用于可調(diào)光低電壓發(fā)光二極管(led)燈的驅(qū)動器的有源阻尼和額外負載電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明名稱為“用于可調(diào)光低電壓發(fā)光二極管(LED)燈的驅(qū)動器的有源阻尼和額外負載電路”。一種用于抑制輸入電流尖峰的有源控制的阻尼裝置，具有感測電路和復(fù)位電路。感測電路感測輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰并且確定用于抑制輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段。有源控制的阻尼裝置將輸入電流尖峰阻尼和穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)。提供開關(guān)，其與有源控制的阻尼裝置并聯(lián)。當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或者當(dāng)輸入電壓為低時，感測電路啟動開關(guān)導(dǎo)通以便執(zhí)行阻尼操作。復(fù)位電路被連接到感測電路以便為感測電路提供放電路徑并且在輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備。
【專利說明】用于可調(diào)光低電壓發(fā)光二極管(LED)燈的驅(qū)動器的有源阻尼和額外負載電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開通常涉及LED電路中的阻尼。特別是，本公開涉及使用在多種前緣(leading edge)調(diào)光變壓器應(yīng)用中利用的可調(diào)光低電壓發(fā)光二極管(LED)燈來替代鹵素?zé)襞荨?br>
【背景技術(shù)】
[0002]隨著商業(yè)和住宅消費者從白熾燈和鹵素?zé)襞莞鼡Q到LED照明，LED燈的市場已經(jīng)成指數(shù)增長。典型的原因是功率效率更高和壽命更長。相比較而言，LED燈很容易被設(shè)計使其效率是白熾燈和鹵素?zé)襞菪实娜搅丁Ｒ虼耍琇ED燈被設(shè)計成在線電壓設(shè)備(fixture)中替代鹵素?zé)襞?，其從AC電力線中抽取的功率遠遠少于最初為鹵素?zé)襞菰O(shè)計的照明設(shè)備從AC電力線中抽取的電能。結(jié)果，可以認識到通過使用可比較的LED燈來代替鹵素?zé)襞菘梢源蟠蠊?jié)約電能。
[0003]除了能夠節(jié)約能源，消費者也希望LED燈能夠提供與鹵素?zé)襞菹嗤奶匦?；確切地來說，能夠調(diào)節(jié)光線，因為這樣可以提供宜人的氛圍。在許多情況中，照明系統(tǒng)和線路已經(jīng)安裝，而需要使用LED燈替代這些鹵素?zé)簟；蛘?，需要增加LED燈到現(xiàn)有的系統(tǒng)并且使他們與非基于LED的照明燈和設(shè)備協(xié)調(diào)地工作。嘗試著使用LED燈替代鹵素?zé)襞輹r，出現(xiàn)調(diào)光的兼容性問題。最初，可能似乎在調(diào)光器中進行設(shè)計比較簡單，但是事實上，其具有挑戰(zhàn)性，因為LED和鹵素?zé)襞菀圆煌绞讲僮鳎⑶胰绻徽_，調(diào)光器將導(dǎo)致LED燈中的閃爍，同時調(diào)光范圍的減小和不一致的性能。
[0004]可能利用MR16應(yīng)用的現(xiàn)有鹵素?zé)糇儔浩鱽碚{(diào)節(jié)LED替代燈。在許多應(yīng)用中，將可調(diào)光低電壓燈泡(比如MR16鹵素?zé)襞?與傳統(tǒng)的前緣調(diào)光器加變壓器一起使用。然而，如果變壓器、調(diào)光器和LED燈的組合不能合適匹配，那么可能導(dǎo)致顯著的閃爍、可聞的嗡嗡聲以及低調(diào)光水平下較高的輸出。
[0005]當(dāng)LED燈被替代到現(xiàn)有系統(tǒng)中時，在LED替代燈中由于多種原因可能會發(fā)生閃爍。在調(diào)光期間閃爍的一個來源是當(dāng)附連到傳統(tǒng)的前緣調(diào)光電路中時LED燈能呈現(xiàn)顯著和明顯的閃爍。閃爍的另一個來源是直接連接到線電壓白熾燈或鹵素?zé)粽{(diào)光器的LED驅(qū)動器也可能接收不到足夠的功率以便在較低的調(diào)光水平下操作。閃爍的又一個來源是輸入電流尖鋒可能導(dǎo)致調(diào)光器、變壓器或LED燈的損壞。
[0006]當(dāng)調(diào)光器與變壓器進行匹配時，利用低電壓鹵素?zé)舻脑S多新LED替代燈安裝現(xiàn)在采用電子變壓器。盡管一些電子變壓器宣稱與前緣調(diào)光器協(xié)同工作，但是調(diào)光器仍然必須適合于與電子變壓器一起使用，否則可能發(fā)生調(diào)光器、變壓器或者LED燈的過早損壞。當(dāng)利用LED燈替代鹵素?zé)襞荨⒑碗娮幼儔浩饕黄鸢惭b到傳統(tǒng)的前緣調(diào)光器時，在實際中，有必要為合適的負載選擇合適的調(diào)光器。
[0007]當(dāng)選擇合適的負載來與LED替代燈相匹配時，大多數(shù)電子變壓器在無(或輕)負載時將不能起作用。例如，60W單元在其將正常起作用之前，典型地將需要至少消耗20W的負載。在非常輕的負載的情況下，沒有足夠的電流流過開關(guān)變壓器的初級以維持振蕩。
