CN102573166A - 用于荧光照明系统的发光二极管改造系统 - Google Patents

用于荧光照明系统的发光二极管改造系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于荧光照明系统的发光二极管改造系统。公开了一种用于包括荧光灯设备的荧光照明系统的发光二极管（LED）改造系统。所述荧光灯设备包括：框架；现有镇流器，被配置为耦合到AC电源；以及耦合到现有镇流器的输出的至少一个连接器。所述连接器被配置为耦合到荧光灯。所述LED改造系统包括：至少一个管脚，被配置为可移除地耦合到所述连接器并且从现有镇流器接收高压AC信号。LED改造系统包括：至少一个LED光源；变压器电路系统，耦合到所述管脚并且被配置为接收高压AC信号并且输出低压AC信号；以及整流器电路系统，被配置为接收所述低压AC信号并且生成用于驱动LED光源的DC电压。

Description

用于荧光照明系统的发光二极管改造系统
技术领域
本申请涉及固态照明源，并且尤其是涉及一种用于荧光照明系统的发光二极管（LED）改造系统。
背景技术
荧光照明广泛用于很多应用中。一种类型的荧光照明系统包括具有与交流（AC）电压源耦合的镇流器的荧光灯设备（fluorescent lamp fixture）和多个用于将一个或多个荧光灯耦合到该镇流器的管脚。该镇流器可以被配置为向荧光灯提供稳压AC电源。尽管荧光照明一般可以比白炽照明更高效，但荧光照明确实会经受若干缺陷。一种缺陷是很多荧光灯使用危险或有毒的材料，诸如磷、汞等，这些材料可能产生环境问题。另一种缺陷是荧光灯的寿命在其中灯被频繁打开和关闭的应用中可能会显著缩短。
发明内容
一般地，本公开提供用于对荧光照明设备改造一个或多个发光二极管（LED）光源的系统和方法。特别地，包括LED光源的LED改造系统可以电气耦合到荧光照明设备的现有管脚。LED改造系统可以从与荧光照明设备关联的镇流器接收高压AC输入。LED改造系统可以包括用于提供隔离和用于将高压AC逐步降低至适于驱动LED改造系统的LED光源的较低AC电压的变压器电路系统。接着整流器可以将较低的AC电压转换为较低的直流（DC）电压。整流器的输出可能具有一定量的AC波纹，该输出可以可选地例如通过使用平滑电容器等等被平滑。
有利地，本公开的系统和方法可以允许荧光照明设备被改造以给LED光源供电而无需对该荧光照明设备进行任何修改。另外，本公开的系统和方法可以提供接近镇流器效率的高效率。此外，本公开的系统和方法可以提供减小的部件数量和/或尺寸，这可以转化为功率因数效率的增加以及相对于常规LED驱动系统的显著成本节省，和/或可以使LED改造系统适于更广阔的应用范围。此外，本公开的系统和方法可以包括提供镇流器输出的隔离的变压器电路系统，这可以减小和/或消除在安装期间的任何潜在电击或危险并且可以允许在设计中更宽泛地选择光学部件。
在一种实施例中，提供一种用于与具有现有镇流器的荧光灯设备一起使用的发光二极管（LED）改造系统。LED改造系统包括：至少一个LED光源；变压器电路系统，被配置为从现有镇流器接收高压AC信号以及输出低压AC信号；整流器电路系统，被配置为接收该低压AC信号和生成用于驱动LED光源的DC电压；以及至少一个管脚，被配置为将该变压器电路系统电气耦合到现有镇流器；该LED改造系统被配置为可移除地耦合到荧光灯设备。
在相关的实施例中，LED改造系统可以进一步包括支撑衬底，所述至少一个管脚、LED光源、变压器电路系统以及整流器电路系统耦合到该支撑衬底，其中所述至少一个管脚可以被配置为将LED改造系统可移除地耦合到荧光灯设备的至少一个连接器。在另一种相关的实施例中，整流器电路系统可以包括全波桥式整流器电路系统和与LED光源并联的滤波电容器，该全波桥式整流器电路系统被配置为根据来自变压器电路系统的低压AC信号生成经过全波整流的AC电压；其中所述滤波电容器可以被配置为将所述经过全波整流的AC电压滤波为用于驱动LED光源的DC电压。在再一相关的实施例中，所述变压器电路系统可以包括被配置为向现有镇流器提供用于以现有镇流器的额定规范运行的负载的变压器。在进一步相关的实施例中，所述变压器电路系统可以包括被配置为提供大约350Ω的负载的变压器。在又一进一步相关的实施例中，所述变压器可以包括被配置为以20kHz或更大运行的高频变压器。在进一步相关的实施例中，所述高频变压器可以包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组被配置为从现有镇流器接收高压AC信号，而次级绕组被配置为提供具有基于LED光源的电压的低压AC信号。在进一步相关的实施例中，可以基于与所述现有镇流器相配的荧光灯的电感和运行频率来调谐所述变压器的初级侧。
