Led調(diào)光器兼容性的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED調(diào)光器兼容性的系統(tǒng)和方法，其提供適合應(yīng)用的LED系統(tǒng)，而不管調(diào)光器是否存在或使用的調(diào)光開關(guān)的類型。這些系統(tǒng)和方法提供高功率因數(shù)，而不浪費(fèi)能量。至少有三種LED照明器件可見的波形類型。該兼容性電路可以被集成到LED照明器件中，使得該器件可以被擰到任何現(xiàn)有的燈插座中。該器件可用在插座中，而無論調(diào)光器是否存在于線路上。如果調(diào)光器存在，其可以是后沿調(diào)光器或前沿調(diào)光器。如果線路上不存在調(diào)光器，LED照明器件接收直接的AC線路輸入。PFC級(jí)的輸出晶體管的切換基于存在的調(diào)光器類型被智能應(yīng)用。
【專利說明】LED調(diào)光器兼容性的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】
[0001]調(diào)光開關(guān)是允許用戶通過簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕或滑動(dòng)條從近乎暗淡調(diào)整到全亮的光照水平的有用的電氣組件。早期的調(diào)光開關(guān)具有調(diào)整光照水平的非常簡(jiǎn)單的解決方案，即可變電阻器。利用可變電阻器，所述電阻器的總電阻通過調(diào)整電荷必須經(jīng)過的電阻材料的距離來進(jìn)行調(diào)整。在電荷移動(dòng)通過電阻器時(shí)，能量以熱量的形式失去。串聯(lián)電路中的電阻器引起電路中的電壓降，減少可用于其他負(fù)載的能量(例如，燈泡)。燈泡兩端的減少的電壓將降低其光輸出。
[0002]這種解決方案的問題是大量的能量損失加熱電阻器，這不利于照亮房間，但仍然消耗能源成本。除了低效以外，這些開關(guān)往往是累贅和潛在危險(xiǎn)的，這是由于可變電阻器釋放大量熱量。
[0003]代替將燈泡的能量轉(zhuǎn)移到電阻，現(xiàn)代的調(diào)光開關(guān)快速關(guān)閉和接通燈電路，以降低流過電路的總能量。燈泡電路每秒被關(guān)斷很多次。開關(guān)周期圍繞交流(AC)波動(dòng)建立。AC電流在起伏的正弦波中具有變化的電壓極性，其從正電壓波動(dòng)到負(fù)電壓?，F(xiàn)代的調(diào)光開關(guān)在每次電流反向時(shí)(就是說，每逢有零電流穿過電路時(shí))自動(dòng)關(guān)斷燈泡電路。發(fā)生這種情況是每個(gè)周期兩次，或每秒120次。當(dāng)電壓返回達(dá)到一定的電平時(shí)，再打開燈電路。
[0004]這個(gè)打開值基于調(diào)光開關(guān)旋鈕或滑動(dòng)條的位置。如果調(diào)光器被轉(zhuǎn)到較亮的設(shè)置，將在切斷后快速接通。電路在周期的大部分時(shí)間接通，因此其向燈泡供應(yīng)每秒更多的能量。如果調(diào)光器被設(shè)置較低的光亮，電路將等待直到周期中的稍晚再接通。這種開關(guān)電路中的中心元件是三極管交流開關(guān)，或雙向三極管開關(guān)。
[0005]雙向三極管開關(guān)是較小的半導(dǎo)體器件，類似于二極管或晶體管。雙向三極管開關(guān)具有連接到電路兩端的兩個(gè)端子和用于觸發(fā)導(dǎo)通的第三柵極端子。兩個(gè)端子之間總是有電壓差，但是其隨著交流電流的波動(dòng)而變化。就是說，當(dāng)電流以一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，第一端子帶正電，而第二端子帶負(fù)電，以及當(dāng)電流以另一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，第一端子帶負(fù)電，而第二端子帶正電。
[0006]柵極通過可變電阻器的方式也被連接到電路。這種可變電阻器以與較舊的調(diào)光開關(guān)設(shè)計(jì)中的可變電阻基本相同的方式工作，但是其不浪費(fèi)相當(dāng)多的能量來產(chǎn)生熱量。雙向三極管開關(guān)作為電壓驅(qū)動(dòng)的開關(guān)動(dòng)作，其利用控制開關(guān)動(dòng)作的柵極上的電壓，以及可變電阻器控制柵極上的電壓。