[0008]即使一些電子變壓器，其可以在較輕負載下起作用，也會存在另一種輸入電流尖峰的現(xiàn)象，其當(dāng)驅(qū)動LED替代燈時會存在問題。如果電子變壓器起作用并且燈也在操作，LED替代燈可能會出現(xiàn)由于輸入電流的尖峰引起的輸入元件過熱以及早期壽命終止。輸入電流尖峰是重復(fù)性的尖峰電流，例如，在調(diào)光器導(dǎo)通時能達到每秒發(fā)生1000到10000次。
[0009]輸入電流尖峰是由從調(diào)光器到燈的導(dǎo)線的小電容引起的。電壓的非?？焖偕仙龝r間引起極高的瞬時電流流入到該電容器。非?？焖俚纳仙盘栆疠^大電流流過主濾波電容器，該主濾波電容器是燈鎮(zhèn)流器電路的一部分。這就是極其快速上升時間，其引起電子負載困難，即使是與調(diào)光器兼容的LED燈。輸入電流尖峰對于前緣調(diào)光器尤其是問題。對于前緣調(diào)光器，在調(diào)光器和變壓器側(cè)都會發(fā)生尖峰電流。
[0010]因此，必須抑制該尖峰電流。然而，許多燈制造商不努力去解決這個問題。時常地，燈制作者將只在產(chǎn)品說明中設(shè)立一個免責(zé)聲明，指出前緣調(diào)光器務(wù)必不得與電容性負載(大多數(shù)電子鎮(zhèn)流器電路)一起使用，因為電壓的非?？焖偕仙龝r間引起大的瞬時電流流入電容器。
[0011]很少燈制造商嘗試著去抑制電流尖峰以便使用LED光源替代MR16的鹵素光源和其他低電壓燈。在先前應(yīng)用中所使用的抑制尖峰電流的方法包括在燈的橋二極管之前設(shè)置電阻器或者電感器以便阻尼尖峰電流。該方法在輸入線中使用串聯(lián)的電阻器來阻尼尖峰電流。該方法的缺點是考慮到MR16的輸入電流是非常大的(接近1A)，會引起巨大的功率損耗。其引起大的功率耗散以及不節(jié)省能量。
[0012]抑制電流的另外一種已有嘗試包括感測輸入電流。一旦輸入電流到達預(yù)定值，阻尼電阻器將導(dǎo)通以便阻尼尖峰電流；在其他時間中，沒有電流流過電阻器。該方法產(chǎn)生較少的功率損耗。然而，從感測尖峰電流到激活阻尼電路存在延時。該延時使得其難于阻尼所有的尖峰電流。
[0013]由于這些原因，現(xiàn)有的白熾燈和鹵素?zé)粽彰髟O(shè)備中的電子變壓器不能與改造到該設(shè)備中的LED燈合適地起作用。
[0014]因此，上述的缺點大大地限制了使用LED光源替代MR16的鹵素光源和其也低電壓燈。因此，需要一種能抑制輸入電流尖峰到可接受水平的裝置和方法。也需要一種僅引起很小的功率耗散同時仍然提供節(jié)能的系統(tǒng)和方法。
[0015]進一步需要一種系統(tǒng)和方法，其提供一些額外負載來滿足電子變壓器在低調(diào)光應(yīng)用期間的操作需求。還額外需要一種系統(tǒng)和方法，其將可調(diào)光低電壓LED替代燈改造到為MR16尺寸的鹵素?zé)襞菰O(shè)計的現(xiàn)有照明設(shè)備中。
[0016]需要一種系統(tǒng)和方法，其提供為了確保有效地將尖峰電流阻尼而為阻尼電阻器操作預(yù)設(shè)的時間段。還需要一種系統(tǒng)和方法，其為低電壓LED燈的前緣調(diào)光器提供更好的兼容性和更安全的操作。進一步需要一種系統(tǒng)和方法，其由于有源控制方法的執(zhí)行而幾乎不對驅(qū)動器效率產(chǎn)生影響。需要一種系統(tǒng)和方法，當(dāng)輸入電壓為低時，提供額外負載，以便在低調(diào)光水平中為燈提供更好的穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]在某些實施例中，一種用于抑制輸入電流尖峰的有源控制的阻尼裝置，其具有感測電路和復(fù)位電路。該感測電路感測輸入電壓的上升來檢測輸入電流尖峰，和確定用于阻尼操作的時間段以便抑制輸入電流尖峰。一種有源控制的阻尼裝置將輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)。提供一開關(guān)，其與有源控制的阻尼裝置并聯(lián)。當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或者當(dāng)輸入電壓為低時，感測電路啟動開關(guān)導(dǎo)通以便執(zhí)行阻尼操作。復(fù)位電路連接到感測電路，用于為感測電路提供放電路徑并且快速復(fù)位感測電路以便在輸入電流尖峰消失之后為下一個輸入電流尖峰做準備。
[0018]在某些實施例中，提供一種用于低電壓燈的可調(diào)光的LED替代裝置。照明設(shè)備組裝件包括設(shè)備殼體以及在設(shè)備殼體中提供至少一個光源。驅(qū)動器被支撐在設(shè)備殼體中并且被電耦接以便為光源提供功率。電流控制器包括阻尼電路和調(diào)光電路。阻尼電路包括感測電路、有源控制的阻尼裝置、開關(guān)以及復(fù)位電路。
[0019]感測電路感測來自變壓器的輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰并且確定用于阻尼操作以便抑制輸入電流尖峰的時間段。有源控制的阻尼裝置配置成執(zhí)行阻尼操作以便將輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)。該開關(guān)與有源控制的阻尼裝置并聯(lián)，以便感測電路配置成當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或者當(dāng)輸入電壓為低時啟動開關(guān)導(dǎo)通來執(zhí)行阻尼操作。