在另一相关的实施例中，LED改造系统可以进一步包括被配置为调节提供给LED光源的功率的控制电路系统。在进一步相关的实施例中，所述控制电路系统可以包括控制器、开关电路系统和温度传感器，其中所述控制器可以被配置为从温度传感器接收表示LED光源的温度的信号并且输出PWM信号以控制所述开关电路系统的导通状态。在又一进一步相关的实施例中，所述控制电路系统可以包括控制器、开关电路系统和电流检测电路系统，其中所述控制器可以被配置为从电流检测电路系统接收表示通过LED光源的电流的信号并且输出用于控制所述开关电路系统的导通状态以防止过电流情形的信号。
在另一实施例中，提供一种改造照明系统。所述改造照明系统包括荧光灯设备和被配置为可移除地耦合到该荧光灯设备的发光二极管（LED）改造系统。所述荧光灯设备包括：框架；现有镇流器，被配置为耦合到AC电源并且提供被配置为驱动荧光灯的高压AC信号；以及耦合到现有镇流器的输出的至少一个连接器，所述至少一个连接器被配置为耦合到所述荧光灯。所述LED改造系统包括：至少一个管脚，被配置为可移除地耦合到所述至少一个连接器并且从现有镇流器接收高压AC信号；至少一个LED光源；变压器电路系统，耦合到所述至少一个管脚并且被配置为接收高压AC信号和输出低压AC信号；以及整流器电路系统，被配置为接收所述低压AC信号并且生成用于驱动LED光源的DC电压。
在相关的实施例中，所述整流器电路系统包括全波桥式整流器电路系统和与LED光源并联的滤波电容器，该全波桥式整流器电路系统被配置为根据来自变压器电路系统的低压AC信号生成经过全波整流的AC电压；其中所述滤波电容器可以被配置为将所述经过全波整流的AC电压滤波为用于驱动LED光源的DC电压。在另一相关的实施例中，所述变压器电路系统可以包括被配置为向现有镇流器提供用于以现有镇流器的额定规范运行的负载的变压器。在进一步相关的实施例中，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组被配置为从现有镇流器接收高压AC信号，而次级绕组被配置为提供具有基于LED光源的电压的低压AC信号，其中可以基于荧光灯的电感和运行频率来调谐所述变压器的初级侧。
在另一相关的实施例中，LED改造系统可以进一步包括控制电路系统，该控制电路系统包括控制器、开关电路系统和温度传感器，其中所述控制器可以被配置为从温度传感器接收表示LED光源的温度的信号并且输出PWM信号以控制所述开关电路系统的导通状态。在又一相关的实施例中，所述LED改造系统进一步包括控制电路系统，所述控制电路系统包括控制器、开关电路系统和电流检测电路系统，其中所述控制器可以被配置为从电流检测电路系统接收表示通过LED光源的电流的信号并且输出用于控制所述开关电路系统的导通状态以防止过电流情形的信号。
在一种实施例中，提供一种使用荧光灯设备的现有镇流器来驱动LED光源的方法。该方法包括：从所述荧光灯设备的现有镇流器接收高压AC信号；使用变压器电路系统将所述高压AC信号转换为低压AC信号；使用整流器电路系统对所述低压AC信号整流以生成经过整流的DC电压；以及用该DC电压驱动LED光源。
在相关的实施例中，整流的步骤可以包括全波桥式整流器电路系统和与LED光源并联的滤波电容器，该全波桥式整流器电路系统被配置为根据来自变压器电路系统的低压AC信号生成经过全波整流的AC电压；其中所述滤波电容器可以被配置为将所述经过全波整流的AC电压滤波为用于驱动LED光源的DC电压；以及其中所述变压器电路系统包括变压器，所述变压器具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组被配置为从现有镇流器接收高压AC信号，而次级绕组被配置为提供具有基于LED光源的电压的低压AC信号，其中可以基于与现有镇流器相配的荧光灯的电感和运行频率来调谐所述变压器的初级侧，使得所述变压器向现有镇流器提供用于以现有镇流器的额定规范运行的负载。
附图说明
在此公开的前述和其它目标、特征和优点将从下面对在此公开的特定实施例的描述中变得明显，这些特定的实施例在附图中图解说明，在附图中贯穿不同的视图，同样的附图标记指代相同的部件。附图不一定按比例，而是重点在于图解说明在此公开的原理。
图1是图解说明根据在此描述的实施例的包括LED改造系统的改造照明系统的系统图。