[0007]當(dāng)端子間存在正常的電壓以及柵極上有較小的電壓時(shí)，雙向三極管開關(guān)像斷開的開關(guān)一樣動(dòng)作(其不會(huì)導(dǎo)電)。一旦足夠的電壓被施加到柵極，其開始導(dǎo)電。雙向三極管開關(guān)具有其保持導(dǎo)通所需要的最小“保持電流”。如果這種保持電流不滿足，雙向三極管開關(guān)將斷開，無論調(diào)光器或負(fù)載存在多少電壓。如果這種保持電流在典型AC期間不滿足，雙向三極管開關(guān)會(huì)重復(fù)觸發(fā)，產(chǎn)生非預(yù)期的操作例如多個(gè)接通/斷開周期。
[0008]實(shí)際的順序取決于電流的方向改變，就是說，AC周期的哪一部分存在于雙向三極管開關(guān)之間。通過使用用于不同光源例如發(fā)光二極管(LED)的雙向三極管開關(guān)，引入了以前的解決方案迄今未解決的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]示例實(shí)施例提供LED調(diào)光器兼容性的系統(tǒng)和方法。
[0010]系統(tǒng)的示例實(shí)施例包括具有至少一個(gè)LED的LED照明器件；以及被連接在LED照明器件與到LED照明器件的AC輸入之間的功率因數(shù)校正(PFC)控制器。PFC控制器經(jīng)配置確定LED照明器件是接收來自直接AC線路、后沿調(diào)光器還是來自前沿調(diào)光器的AC輸入；以及基于所述確定控制被連接到LED照明器件的柵極晶體管。
[0011 ] 其他實(shí)施例提供所述系統(tǒng)的方法和LED調(diào)光器兼容性的方法。示例方法包括確定LED照明器件是接收來自直接AC線路、后沿調(diào)光器還是來自前沿調(diào)光器的AC輸入；以及基于這樣的確定控制被連接到LED照明器件的功率因數(shù)校正(PFC)電路的柵極晶體管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出用于白熾燈泡的墻壁調(diào)光器的示例實(shí)施例的電路圖。
[0013]圖2示出用于白熾燈泡的后沿調(diào)光器的示例實(shí)施例的電路圖。
[0014]圖3示出圖2的后沿調(diào)光器的電壓和電流曲線的示例實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0015]圖4示出被用于控制前沿調(diào)光器中的調(diào)光的相位角的示例實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0016]圖5示出被用于控制后沿調(diào)光器中的調(diào)光的相位角的示例實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0017]圖6示出升壓功率因數(shù)控制器電路的示例實(shí)施例的電路圖。
[0018]圖7示出結(jié)合調(diào)光開關(guān)的圖6的升壓功率因數(shù)控制器電路的示例實(shí)施例的電路圖。
[0019]圖8示出具有智能PFC控制器的圖7的升壓功率因數(shù)控制器電路的示例實(shí)施例的電路圖。
[0020]圖9示出圖8電路的各種調(diào)光器輸出和開關(guān)控制信號(hào)的示例實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0021]圖10示出LED調(diào)光器兼容性的方法的示例實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)光器開關(guān)旋鈕，將接觸臂(或接觸片)在可變電阻器上樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，增加或減少其總電阻。當(dāng)旋鈕被設(shè)置在“暗淡”時(shí)，可變電阻器提供更大的電阻，因此其阻礙電流。結(jié)果，必要的升壓電壓不會(huì)在燃點(diǎn)電容器上盡快建立。在電容器被充電足以使雙向三極管開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)候，AC電流周期有條不紊地進(jìn)行。如果旋鈕以其他方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則可變電阻器提供更小的電阻，并且電容器在波動(dòng)周期中較早產(chǎn)生必要的升壓電壓。當(dāng)電流波動(dòng)返回到零電壓點(diǎn)時(shí)，沒有什么驅(qū)動(dòng)電流通過雙向三極管開關(guān)，因此電子停止移動(dòng)。耗盡區(qū)再次形成，并且雙向三極管開關(guān)失去其導(dǎo)電性，直到升壓電壓在柵極上建立。
