照明裝置及其降壓方法
【專利摘要】一種照明裝置及其降壓方法，其中該照明裝置包括：交流電源發(fā)生器，用于產(chǎn)生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源；m個負載組件，每兩個相鄰的負載組件分別在各組件的首尾兩端交替形成首端共接點和尾端共接點；以及m-1個均流元件，每個均流元件分別連接在所述首端共接點和尾端共接點之一和該交流電源發(fā)生器的兩個輸出端口之一之間；其中所述m個負載組件包括m-n個低阻抗負載組件。本申請可以降低交流電源發(fā)生器的輸出電壓，且造價低廉。
【專利說明】照明裝置及其降壓方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種照明裝置，特別是涉及一種具有降壓功能的照明裝置及其降壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的很多國際安全標(biāo)準中，對發(fā)光二極管(LED)照明裝置驅(qū)動電路的輸出電壓均有相關(guān)的限制，這些國際安全標(biāo)準例如包括IEC61347-2-13和UL1310等。在IEC61347-2-13中，規(guī)定LED驅(qū)動器的輸出電壓只有在≤50Vac RMS或120Vdc的條件下，才能滿足SELV (超低安全電壓)的要求；在UL1310中，規(guī)定LED驅(qū)動器的輸出電壓只有在(42.4Vac RMS或60Vdc的條件下，才能滿足SELV的要求。
[0003]然而在某些應(yīng)用場合下，因為要用到大量的LED燈管來滿足照明需求。在這種情形下，就需要將多串LED并聯(lián)使用，以避免輸出電壓超過安全標(biāo)準的限制。然而，使用過多的LED串，會使整個系統(tǒng)的相關(guān)配套器件變多，系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，而且成本也大幅增加。
[0004]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的一種可接多串LED的LED照明裝置，其中位于交流電源發(fā)生器中的變壓器Tr次級側(cè)右方的均流器件及相關(guān)保護電路均集成于LED燈板側(cè)，其余左側(cè)電路均集成于交流電源發(fā)生器側(cè)。所述交流電源發(fā)生器產(chǎn)生的電源為一交流電流源，用于給照明裝置的位于Tr次級側(cè)右方的器件和電路供電。在某種情形下，由于需要在每一串上串接較多數(shù)目的LED以滿足照明 要求，導(dǎo)致該交流電流源的輸出端口的電壓(即變壓器次級輸出端的電壓)較高，從而很有可能無法滿足SELV的要求，即高于諸如IEC61347-2-13或UL1310等對超低安全電壓規(guī)定的上限值。
[0005]傳統(tǒng)的解決方案就是減少每一串上串接的LED的數(shù)目，增加并聯(lián)的串?dāng)?shù)，以使交流電流源的輸出端口的電壓下降以滿足SELV要求，如圖2所示。然而，這個方案會增加每串LED所需要的濾波電路、保護電路等配套器件。而且，有時候為了滿足標(biāo)準化生產(chǎn)的要求，每串LED數(shù)目必須保持一致，這樣就更加導(dǎo)致了 LED并聯(lián)串?dāng)?shù)及每串LED的配套器件的成倍增加，極大地抬高了照明裝置的總體成本。
[0006]因此如何發(fā)展一種可改善上述公知技術(shù)缺陷的具有降壓功能的照明裝置，使其能夠在花費較小成本的情形下滿足SELV要求，實為目前迫切需要解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請的目的在于提供一種照明裝置及其降壓方法，用于允許降低照明裝置中的交流電源發(fā)生器兩端的電壓，使其滿足安全電壓等要求，同時又不會大幅度增加電路成本。
[0008]本發(fā)明的進一步的目的在于在滿足照明要求的同時降低所述交流電源發(fā)生器兩端的輸出電壓，以使其符合安全標(biāo)準，且所述照明裝置處于正常的工作狀態(tài)。
[0009]根據(jù)本申請的一個方案，其提供一種照明裝置，包括交流電源發(fā)生器，用于產(chǎn)生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源個負載組件，其中，第一負載組件一端電性連接于所述交流電源發(fā)生器，另一端與第二負載組件的一端電性連接于第一共接點；第i負載組件一端與第1-ι負載組件的一端電性連接于第1-ι共接點，第i負載組件另一端與第i+Ι負載組件的一端電性連接于第i共接點；第!11負載組件一端與其緊鄰的第m-ι負載組件的一端電性連接于所述第m-Ι共接點，第m負載組件另一端電性連接于所述交流電源發(fā)生器；以及m-Ι個均流元件，其中，第一均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第一共接點之間，第1-Ι均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第i_l共接點之間，第i均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第i共接點之間，第m-Ι均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第m-Ι共接點之間，所述均流元件用以平衡流過與其相連接的兩個所述負載組件的電流；其中，基于所述交流電源發(fā)生器的極性，每兩個相鄰的負載組件之間極性相反且分別工作于所述交流電源的正半周期或負半周期；以及所述m個負載組件中包括m-n個低阻抗負載組件，用以降低所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓，其中m、η和i均為正整數(shù)，且 m > 3, m>n ^ I,以及 m > i > I。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述m個負載組件中還包括η個發(fā)光負載組件，每個所述低阻抗負載組件中的低阻抗負載的阻抗值小于任意一個發(fā)光負載組件中的發(fā)光負載的阻抗值。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，每個所述發(fā)光負載組件包括:LED組，由至少一個LED彼此串聯(lián)連接而形成；濾波電路，與所述LED組并聯(lián)連接；以及保護電路，與所述LED組并聯(lián)連接。