[0020]復(fù)位電路被連接到感測電路用于為感測電路提供放電路徑以及在輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位感測電路以便為下一個輸入電流尖峰做準備。調(diào)光電路配置成接收來自驅(qū)動的調(diào)光信號以便提供來自光源的可調(diào)光輸出。
[0021]在某些實施例中，提供一種用于抑制輸入電流尖峰的有源控制阻尼裝置的方法，其包括提供一感測電路用于感測輸入電壓的上升來檢測輸入電流尖峰；確定用于抑制輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段；提供有源控制的阻尼裝置以便執(zhí)行阻尼操作，從而將輸入電流阻尼和穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)；當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或者當(dāng)輸入電壓為低時啟動開關(guān)；為感測電路提供放電路徑，并且在輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備。
[0022]根據(jù)應(yīng)用的一個方面，一種用于抑制輸入電流尖峰的有源控制的阻尼裝置，該裝置包括:
[0023]感測電路，被連接來感測輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰并且用來確定用于抑制輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段；
[0024]有源控制的阻尼裝置，配置成執(zhí)行阻尼操作以便將輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)；
[0025]開關(guān)，與有源控制的阻尼裝置并聯(lián)，其中感測電路配置成當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或者當(dāng)輸入電壓為低時啟動開關(guān)導(dǎo)通以便執(zhí)行阻尼操作；以及
[0026]復(fù)位電路，被連接到感測電路，用于為感測電路提供放電路徑并且在輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備。
[0027]其中用于阻尼操作的時間段大于輸入電流尖峰的時間段。
[0028]其中有源控制的阻尼裝置包括可控電阻器，其中該可控電阻器被控制以便當(dāng)出現(xiàn)尖峰電流或輸入電壓為低時可控電阻器為0N。
[0029]其中，當(dāng)輸入電壓為低時，為變壓器提供額外負載。
[0030]其中，感測電路配置成在輸入電流尖峰消失之后將開關(guān)短接以便將有源控制的阻尼裝置旁路。
[0031]其中，該有源控制的阻尼裝置只要存在輸入尖峰電流就被自動觸發(fā)來運行阻尼操作。
[0032]其中有源控制的阻尼裝置包括阻尼電阻器以及開關(guān)包括與阻尼電阻器并聯(lián)的MOSFET或晶閘管。
[0033]其中電阻-電容加電容((RC) + (C))電路被設(shè)置在MOSFET的柵極以便在阻尼操作期間控制阻尼電阻器操作的時間段。
[0034]其中復(fù)位電路包括二極管加電阻器(D+R)電路，用于為柵極電容放電以便復(fù)位有源控制的阻尼裝置來為下次尖峰電流做準備。
[0035]根據(jù)應(yīng)用的另一方面，一種用于低電壓燈的可調(diào)光LED替代裝置，包括:
[0036]照明設(shè)備組件，包括:
[0037]設(shè)備殼體，
[0038]至少一個光源，被提供在設(shè)備殼體中，以及
[0039]驅(qū)動器，被支撐在設(shè)備殼體中，并且被電氣耦接以便為光源提供功率，以及
[0040]電流控制器，包括:
[0041]阻尼電路，包括:
[0042]感測電路，被連接來感測來自變壓器的輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰并且用來確定用于抑制輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段；
[0043]有源控制的阻尼裝置，配置成執(zhí)行阻尼操作以便將輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)；
[0044]開關(guān)，與有源控制的阻尼裝置并聯(lián)，其中感測電路配置成當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或者當(dāng)輸入電壓為低時啟動開關(guān)的導(dǎo)通以便執(zhí)行阻尼操作；以及
[0045]復(fù)位電路，被連接到感測電路，用于為感測電路提供放電路徑并且在輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備；以及
