得以闡述，其中:
[0034]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例；和
[0035]圖2是示例性LED燈具的部件的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置I。電路裝置I包括控制電路10，其包括作為能量存儲設(shè)備的電容器C以及作為控制單元的微控制器13。控制電路10與旁通MOSFET M4并聯(lián)連接。控制電路10和旁通MOSFET M4都連接在輸入端子11和輸出端子12之間。輸入端子11連接至由LED驅(qū)動器(未示出)所提供的恒定電流源30的正端子31。電荷控制二極管D4連接至電容器C和輸入端子11之間。
[0037]輸出端子12連接至串聯(lián)連接的三個(gè)負(fù)載元件20、21、22中的第一個(gè)。每個(gè)負(fù)載元件20、21、22包括用于顏色紅、綠和藍(lán)之一的LED D1、D2、D3。由于每個(gè)負(fù)載元件20、21、22的配置是相同的，所以將僅對第一負(fù)載元件20進(jìn)行詳細(xì)描述。這里，第一 LED Dl與作為分流開關(guān)的第一 MOSFET Ml并聯(lián)連接。LED驅(qū)動器所提供的恒定電流在第一 LED Dl和第一MOSFET Ml之間進(jìn)行劃分，其中第一 LED Dl的功耗將在通過第一 MOSFET Ml的電流增大時(shí)下降。
[0038]第一 MOSFET Ml由微控制器12利用第一操作端子14進(jìn)行操作。第一操作端子14通過第一電阻器Rl連接至第一晶體管Ql的基極，該第一晶體管Ql是PNP類型。第一晶體管Ql的射極連接至電荷控制二極管D4，而其集電極則通過第二電阻器R2連接至恒定電流源30的負(fù)端子32，并且連接至NPN類型的第二晶體管Q2的基極和PNP類型的第三晶體管Q3的基極。第二晶體管Q2的射極連接至電荷控制二極管D4，而其集電極則連接至第三晶體管Q3的射極。第三晶體管Q3的集電極連接至負(fù)端子32。
[0039]第二晶體管Q2的集電極(和第三晶體管Q3的射極)通過第三電阻器R3連接至第一 MOSFET Ml的柵極。微控制器13還包括分別用于對第二和第三MOSFET M2、M3進(jìn)行操作的第二和第三操作端子15、16。第二和第三操作端子15、16以對應(yīng)于第一操作端子的方式連接至電阻器和晶體管的集合。
[0040]另外，微控制器13包括旁通操作端子17，其通過第四電阻器R4連接至旁通MOSFETM4的柵極。微控制器13還檢測電阻器C處的電壓并且使用內(nèi)部比較器電路(未示出)將其與較低閾值和較高閾值進(jìn)行比較。
[0041]在操作期間，電流源30向正端子31提供恒定電流。在初始啟動時(shí)，旁通MOSFETM4被關(guān)閉。因此，恒定電流通過微控制器13并且對電容器C進(jìn)行充電。電容器C被充電直至達(dá)到較高閾值。此時(shí)，微控制器13開啟旁通MOSFET M4?，F(xiàn)在，電流源30的電流將通過旁通MOSFET M4直接到LED Dl、D2、D3和/或分流開關(guān)Ml、M2、M3。在該狀態(tài)下，沒有(或可忽略的)來自電流源30的電流流入控制電路10。因此，微控制器13目前由電容器C進(jìn)行供電，這將導(dǎo)致電容器C的電壓下降。一旦達(dá)到電容器C的較低閾值電壓,微控制器13就關(guān)閉旁通MOSFET M4并且再次開始充電過程。通過將供電置于LED D1、D2、D3的頂端，柵極驅(qū)動電壓足以對旁通MOSFET M4進(jìn)行開關(guān)。該浮置/高側(cè)供電還支持分流開關(guān)，因?yàn)闁艠O驅(qū)動始終都高于最高的LED正向電壓。
[0042]此外，微控制器13通過操作相對應(yīng)的MOSFET Ml、M2、M3而控制第一、第二和第三LED D1、D2、D3的光輸出。作為示例，以下對第一 MOSFET Ml的操作進(jìn)行描述。
[0043]當(dāng)微控制器13將第一操作端子14處的電壓設(shè)置為低數(shù)值時(shí)，電流開始從第一晶體管Ql的射極經(jīng)由第一電阻器Rl而通過其基極流向微控制器13。第一晶體管Ql被開啟并且其集電極上的電壓開始增大。當(dāng)?shù)谝痪w管Ql的集電極電壓足夠時(shí)，其開始向第二晶體管Q2的基極提供電流，后者進(jìn)而將開始啟動。第二晶體管Q2的射極電壓朝向其集電極電壓上升。在此期間，第一 MOSFET Ml的柵極電壓開始增大并且最終第一 MOSFET Ml開啟。