[0012]據(jù)本發(fā)明的實施例，其中每個所述負載組件包括整流元件，所述整流元件與所述發(fā)光負載組件中的發(fā)光負載或所述低阻抗負載組件中的低阻抗負載同極性地串聯(lián)連接。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述整流元件為整流二極管。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中每個所述負載組件上的電流均相等。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述低阻抗負載組件的低阻抗負載為導(dǎo)線或正向?qū)ǖ亩O管。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述均流元件的每一個為電容。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述m-n個低阻抗負載組件被設(shè)置于所述η個發(fā)光負載組件一側(cè)，或?qū)⑺鰉-n個低阻抗負載組件分成兩組且分別設(shè)置于所述η個發(fā)光負載組件兩側(cè)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述交流電源發(fā)生器由諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中所述諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器包括:半橋開關(guān)電路，由兩個串聯(lián)連接的開關(guān)元件組成，其將所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流方波并從所述兩個開關(guān)元件的共接點輸出；以及諧振槽，由串聯(lián)連接的諧振電容、諧振電感以及變壓器組成，用以接收來自所述半橋開關(guān)電路的直流方波并將其轉(zhuǎn)換為交流電流源，并由該變壓器的次級側(cè)輸出至所述負載組件。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中當(dāng)沒有設(shè)置所述m-n個低阻抗負載組件時，所述η個發(fā)光負載組件的每一個發(fā)光負載組件上的電流為第一電流，且所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓為第一電壓，當(dāng)設(shè)置了所述m-n個低阻抗負載組件時，調(diào)整所述交流電源發(fā)生器的輸出電流為m/n倍的所述第一電流，從而使得所述m個負載組件的每一個上的第二電流等于該第一電流，并使得所述交流電源發(fā)生器輸出的第二電壓被降低為n/m倍的所述第一電壓。
[0021]根據(jù)本申請的一個方案，其提供一種照明裝置的降壓方法，該方法包括以下步驟:在m個負載組件中設(shè)置m-n個低阻抗負載組件，以形成如權(quán)利要求1至11的任意一個所述的照明裝置，其中所述低阻抗負載組件用以降低所述照明裝置中的交流電源發(fā)生器的輸出電壓。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法還包括以下步驟:在所述m個負載組件中設(shè)置η個發(fā)光負載組件，且在沒有設(shè)置所述m-n個低阻抗負載組件時，所述η個發(fā)光負載組件的每一個發(fā)光負載組件上的電流為第一電流，且所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓為第一電壓，當(dāng)設(shè)置了所述m-n個低阻抗負載組件時，調(diào)整所述交流電源發(fā)生器的輸出電流為m/n倍的所述第一電流，從而使得所述m個負載組件的每一個上的第二電流等于該第一電流，并使得所述交流電源發(fā)生器輸出的第二電壓被降低為n/m倍的所述第一電壓。
[0023]本申請將至少一個低阻抗負載組件設(shè)置到照明裝置的多個發(fā)光負載組件中，利用這些低阻抗負載組件作為降壓電路來降低照明裝置中的交流電源發(fā)生器的輸出端口的輸出電壓，從而滿足了安全用電要求。本申請在滿足照明要求的同時降低所述交流電源發(fā)生器兩端的輸出電壓，以使其符合安全標(biāo)準，且不會影響所述照明裝置的正常工作狀態(tài)。本申請的照明裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、易于配置和使用、以及成本低廉等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]參見如下的附圖來詳細描述配置和實施例，其中以相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。
[0025]圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個實施例的照明裝置驅(qū)動電路的電路圖
[0026]圖2為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一個實施例的照明裝置驅(qū)動電路的電路圖
