用于控制向負載特別是led單元所提供的電力的功率控制單元和方法以及用于控制轉(zhuǎn)換 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對向負載(12)特別是包括一個或多個LED的LED單元(12)所提供的電力進行控制的功率控制單元(40；60)，所述驅(qū)動器設(shè)備包括轉(zhuǎn)換器單元(10)，其具有用于從外部電源(22)接收輸入電壓(V10)的輸入端子(42)以及用于提供為負載(12)供電的輸出電壓(V14)的輸出端子(44)，其中轉(zhuǎn)換器單元(10)包括用于將輸入電壓(V10)變換為輸出電壓(V14)的開關(guān)設(shè)備(14)，用于對開關(guān)設(shè)備(14)進行控制的控制單元(20)，連接至輸出端子(44)以用于將電壓或電流信號施加于輸出端子(44)的信號器件(46，62)，其中控制單元(12)連接至該信號器件(46，62)并且被適配為對信號器件(46，62)進行控制。
【專利說明】用于控制向負載特別是LED單元所提供的電力的功率控制單元和方法以及用于控制轉(zhuǎn)換器單元的輸出電壓的電壓控制單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于對向負載特別是包括一個或多個LED的LED單元所提供的電力進行控制的功率控制單元和相對應的方法。另外，本發(fā)明涉及一種用于對轉(zhuǎn)換器單元的輸出電壓進行控制的電壓控制單元。另外，本發(fā)明涉及一種照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于諸如改型燈具和新式燈具的離線應用的LED驅(qū)動器的領(lǐng)域中，除其它相關(guān)特征之外，需要模塊化解決方案來應對高效率、高功率密度和高功率因數(shù)。雖然實際上所有現(xiàn)有的解決方案都包括一種或其它的要求，但是基本上所提出的驅(qū)動器電路都將市電能量的形式適當調(diào)節(jié)為LED所需的形式，同時保持與當前和未來的市電規(guī)劃相兼容。特別重要的是對輸送至燈具的電量進行控制以便在功率轉(zhuǎn)換器中具有高效率和減小的功率損失的同時控制燈具的亮度。為了控制輸送至燈具的電量，相切(phase cut)調(diào)光是一種具有高效率和低功率損失的選擇。如果使用包括相切調(diào)光器的驅(qū)動器設(shè)備，則燈具從相切市電電壓獲得電力并且必須恢復相切位置以便相應地設(shè)置功率水平。優(yōu)選使用的后沿相切調(diào)光器并非始終都提供具有明顯邊沿的電壓階躍，而明顯邊沿由于濾波器電容器跨接燈具并且跨接調(diào)光器而易于檢測。因此，燈具設(shè)置有泄放電路(bleeder circuit)以排空充電的電容器，以便驗證調(diào)光器被關(guān)閉。這在技術(shù)上是一種檢測相切信號邊沿的復雜方案并且增加了燈具中的功率損失。
[0003]W02011 / 045371A1公開了一種用于LED單元的相切調(diào)光設(shè)備，其用于提供相切驅(qū)動電壓以便驅(qū)動LED。該相切調(diào)光器連接至控制單元以驅(qū)動調(diào)光器并且在預定位置截止市電電源。
[0004]W02010 / 137002A1公開了一種用于驅(qū)動LED單元的相切驅(qū)動器設(shè)備，其中該LED單元包括泄放電路以調(diào)節(jié)經(jīng)整流的相切輸入電壓。該泄放器電路包括檢測器件以檢測兩個預定電壓水平處的壓降而激勵兩個泄放器電路。利用該泄放電路，不能精確地對相切電壓的相位角進行檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標是提供一種用于對向負載特別是包括一個或多個LED的LED單元提供的電力進行控制的功率控制單元和相對應的方法，提供了高功率因數(shù)、降低的損耗、高效率以及低成本。另外，本發(fā)明的目標是提供一種相對應的照明裝置。本發(fā)明另外的目標是提供一種用于對以低技術(shù)工作提供高效率、降低的功率損耗的轉(zhuǎn)換器單元的輸出電壓進行控制的電壓控制器。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于對負載特別是包括一個或多個LED的LED單元進行驅(qū)動的驅(qū)動器設(shè)備，包括:[0007]-轉(zhuǎn)換器單元，其具有用于從外部電源接收輸入電壓的輸入端子以及用于提供輸出電壓以對負載進行供電的輸出端子，其中該轉(zhuǎn)換器單元包括用于將輸入電壓變換為輸出電壓的開關(guān)設(shè)備，
[0008]-控制單元，其用于控制該開關(guān)設(shè)備，
[0009]-信號器件，其連接至該輸出端子向該輸出端子施加電壓或電流信號，其中該控制單元被連接至該信號器件并且被適配為對該信號器件進行控制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于對轉(zhuǎn)換器單元的輸出電壓進行控制的電壓控制器，包括:
[0011]-第一連接端子，其用于將該電壓控制器連接至驅(qū)動器設(shè)備的輸出，
[0012]-第二連接端子，其用于將該電壓控制器連接至該驅(qū)動器設(shè)備的中性或輸入端子，
[0013]-信號器件，其用于向該第一連接端子施加電壓或電流信號，
[0014]-檢測器件，其用于檢測輸出電壓的相位截止，其中該檢測器件被適配為根據(jù)所檢測到的相位截止來控制該信號器件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于對向負載提供的電力進行控制的相對應的方法。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種照明裝置，其包括照明組件，該照明組件包括一個或多個照明單元特別是包括一個或多個LED的LED單元，以及如根據(jù)本發(fā)明所提供的用于驅(qū)動該照明組件的驅(qū)動器設(shè)備。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中加以限定。將要理解的是，請求保護的方法具有與請求保護的設(shè)備以及從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同的優(yōu)選實施例。
[0018]本發(fā)明基于提供一種用于例如利用相切調(diào)光對諸如市電的外部電壓源的電壓進行調(diào)光的功率控制單元的思想，并且其中向負載供應的電壓包括明顯且易于檢測的關(guān)閉信號。這是利用信號器件來實現(xiàn)的，該信號器件連接至功率控制單元或功率控制單元的轉(zhuǎn)換單元的輸出以施加電壓或電流信號以便相應地對輸出端子處的電壓進行設(shè)置。利用這樣的信號器件，能夠在功率控制單元或轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓處提供明顯的電壓階躍。由于控制轉(zhuǎn)換器單元的開關(guān)設(shè)備的相同控制單元被連接至該信號器件，所以信號器件能夠與轉(zhuǎn)換器單元同步以根據(jù)由轉(zhuǎn)換器單元所提供電壓的相位角輸送明顯且易于檢測的關(guān)閉信號。因此，輸出電壓能夠快速變化以便以低的技術(shù)工作向負載輸送明顯且易于檢測的關(guān)閉信號。其益處在于，系統(tǒng)中由于泄放所導致的總體損耗有所減少，這是因為電流控制單元僅在需要時才被激活并且負載無需在過長時間段內(nèi)或者以高功率泄放其輸入電壓，或者負載根本無需進行泄放。
[0019]本發(fā)明的第二方面基于提供用于對連接至負載的現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器單元特別是現(xiàn)有調(diào)光器的輸出電壓進行控制的單獨電壓控制單元的思想，該負載特別是LED單元，該電壓控制單元被適配為快速改變供應至負載的電壓以便向負載輸送明顯且易于檢測的關(guān)閉信號。由于對轉(zhuǎn)換器單元進行控制的控制信號無法由這樣的單獨電壓控制器所使用，所以輸出電壓的相位角利用檢測器件得以被檢測，其中檢測器件相應地控制或激活該信號器件以提供具有明顯且易于檢測的關(guān)閉信號的輸出電壓。因此，根據(jù)本發(fā)明該方面的電壓控制器能夠作為單獨的附件模塊連接至現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器單元以便對功率控制單元或驅(qū)動器設(shè)備進行改型。
[0020]優(yōu)選地，控制單元和信號器件互相同步，在開關(guān)設(shè)備的激活周期和針對輸出端子的信號應用之間提供確定性關(guān)系。
[0021]在一個實施例中，輸入電壓是優(yōu)選地由市電所提供的AC電壓，并且該轉(zhuǎn)換器單元是相切設(shè)備，其中提供該開關(guān)設(shè)備以用于切割AC電壓的相位。該實施例易于實施并且提供了具有低功率損耗的調(diào)光器。
[0022]在一個實施例中，該信號器件包括用于通過控制從輸出端子獲取或者被提供至輸出端子的電流而提供信號的電流控制單元。這是一種以有所降低的功率損耗對輸出電壓進行調(diào)適的簡單方案。
[0023]在特別有利的實施例中，該功率控制單元包括用于檢測輸出電壓的檢測器件。因此，能夠檢測輸出電壓并且相應地控制信號器件以提供所期望的輸出電壓。這允許將輸出電壓調(diào)適為所要求的水平，避免了額外損耗。
[0024]根據(jù)優(yōu)選實施例，該信號器件被調(diào)適為對輸出電壓的過程進行控制并且將輸出電壓的斜率設(shè)置為預定義水平。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓的預定義和/或所期望的過程以及輸出電壓的預定義斜率，這易于被負載所檢測。同樣，這允許避免額外損耗。