图2是根据在此描述的实施例更详细地图解说明图1的LED改造系统的系统图。
图3是图解说明根据在此描述的实施例的改造照明系统的电路图。
图4包括电流和电压对时间的图，图解说明图3所示的改造照明系统的性能。
图5是图解说明根据在此描述的实施例的LED改造系统的电路图。
图6是图解说明根据在此描述的实施例的方法的流程框图。
具体实施方式
本公开并不打算限于在此提出的具体形式。要理解当环境可能暗示或呈现方便的时候，等效物的各种省略和替换都在预计之内。应当理解在此使用的措词和术语是为了描述的目的而不应当被认为是限制。
图1是图解说明根据在此描述的实施例的改造照明系统100的系统图。在图1中，改造照明系统100包括AC电压源102、荧光灯设备104和LED改造系统106。AC电压源102被配置为生成AC电压，例如正弦AC电压。例如，AC电压源102可以包括120VAC/60Hz，277VAC/60Hz，204VAC/60Hz和/或220V-240VAC/50Hz，347VAC/60Hz电源。本领域技术人员将认识到其它类型的AC电源102可以用于驱动改造照明系统100。
荧光灯设备104可以包括任何荧光灯设备设计并且可以包括一个或多个被配置为机械地和/或电气地与一个或多个荧光灯（未示出）连接的连接器108,110。连接器108,110可以耦合到框架112并且可以采取用于与荧光灯耦合的任何连接器配置，诸如但不限于标准线性柱状管T8,T10,T12配置、U形弯曲灯配置、圆形T5灯配置、紧凑型荧光灯（CFL）配置、PL灯配置等。
荧光灯设备104还可以包括一个或多个镇流器114。镇流器114的输出可以直接或间接地耦合到一个或多个连接器108,110。镇流器114可以被配置为在连接器108，110上提供适当的电压以便在荧光灯（未示出）的电极之间建立电弧并且向荧光灯提供受控的电能量，即使用基于荧光灯的设计运行规范的受控电压来控制提供给荧光灯的电流量。例如，镇流器114可以被配置为提供在200-600VAC范围内的输出电压（例如400VAC），以运行在25kHz至100kHz的频率下。可以至少部分地基于AC电压源102和荧光灯的数量和类型来确定镇流器114的设计。镇流器114例如可以被配置为磁镇流器、电子镇流器、和/或各种类型的混合镇流器，诸如但不限于瞬时启动的镇流器、快速启动的镇流器和/或可编程的镇流器。镇流器114可以与框架112形成整体部件和/或可以可移除地耦合到框架112，例如以允许更换镇流器114。
LED改造系统106可以通过连接器108,110耦合到镇流器114。如图1所示，LED改造系统106包括变压器电路系统116、整流器电路系统118、LED光源120和一个或多个电气的和/或机械的连接器（例如管脚122a-n）。LED光源120可以包括一个或多个耦合到支撑衬底124的LED。在一些实施例中，例如LED光源120可以包括串联耦合的多个LED的一个或多个阵列或可以被同时和/或单独控制的LED条的一个或多个阵列。在LED光源120中的LED可以包括任何固态光源和/或半导体光源，诸如但不限于常规的高亮半导体LED，有机发光二极管（OLED），双色LED，三色LED，聚合物发光二极管（PLED），电致发光条（EL）等。LED光源120中的LED可以包括但不限于封装LED和未封装LED，板上芯片LED，以及表面安装LED。LED还可以包括具有用于将从LED发射的能量转换为不同波长的光的磷等等的LED。
除了LED光源120之外，变压器电路系统116、整流器电路系统118和管脚122a-n全都可以耦合到支撑衬底124，使得整个LED改造系统106可以可移除地耦合到荧光灯设备104的连接器108,110。如进一步在图2中示出的，管脚122a-n可以与设置在支撑衬底124的相对端部上的端部盖121a,121b适配。端部盖121a-b可以被配置为将管脚122a-n间隔开以使得管脚122a-n与图1所示的连接器108,110（电气地和/或机械地）配对。LED改造系统106（例如支撑衬底124）的总体尺寸和/或形状可以与LED改造系统106打算代替的标准荧光管的总体尺寸和/或形状相同。
如图2所示的支撑衬底124可以包括可以与变压器电路系统116、整流器电路系统118、LED光源120和管脚122a-n耦合的一个或多个印刷电路板（PCB）和/或其它衬底。支撑衬底124可以可选地包括一个或多个光学器件126，诸如但不限于漫射体，透镜等等。光学器件126可以被配置为对通过LED光源120提供的光整形以使得实现期望的观察角度和/或分布图案。光学器件126可以设置在支撑衬底124的仅一部分附近（例如在靠近LED光源120的区域中），可以一般地覆盖整个支撑衬底124，和/或可以设置在LED光源120内的每个LED或LED子集上。