[0046]調(diào)光電路，配置成從驅(qū)動器接收調(diào)光信號以便從光源提供可調(diào)光輸出。
[0047]其中變壓器包括電子變壓器并且調(diào)光電路包括前緣調(diào)光器。
[0048]其中有源控制的阻尼裝置配置成將接收自變壓器和前緣調(diào)光器的輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定到可接受水平。
[0049]其中設(shè)備殼體可兼容低電壓燈。
[0050]其中設(shè)備殼體可兼容MR16齒素?zé)魵んw。
[0051]其中，當(dāng)輸入電壓為低時，為變壓器提供額外負載。
[0052]其中，感測電路配置成在輸入電流尖峰消失之后短接開關(guān)以便有源控制的阻尼裝直被芳路。
[0053]其中在輕負載時，有源控制的阻尼裝置包括可控電阻器，其中控制可控電阻器以便當(dāng)出現(xiàn)尖峰電流或輸入電壓為低時可控電阻器為0N。
[0054]根據(jù)應(yīng)用的另一方面，一種用于抑制輸入電流尖峰的、有源控制阻尼裝置的方法，包括:
[0055]提供感測電路，來感測輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰；
[0056]確定用于抑制輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段；
[0057]提供有源控制的阻尼裝置以便執(zhí)行阻尼操作將輸入電流阻尼和穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)；
[0058]當(dāng)出現(xiàn)輸入電流尖峰或輸入電壓為低時啟動開關(guān)；
[0059]為感測電路提供放電路徑；以及
[0060]在輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備。
[0061]該方法進一步包括:當(dāng)輸入電壓為低時為變壓器提供額外負載。
[0062]該方法進一步包括:在輸入電流尖峰消失之后，短接開關(guān)以便有源控制的阻尼裝直被芳路。
[0063]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，與本發(fā)明的多種實施例的結(jié)構(gòu)和操作一起，將在下面參考附圖而被詳細描述。應(yīng)該注意的是，本發(fā)明不限于這里所描述的特定實施例。這里所有的實施例僅為了闡述的目的。基于這里所包含的教導(dǎo)的其他實施方式將對相關(guān)的領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0064]圖1是與包括根據(jù)本公開的有源阻尼電路的前緣調(diào)光器加變壓器一起使用的可調(diào)光低電壓燈的框圖；
[0065]圖2是與包括根據(jù)本公開的有源阻尼電路的前緣調(diào)光器加變壓器一起使用的可調(diào)光低電壓燈的框圖；
[0066]圖3是根據(jù)本公開的有源阻尼電路的展開框圖；
[0067]圖4是根據(jù)本公開的有源阻尼電路的主要元件的展開框圖；
[0068]圖5是根據(jù)本公開的示例性有源阻尼電路的示意性圖表示；
[0069]圖6是根據(jù)本公開的實施本發(fā)明的示例性方法的流程圖；
[0070]圖7是根據(jù)本公開的有源阻尼電路的操作期間示例性尖峰電流輸出的圖形示意；
[0071]圖8是根據(jù)本公開的實施本發(fā)明的另一示例性方法的流程圖；以及
[0072]圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容的用于在LED燈上產(chǎn)生額外負載的示例性燈電流的波形圖。
[0073]本公開內(nèi)容可以以多種元件和元件的多種布置，和以多種程序操作和程序操作的布置而形成。本公開內(nèi)容在附圖中，通過，在各個圖中以類似的附圖標記可以指示對應(yīng)的或相似的部分，而被圖示。這些附圖僅是為了闡述優(yōu)選實施例而不是為了限制本發(fā)明。給定附圖的以下使能性描述，本公開的新穎性方面對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說應(yīng)該是顯而易見的。

【具體實施方式】
[0074]以下具體描述僅示例其本質(zhì)并且不為了限制這里所公開的應(yīng)用和使用。進一步的，不被任何前面提及的【背景技術(shù)】或
【發(fā)明內(nèi)容】
或后面提及的詳細描述所呈現(xiàn)的理論所限制。盡管這里所描述的本技術(shù)的實施例主要與鹵素照明設(shè)備連接，該概念也應(yīng)用到具有任何電氣或電子調(diào)光控制的其他類型的照明設(shè)備中，其中該電氣和電子調(diào)光控制調(diào)節(jié)燈的照明的亮度，比如其他的低電壓燈，白熾照明或高亮度燈/在燈中填充高密度氣體。
[0075]在至少一個方面，本公開提供有源阻尼電路，輸入電流流過該有源阻尼電路，以使輸入電流尖峰被阻尼，同時產(chǎn)生附加量的額外功率耗散以滿足電子變壓器的操作需要。在至少一個方面，該裝置和方法引導(dǎo)燈電流僅在兩種情況下流過阻尼電阻器:(1)尖峰電流開始時或(2)輸入電壓為低時。