[0023]現(xiàn)代的LED燈本身不采用現(xiàn)有的照明設(shè)施例如調(diào)光器來工作。LED通常不提取足以保持現(xiàn)有調(diào)光器導(dǎo)通的功率，從而引起不穩(wěn)定的行為。如果未被設(shè)計(jì)為采用基于雙向三極管開關(guān)的調(diào)光器工作的LED照明器件被插入到雙向三極管開關(guān)調(diào)光器中，則根據(jù)調(diào)光器的設(shè)置和所述調(diào)光器的設(shè)計(jì)，會(huì)發(fā)出很少的光(如果有的話)。通常情況下，LED會(huì)重復(fù)閃爍，這是因?yàn)長(zhǎng)ED未提取足夠的功率以保持調(diào)光器的雙向三極管開關(guān)元件持續(xù)導(dǎo)通。如圖1的電路100所設(shè)置，基于雙向三極管開關(guān)的調(diào)光器可以在器件中用RC電路建模。被連接到燈泡130的墻壁調(diào)光器120包括雙向三極管開關(guān)125和二端交流開關(guān)135。在AC周期的開始，雙向三極管開關(guān)125在非導(dǎo)通狀態(tài)。接著，電容器Cl通過電阻器Rl和燈泡130充電。當(dāng)電容器Cl上的電壓超出二端交流開關(guān)135的閥值電壓(例如，20伏)時(shí)，二端交流開關(guān)135被觸發(fā)，將能量轉(zhuǎn)儲(chǔ)到雙向三極管開關(guān)125的控制柵極，使得雙向三極管開關(guān)導(dǎo)通，所述二端交流開關(guān)135可以被認(rèn)為是一個(gè)可控硅整流器(SCR)的鎖存器。電阻器Rl控制雙向三極管開關(guān)125何時(shí)導(dǎo)通，從而啟用調(diào)光的功能，所述電阻器Rl在調(diào)光器應(yīng)用中是可變的。
[0024]一旦雙向三極管開關(guān)125導(dǎo)通，其需要一定量的電流例如50毫安持續(xù)流過，以保持導(dǎo)通模式。否則，雙向三極管開關(guān)125斷開。來自燈泡130的負(fù)載維持雙向三極管開關(guān)125的保持電流。雙向三極管開關(guān)125斷開，接近AC輸入的過零點(diǎn)，所述周期重復(fù)。
[0025]LED照明燈具的挑戰(zhàn)是首先提取一些合理的電流電平，這看上去好像是AC線路輸入HO的低阻抗，以獲得Cl上的電壓，從而將Cl初次充電到20伏。一旦雙向三極管開關(guān)125導(dǎo)通，LED照明燈具通常不提取保持雙向三極管開關(guān)125導(dǎo)通的足夠電流，從而斷開雙向三極管開關(guān)125。這種挑戰(zhàn)可以用額外的線路或能量存儲(chǔ)來解決。
[0026]其他的解決方案已經(jīng)提出線路的低阻抗，以在雙向三極管開關(guān)斷開之前觸發(fā)雙向三極管開關(guān)和電容器中的存儲(chǔ)能量。這些先前的解決方案可以解決LED照明燈具中存在的雙向三極管開關(guān)的挑戰(zhàn)，但是當(dāng)直接連接到AC源時(shí)，這些電路產(chǎn)生非常低的功率因數(shù)。此夕卜，這些解決方案可以滿足基于雙向三極管開關(guān)的調(diào)光器，但是他們并非一直很好地與后沿調(diào)光器工作。另一個(gè)方案是通過浪費(fèi)能量來操控系統(tǒng)。能量可以通過提取試圖保持雙向三極管開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)的過電流而被浪費(fèi)。這實(shí)現(xiàn)了更高功率因數(shù)，但是以效率為代價(jià)。所公開的LED調(diào)光器兼容性的系統(tǒng)和方法提供適合應(yīng)用的LED系統(tǒng)，而不管調(diào)光器是否存在或使用的調(diào)光開關(guān)的類型。這些公開的系統(tǒng)和方法提供高功率因數(shù)，而不浪費(fèi)能量。