[0044]為了關(guān)閉第一 MOSFET M1，第一操作端子14處的電壓被設(shè)置為高。第一晶體管Ql的基極-射極電壓下降并且導(dǎo)致第一晶體管Ql關(guān)閉。一旦第一晶體管Ql關(guān)閉，第二電阻器R2就將拉低第二和第三晶體管Q2、Q3的基極電壓。第二晶體管Q2將關(guān)閉而第三晶體管Q3將開始導(dǎo)通。第一 MOSFET Ml的柵極隨后將經(jīng)由第三電阻器R3和第三晶體管Q3放電(并且通過第三晶體管Q3的基極和第二電阻器R2放電至非常小的程度)。MOSFET Ml將被關(guān)閉。
[0045]該控制可以遵循預(yù)先確定的時(shí)間模式。然而，微控制器13也可以是ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一部分。在這種情況下，用戶能夠使用兼容ZigBee的遙控器(未示出)來選擇某些RGB顏色。該遙控器向微控制器13發(fā)送相對應(yīng)的命令，后者進(jìn)而相應(yīng)地對MOSFET Ml、M2、M3進(jìn)行操作。整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將以與微控制器13相同的方式被供電，即由恒定電流源30和電容器C進(jìn)行供電。因此，可能將ZigBee功能整合到LED燈具中而無需額外的電源。如之前所提到的，還可以添加ZigBee以外的其它功能，例如WiFi，或者微控制器13可以連接至運(yùn)動傳感器、觸摸傳感器等。在這些應(yīng)用中的每一種中，附加功能并不需要額外的電源。
[0046]圖1所示的電路裝置可以被劃分為電流源、負(fù)載(由負(fù)載元件組成)和供電&控制電路40(見圖1)。后者可以被用作現(xiàn)有照明器材的改裝組件。因此，可以增加新的控制特征和功能而無需更換整個(gè)燈具。其優(yōu)勢在于并不需要輔助電源并且所有線路調(diào)整都能夠在LED驅(qū)動器30的低壓側(cè)完成，因此使得該修改從安全的觀點(diǎn)來看是無害的。
[0047]圖2示出了供電&控制電路40如何能夠在系統(tǒng)級別下被用作擴(kuò)展單元的示例。示出了 LED燈具的部件。LED驅(qū)動器30連接至市電供電的火線50和中性線51。作為改裝組件41的一部分的供電&控制電路40能夠連接至LED驅(qū)動器30的低壓側(cè)。任何以上所提到的新特征(ZigBee或WiFi功能等)被集成在改裝組件41中。供電&控制電路40進(jìn)而連接至負(fù)載23 (出于簡單的原因，僅示出了 LED而沒有相對應(yīng)的分流開關(guān))，其由集成在供電&控制部件40中的控制單元10進(jìn)行控制。如圖2所示，發(fā)明電路裝置I能被用作構(gòu)建模塊以向采用任何允許分流開關(guān)的商品LED驅(qū)動器的照明器材增加控制特征。這導(dǎo)致了庫存中的部件更少并且便于向現(xiàn)有燈具增加新的功能。
[0048]根據(jù)從附圖、公開和所附權(quán)利要求，實(shí)踐本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解并實(shí)施針對所公開實(shí)施例的其它變化。
[0049]在以上描述和所附權(quán)利要求中，對單數(shù)的引用意在包含復(fù)數(shù)且反之亦然，并且對具體數(shù)量的特征或設(shè)備的引用并不被理解為將本發(fā)明限制為該具體數(shù)量的特征或設(shè)備。此夕卜，諸如“包括”或“包含”的表達(dá)形式并不排除其它要素，并且不定冠詞“一個(gè)”(“a”或“an”)并不排除多個(gè)。
[0050]某些措施在互相不同的從屬權(quán)利要求中被引用的僅有事實(shí)并不指示這些措施的組合無法被加以利用。權(quán)利要求中的任意附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被理解為對權(quán)利要求的范圍進(jìn)行限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制至少一個(gè)負(fù)載(D1，D2，D3，23)的電路裝置(I)，至少包括: 用于連接至電源(30)的輸入端子(11)； 用于連接至至少一個(gè)負(fù)載元件(20，21，22，23)的輸出端子(12)； 控制電路(10)，其包括 -適于對至少一個(gè)負(fù)載元件(20，21，22，23)進(jìn)行控制的控制設(shè)備(13);和 -能量存儲設(shè)備(C)，其適于向所述控制設(shè)備(13)提供功率，和 -可控旁通開關(guān)(M4)，其中 所述旁通開關(guān)(M4)和所述控制電路(10)并聯(lián)連接，并且連接在所述輸入端子(11)和所述輸出端子(12)之間，并且 所述電路裝置(I)適于對旁通開關(guān)(M4)進(jìn)行操作以控制提供至所述控制電路(10)的所述功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中所述電路裝置(I)適于在所述能量存儲設(shè)備(C)的電荷水平對應(yīng)于較低閾值的情況下打開旁通開關(guān)(M4)，并且在所述電荷水平對應(yīng)于較高閾值的情況下閉合所述旁通開關(guān)(M4)。