[0076]在多種實施例中，有源阻尼電路包括感測和時間延遲電路以及復(fù)位電路。該感測和時間延遲電路感測輸入電壓的上升并且為阻尼操作提供預(yù)定的時間段。復(fù)位電路放電并且在尖峰電流消失后復(fù)位感測和時間延遲電路。在多種實施例中，復(fù)位電路能快速復(fù)位并且為下次尖峰電流做準備。
[0077]在多種實施例中，系統(tǒng)和方法對于具有前緣調(diào)光器加變壓器的低電壓燈是兼容的，以便在前緣調(diào)光器和變壓器上的尖峰電流都能得以有效地抑制。所提供的裝置和方法能將輸入電流尖峰抑制在可接受水平。
[0078]在有源阻尼電路的另一實施例中，當(dāng)輸入電壓低于預(yù)定值(即低水平調(diào)光的正常值)時，開關(guān)不被觸發(fā)并且輸入電流將流過阻尼電阻器，該配置使得燈消耗更多功率以使燈甚至在低水平調(diào)光狀態(tài)中更加穩(wěn)定。
[0079]在關(guān)于MR16加前緣調(diào)光器應(yīng)用的多種實施例中，提供一種有源阻尼電路，串聯(lián)連接在燈的輸入線中以便操縱尖峰電流。一個MOSFET (金屬氧化硅場效應(yīng)晶體管)或晶閘管與阻尼電阻器并聯(lián)。只要存在尖峰電流，阻尼電阻器就被自動觸發(fā)以便操作。在尖峰消失之后，阻尼電阻器通過MOSFET或晶閘管旁路以便在正常條件下操作來節(jié)省功率。在多種實施例中，電阻-電容加電容((RC) + (C))電路設(shè)置在MOSFET的柵極以便控制阻尼電阻器操作的時間量。在多種實施例中，二極管加電阻器負責(zé)泄放柵極電容的電荷以便復(fù)位阻尼電路并且為下次尖峰電流做準備。
[0080]可調(diào)光的低電壓照明控制系統(tǒng)100的一個示例性實施例，其控制提供給照明設(shè)備的光線水平，如圖1所示。系統(tǒng)100可以被用以代替現(xiàn)有的照明設(shè)備，比如MR16鹵素?zé)襞?，具有用于多種前緣調(diào)光器變壓器應(yīng)用的可調(diào)光低電壓LED燈。一有源阻尼電路，輸入電流流過該有源阻尼電路，以便輸入電流尖峰被阻尼同時產(chǎn)生少量的額外功率以便滿足系統(tǒng)100中所提供的電子變壓器的操作需求。因此，該系統(tǒng)和方法能有效抑制尖峰電流同時幾乎不影響燈的驅(qū)動器的效率。
[0081]通過有效地抑制輸入電流尖峰，系統(tǒng)100進一步顯著提高具有前緣調(diào)光器加變壓器的低電壓燈的兼容性。系統(tǒng)100也提供阻尼功能，以消除LED燈的涌流。當(dāng)輸入電壓為低時，系統(tǒng)和方法產(chǎn)生額外負載，其為低調(diào)光水平中的燈提供更好的穩(wěn)定性以及與變壓器更好的兼容性。
[0082]圖1詳細的示出了示例性可調(diào)光的低電壓控制系統(tǒng)，包括調(diào)光器102、變壓器104和LED燈驅(qū)動器106。調(diào)光器102能被連接到墻壁。調(diào)光器102由相控AC輸入電壓控制光線輸出。調(diào)光器102輸出到變壓器104。變壓器104能被連接到LED燈驅(qū)動器106中的元件。變壓器104能被連接到燈驅(qū)動器的其他部分108以及有源阻尼電路110。
[0083]在多種實施例中，調(diào)光器102可以是相控調(diào)光器并且有源阻尼電路110可以配置成阻尼輸入電流尖峰。在多種實施例中，調(diào)光器是相控前緣調(diào)光器。在多種實施例中，前緣調(diào)光器可以包括三端雙向可控硅開關(guān)元件裝置。調(diào)光器102減少到負載的功率，該負載為可調(diào)光的LED114。三端雙向可控硅開關(guān)元件是雙向開關(guān)裝置，并且僅要求短脈沖即可使其導(dǎo)通。通過AC電路，當(dāng)AC電壓極性反轉(zhuǎn)時，其自動關(guān)斷。這個現(xiàn)象的發(fā)生是因為電壓(并因此電流)過零。三端雙向可控硅開關(guān)元件在零電流時不能導(dǎo)通，因此其關(guān)斷。開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷的程序能，例如，每秒發(fā)生100次。因此，在調(diào)光操作期間，調(diào)光器電路102中三端雙向可控硅開關(guān)元件的觸發(fā)引起流入LED驅(qū)動器電路112的電流出現(xiàn)巨大的尖峰和振蕩。
[0084]在圖2中，有源阻尼塊110被串聯(lián)連接在接地(GND)線中，接地線在GNDl和GND之間。有源阻尼電路110與燈輸入線串聯(lián)以便阻尼來自如圖1所示的變壓器104的輸入尖峰電流。輸入電壓是輸入電容器(輸入電容)中的信號。LED驅(qū)動器112基于12V輸入電壓對LED114調(diào)光。在調(diào)光操作期間當(dāng)出現(xiàn)電流尖峰時，有源阻尼塊110感測輸入電壓以便阻尼輸入尖峰電流。因此，來自前緣調(diào)光器102的電流被阻尼。當(dāng)電流尖峰過去時，有源阻尼塊110被旁路。
[0085]圖3是圖1-2中所示的有源阻尼電路的組件的展開框圖?？刂七壿?16接收自變壓器104的輸入電壓并且產(chǎn)生操作開關(guān)122的信號，以便當(dāng)存在輸入尖峰電流時，燈輸入電流流過阻尼電阻器124。開關(guān)122包括MOSFET Q101，如圖5所示。當(dāng)尖峰電流流過時，開關(guān)122短接阻尼電阻器124，其包括R103、R104、R105和R106,如圖5所示。