[0027]圖3為示出根據(jù)本申請第一實施例的照明裝置的原理圖
[0028]圖4為示出根據(jù)本申請第一實施例的一個示例性照明裝置的電路圖
[0029]圖5為示出根據(jù)本申請第一實施例的另一個示例性照明裝置的電路圖
[0030]圖6為示出根據(jù)本申請第二實施例的照明裝置的電路圖
[0031]圖7為示出根據(jù)本申請第三實施例的照明裝置的電路圖
[0032]圖8為示出根據(jù)本申請第四實施例的照明裝置的電路圖
[0033]圖9為示出根據(jù)本申請第五實施例的照明裝置的電路圖
[0034]圖10為示出根據(jù)本申請第六實施例的照明裝置的電路圖
[0035]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0036]Vin:直流輸入電壓；
[0037]SI?S2:開關(guān)元件；
[0038]Cs:諧振電容；
[0039]Ls:諧振電感；
[0040]Tr:變壓器；
[0041]LEDl ?LED (n):LED 組；
[0042]Col ?Co (η):濾波電路；
[0043]Pl?P (η):保護電路；[0044]Dl?D (m):整流元件；
[0045]Cl ?C (m-Ι):均流元件；
[0046]Vab:交流電源發(fā)生器的輸出電壓；
[0047]Vl?V2:LED負載I及LED負載2上的電壓；
[0048]Vo:當(dāng)沒有設(shè)置低阻抗負載組件時，交流電源發(fā)生器的輸出電壓；
[0049]Vcl?Vc2:均流電容I和均流電容2上的電壓；
[0050]1:當(dāng)沒有設(shè)置低阻抗負載組件時，流過發(fā)光負載組件的電流。
【具體實施方式】
[0051]以下將結(jié)合附圖具體描述本申請的多個實施方式。為明確說明起見，多個實施例的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應(yīng)了解到，這些實施例的細節(jié)不應(yīng)該被用以限制本申請。
[0052]為了描述的方便或清楚起見，附圖中示出的尺寸可被夸大、省略或示意性地示出。并且，元件的尺寸無須嚴格按比例示出。
[0053]圖3為根據(jù)本申請第一實施例的照明裝置的原理圖。
[0054]對于采用多串并聯(lián)LED組構(gòu)成的照明裝置而言，為了改善流經(jīng)各串LED的電流的不均勻問題，本領(lǐng)域中已經(jīng)開發(fā)和應(yīng)用了許多關(guān)于發(fā)光二極管組件的電流平衡技術(shù)。其中，在由本 申請人:于2012年4月11日提交的中國專利申請N0.201210106272.0且發(fā)明名稱為“電流平衡電路”的申請文件中，具體公開了一種利用電容的安培-秒平衡(Amp-SecondBalance)特性實現(xiàn)并聯(lián)連接的多個LED串之間的電流平衡電路，本申請的照明裝置就是在此電流平衡電路的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展形成的。
[0055]圖1和圖2的電路結(jié)構(gòu)基本示出了前述申請中的電流平衡電路的配置和連接關(guān)系。概括而言，上述電流平衡電路的工作原理是:將均流電容分別依序連接在照明裝置的交流電源的第一和第二輸出端口之一與每兩串首尾連接但方向相反的LED的共接點之間，由于電容的電荷平衡特性，順向流過每個均流電容的平均電流值會等于反向流過該均流電容的平均電流值，因此就使得相鄰的兩串LED負載的電流平均值相等。
[0056]本申請的照明裝置是在上述電流平衡電路的基礎(chǔ)上增加了降壓功能。
[0057]如圖3所示，本申請所采用的LED照明裝置包括:交流電源發(fā)生器，用于產(chǎn)生交流電流源以給照明裝置的其他器件和電路供電；分別設(shè)置在該交流電源發(fā)生器的兩個輸出端口的均流電容I?2 ;兩個首尾連接但方向相反的發(fā)光負載組件(后稱LED負載組件)，各自包括由LED燈串組成的LED組、濾波電路以及保護電路(圖3中以LED負載I和LED負載2表示)，其中LED負載I的組件的一端連接LED負載2的組件一端以形成共接點，并經(jīng)由均流電容I而連接至交流電源發(fā)生器的一個輸出端口，LED負載I的組件的另一端連接至交流電源發(fā)生器的另一輸出端口，以及LED負載2的組件的另一端經(jīng)由均流電容2而連接至交流電源發(fā)生器的該另一輸出端口 ；以及一個低阻抗負載組件，其中該低阻抗負載組件包括低阻抗負載。這里，低阻抗負載的阻抗值明顯低于正常工作的LED負載組件的LED負載的阻抗值，例如，低阻抗負載的阻抗值可以約為照明裝置的LED負載I或LED負載2的阻抗值的1/3或更小，乃至可以小到幾乎為O。所述低阻抗負載例如可以是一段導(dǎo)線或一個正向?qū)ǖ亩O管等。[0058]本申請的照明裝置還包括連接在低阻抗負載組件中以及各LED負載組件中的整流元件(例如圖3所示的整流器I?3)，其中整流器I串接在LED負載I上并與其LED的導(dǎo)通方向相同，整流器2串接在LED負載2上并與其LED的導(dǎo)通方向相同，但與整流器I方向相反，而整流器3串接在低阻抗負載上并與整流器2方向相反。這種設(shè)置是為了保證LED負載I和低阻抗負載在交流電源的正半周期內(nèi)正常工作，LED負載2在交流電源的負半周期內(nèi)正常工作，且均流電容I和均流電容2能夠平衡流過LED負載1、LED負載2和低阻抗負載的平均電流，使得流過它們的平均電流相等。