[0025]根據(jù)優(yōu)選實施例，該控制單元被調(diào)適為在利用開關(guān)設(shè)備截止輸出電壓時激活信號器件。因此，由信號器件所施加的電壓或電流信號在相位被截止時提供了輸出電壓的明顯邊緣而使得相位角度能夠被可調(diào)光負載精確檢測。
[0026]在另外的實施例中，電流控制單元包括由控制單元所激活的電流源。因此，能夠提供獨立于跨負載的壓降的預定義電流而使得能夠提供輸出電壓的預定義變化。
[0027]在另一個實施例中，該信號器件包括由該控制單元所激活的可控開關(guān)?？煽亻_關(guān)為信號器件提供了一種用于提供所需電流并且提供輸出電壓的所期望變化的簡單方案。
[0028]根據(jù)優(yōu)選實施例，該信號器件連接至外部電源的中性電位。因此，提供了 一種提供輸出電壓的電壓驟降的簡單方案，原因在于電流控制單元連接至低于輸出電壓的預定義電壓電位。
[0029]根據(jù)另一個實施例，該信號器件包括連接至充電電容器的可控開關(guān)，該充電電容器連接至功率轉(zhuǎn)換單元的輸入端子，其中二極管與該可控開關(guān)并行連接以用于對電容器進行充電，并且其中該可控開關(guān)利用控制單元進行控制。因此，能夠提供雙線路調(diào)光器(其中可能沒有到中性點的連接)，原因在于電流控制單元連接至轉(zhuǎn)換器單元的輸出和輸入端子之間。
[0030]在另外的實施例中，該信號器件包括平行于功率轉(zhuǎn)換單元的均與一個二極管串聯(lián)的兩個充電電容器，其中該二極管以相反的正向偏置方向進行布置以便利用不同極性對電容器進行充電，其中一個可控開關(guān)與每個二極管并行連接并且由控制單元進行控制。因此，能夠利用電流控制單元或用于交變輸入電壓的驟降發(fā)生器來提供雙線路調(diào)光器，這是因為由于兩個電容器利用以相反方向布置的二極管以不同極性進行充電，所以可在任意狀態(tài)或時間點獲得正電壓和負電壓。
[0031 ] 在該實施例中，控制單元優(yōu)選地被適配為在輸出電壓利用開關(guān)單元根據(jù)輸入或輸出電壓的極性而被截止時激活兩個可控開關(guān)之一。因此，能夠獨立于輸入和/或輸出電壓的極性利用低的技術(shù)工作提供輸出電壓的明顯變化，原因在于提供了兩個開關(guān)以將輸出端子連接至被不同充電的電容器之一。
[0032]根據(jù)電壓控制器的優(yōu)選實施例，該信號器件包括用于對從第一連接端子獲取或者被提供至第一連接端子的電流進行控制的電流源或可控開關(guān)。這以低的技術(shù)工作提供了用于提供改型電壓控制器的簡單方案。
[0033]根據(jù)電壓控制器的可替換實施例，該信號器件包括均與一個二極管串聯(lián)的兩個充電電容器，其中該二極管以相反的正向偏置方向進行布置以用于利用不同極性對電容器進行充電，并且其中該二極管均與由檢測器件所控制的一個可控開關(guān)并行連接。因此，電壓控制器能夠作為可連接至雙線路驅(qū)動器設(shè)備的附件模塊而提供，這是因為電壓控制器僅需要連接至驅(qū)動器設(shè)備的輸入和輸出端子，并且其中提供所定義的電壓電位以實現(xiàn)輸出電壓期望的階躍。
[0034]因此，存在用于對功率控制單元或者功率控制單元的轉(zhuǎn)換器單元的輸出電壓進行控制并且使得輸出電壓快速變化以向所連接負載輸送明顯且易于檢測的關(guān)閉信號的各種實施例。
[0035]如以上所提到的，通過該信號器件，能夠?qū)⑿盘枒糜谵D(zhuǎn)換器單元的輸出。特別地，能夠提供輸出電壓的所期望過程并且能夠利用電流控制單元設(shè)置預定義的斜率。優(yōu)選地，該信號器件連接在轉(zhuǎn)換器單元的輸出端子和外部電源的中性點之間。根據(jù)可替換實施例，該信號器件連接在輸入和輸出端子之間以提供雙線路功率控制單元。因此，能夠利用低的技術(shù)工作實現(xiàn)輸出電壓的所期望變化以向燈具輸送關(guān)閉信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]本發(fā)明的這些和其它方面將由于隨后所描述的(多個)實施例而變得顯而易見并且將參考它們進行闡述。在以下附圖中:
[0037]圖1a示出了用于LED單元的已知調(diào)光器驅(qū)動器設(shè)備的示意性框圖，
[0038]圖1b示出了已知調(diào)光器驅(qū)動器設(shè)備的調(diào)光器相位角信號和相對應的調(diào)光器供電和輸出電壓，
[0039]圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的功率控制單元的第一實施例的示意性框圖，
[0040]圖2b示出了根據(jù)第一實施例的電流控制單元的詳細框圖，
[0041]圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的功率控制單元的第二實施例的示意性框圖，