[0086]控制邏輯116包括復(fù)位電路118和感測和時間延遲電路120。感測和時間延遲電路120感測輸入電壓的上升并且設(shè)置時間段T。時間段T應(yīng)該持續(xù)不長于尖峰電流的時間。感測和時間延遲電路120為輸入電壓提供兩個流通路徑。一個路徑朝向開關(guān)122而另一路徑朝向復(fù)位電路118。感測和時間延遲電路120輸出某電壓，其上升幅度比輸入電壓的上升幅度慢。直到該電壓上升到足以驅(qū)動開關(guān)122，燈輸入電流流過阻尼電阻器124。感測和時間延遲電路120由C102、R102和ClOl組成，如圖5所示。
[0087]當(dāng)調(diào)光器102關(guān)閉時，復(fù)位電路118泄放感測和時間延遲電路120的電荷。二極管DlOl和電阻器RlOl (如圖5所示)組成用于圖3所示的感測和時間延遲電路的復(fù)位電路118。該配置提供一放電路徑以便感測和時間延遲電路120可以在很短的時間內(nèi)復(fù)位以便即使當(dāng)多尖峰電流同時發(fā)生時也能實現(xiàn)有效阻尼尖峰電流。因為尖峰電流的上升和下降時間都較快，復(fù)位電路118的定時必須短而精確以便快速復(fù)位從而為下次尖峰電流做準備。
[0088]在多種實施例中有源阻尼電路的另一功能是，當(dāng)輸入電壓低于預(yù)定值(在低水平調(diào)光中正常操作)時，開關(guān)122將不被觸發(fā)并且輸入電流將一直流過阻尼電阻器124。該配置使得燈消耗更多的功率，因此該燈甚至在低水平調(diào)光狀態(tài)下變得更加穩(wěn)定。因此，輸入電流流過阻尼電阻器124，同時輸入電壓為低于預(yù)定值，例如，在低水平調(diào)光狀態(tài)中的操作。
[0089]圖4是根據(jù)本公開的有源阻尼和額外負載電路110的主要組件的展開框圖。阻尼和額外負載電路110抑制來自電子變壓器和前緣調(diào)光器的輸入電流尖峰并且為電子變壓器提供額外負載。在圖4中，由點劃線包圍的部分等價于有源阻尼和額外負載電路110，其由時間延遲塊120和阻尼塊124組成。
[0090]時間延遲塊120在橋二極管126之后(或之前)感測輸入電壓信號以確定反復(fù)尖峰電流的發(fā)生，然后確定覆蓋峰值電流的整個時間段的預(yù)定延遲時間。阻尼塊124包括與阻尼電阻器R并聯(lián)的開關(guān)Q。在延遲時間段期間，開關(guān)Q打開并且燈電流流過阻尼電阻器R0在預(yù)定延遲時間結(jié)束和尖峰電流過去以后，開關(guān)Q短接并且阻尼電阻器被旁路。
[0091]一般來說，如圖5所示，提供一種有源阻尼電路，串聯(lián)在燈的輸入線中以便操縱尖峰電流。一個MOSFET(金屬氧化硅場效應(yīng)晶體管)或晶閘管與阻尼電阻器并聯(lián)。只要存在尖峰電流，那么阻尼電阻器就會自動觸發(fā)操作。在尖峰消失之后，阻尼電阻器被MOSFET或晶閘管旁路并且在正常條件下操作以節(jié)省功率。電阻-電容加電容((RC)+ (C))電路被設(shè)置在MOSFET的柵極以便控制阻尼電阻器操作的時間量。二極管加電阻器負責(zé)泄放柵極電容的電荷以便復(fù)位阻尼電路并且為下次尖峰電流做準備。
[0092]特別地，圖5示出了示例性有源阻尼電路110的示意圖示，該有源阻尼電路可以被用于可調(diào)光的低電壓LED燈，例如，能在多種前緣變壓器應(yīng)用中被實現(xiàn)。阻尼電阻器，R103、R104、R105和R106與MOSFET QlOl并聯(lián)，以便燈電流僅基于兩個條件流過阻尼電阻器_ (I)當(dāng)出現(xiàn)尖峰電流時或(2)當(dāng)輸入電壓為低時。當(dāng)出現(xiàn)尖峰電流時，電壓低。因此，阻尼電阻器能被用于消耗來自電流尖峰阻尼的能量。
[0093]有源阻尼電路110被串聯(lián)在燈輸入線中以便阻尼來自變壓器104的輸入尖峰電流以便來自前緣調(diào)光器102的尖峰電流也被阻尼。另外，阻尼電阻器124也用作額外負載。當(dāng)輸入電壓為低時，燈電流也流過阻尼電阻器124，為電子變壓器104提供額外負載。
[0094]當(dāng)輸入電壓為低時，燈電流也流過阻尼電阻器124，為電子變壓器104提供額外負載。例如，當(dāng)LED燈被改造成MR16鹵素?zé)魰r，MR16電子變壓器需要足夠的負載來一直保持運行。當(dāng)輸入電壓為低時，燈的功率變得更低。這使得變壓器更易于停止工作或故障。然而，根據(jù)本公開，當(dāng)輸入電壓為低時，這個區(qū)域的阻尼電阻器將不會被旁路并且在該燈上產(chǎn)生的額外負載。這有助于電子變壓器更好的工作并且提高整個操作的效率。
[0095]在圖5中，有源阻尼電路110能被串聯(lián)到燈驅(qū)動器112的GND線中以便有源阻尼電路110阻尼燈輸入線上的反復(fù)的峰值電流。輸入電壓是輸入電容器(輸入電容)上的信號。有源阻尼電路110由延遲時間塊120和阻尼塊124組成。當(dāng)尖峰電流發(fā)生時，用于阻尼操作的預(yù)定時間延遲開始。電阻器R102、電容ClOl以及電容C102包括用于阻尼操作的預(yù)定時間延遲的組件。