[0059]由于均流電容I?2的安培-秒平衡特性，流過LED負載I?2以及低阻抗負載這三個組件的電流平均值相等，則LED負載I上的電壓Vl的數(shù)值基本等于LED負載2上的電壓V2的數(shù)值，但方向相反。在沒有接入如虛線所標(biāo)出的低阻抗負載組件時，在保證LED負載I?2正常工作的狀態(tài)下，假設(shè)LED負載I或2上的電壓Vl=V2=Vo，且流過LED負載I或2的電流為1，則交流電源發(fā)生器的輸出端口電壓Vab的幅值就等于Vo。當(dāng)接入低阻抗負載組件后，通過調(diào)節(jié)交流電源發(fā)生器的配置來改變交流電源發(fā)生器的輸出電流，使其等于沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發(fā)生器的輸出電流1的3/2倍，從而使流過LED負載I?2的電流保持不變(即等于沒有接入低阻抗負載組件時流過各LED負載I?2的電流1)，且流過低阻抗負載組件的電流也為1，因為低阻抗負載上的電壓顯著低于LED負載I?2上的電壓，可將其忽略，因此LED負載I上的電壓Vl和LED負載2上的電壓V2仍然是數(shù)值等于Vo而方向相反。此時，在Vab、VcU Vc2、Vl和V2之間滿足由以下關(guān)系式組成的方程式組:
[0060]Vab=Vc2 ；
[0061]Vab=Vc 1+VI ；
[0062]-Vab=Vcl+Vc2+V2
[0063]Vl=-V2=Vo
[0064]其中Vcl為均流電容I上的電壓，Vc2均流電容2上的電壓。
[0065]通過計算上述方程式組可知，均流電容2上會產(chǎn)生正的直流偏置電壓Vc2= (2/3)*Vo，均流電容I上會產(chǎn)生負的直流偏置電壓Vcl = - (1/3) *Vo。這兩個直流偏置電壓會使所述輸出端口電壓Vab等于(2/3) *Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。而且對于LED負載I?2的每一個而言，其工作電流和電壓在設(shè)置低阻抗負載組件前后均保持不變，因此能夠一直保持正常工作狀態(tài)。
[0066]需要指出的是，當(dāng)要求滿足較高的照明需求時，可以在該照明裝置中增加LED負載或在每個LED負載中增加LED個數(shù)，其中在增加LED負載時會增加每串LED負載所需要的濾波電路、保護電路等配套器件，抬高了照明裝置的總體成本；而在每個LED負載中增加LED個數(shù)時，為了保證照明裝置正常工作，需要保證交流電源發(fā)生器的輸出電流保持不變，此時流過每個LED負載的電流也保持不變(等于1)，但每個LED負載中總負載的增大會導(dǎo)致該LED負載兩端電壓的升高，這樣會引起交流電源發(fā)生器的輸出電壓升高(大于Vo)，此時在照明裝置中增加低阻抗負載組件，可以降低該交流電源發(fā)生器的輸出電壓(小于或等于Vo)，使其符合安全標(biāo)準。
[0067]所以，為了滿足較高的照明需求而在原照明裝置中的每個LED負載中增加LED個數(shù)時，可以通過低阻抗負載組件降低交流電源發(fā)生器的輸出電壓，在保證照明裝置正常工作的前提下使該輸出電壓不會超出安全標(biāo)準的限制，提高了該照明裝置的安全性能，使得照明系統(tǒng)更加容易配置和安裝，同時增加低阻抗負載不會加入額外的濾波電路和保護電路，大大降低了成本。
[0068]須注意，在本發(fā)明的上述實施例及下面將要述及的實施例中，各關(guān)系式中的等號關(guān)系以及照明裝置的電路中的電壓和電流的相等關(guān)系實際上均為近似等于，在電路實際運行中應(yīng)該將信號誤差、導(dǎo)線及低阻抗元件等的阻抗及功率損耗等因素考慮在內(nèi)。
[0069]圖4為基于圖3的原理圖的一個示例性照明裝置的電路圖。其中，該照明裝置中的交流電源發(fā)生器包括直流輸入電壓Vin和諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器。該諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器包括:由開關(guān)元件SI與S2構(gòu)成的半橋開關(guān)電路，其將直流輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為直流方波；以及由諧振電感Ls、諧振電容Cs以及變壓器Tr構(gòu)成的諧振槽，用以接收來自半橋開關(guān)電路的直流方波并將其轉(zhuǎn)換為交流電流源，并由該變壓器Tr的次級側(cè)輸出，以給右側(cè)的器件和電路供電。
[0070]該照明裝置還包括均流電容Cl?C2、整流二極管Dl?D3、以及兩個LED負載組件和一個低阻抗負載組件，其中低阻抗負載組件中的低阻抗負載由導(dǎo)線構(gòu)成。每組LED負載組件上分別包括濾波電容Col?Co2、保護電路Pl?P2、以及各自由多個LED燈串組成的LED組(圖4中以LEDl和LED2表示)。
[0071]如圖4所示，包含整流二極管D3的低阻抗負載組件上會流過同LEDl組件和LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C2承受大部分電壓，因此在均流電容C2會有一個上正下負的直流偏置電壓產(chǎn)生。基于與上述方程式組相同的關(guān)系式，可以計算出該均流電容C2上的直流偏置電壓等于(2/3) *Vo。同理在均流電容Cl上也會有一個上負下正的直流偏置電壓產(chǎn)生，該直流偏置電壓等于-(l/3)*Vo。這兩個直流偏置電壓會使得變壓器Tr次級側(cè)的輸出電壓小于LEDl或LED2上的電壓，即等于(2/3)*Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0072]圖5為基于圖3的原理圖的另一個示例性照明裝置的電路圖。與圖4示出的照明裝置不同的地方在于，與整流二極管D3串聯(lián)的低阻抗負載從一段導(dǎo)線變?yōu)橐粋€同極性地串聯(lián)的二極管D4，即二極管D4與LEDl的極性相同。