[0042]圖3b示出了第二實施例的電流控制單元的詳細示意性框圖，
[0043]圖4示出了圖示圖2和3所示的驅(qū)動器設(shè)備的實施例的供電和輸出電壓波形以及相對應的調(diào)光器相位角信號的不圖，
[0044]圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的電壓控制單元的示意性框圖，
[0045]圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明另外實施例的電壓控制單元的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0046]圖1a示意性示出了用于驅(qū)動LED單元12的已知調(diào)光器驅(qū)動器設(shè)備10的實施例。所述調(diào)光器10包括耦合在二極管橋接整流器16、18中的開關(guān)14以及用于控制開關(guān)14的控制單元20。調(diào)光器10連接至例如外部市電電壓源22的外部電壓源22，并且適于從AC輸入電壓VlO提供相切AC輸出電壓V12。調(diào)光器10通過對開關(guān)14進行開關(guān)并且斷開外部電壓源22和調(diào)光器10的輸出端子之間的連接而將AC輸入電壓VlO轉(zhuǎn)換為相切輸出電壓V12。控制單元20對開關(guān)14進行控制以提供前沿或后沿相切信號。LED單元12連接至調(diào)光器10以及外部電壓源22的中性線路。LED單元包括用于對AC相切信號進行整流的整流器24以及充電電容器26和諸如LED28的負載28。然而，LED單元12中可能有不同類型的功率級，例如包括開關(guān)模式電源、功率因數(shù)校正器件、泄放器、用于對輸送至LED的能量數(shù)量進行調(diào)適的控制器、用來檢測相位角的測量器件等。
[0047]充電電容器30(例如，IOnF)與調(diào)光器10并行連接。充電電容器32與LED單元12并行連接。
[0048]調(diào)光器10可以利用前沿提供相切調(diào)光(Triac調(diào)光器、類型R、RL)，然而，施加于負載的電壓的急劇上升的邊沿會導致失真和侵入電流?？商鎿Q地，調(diào)光器10可以提供后沿相切調(diào)光(M0SFET調(diào)光器、類型R、RC)以避免施加于負載的電壓的急劇上升。在這種情況下，通過在(或接近于)供電電壓VlO每次過零時閉合開關(guān)14建立輸出電壓V12到輸入電壓VlO的連接，并且該連接在所期望的相位角通過打開開關(guān)14而被截止。然而，對于負載而言，檢測該信號中的關(guān)閉點是復雜的，因為該信號由于跨接LED單元12和調(diào)光器10的濾波電容器30、32而并非始終都具有急劇升降的電壓邊沿。一些燈具試圖為其輸入端子加載以額外負載(泄放器)，即在半個正弦波的后一半期間(當電壓的絕對值下降時)，以便能夠確定該關(guān)閉點。這泄放在燈具中導致了額外的損耗以及額外的工作。
[0049]在圖1b中，示出了圖示由調(diào)光器10所提供的相切電壓V12的電壓波形以及相對應的調(diào)光器相位角度信號的示圖。在圖1b的下部，連同調(diào)光器10所提供并且供應至LED單元12的電壓V12 —起示出了外部電壓源22所提供的正弦曲線電壓VlO (虛線)。在圖1b的上部，示出了具有方波信號形式的調(diào)光器相位角信號。該信號應當被LED單元所恢復。該相位角信號包括在tl處的下降沿以及在t2處的上升沿。因此，開關(guān)14在tl被關(guān)閉并且在t2被打開。供應至LED單元12的輸出電壓V12并未在tl表現(xiàn)出下降沿，而是在t2表現(xiàn)出了下降沿，這是因為開關(guān)14在t2被打開并且輸出電壓V12因此在t2與正弦曲線供電電壓VlO相同。由于電容器30、32，供應至LED單元12的輸出電壓V12并未在tl表現(xiàn)出下降沿，這是因為電容器30、32中所存儲的電荷阻止了輸出電壓的突然變化。第二半的波形是相同的但具有相反的極性。因此，輸出電壓V12的相位無法被LED單元12檢測到。
[0050]有必要在能夠被LED單元12所檢測的輸出電壓信號V12中提供明顯的下降沿以便恢復該相位角信號。
[0051]圖2a中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的功率控制單元40的第一實施例。功率控制單元40包括調(diào)光器10，其包括控制單元20以用于將提供至輸入端子42的輸入電壓VlO轉(zhuǎn)換為在輸出端子44處的輸出電壓V14。調(diào)光器10優(yōu)選地與圖1a的調(diào)光器10相同。LED單元12優(yōu)選地與圖1a的LED單元12相同并且總體上表示驅(qū)動器設(shè)備40的負載。電容器32 (例如，IOOnF)與LED單元12并行連接。電流控制單元46并行于LED單元而連接至輸出端子44和輸入電壓源22的中性線路48或中性電位48。電流控制單元46連接至控制單元20?？刂茊卧?0向電流控制單元46提供控制信號50。提供電流控制單元46以用于向輸出端子44施加信號。