[0096]時間延遲塊120在橋二極管DlOl之后(或之前)感測輸入電壓信號以便確定反復(fù)的峰值電流的發(fā)生，并且設(shè)置覆蓋尖峰電流的整個時間的預(yù)定延遲時間。阻尼塊124包括開關(guān)裝置QlOl，其可以是M0SFET，與阻尼電阻器R103、104、R105和R106并聯(lián)。在該延遲時間段內(nèi)，開關(guān)QlOl打開并且燈電流流過阻尼電阻器R103、R104、R105和R106。在尖峰電流時刻，柵極電容ClOl上的電壓低。MOSFET QlOl的柵極電壓不足以打開MOSFET QlOl (用作MOS開關(guān))，因此燈電流將流過阻尼電阻器R103、R104、R105和R106。
[0097]在充電期間，在柵極電容ClOl上存儲功率并且在所需的時刻釋放。在預(yù)定延遲時間過后，并當(dāng)柵極電容ClOl被充足電到預(yù)定水平，MOSFET QlOl短接并且旁路阻尼電阻器R103到R106，因此節(jié)省了功率。
[0098]如圖5所示，在時間延遲塊120中，提供了兩個路徑來控制MOSFET QlOl的運動。分壓器(包括電容ClOl和C102)分割MOSFET QlOl的柵極上的電壓。一個路徑是設(shè)置在MOSFET QlOl的柵極上的串聯(lián)的電阻-電容(RC)路徑(電阻器R102和電容C102)以便控制阻尼電阻器工作的時間。另一路徑是與電容ClOl串聯(lián)的二極管DlOl，其也被設(shè)置在MOSFETQlOl的柵極上，并且其負責(zé)泄放MOSFET QlOl柵極上的電壓，因此，復(fù)位電路118快速復(fù)位阻尼電路124并且為下次尖峰電流做準備。二極管DlOl和電阻器RlOl構(gòu)成復(fù)位電路118。
[0099]電阻器RlOl和二極管DlOl為電容ClOl提供放電路徑，因此阻尼電路110能快速復(fù)位并且為下次尖峰電流做準備。這一點在MR16調(diào)光應(yīng)用中是非常重要的特征，因為在一個60HZ循環(huán)中能多次發(fā)生反復(fù)的快速尖峰電流。D102是齊納(ZENER) 二極管，用于保護開關(guān)(MOSFET)的柵極不受過電壓的損壞。
[0100]進一步地，在有源阻尼電路的另一實施例中，當(dāng)輸入電壓為低時，燈電流也流過阻尼電阻器R103、R104、R105和R106。該行為為電子變壓器提供額外負載，因為變壓器在低輸入電壓狀態(tài)中易于變得不穩(wěn)定(因為沒有足夠的燈功率)。
[0101]圖6是實現(xiàn)本發(fā)明第一實施例的示例性方法600的流程圖。圖6結(jié)合本公開的方面示出了，當(dāng)尖峰電流在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生時，描述有源阻尼步驟的一個實施例的流程圖600。有源阻尼步驟適宜于快速抑制任何尖峰電流的上升。當(dāng)尖峰電流變大并且達到預(yù)定的電壓水平，所提供的輸入電流流通路徑消失。隨著感測和時間延遲電路中的電壓上升并且超過輸入電壓，尖峰電流減小并且消失。
[0102]在步驟610中，時間延遲塊感測在橋二極管之后或之前的輸入電壓信號以確定反復(fù)峰值電流的發(fā)生。在步驟620中，設(shè)置預(yù)定延遲時間T，其覆蓋峰值電流的全部時間。因此，預(yù)定延遲時間T應(yīng)該被計算為長于尖峰電流持續(xù)的時間。阻尼塊包括與阻尼電阻器R并聯(lián)的開關(guān)Q。
[0103]在步驟630，在預(yù)定延遲時間段期間，開關(guān)Q開路并且燈電流流過阻尼電阻器R。當(dāng)存在輸入尖峰電流時，燈輸入電流流過阻尼電阻器。通過為柵極電容器充電，電壓(其上升得比輸入電壓慢)上升直到電壓水平足以驅(qū)動開關(guān)。燈輸入電流流過阻尼電阻器直到電壓足夠高以驅(qū)動開關(guān)。在步驟640中，當(dāng)電容充電得足夠高、達到預(yù)定水平時，開關(guān)Q變?yōu)槎探右员阕枘犭娮杵鱎被旁路。在尖峰電流消失之后，開關(guān)立刻短路阻尼電阻器。
[0104]在步驟650中，在預(yù)定延遲時間結(jié)束之后，電路為充電電容提供放電路徑并且為下次尖峰電流而迅速復(fù)位以便即使在多個尖峰電流同時發(fā)生時也能實現(xiàn)尖峰電流的有效阻尼。
[0105]圖7示出了當(dāng)尖峰電流發(fā)生時以及然后尖峰電流被阻尼電阻器阻尼的波形。然后，阻尼電阻器被MOSFET開關(guān)旁路。
[0106]圖8是實施本發(fā)明第二示例的示例性方法800的流程圖。圖8根據(jù)本公開的多個方面，示出了流程圖800，其圖示了當(dāng)輸入電壓為低時為變壓器提供額外負載的一個實施例。在步驟810，用于確定輸入電壓是否低于預(yù)定值(低水平調(diào)光中的正常值)。
[0107]如果在步驟810中確定了輸入值不低于預(yù)定值(例如，在低水平調(diào)光狀態(tài)中的操作)，該系統(tǒng)根據(jù)步驟820中的正常操作條件進行操作。如果在步驟810中確定該輸入低于預(yù)定值，開關(guān)將不被觸發(fā)并且在步驟830中輸入電流將流過阻尼電阻器。這使得燈消耗更多的功率以便燈甚至在低水平調(diào)光狀態(tài)中更加穩(wěn)定。
[0108]圖9示出了當(dāng)輸入電壓為低時流過阻尼電阻器的燈電流的波形，以便將額外負載提供給變壓器。