[0073]如圖5所示，由整流二極管D3和負載二極管D4構(gòu)成的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C2承受大部分電壓?；谂c上述方程式組相同的關(guān)系式，可以計算出在均流電容C2會有一個上正下負的直流偏置電壓(等于(2/3)*Vo)產(chǎn)生。同理在均流電容Cl上也會有一個上負下正的直流偏置電壓(等于-(l/3)*Vo)產(chǎn)生。這兩個直流偏置會使變壓器Tr次級側(cè)的輸出電壓小于LEDl或LED2上的電壓，即等于(2/3) *Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0074]圖6給出了本申請的照明裝置的第二實施例。與圖4示出的照明裝置不同的地方在于將LED2負載設(shè)置為與整流二極管D3串聯(lián)，而原來與整流二極管D3串聯(lián)的低阻抗負載(例如導(dǎo)線)被設(shè)置為與整流二極管D2串聯(lián)。該照明裝置中的交流電源發(fā)生器的配置與本申請的第一實施例相同，即，在設(shè)置了低阻抗負載組件之后，同樣需要使該交流電源發(fā)生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發(fā)生器的輸出電流1的3/2倍，以保持每個負載組件上的電流不變。
[0075]如圖6所示，由整流二極管D2構(gòu)成的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容Cl?C2能承受大部分電壓?；谂c上述方程式組類似的關(guān)系式，可以計算出在均流電容Cl?C2上均會有一個上負下正的直流偏置電壓(等于-(l/3)*Vo)產(chǎn)生。該直流偏置會使變壓器次級側(cè)的輸出電壓幅值小于LED負載上的電壓，即等于(2/3) *Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0076]圖7給出了本申請的照明裝置的第三實施例。與圖6示出的照明裝置不同的地方在于將LEDl負載設(shè)置為與整流二極管D2串聯(lián)，原來與整流二極管D2串聯(lián)的作為低阻抗負載的導(dǎo)線被設(shè)置為與整流二極管Dl串聯(lián)。該照明裝置中的交流電源發(fā)生器的配置與本申請的第一和第二實施例相同，即，在設(shè)置了低阻抗負載組件之后，同樣需要使該交流電源發(fā)生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發(fā)生器的輸出電流1的3/2倍，以保持每個負載組件上的電流不變。
[0077]如圖7所示，包含整流二極管Dl的低阻抗負載組件上會流過與LEDl、LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容Cl能承受大部分電壓?；谂c上述方程式組類似的關(guān)系式，可以計算出在均流電容Cl上會有一個上正下負的直流偏置電壓(等于(2/3) *Vo)產(chǎn)生。同理在均流電容C2上也會有一個上負下正的直流偏置電壓(等于-(l/3)*Vo)產(chǎn)生。這兩個直流偏置電壓會使變壓器Tr次級側(cè)的輸出電壓小于LED負載上的電壓，即等于(2/3 ) *Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0078]圖8給出了本申請的照明裝置的第四實施例。與圖7示出的照明裝置不同的地方在于LEDl負載也被低阻抗負載的導(dǎo)線取代。該照明裝置中的交流電源發(fā)生器的配置與本申請的第一至第三實施例原理相同，但在設(shè)置了低阻抗負載組件之后，需要使交流電源發(fā)生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發(fā)生器的輸出電流1的3倍，以保持每個負載組件上的電流不變。
[0079]如圖8所示，分別包含整流二極管Dl和D2的兩個阻抗負載組件的每一個低阻抗負載組件上均會流過與LED2組件上同樣大小的電流，但這兩個阻抗負載組件上僅有均流電容Cl和C2分別承受大部分電壓?；谂c上述方程式組類似的關(guān)系式，可以計算出在均流電容Cl上會有一個上正下負的直流偏置電壓(等于(1/3) *Vo)產(chǎn)生。同理在均流電容C2上也會有一個上負下正的直流偏置電壓等于-(2/3)*Vo)產(chǎn)生。這兩個直流偏置電壓會使變壓器Tr次級側(cè)的輸出電壓小于LED負載上的電壓，即等于(l/3)*Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0080]圖9給出了本申請的照明裝置的第五實施例。該照明裝置包括均流電容Cl?C3、整流二極管Dl?D4、三個LED負載組件包括濾波電容Cof Co3和保護電路Pf P3以及各自由多個LED燈串組成的LED組(圖9中以LED1、LED2和LED3表示)，以及一個低阻抗負載組件包括導(dǎo)線。該照明裝置中的交流電源發(fā)生器的配置與本申請的第一至第四實施例原理相同，但在設(shè)置了低阻抗負載組件之后，需要使交流電源發(fā)生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發(fā)生器的輸出電流1的4/3倍，以保持每個阻抗負載組件上的電流不變。