[0027]不是所有的調(diào)光器都是相同的(例如，某些響應(yīng)于前沿，而其他響應(yīng)于后沿)。不同的方法可以被用在某些應(yīng)用中，以滿足不同調(diào)光器的電流要求。新的條例要求當(dāng)LED燈被直接連接到AC電網(wǎng)(無調(diào)光器)時(shí)，LED燈滿足特定PF標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，大多數(shù)電路需要浪費(fèi)功率以利用大多數(shù)調(diào)光器實(shí)現(xiàn)良好的PF并進(jìn)行工作。至少有三種LED照明器件可以看得見的波形類型。兼容性電路電源可以被集成到LED照明器件中，使得該器件被擰入任何現(xiàn)有的燈插座中。該器件無論調(diào)光器是否存在于線路而在插座中可用。如果調(diào)光器存在，其可以是后沿調(diào)光器或前沿調(diào)光器。如果線路上不存在調(diào)光器，LED照明器件接收直接AC線路輸入。在沒有調(diào)光器的情況下，AC輸入緩慢上升并且緩慢下降。不過，在后沿調(diào)光器的情況下，AC信號(hào)在適當(dāng)觸發(fā)時(shí)緩慢上升并且快速下降。在前沿調(diào)光器的情況下，AC信號(hào)在適當(dāng)觸發(fā)時(shí)快速上升并且緩慢下降。
[0028]圖2中提供的后沿調(diào)光器的示例提供特別的問題。后沿調(diào)光器電路200包括開關(guān)210、延遲電路220、過零檢測(cè)器250、燈泡230以及電容器240。開關(guān)210的非限制示例是MOSFET和IGBT。后沿調(diào)光器傳統(tǒng)上不使用雙向三極管開關(guān)，而替代地包括其他過渡性的電子組件。在AC周期(在圖3中示出)的開始，開關(guān)210在導(dǎo)通狀態(tài)。延遲電路220例如在時(shí)間310斷開開關(guān)210，切斷通過AC線路周期的部分路線。來自燈泡230的負(fù)載電流在開關(guān)210斷開后對(duì)電容器240放電。過零檢測(cè)器250復(fù)位開關(guān)210并且所述周期重復(fù)。正如上面所提供的，LED照明器件并非總是消耗足夠的電力以對(duì)電容器240放電。[0029]分別在圖4和5中示出前沿調(diào)光與后沿調(diào)光之間的差異。如圖4的信號(hào)圖400所示，在前沿調(diào)光中，每個(gè)正弦半波的早期部分被砍掉。前沿調(diào)光器適于電阻性負(fù)載(例如普通白熾燈、高壓鹵素?zé)舻?以及感性負(fù)載(例如線圈、具有普通變壓器的低壓鹵素?zé)舻?。如圖5的信號(hào)圖500所示，在下降沿調(diào)光中，每個(gè)正弦半波的后期部分被砍掉。下降沿調(diào)光器適于電阻性負(fù)載和電容性負(fù)載例如低壓鹵素?zé)簟⒆儔浩?、或初?jí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。前沿和后沿調(diào)光器是基于相位角的調(diào)光的示例。照明的亮度與調(diào)光器的導(dǎo)通相位角(圖4中的^和圖5中的tn)成比例。在最高導(dǎo)通角處實(shí)現(xiàn)最大光?；谙辔唤堑恼{(diào)光與基于交流RMS電壓的調(diào)光技術(shù)相比，提供了對(duì)AC線路電壓變化的增強(qiáng)抑制。
[0030]當(dāng)被直接連接到AC線路時(shí)，LED應(yīng)用要求具有某種PFC的水平。所述PFC可以被量化為: [0031 ] PF =有效功率(W) /視在功率(VA)。
[0032]最近美國(guó)的能源之星規(guī)范規(guī)定住宅應(yīng)用的功率因數(shù)不低于0.7，并且商業(yè)應(yīng)用的功率因數(shù)不低于0.9。在世界各地對(duì)于指定功率因數(shù)的限制以及在某些情況下的THD限值(EN61000-3-2類C，>25ff)的需求增加。當(dāng)直接AC連接被確定存在時(shí)，可以提供PFC，并且當(dāng)有調(diào)光器時(shí)，可以不提供PFC，這是因?yàn)檎{(diào)光器的操作反作用由PFC提供的增益。例如利用升壓PFC，可以在前端實(shí)現(xiàn)近單位功率因素。雖然本公開主要是指升壓PFC電路，不過其他技術(shù)例如反激、降壓和正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都可以使用。