[0109]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以完成該公開內(nèi)容所包含的備選實施例、示例和修改，特別是根據(jù)前述的教導(dǎo)。進一步，應(yīng)該理解的是用于描述公開內(nèi)容的技術(shù)術(shù)語是為了描述字句的本質(zhì)而不是其限制。
[0110]本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對于上述的最佳和可選擇的實施例的多種適宜性改動和修改是可以被配置的。因此，應(yīng)該理解的是，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本公開可以不同于這里的特定描述而被實施。
【權(quán)利要求】
1.一種用于抑制輸入電流尖峰的有源控制的阻尼裝置，所述裝置包括: 感測電路，其被連接來感測輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰并且用來確定用于抑制所述輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段； 有源控制的阻尼裝置，其配置成執(zhí)行所述阻尼操作以便將所述輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)； 開關(guān)，其與所述有源控制的阻尼裝置并聯(lián)，其中所述感測電路配置成當(dāng)出現(xiàn)所述輸入電流尖峰或者當(dāng)所述輸入電壓為低時啟動所述開關(guān)的導(dǎo)通以便執(zhí)行所述阻尼操作；以及復(fù)位電路，其被連接到所述感測電路，用于為所述感測電路提供放電路徑并且在所述輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位所述感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備。
2.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中用于所述阻尼操作的所述時間段大于所述輸入電流尖峰的時間段。
3.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中所述有源控制的阻尼裝置包括可控電阻器，其中所述可控電阻器被控制以便在出現(xiàn)所述尖峰電流或所述輸入電壓為低時所述可控電阻器為ON。
4.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中當(dāng)所述輸入電壓為低時，為所述變壓器提供額外負載。
5.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中所述感測電路配置成在所述輸入電流尖峰消失之后將所述開關(guān)短接以便將所述有源控制的阻尼裝置旁路。
6.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中只要存在所述輸入尖峰電流，則所述有源控制的阻尼裝置被自動地觸發(fā)來運行所述阻尼操作。
7.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中所述有源控制的阻尼裝置包括阻尼電阻器以及所述開關(guān)包括與所述阻尼電阻器并聯(lián)的MOSFET或晶閘管。
8.如權(quán)利要求7所述的阻尼裝置，其中電陰-電容加電容((RC)+C)電路被設(shè)置在所述MOSFET的柵極以便在所述阻尼操作期間控制所述阻尼電阻器操作的時間段。
9.如權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中所述復(fù)位電路包括二極管加電阻器(D+R)電路，用于為柵極電容放電以便復(fù)位所述有源控制的阻尼裝置來為下次尖峰電流做準備。
10.一種用于低電壓燈的可調(diào)光LED替代裝置，包括: 照明設(shè)備組裝件，其包括: 設(shè)備殼體， 至少一個光源，被提供在所述設(shè)備殼體中，以及 驅(qū)動器，被支撐在所述設(shè)備殼體中，并且被電耦接以便為所述光源提供功率，以及 電流控制器，其包括: 阻尼電路，其包括: 感測電路，其被連接來感測來自變壓器的輸入電壓的上升以便檢測輸入電流尖峰并且用來確定用于抑制所述輸入電流尖峰的阻尼操作的時間段； 有源控制的阻尼裝置，其配置成執(zhí)行所述阻尼操作以便將所述輸入電流尖峰阻尼并且穩(wěn)定在可接受水平之內(nèi)； 開關(guān)，其與所述有源控制的阻尼裝置并聯(lián)，其中所述感測電路配置成當(dāng)出現(xiàn)所述輸入電流尖峰或者當(dāng)所述輸入電壓為低時啟動所述開關(guān)的導(dǎo)通以便執(zhí)行所述阻尼操作；以及 復(fù)位電路，其被連接到所述感測電路，用于為所述感測電路提供放電路徑并且在所述輸入電流尖峰消失之后快速地復(fù)位所述感測電路以便為下次輸入電流尖峰做準備；以及調(diào)光電路，其配置成從所述驅(qū)動器接收調(diào)光信號以便從所述光源提供可調(diào)光輸出。
【文檔編號】H05B37/02GK104427710SQ201310507679
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】黃俊華 申請人:通用電氣公司