[0081]如圖9所示，包含整流二極管D4的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2、和LED3組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C3承受大部分電壓。基于與上述方程式組類似的關(guān)系式，可以計算出在均流電容C3上會有一個上負下正的直流偏置電壓(等于-(3/4)*Vo)產(chǎn)生。同理在均流電容C2上會有一個上正下負的直流偏置電壓(等于(2/4) *Vo)產(chǎn)生，而在均流電容Cl上會有一個上負下正的直流偏置電壓(等于-(l/4)*Vo)產(chǎn)生。該直流偏置會使變壓器Tr次級側(cè)的輸出電壓小于LED負載上的電壓，即等于(3/4) *Vo，從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0082]從以上實施例可以看出，本申請的具有降壓功能的照明裝置是在前述中國專利申請N0.201210106272.0所披露的電流平衡電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本申請的技術(shù)方案可以理解為，在上述電流平衡電路中的多個LED負載組件中，可以采用低阻抗負載替換其中的一個或部分LED負載組件中原有的LED負載，以形成一個或數(shù)個低阻抗負載組件，在使得保留下來的多個LED負載組件上的工作電流保持不變的條件下，交流電源發(fā)生器兩端輸出的電壓會由于低阻抗負載組件的存在而下降，從而實現(xiàn)一定程度的降壓功能。
[0083]或者，本申請的技術(shù)方案也可以理解為，在上述電流平衡電路中的多個LED負載組件保持不變的情形下，額外增加一個或數(shù)個低阻抗負載組件并使它們延續(xù)同樣的負載組件連接關(guān)系，即每兩個相鄰的兩個低阻抗負載組件或在相鄰的LED負載組件與低阻抗負載組件之間依序在各組件首尾兩端形成共接點，并將均流電容分別接在這些共接點和交流電源發(fā)生器的輸出端口之一之間。此時，通過升高交流電源發(fā)生器的輸出電流以使各負載組件保持與接入所述低阻抗負載組件之前同樣的工作電流，在此條件下，交流電源發(fā)生器兩端的輸出電壓會由于低阻抗負載組件的存在而下降，從而實現(xiàn)一定程度的降壓功能。
[0084]綜上所述，在保持如上所述的電路配置和連接關(guān)系的基礎(chǔ)上，可以歸納出本申請的更具概括性的實施例(第六實施例)。圖10示出了根據(jù)本申請第六實施例的照明裝置的電路圖。該照明裝置中的交流 電源發(fā)生器的配置與本申請的第一至第五實施例原理相同。
[0085]根據(jù)本申請的實施例，提供一種照明裝置，包括:交流電源發(fā)生器，用于產(chǎn)生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源個負載組件，其中，第一負載組件一端電性連接于所述交流電源發(fā)生器，另一端與第二負載組件的一端電性連接于第一共接點；第i負載組件一端與第i_l負載組件的一端電性連接于第i_l共接點，第i負載組件另一端與第i+1負載組件的一端電性連接于第i共接點；第m負載組件一端與其緊鄰的第m-Ι負載組件的一端電性連接于所述第m-Ι共接點，第m負載組件另一端電性連接于所述交流電源發(fā)生器；以及m-Ι個均流元件，其中，第一均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第一共接點之間，第1-Ι均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第i_l共接點之間，第i均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第i共接點之間，第m-Ι均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第m-Ι共接點之間，用以平衡流過所述m個負載組件所接收的來自所述交流電源發(fā)生器的輸出電流；其中，基于所述交流電源發(fā)生器的極性，每兩個相鄰的負載組件之間極性相反且分別工作于所述交流電源的正半周期或負半周期；以及所述m個負載組件中包括m-n個低阻抗負載組件，用以降低所述交流電源發(fā)生器輸出的電壓值，其中m、n和i均為正整數(shù)，且m≥3，m>n≥1，以及m> i > I。
[0086]具體而言，如圖10所示，假設(shè)本申請的照明裝置一共包括m個負載組件，每個負載組件包括至少一個整流元件，所述至少一個整流元件與該負載組件中的負載串聯(lián)連接，并且每兩個相鄰的負載組件分別在首尾兩端交替形成首端共接點和尾端共接點。在所述m個負載組件中有η個負載組件為照明裝置的發(fā)光負載組件，而m-n個負載組件為低阻抗負載組件，其中的低阻抗負載例如為導(dǎo)線或正向?qū)ǖ亩O管。
[0087]所述照明裝置還包括m-Ι個均流元件，每個均流元件分別連接在所述首端共接點和尾端共接點之一與該照明裝置中的交流電源發(fā)生器的兩個輸出端口之一之間，其中連接首端共接點的均流元件與該交流電源發(fā)生器的第一輸出端口連接，而連接尾端共接點的均流元件與該交流電源發(fā)生器的第二輸出端口連接。
[0088]其中所述m-n個低阻抗負載組件中的低阻抗負載的阻抗值明顯低于所述m個負載組件的其他負載組件中的負載阻抗值，該低阻抗負載的阻抗值可以是其他負載組件中的阻抗值(發(fā)光負載阻抗值)的1/3或更小，乃至可以小到幾乎為O。
[0089]根據(jù)本申請的實施例，所述m-Ι個均流元件的每一個均流元件可以為均流電容Cl ?C (m-1)。
[0090]根據(jù)本申請的實施例，在形成共接點的每兩個相鄰的負載組件中，一個負載組件上的整流元件的導(dǎo)通方向與另一個負載組件上的整流元件的導(dǎo)通方向相反，也就是說，假設(shè)兩個負載組件在其首端形成了一個共接點，一個負載組件上的整流元件的導(dǎo)通方向是從此共接點朝向此負載組件的尾端，則另一個負載組件上的整流元件的導(dǎo)通方向就應(yīng)該是從該另一個負載組件的尾端朝向該共接點。
[0091]根據(jù)本申請的實施例，所述整流元件的每一個整流元件可以為整流二極管Dl?D(m)。
[0092]所述照明裝置的η個發(fā)光負載組件可以包括:LED組，其中LED組分別由至少一個LED燈管彼此串聯(lián)連接而形成的燈串LEDl?LED (η);濾波電路(例如為濾波電容)Col?Co (η)，分別與所述LED組件LEDl?LED (η)并聯(lián)連接；以及保護電路Pl?P (η)，分別與所述LED組件并聯(lián)連接。