[0052]電流控制單元46形成了信號器件46并且被提供用于對從輸出端子44流向電壓源22的中性線路48的電流IlO進行控制。
[0053]從輸出端子44到中性點48 (或者以相反方向)的電流IlO能夠通過向中性電位48泄放電荷或者向輸出端子44提供電荷而改變輸出電壓V14。根據(jù)本發(fā)明的該實施例，控制單元20利用控制信號50關(guān)閉調(diào)光器10的開關(guān)14并且激活電流控制單元46。電流控制單元46被提供作為可控電流源或者可控開關(guān)以提供電流110。調(diào)光器10能夠被提供以用于檢測輸出電壓V14的檢測器件，從而控制單元20能夠利用電流控制單元調(diào)節(jié)電流IlO以設(shè)置輸出電壓V14的預定義壓降或預定義斜率。在某個實施例中，控制單元20利用電流控制單元46施加預定義的缺省電流110，檢測器件檢測輸出電壓V14的衰減并且控制單元20利用電流控制單元46調(diào)節(jié)電流IlO的電流設(shè)置直至實現(xiàn)了輸出電壓V14的所期望斜率或過程。這在實現(xiàn)所期望的衰減之前可能要花費數(shù)個周期。在另一個實施例中，輸出電壓V14的斜率被預定義并且泄放電流被調(diào)節(jié)以使得輸出電壓V14遵循該預定義斜率。
[0054]圖2b示意性圖示了根據(jù)驅(qū)動器設(shè)備40的一個實施例的電流控制單元46。電流控制單元46包括互相串行連接的可控開關(guān)52和電阻器54?？煽亻_關(guān)52由控制單元20利用控制信號50進行控制。在該實施例中，控制單元20在調(diào)光器10的開關(guān)14關(guān)閉的同時(對應于tl)開啟可控開關(guān)52。因此，在供電電壓VlO的相位被截止時從輸出端子44向中性線路48提供電流IlO從而實現(xiàn)輸出電壓V14的明顯變化。因此，相切或關(guān)閉可以被LED單元12以低的技術(shù)工作所檢測。換言之，該電流控制器件形成了用于在輸入電壓的相位被截止時向輸出端子44施加信號的信號器件。
[0055]電流控制單元46將調(diào)光器10的輸出部分分流至中性線路48。因此，LED單元12的供電電壓快速變化并且創(chuàng)建了明顯、易于檢測的信號降低或者下降沿或上升沿。電流Iio的數(shù)量取決于連接至調(diào)光器10的LED單元12的數(shù)量，因為每個燈具都增加了調(diào)光器10的絕對電容負載。如以上優(yōu)選地針對可變數(shù)量的所連接燈具或LED單元12所提到的，電流控制單元46中利用電流源進行的主動控制或電流設(shè)置能夠被用來實現(xiàn)預定義的電壓階躍或下降/上升沿。
[0056]根據(jù)可替換實施例，可控開關(guān)52由可控電流源所形成以將電流IlO設(shè)置為預定義值。例如，能夠使用具有線性(電阻)區(qū)域或者具有電流限制區(qū)域的半導體開關(guān)并(使用適當?shù)幕鶚O或柵極信號)對其進行控制以產(chǎn)生適當電阻。
[0057]因此，提供了一種包括輸入端子42 (入口相位)、輸出端子44 (出口相位)和中性線路48的三線路調(diào)光器。
[0058]圖3a示意性圖示了本發(fā)明的功率控制單元60的進一步實施例。功率控制單元60包括如圖1a或2a所示的連接至外部電壓源22以便驅(qū)動LED單元12的調(diào)光器10。相同的部件由相同的附圖標記所表示，其中這里僅對其差異進行詳細解釋。電流控制單元62并行于調(diào)光器10進行連接并且形成用于向輸出端子44施加信號的信號器件62。電流控制單元62連接至輸入端口 42以及連接至輸出端口 44。電流控制單元62連接至調(diào)光器10的控制單元20?？刂茊卧?0利用控制信號64來控制電流控制單元62。充電電容器30并行于電流控制單元62進行連接。電流控制單元62在開關(guān)14被關(guān)閉并且供電電壓VlO的相位被截止時由控制單元20所激活。因此，電流控制單元20提供了電流112，其從輸出端子44排出電荷或者向輸出端子44提供電荷以提供輸出電壓V14的能夠被LED單元12所檢測到的預定義電壓階躍。
[0059]因此，驅(qū)動器設(shè)備60是具有輸入端子42 (入口相位)和輸出端子44 (出口相位)的雙線路驅(qū)動器設(shè)備或雙線路調(diào)光器10，其中并未提供到中性線路的連線。
[0060]優(yōu)選地，電流控制單元62包括至少一個充電電容器以及可控開關(guān)或可控電流源，其中該充電電容器在可控開關(guān)或電流源被開啟或激活時進行充電并且提供所定義的電位以排出或驅(qū)動電流112。因此，電流控制單元62提供了主動控制，其能夠被用來在輸出電壓V14中實現(xiàn)可被LED單元12所檢測到的預定義電壓階躍或下降/上升沿。