[0033]在圖6中提供升壓PFC電路600的示例實(shí)施例。電路600包括電源610、整流器620、開關(guān)630、升壓電容器640、升壓二極管650、升壓電感器660、負(fù)載電阻670以及感測(cè)電阻器680。升壓PFC電路600通過迫使輸入電流遵循(follow)輸入電壓而進(jìn)行工作。輸出電壓將大于峰值線電壓。短路的輸出無法通過控制升壓開關(guān)進(jìn)行保護(hù)。升壓PFC電路600可以被用于例如多級(jí)寬輸入范圍轉(zhuǎn)換器中。升壓PFC電路600可以被用在三種原則操作模式中的一種中:連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)、非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)、以及過渡或臨界導(dǎo)通模式(CRM)。
[0034]在電路600中，二極管橋或整流器620對(duì)在電感器660之前的AC輸入電壓610進(jìn)行整流。升壓調(diào)節(jié)器的輸出是恒定電壓，但是輸入電流由輸入電壓編制為半正弦波。流入輸出電容器640的功率不是常數(shù)，而是線頻率兩倍的正弦波，這是由于功率是電壓和電流的瞬時(shí)產(chǎn)物。當(dāng)輸入電壓高時(shí)，輸出電容器640存儲(chǔ)能量，并且當(dāng)輸入電壓低時(shí)，輸出電容器640釋放能量，以維持輸出功率流。所公開的LED照明兼容性的系統(tǒng)和方法適用于隔離和非隔離的應(yīng)用。
[0035]圖7提供具有調(diào)光器790的升壓PFC電路的電路700的示例實(shí)施例。電路700包括電源710、整流器720、開關(guān)730、升壓電容器740、升壓二極管750、升壓電感器760、負(fù)載電阻770、感測(cè)電阻器780以及調(diào)光器790。如果調(diào)光器790不存在，在有直接AC連接的情況下，升壓PFC電路可以提供近單位PF。如果調(diào)光器790包括后沿調(diào)光器，升壓開關(guān)730的正常切換動(dòng)作將對(duì)圖2的調(diào)光器電容器240放電。如果調(diào)光器790包括前沿雙向三極管開關(guān)調(diào)光器，升壓FET730可以向雙向三極管開關(guān)提供低阻抗“觸發(fā)”負(fù)載。升壓電容器740可以提供滿足雙向三極管開關(guān)保持電流的能量存儲(chǔ)。隨著用于滿足調(diào)光器雙向三極管開關(guān)的能量首先被轉(zhuǎn)移到升壓電容器740以及接著被輸送到負(fù)載770，可以實(shí)現(xiàn)基本無損的調(diào)光器控制。[0036]LED照明器件中的附加智能對(duì)于在前沿調(diào)光器被檢測(cè)到時(shí)控制PFC電路是必要的。后沿調(diào)光器連接可以如直接AC連接一樣被處理。后沿調(diào)光器的導(dǎo)通在調(diào)光器內(nèi)(圖2的定時(shí)器220)被控制，從而使得其獨(dú)立于負(fù)載。雙向三極管開關(guān)和前沿調(diào)光器依賴對(duì)圖1的雙向三極管開關(guān)135充電的負(fù)載。后沿調(diào)光器中的下降沿電壓的放電可以被認(rèn)為是PFC電路的正常操作。除了像直接AC連接一樣處理后沿調(diào)光器連接以外，PFC開關(guān)可以在后沿的下降沿被檢測(cè)到的期間和之后保持接通。這將節(jié)省由于PFC得開關(guān)電流的某些功率損耗并且確保圖2的電容器240的更快放電。前沿調(diào)光器具有要進(jìn)行管理的不同特性。
[0037]在示例實(shí)施例中，升壓PFC級(jí)被施加到前沿調(diào)光器。升壓PFC電路的柵極晶體管被保持處于基本上100 %的占空比，直到雙向三極管開關(guān)啟動(dòng)以及接著過渡到正常PFC操作(切換)。在確定足夠的能量已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到PFC輸出電容器后，升壓PFC的柵極晶體管可以被斷開。在PFC級(jí)被斷開之前，雙向三極管開關(guān)啟動(dòng)之后，PFC級(jí)運(yùn)行短期時(shí)間以確保合理的能量轉(zhuǎn)移到升壓電容器是優(yōu)選的。如果在前沿調(diào)光器斷開后(由于不充足的電流)，PFC柵極晶體管一直運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致雙向三極管開關(guān)的錯(cuò)誤觸發(fā)。在示例實(shí)施例中，升壓PFC電路觸發(fā)雙向三極管開關(guān)，從而產(chǎn)生從AC線路周期到AC線路周期是一致的雙向三極管開關(guān)導(dǎo)通角，以便前沿應(yīng)用仿真后沿應(yīng)用。這可以被用在隔離或非隔離設(shè)計(jì)中。