[0093]在未設(shè)置低阻抗負載組件時，此時交流電源發(fā)生器的輸出端電壓Vab等于所有η個發(fā)光負載組件的LED組上的負載電壓之和的1/η，即等于每個發(fā)光負載組件兩端的電壓(假設(shè)為Vo)。若該電壓無法滿足低電壓要求，則可接入如圖10所示的m-n個低阻抗負載組件，并且使交流電源發(fā)生器的輸出電流增加至原來的m/n倍，使得一共m個負載組件中每個負載組件上的電流保持不變。在這種情況下，原來每串LED負載的工作狀態(tài)不變，但變壓器Tr的次級側(cè)輸出的交流電壓幅值Vab= (n/m) *Vo,從而實現(xiàn)了降壓功能。
[0094]需要指出的是，m-n個低阻抗負載組件的設(shè)置位置可以是隨機的，即，可以設(shè)置于m個負載組件的任意位置，但是，其較佳設(shè)置方式是將它們設(shè)置于η個發(fā)光負載組件的兩側(cè)之一、或?qū)-n個低阻抗負載組件分成兩組且分別設(shè)置于η個發(fā)光負載組件的兩側(cè)，因為若是在兩側(cè)的負載組件中設(shè)置的是LED負載，會對其濾波電容有更高的要求。將η個LED負載設(shè)置在中間位置就可以降低對其濾波電容的要求。
[0095]對于采用多串LED構(gòu)成其發(fā)光負載組件的照明裝置而言，最典型和最常見的降壓功能應(yīng)用方式是m=8, n=6,即采用6個LED負載組件加2個低阻抗負載組件的形式。但本申請的實施例不限于此，較為常見的還有m=3, n=l或m=3, n=2等等。
[0096]理論上，低阻抗負載組件的個數(shù)m-n可以是小于m的任意數(shù)值，例如m=10，n=l,m-n=9。但是低阻抗負載組件的個數(shù)m-n的較佳設(shè)置方式是剛好將交流電源發(fā)生器的輸出電壓的幅值降低到安全電壓閾值以下即可，沒必要額外增加過多的低阻抗負載組件，因為額外增加的低阻抗負載組件會給整個照明裝置帶來額外的功率損耗。
[0097]圖3至圖10中示出的交流電源發(fā)生器的輸出端的電壓極性、各LED組件兩端的電壓極性、以及各均流電容兩端的電壓極性等均是以交流電源發(fā)生器的正半周電流輸出(交流電源發(fā)生器的輸出端的上端為正、下端為負)為例而示出，在交流電源發(fā)生器的負半周電流輸出時，上述極性均與上述圖示相反。
[0098]本申請的交流電源發(fā)生器、LED負載組件、低阻抗負載組件、均流元件和整流元件等的具體實現(xiàn)不僅僅局限于上述實施例，也可以采用其他方式實現(xiàn)。
[0099]本申請的照明裝置也可以是除了 LED照明裝置之外的其他類型的照明裝置，例如OLED照明裝置等。 [0100]根據(jù)本申請的一個實施例，還提供一種照明裝置的降壓方法，其包括設(shè)置如上所述的照明裝置中的低阻抗負載組件以降低交流電源發(fā)生器的輸出電壓。其中，在該照明裝置中的η個發(fā)光負載組件上的工作電流與其在沒有設(shè)置m-n個低阻抗負載組件時的工作電流保持不變的條件下，當(dāng)將m-n個低阻抗負載組件連接至所述η個發(fā)光負載組件以形成總共m個負載組件時，則交流電源發(fā)生器的輸出電壓被降為其在沒有設(shè)置m-n個低阻抗負載組件時的輸出電壓的n/m倍,其中m和η均為正整數(shù),且m≥3, η≥I,以及m>n。
[0101]具體而言，該照明裝置的降壓方法包括以下步驟:在m個負載組件中設(shè)置m-n個低阻抗負載組件，以形成如上所述的照明裝置，其中所述低阻抗負載組件用以降低所述照明裝置中的交流電源發(fā)生器的輸出電壓。
[0102]該方法還包括以下步驟:在m個負載組件中設(shè)置η個發(fā)光負載組件，且在沒有設(shè)置所述m-n個低阻抗負載組件時，所述η個發(fā)光負載組件的每一個發(fā)光負載組件上的電流為第一電流(即Ιο)，且所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓為第一電壓(即Vo)，當(dāng)設(shè)置了所述m-n個低阻抗負載組件時，調(diào)整所述交流電源發(fā)生器的輸出電流為m/n倍的該第一電流，從而使得所述m個負載組件的每一個上的第二電流等于該第一電流，并使得所述交流電源發(fā)生器輸出的第二電壓被降低為n/m倍的該第一電壓之。
[0103]其中該照明裝置中的交流電源發(fā)生器包括直流輸入電壓Vin和諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器。該諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器包括:由開關(guān)元件SI與S2構(gòu)成的半橋開關(guān)電路，其將直流輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為直流方波；以及由諧振電感Ls、諧振電容Cs以及變壓器Tr構(gòu)成的諧振槽，用以接收來自半橋開關(guān)電路的直流方波并將其轉(zhuǎn)換為交流電流源，并由該變壓器Tr的次級側(cè)輸出，以給右側(cè)的器件和電路供電。
[0104]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可對本申請作各種變化與修改而不脫離本申請的精神和范圍。因此，本申請意圖涵蓋對本申請做出的各種修改和變化，只要它們落在所附權(quán)利要求及其等同方案的保護范圍內(nèi)即可。
【權(quán)利要求】