[0061]圖3b示出了圖3a的電流控制單元62的優(yōu)選實施例。相同的部件由相同的附圖標記所表示，其中僅對其差異進行詳細解釋。
[0062]電流控制單元62包括均與二極管70、72串行連接的兩個充電電容器66、68 (例如，均具有100nF)。二極管70、72以相反的正向偏置方向進行布置。每個二極管70、72有一個可控開關(guān)74、76與之并行連接。換言之，第一開關(guān)74與第一二極管70并行連接而第二開關(guān)76與第二二極管72并行連接。電阻器78、80(例如，均具有IOOOhm)與每個可控開關(guān)74、76串行連接?？煽亻_關(guān)74、76連接至控制單元20并且利用控制信號82、84進行控制。
[0063]由于二極管70、72相反的正向偏置方向，充電電容器66、68經(jīng)由二極管70、72以相反的極性進行充電。因此，在任何時候都能夠在電流控制單元62中獲得負和正的極性或電位。充電電容器66、68在開關(guān)74、76被關(guān)閉時進行充電。當開關(guān)74、76開啟時，相應的充電電容器66、68經(jīng)由相應電阻器78、80進行放電。因此，如果開關(guān)74、76之一被開啟，則相應的充電電容器66、68提供形成電流112的放電電流。電流控制單元62在調(diào)光器10的可控開關(guān)14被關(guān)閉時根據(jù)供電電壓VlO的極性開關(guān)或激活可控開關(guān)74、76之一。因此，能夠針對供電電壓VlO的每個半波以不同方向提供電流112而無需訪問電壓源22的中性線路48。換言之,可控開關(guān)74、76之一在供電電壓VlO被截止時根據(jù)供電電壓VlO的極性或者根據(jù)供電電壓VlO相應的半波的極性而利用調(diào)光器10被激活。因此，電流112的方向取決于供電電壓VlO的極性。因此，能夠由驅(qū)動器設(shè)備60在輸出電壓V14中提供明顯的階躍或者下降或上升沿。換言之，信號在輸入電壓的相位被截止時施加于輸出端子44。
[0064]圖4不出了圖不驅(qū)動器設(shè)備40、60的輸出電壓V14以及調(diào)光器相位角信號的不圖。在圖4下方的示圖中，以疊加的方式圖示了正弦曲線的供電電壓VlO(虛線)和輸出電壓V14。在上部中，示出了具有方波信號形式的調(diào)光器相位角信號。該調(diào)光器相位角信號包括陡峭邊沿，其中對應于圖lb，在tl示出了下降沿并且在t2示出了上升沿。
[0065]輸出電壓V14在tl示出了定義的電壓階躍或者處于tl的下降沿86，其由電流控制單元46、62所提供。當開關(guān)14被開啟時輸出電壓V14包括具有直至t2之前的平緩斜率的部分并且輸出電壓V14快速降低為零。第二半波示出了具有相反極性的相同過程。第二半波在tl，示出了與tl的第一半波的下降沿86相同的上升沿88，輸出波形V14在開關(guān)14被開啟并且輸出電壓V14與供電電壓VlO相同時在t2，示出了第二上升沿。因此，分流電流110、112在輸出電壓V14中提供了能夠輕易被LED單元12檢測到的上升沿86或下降沿88。由于充電電容器30、32，電壓V14在tl和t2之間示出了平緩的斜率。
[0066]漏電流110、112可以對開關(guān)設(shè)備52、74、76造成熱應力。該熱能量的一部分能夠被變換至相應電阻器54、78、80。在可替換實施例中，電阻器54、78、80可以被短路所替代。在要將更多LED單元連接至驅(qū)動設(shè)備40、60的情況下，電阻器54被外部電阻器所替代?？蛇x地，調(diào)光器10中可以存在多個電阻器/組件以使得所有電阻在沒有安裝外部組件時都為短路。
[0067]電阻器78、80不僅被提供用于減少開關(guān)74、76的熱應力，而且還用于根據(jù)相應輸出負載或LED單元12來調(diào)節(jié)邊沿或階躍。而且，可以提供存儲元件作為外部擴展。
[0068]為了減少調(diào)光器10的熱應力，整個驅(qū)動器設(shè)備可以基于從一個存儲元件向其它元件存儲和移動能量。例如，由于外部負載在開關(guān)14被關(guān)閉時是電容負載，所以能夠使用附加開關(guān)、電感器和能量存儲來從一個元件(例如，燈具中的電容器)向另一個元件(例如，電流控制單元62中的能量存儲電容器)傳輸電能。在適當時間點，該能量能夠被釋放到電路或者無損電流控制單元62。
[0069]在進一步的實施例中，電感器與輸出端子44串行連接以引發(fā)輸出電壓V14的快速變化所需的電流。
[0070]根據(jù)本發(fā)明另外的方面，可以提供與電流控制單元46、62相當?shù)碾妷嚎刂茊卧鳛閱为毜哪K。圖5a和5b中示意性示出了兩個電壓控制器模塊。