[0038]通過使用用于能量存儲(chǔ)的PFC級(jí)，允許用于觸發(fā)雙向三極管開關(guān)的能量轉(zhuǎn)移到PFC的輸出電容器并且從而轉(zhuǎn)移到LED負(fù)載中。這是可實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橛糜趯?duì)雙向三極管開關(guān)的RC網(wǎng)絡(luò)充電的電流經(jīng)由PFC開關(guān)的100%占空比被存儲(chǔ)在PFC電感器中。當(dāng)雙向三極管開關(guān)啟動(dòng)并且PFC級(jí)變得有效(切換)時(shí)，存儲(chǔ)在所述電感器中的能量隨后被重定向到輸出電容器中。雖然這不是明顯的功率量，但當(dāng)用在低于IOW和5W的系統(tǒng)時(shí)，毫瓦的功率會(huì)對(duì)整體效率產(chǎn)生影響。
[0039]圖8提供具有調(diào)光器890的升壓PFC電路的電路800的示例實(shí)施例。電路800包括電源810、整流器820、PFC控制器825、開關(guān)830、升壓電容器840、升壓二極管850、升壓電感器860、負(fù)載電阻870、感測(cè)電阻器880、以及調(diào)光器890。電路800經(jīng)由PFC控制器825的AC感測(cè)輸入提供對(duì)AC輸入的連續(xù)監(jiān)測(cè)。PFC控制器825可以確定調(diào)光器的存在和類型。在示例實(shí)施例中，兩個(gè)比較器可以被用于確定到LED照明器件的連接是直接AC線路、后沿調(diào)光器還是前沿調(diào)光器。該兩個(gè)比較器可以被用于監(jiān)測(cè)AC輸入電壓的上升速率和下降速率。在直接AC連接應(yīng)用中，上升速率與下降速率之間的時(shí)間延遲是低的，并且可以是基本相等的(例如，根據(jù)兩個(gè)比較器電壓閥值之間的差異，可以是幾百微秒)。在后沿對(duì)前沿的情況下，輸出切換的次序確定上升沿切換還是下降沿切換更快。在前沿調(diào)光器中，上升速率比下降速率更快。在下降沿調(diào)光器中，下降速率比上升速率更快。
[0040]PFC控制器825可以測(cè)量由調(diào)光器890產(chǎn)生的導(dǎo)通相位角并且提供用于調(diào)光器負(fù)載的PFC柵極830的智能控制。如果直接AC連接被確定，PFC控制器825可以提供傳統(tǒng)的PFC操作。如果調(diào)光器890被確定是后沿調(diào)光器，PFC控制器825可以在后沿調(diào)光器890被禁用后接通開關(guān)830，通過生效圖2的開關(guān)210執(zhí)行的禁用有效地允許調(diào)光器的輸出電壓下降到零。如果調(diào)光器890被確定是前沿調(diào)光器，PFC控制器825接通開關(guān)830以觸發(fā)調(diào)光器890中的雙向三極管開關(guān)，并且在調(diào)光器890中的雙向三極管開關(guān)停止導(dǎo)通之前斷開開關(guān) 830。
[0041]在前沿調(diào)光器的情況下，Vout的滯后調(diào)節(jié)也可以由PFC控制器825來提供。在示例實(shí)施例中，附加的滯后電壓控制回路與PFC控制器825集成，從而當(dāng)PFC級(jí)的輸出電壓低于給定閥值時(shí)，啟用PFC電路。一旦輸出電壓下降到低于這個(gè)閥值，PFC級(jí)在雙向三極管開關(guān)的觸發(fā)后變得有效，并且保持有效直到PFC輸出電壓超過更高的電壓閥值。滯后回路確保足夠的負(fù)載提供到所述調(diào)光器以保持導(dǎo)通。選擇PFC輸出上的電壓滯后量確保正確的操作。閥值之間的電壓差越大，將其充電回到滿值所需要的功率越多。滯后算法會(huì)引起在輸出電壓衰減時(shí)的隨后AC線路周期的跳過(PFC保持禁用)。