1.一種照明裝置，包括: 交流電源發(fā)生器，用于產(chǎn)生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源；m個負載組件，其中，第一負載組件一端電性連接于所述交流電源發(fā)生器，另一端與第二負載組件的一端電性連接于第一共接點；第i負載組件一端與第i_l負載組件的一端電性連接于第i_l共接點，第i負載組件另一端與第i+Ι負載組件的一端電性連接于第i共接點；第!11負載組件一端與其緊鄰的第m-Ι負載組件的一端電性連接于所述第m-1共接點，第m負載組件另一端電性連接于所述交流電源發(fā)生器；以及 m-Ι個均流元件，其中，第一均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第一共接點之間，第1-Ι均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第i_l共接點之間，第i均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第i共接點之間，第m-Ι均流元件電性連接于所述交流電源發(fā)生器和第m-Ι共接點之間，所述均流元件用以平衡流過與其相連接的兩個所述負載組件的電流； 其中，基于所述交流電源發(fā)生器的極性，每兩個相鄰的負載組件之間極性相反且分別工作于所述交流電源的正半周期或負半周期；以及 所述m個負載組件中包括m-n個低阻抗負載組件，用以降低所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓，其中m、n和i均為正整數(shù),且m≥3, m>n≥I,以及m > i > I。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述m個負載組件中還包括η個發(fā)光負載組件，每個所述低阻抗負載組件中的低阻抗負載的阻抗值小于任意一個所述發(fā)光負載組件中的發(fā)光負載的阻抗值。
3.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中每個所述發(fā)光負載組件包括: LED組，由至少一個LED彼此串聯(lián)連接而形成； 濾波電路，與所述LED組并聯(lián)連接；以及 保護電路，與所述LED組并聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中每個所述負載組件包括整流元件，所述整流元件與所述發(fā)光負載組件中的發(fā)光負載或所述低阻抗負載組件中的低阻抗負載同極性地串聯(lián)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中所述整流元件為整流二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中每個所述負載組件上的電流均相等。
7.如權(quán)利要求1至6的任意一個所述的照明裝置，其中所述低阻抗負載組件的低阻抗負載為導(dǎo)線或正向?qū)ǖ亩O管。
8.如權(quán)利要求1至6的任意一個所述的照明裝置，其中所述均流元件的每一個為電容。
9.如權(quán)利要求2至6的任意一個所述的照明裝置，其中所述m-n個低阻抗負載組件被設(shè)置于所述η個發(fā)光負載組件一側(cè)，或?qū)⑺鰉-n個低阻抗負載組件分成兩組且分別設(shè)置于所述η個發(fā)光負載組件兩側(cè)。
10.如權(quán)利要求1至6的任意一個所述的照明裝置，其中所述交流電源發(fā)生器由諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的照明裝置，其中所述諧振式直流-交流轉(zhuǎn)換器包括: 半橋開關(guān)電路，由兩個串聯(lián)連接的開關(guān)元件組成，其將所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流方波并從所述兩個開關(guān)元件的共接點輸出；以及諧振槽，由串聯(lián)連接的諧振電容、諧振電感以及變壓器組成，用以接收來自所述半橋開關(guān)電路的直流方波并將其轉(zhuǎn)換為交流電流源，并由該變壓器的次級側(cè)輸出至所述負載組件。
12.如權(quán)利要求1至6的任意一個所述的照明裝置，其中當(dāng)沒有設(shè)置所述m-n個低阻抗負載組件時，所述η個發(fā)光負載組件的每一個發(fā)光負載組件上的電流為第一電流，且所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓為第一電壓，當(dāng)設(shè)置了所述m-n個低阻抗負載組件時，調(diào)整所述交流電源發(fā)生器的輸出電流為m/n倍的所述第一電流，從而使得所述m個負載組件的每一個上的第二電流等于該第一電流，并使得所述交流電源發(fā)生器輸出的第二電壓被降低為n/m倍的所述第一電壓。
13.一種照明裝置的降壓方法，該方法包括以下步驟: 在m個負載組件中設(shè)置m-n個低阻抗負載組件，以形成如權(quán)利要求1至11的任意一個所述的照明裝置，其中所述低阻抗負載組件用以降低所述照明裝置中的交流電源發(fā)生器的輸出電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置的降壓方法，該方法還包括以下步驟: 在所述m個負載組件中設(shè)置η個發(fā)光負載組件，在沒有設(shè)置所述m-n個低阻抗負載組件時，所述η個發(fā)光負載組件的每一個發(fā)光負載組件上的電流為第一電流，且所述交流電源發(fā)生器的輸出電壓為第一電壓，當(dāng)設(shè)置了所述m-n個低阻抗負載組件時，調(diào)整所述交流電源發(fā)生器的輸出電流為m/n倍的所述第一電流，從而使得所述m個負載組件的每一個上的第二電流等于該第一電流，并使得所述交流電源發(fā)生器輸出的第二電壓被降低為n/m倍的所述第一電壓。`
【文檔編號】H05B37/02GK103731950SQ201210388876
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】徐立智, 張偉強, 鐘媛媛 申請人:臺達電子企業(yè)管理（上海）有限公司