3.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，其中所述控制設(shè)備(13)適于對所述旁通開關(guān)(M4)進(jìn)行控制。
4.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，其中所述控制設(shè)備(13)適于有選擇地控制多個(gè)負(fù)載元件(20，21，22，23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電路裝置，其中所述控制設(shè)備(13)適于有選擇地控制多色LED燈具的 LED 單元(D1，D2，D3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5之一所述的電路裝置，其中所述控制設(shè)備(13)適于有選擇地控制可調(diào)色的LED燈具的紅色、綠色和藍(lán)色LED單元(Dl，D2，D3)。
7.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，其中所述能量存儲設(shè)備是電容器(C)，并且所述電容器(C)和所述控制設(shè)備(13)關(guān)于所述輸入和輸出端子(11，12)并聯(lián)連接。
8.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，進(jìn)一步包括電荷控制元件(D4)，其適于防止所述能量存儲設(shè)備(C)通過所述旁通開關(guān)(M4)進(jìn)行放電。
9.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，其中所述控制設(shè)備(13)適于從傳感器單元接收控制信號。
10.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，其中所述控制設(shè)備(13)適于從無線遙控系統(tǒng)的接收器接收控制信號。
11.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路裝置，進(jìn)一步包括連接至輸出端子(12)的至少一個(gè)負(fù)載元件(20，21，22，23)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路裝置，其中所述負(fù)載元件(20，21，22，23)包括: 負(fù)載單元(D1，D2，D3)，和 分流設(shè)備(Ml，M2，M3)， 它們關(guān)于所述輸出端子(12)互相并聯(lián)連接。
13.—種LED燈具，包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的電路裝置。
14.一種利用電路裝置(I)控制至少一個(gè)負(fù)載(D1，D2，D3)的方法，所述電路裝置(I)包括: 用于連接至電源(30)的輸入端子(11)； 用于連接至至少一個(gè)負(fù)載元件(20，21，22，23)的輸出端子(12)； 控制電路(10)，其包括 -控制設(shè)備(13);和 -能量存儲設(shè)備(C);和 -可控旁通開關(guān)(M4)， 其中所述旁通開關(guān)(M4)和所述控制電路(10)并聯(lián)連接，并且連接在所述輸入端子(11)和所述輸出端子(12)之間，并且其中 所述控制設(shè)備(13)控制至少一個(gè)負(fù)載元件(20，21，22，23)， 所述能量存儲設(shè)備(C)向所述控制設(shè)備(13)提供功率，并且 所述電路裝置(I)對旁通開關(guān)(M4)進(jìn)行操作以控制提供至所述控制電路(10)的功率。
【文檔編號】H05B33/08GK104322145SQ201380015522
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月20日
【發(fā)明者】K·阿魯蘭杜, C·蒂佩, G·索爾蘭德 申請人:皇家飛利浦有限公司