[0042]圖9提供到LED照明器件的三個(gè)連接的信號(hào)圖的示例實(shí)施例。信號(hào)910是到LED照明器件的直接AC連接的半周期。PFC控制器825用信號(hào)例如信號(hào)920控制開關(guān)830，以提供LED照明器件的高功率因數(shù)和穩(wěn)定照明。信號(hào)930是到LED照明器件的后沿調(diào)光器連接的半周期。PFC控制器825用恒定開關(guān)信號(hào)控制開關(guān)830，直到開關(guān)830被斷開的時(shí)間935。一旦該電路確定電壓已經(jīng)下降到零，PFC級(jí)切換可以被中止，斷開開關(guān)830直到電壓返回到下一個(gè)線路周期以及切換被恢復(fù)。信號(hào)950是到LED照明器件的前沿調(diào)光器連接的半周期。PFC控制器825用100%占空比信號(hào)控制開關(guān)830，以觸發(fā)調(diào)光器中的雙向三極管開關(guān)。當(dāng)雙向三極管開關(guān)在時(shí)間955處開始導(dǎo)通時(shí)，PFC控制器825開始切換開關(guān)830，從而將能量轉(zhuǎn)移到電容器840。接著，PFC控制器825進(jìn)入0%占空比，以確保AC信號(hào)的過零檢測(cè)。通過PFC級(jí)的PFC輸出電壓或電流的監(jiān)測(cè)也可以被用于確定開關(guān)830何時(shí)被禁用。如果雙向三極管開關(guān)返回?cái)嚅_，PFC級(jí)不應(yīng)該運(yùn)行，這在輕負(fù)載/深度調(diào)光條件下有很高的可能性。PFC級(jí)可能具有預(yù)確定的電荷量，從而無論何時(shí)PFC被啟用，通過使用滯后回路，將PFC輸出電容器再裝滿。
[0043]圖10提供LED調(diào)光器兼容性的方法的流程圖1000。在框1010中，確定LED照明器件是從直接AC線路輸入、前沿調(diào)光器還是從后沿調(diào)光器供電。在框1020，PFC電路的柵極晶體管基于框1010的確定而被控制。
[0044]本發(fā)明涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)上述示例實(shí)施例進(jìn)行更改，并且許多其他的實(shí)施例也是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制發(fā)光二極管照明器件即LED照明器件的照明的系統(tǒng)，其包括: 第一比較器，其經(jīng)配置監(jiān)測(cè)到所述LED照明器件的交流輸入即AC輸入的上升時(shí)間； 第二比較器，其經(jīng)配置監(jiān)測(cè)到所述LED照明器件的所述AC輸入的下降時(shí)間；以及 連接在所述LED照明器件與所述AC輸入之間的功率因數(shù)校正控制器即PFC控制器，所述PFC控制器經(jīng)配置: 通過比較所述第一比較器和所述第二比較器的輸出的切換時(shí)序，確定所述LED照明器件是從直接AC線路、后沿調(diào)光器還是從前沿調(diào)光器接收所述AC輸入；以及基于所述比較，控制連接到所述LED照明器件的柵極晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第一比較器的所述上升時(shí)間與所述第二比較器的所述下降時(shí)間基本相等時(shí)，所述LED照明器件被確定接收直接AC線路輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述下降速率比所述上升速率更快時(shí)，所述LED照明器件被確定接收后沿調(diào)光器輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述上升速率比所述下降速率更快時(shí)，所述LED照明器件被確定接收前沿調(diào)光器輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果所述AC輸入被確定來自所述直接AC線路或所述后沿調(diào)光器，所述柵極晶體管被驅(qū)動(dòng)以連續(xù)的脈寬調(diào)制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果所述AC輸入被確定來自所述前沿調(diào)光器，所述柵極晶體管被驅(qū)動(dòng) 以基本上100%的占空比，直至所述調(diào)光器中的雙向三極管開關(guān)開始導(dǎo)通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述PFC控制器經(jīng)配置在反激電路、升壓電路和降壓電路中的至少一個(gè)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置控制所述PFC控制器的啟用的滯后控制回路。