[0071]圖5a中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓控制單元100的第一實施例。電壓控制單元100包括圖2b的電流控制單元46。電壓控制單元100包括第一連接端子102和第二連接端子104以將電壓控制單元100連接至輸出端子44和中性線路48。電壓控制單元100進一步包括用于對調(diào)光器10的輸出電壓V12進行測量的測量器件106。測量器件106是用于識別與如圖1b在tl所示的開關(guān)14的關(guān)閉相對應的輸出電壓V12的變化的敏感伏特計。測量器件106為可控開關(guān)52提供控制信號108以開啟可控開關(guān)52。因此，可以利用電流控制單元46所提供的分流電流IlO在輸出電壓V12中提供明顯變化或者階躍或邊沿。
[0072]因此，電壓控制單元100可以被提供為能夠連接至現(xiàn)有調(diào)光器以及現(xiàn)有LED模塊的單獨模塊。
[0073]圖5b示出了電壓控制單元110的第二實施例。電壓控制單元110包括圖3b的電流控制單元62，用于將電流控制單元62連接至輸出端子42的第一連接端子112以及用于將電流控制單元62連接至輸入端子44的第二連接端子114。另外，電壓控制單元110包括連接至輸出端子44的測量器件116，以用于測量輸出電壓V12并且檢測輸出電壓中對應于開關(guān)14指示供電電壓V12的截止的關(guān)閉的變化。測量器件116與圖3b所示的控制信號82,84 一致地向可控開關(guān)74、76提供兩個控制信號118、120。因此，電壓控制單元110能夠作為附件模塊并行于現(xiàn)有調(diào)光器10進行連接，并且在相切調(diào)光器10截止對應于圖4的tl、tl’的輸入電壓VlO時提供明顯且易于檢測的階躍或邊沿。
[0074]因此，電壓控制單元100、110可以在輸入電壓的相位被截止時向輸出端子施加信號。
[0075]雖然已經(jīng)在附圖和以上描述中詳細圖示并描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述要被理解為是說明性或示例性的而非是限制性的；本發(fā)明并不局限于所公開的實施例。通過對附圖、公開和所附權(quán)利要求加以研習，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所請求保護的發(fā)明時能夠理解并實施針對所公開實施例的其它變化。
[0076]在權(quán)利要求中，詞語“包括”并不排除其它部件或步驟，并且不定冠詞“一個” (“a”和“an”)并不排除多個。單個元件或其它單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中所引用的若干事項的功能。某些措施在互相不同的從屬權(quán)利要求中被加以引用的事實并非指示這些措施的組合無法得到利用。
[0077]計算機程序可以被存儲/分布在適當介質(zhì)上，諸如連同其它硬件提供或者作為其一部分的光學存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以諸如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或者其它有線或無線電信系統(tǒng)而以其它形式進行分布。
[0078]權(quán)利要求中的任意附圖標記都不應當被理解為限制其范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對向負載(12)特別是包括一個或多個LED的LED單元(12)提供的電力進行控制的功率控制單元(40 ;60)，所述驅(qū)動器設(shè)備包括: -轉(zhuǎn)換器單元(10)，具有用于從外部電源(22)接收輸入電壓(VlO)的輸入端子(42)以及用于提供輸出電壓(V14)以對所述負載(12)進行供電的輸出端子(44)，其中所述轉(zhuǎn)換器單元(10)包括用于將所述輸入電壓(VlO)變換為所述輸出電壓(V14)的開關(guān)設(shè)備(14)， -控制單元(20)，用于控制所述開關(guān)設(shè)備(14)， -信號器件(46 ;62)，被連接至所述輸出端子(44)以用于向所述輸出端子(44)施加電壓或電流信號，其中所述控制單元(20)被連接至所述信號器件(46 ；62)并且被適配為對所述信號器件(46 ；62)進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制單元，其中所述輸入電壓(VlO)是優(yōu)選地由市電(22)所提供的AC電壓，并且所述轉(zhuǎn)換器單元(10)是相切設(shè)備，其中提供所述開關(guān)設(shè)備(14)以用于切割所述AC電壓(VlO)的相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率控制單元，其中所述信號器件(46；62)包括用于通過控制從所述輸出端子(44)汲取或者被提供至所述輸出端子(44)的電流(IlO)而提供信號的電流控制單元(46 ；62)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的功率控制單元，其中所述功率控制單元(40；60)包括用于檢測所述輸出電壓(V14)的檢測器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的功率控制單元，其中所述信號器件(46；62)被適配為對所述輸出電壓(V14)的過程進行`控制并且將所述輸出電壓(V14)的斜率設(shè)置為預定義水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的功率控制單元，其中所述控制單元(20)被適配為在利用所述開關(guān)設(shè)備(14)截止所述輸出電壓(V14)時激活所述信號器件(46 ;62)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的功率控制單元，其中所述電流控制單元(46;62)包括由所述控制單元(20)所激活的電流源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的功率控制單元，其中所述信號器件(46；62)包括由所述控制單元(20)所激活的可控開關(guān)(52 ;74，76)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的功率控制單元，其中所述信號器件被連接至所述外部電源(22)的中性電位(48)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的功率控制單元，其中所述信號器件(62)包括連接至充電電容器(66，68)的可控開關(guān)(74，76)，所述充電電容器(66，68)被連接至所述輸入端子(42)，其中二極管(70，72)與所述可控開關(guān)(74，76)并聯(lián)連接以用于對所述電容器(66,68)進行充電，并且其中所述可控開關(guān)(74，76)由所述控制單元(20)進行控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的功率控制單元，其中所述信號器件(62)包括并聯(lián)于所述功率轉(zhuǎn)換單元(10)的均與一個二極管(70，72)串聯(lián)的兩個充電電容器(66，68)，其中所述二極管(70，72)以相反的正向偏置方向進行部署以利用不同極性對所述電容器(66，68)進行充電，其中一個可控開關(guān)(74，76)與所述二極管(70，72)的每個二極管并聯(lián)連接并且由所述控制單元(20)進行控制。
12.一種用于對轉(zhuǎn)換器單元(10)的輸出電壓(V12)進行控制的電壓控制器(100;110)，包括:-第一連接端子(102 ;112)，用于將所述電壓控制器(100 ；110)連接至所述驅(qū)動器設(shè)備(10)的輸出(44)， -第二連接端子(104; 112)，用于將所述電壓控制器(100; 110)連接至所述驅(qū)動器設(shè)備(10)的中性(48)或輸入端子(42)， -信號器件(46 ;62)，用于向所述第一連接端子(102 ；112)施加電壓或電流信號， -檢測器件(106 ;116)，用于檢測所述輸出電壓(V12)的相位截止，其中所述檢測器件(106 ；116)被適配為根據(jù)所檢測到的相位截止來控制所述信號器件(46 ;62)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電壓控制器，其中所述信號器件(46)包括電流源或者用于對從所述第一連接端子(102 ；112)汲取或者被提供至所述第一連接端子(102 ；112)的電流(IlO)進行控制的可控開關(guān)(52)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電壓控制器，其中所述信號器件(46；62)包括均與一個二極管(70，72)串聯(lián)的兩個充電電容器(66，68)，其中所述二極管(70，72)以相反的正向偏置方向進行布置以利用不同極性對所述電容器(66，68)進行充電，并且其中所述二極管(70，72)均與由所述檢 測器件(116)控制的一個可控開關(guān)(74，76)并聯(lián)連接。
15.一種用于對向負載(12)特別是包括一個或多個LED的LED單元(12)提供的電力進行控制的方法，所述方法包括步驟: -從外部電源(22)接收輸入電壓(VlO)， -利用相切將所述輸入電壓(VlO)變換為輸出電壓(V14)， _利用信號器件(46 ；62)向所述輸出電壓(V14)施加信號， -基于所述輸出電壓(V14)的相位角對所述信號器件(46 ；62)進行控制。
【文檔編號】H05B33/08GK103782654SQ201280043239
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】H·J·G·雷德馬赫爾 申請人:皇家飛利浦有限公司