9.一種發(fā)光二極管照明器件即LED照明器件的照明方法，其包括: 確定所述LED照明器件是接收來自直接AC線路、后沿調(diào)光器還是來自前沿調(diào)光器的AC輸入；以及 基于所述確定控制連接到所述LED照明器件的功率因數(shù)校正電路即PFC電路的柵極晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述確定包括比較到所述LED照明器件的所述AC輸入的上升速率和下降速率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述第一比較器的所述上升時(shí)間與所述第二比較器的所述下降時(shí)間基本相等時(shí)，所述LED照明器件被確定接收直接AC線路輸入。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述下降速率比所述上升速率更快時(shí)，所述LED照明器件被確定接收后沿調(diào)光器輸入。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述上升速率比所述下降速率更快時(shí)，所述LED照明器件被確定接收前沿調(diào)光器輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括如果所述AC輸入被確定來自所述直接AC線路或所述后沿調(diào)光器，則利用連續(xù)的脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述柵極晶體管。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括如果所述AC輸入被確定來自所述前沿調(diào)光器，則利用基本上100%占空比信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述柵極晶體管，直至所述調(diào)光器中的雙向三極管開關(guān)開始導(dǎo)通。
16.一種發(fā)光二極管即LED照明系統(tǒng)，其包括: 包括LED的LED照明器件；以及 連接在所述LED照明器件與到所述LED照明器件的AC輸入之間的功率因數(shù)校正控制器即PFC控制器，所述PFC控制器經(jīng)配置: 確定所述LED照明器件是接收來自直接AC線路、后沿調(diào)光器還是來自前沿調(diào)光器的AC輸入；以及 基于所述確定，控制連接到所述LED照明器件的柵極晶體管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其進(jìn)一步包括: 第一比較器，其經(jīng)配置監(jiān)測(cè)所述AC輸入的上升時(shí)間；以及 第二比較器，其經(jīng)配置監(jiān)測(cè)所述AC輸入的下降時(shí)間； 其中通過所述PFC控制器進(jìn)行的確定比較所述第一比較器與所述第二比較器的輸出。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中如果所述AC輸入被確定來自所述直接AC線路或所述后沿調(diào)光器，所述柵極晶體管被驅(qū)動(dòng)以連續(xù)的脈寬調(diào)制信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中如果所述AC輸入被確定來自所述前沿調(diào)光器，所述柵極晶體管被驅(qū)動(dòng)以基本上100%的占空比，直至所述調(diào)光器中的雙向三極管開關(guān)開始導(dǎo)通。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述PFC控制器經(jīng)配置在反激電路、降壓電路和升壓電路中的至少一個(gè)中。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103975650SQ201280060706
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】M·T·默多克 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司