因此，尽管LED改造系统106可以可移除地耦合到荧光灯设备104，但是LED改造系统106被认为是与荧光灯设备104分离的且不同的部件。因此，LED改造系统106可以被改造到已被设计为与荧光灯（未示出）一起使用的荧光灯设备104内。因此，LED改造系统106可以用作用于初始设施荧光灯设备104的直接替换光源，而无需移除镇流器114或修改现有（例如所安装的）荧光灯设备104的布线。
变压器电路系统116可以提供镇流器114的高压输出与LED改造系统106的其余部分的隔离。提供这样的隔离可以有利地允许变压器电路系统116向更宽范围的部件（例如LED光源120）提供电力，同时减小和/或消除在LED改造系统106的其余部分中的危险电压并且减小和/或消除各个通道之间的串扰。一般来说，变压器电路系统116可以将镇流器114生成的高AC输入电压逐步降低为较低的AC输出电压。变压器电路系统116的较低的AC输出电压可以至少部分地取决于在LED光源120中使用的LED的数量和类型。变压器电路系统116可以耦合到地，由此消除浮动状况(floating condition)。由于镇流器114可以以高频率（诸如但不限于至少20kHz，例如40kHz或更大）运行，变压器电路系统116可以包括被配置为与镇流器114的频率兼容的高频变压器117，如图2所示。例如，高频变压器117可以是公知的变压器配置，包括以例如25kHz至100kHz的高频高效工作的铁氧体。一般来说，变压器117可以包括初级绕组和一个或多个次级绕组（例如分别为L2和L3，如图3所示）以实现镇流器114的高压输出与LED改造系统106的其余部分的隔离。初级绕组和次级绕组之间的匝数比可以确定由变压器电路系统116输送的电压。使用高频变压器117可以允许减小变压器电路系统116的尺寸，并进而减小总体LED改造系统106的尺寸。
整流器电路系统118可以包括任何用于将来自变压器电路系统116的AC输出转换为DC输出（或DC输出的形式）的整流器。例如，整流器电路系统118可以包括全波整流器。可选地，整流器电路系统118可以包括平滑电路或滤波器128。平滑电路/滤波器128可以减小与全波整流器118关联的波纹以便根据AC电压产生基本上稳定的DC电压输出。例如，平滑电路/滤波器128可以包括位于整流器118的DC输出处的储存电容器或平滑电容器。尽管滤波电容器128可以将经过整流的DC电压平滑为DC或准DC信号，但是这样的经过平滑的信号仍然可能展现出明显的、与AC源102的峰间值相关的AC变化。因此，为了减小或消除由于滤波电容器的不完全的平滑效果而导致的在视觉上可看见的闪烁，滤波电容器128可以被选择为具有例如基于AC源102的运行频率和需要提供给LED光源120的供应电流的时间常量。为了进一步减小该波纹，可以使用公知的电容器输入滤波器。这可以向储存电容器补充扼流圈（电感）和第二滤波电容器，使得可以在滤波电容器128的两个端子上获得更稳定的DC输出。
现在转向图3，示出改造照明系统100a的电路图。改造照明系统100a可以包括镇流器电路系统114a、变压器电路系统116a、整流器电路系统118a和LED光源120a。镇流器电路系统114a可以是与荧光照明系统关联的现有镇流器。如在此所使用的，“现有镇流器”术语意欲指代被设计和/或售卖为与荧光照明系统的荧光灯一起使用的镇流器，而不是用于基于LED的照明系统。镇流器电路系统114a可以包括电气耦合到AC信号V1（例如120V/60Hz的AC信号）的一个或多个电感L1以及镇流器电容器C1，C2。镇流器电路系统114a（例如现有镇流器）可以被设计为基于其意欲驱动的荧光灯配置以指定的频率和负载运行，诸如但不限于在600VAC时以40kHz和350欧姆运行。镇流器电路系统114a可以基于为荧光灯建立的标准的、一般接受的运行参数来设计，这些运行参数例如由保险商实验室（UL）、美国职业安全与保健总署（OSHA）、CE标记、工业标准等等建立。
镇流器电路系统114a的输出可以例如通过诸如图1所示的连接器108,110的连接器而耦合到变压器电路系统116a。变压器电路系统116a可以包括高频变压器117a，该高频变压器117a包括初级绕组L2和次级绕组L3。特别地，镇流器电路系统114a的输出可以由初级侧绕组L2接收，该初级侧绕组结合次级绕组L3可以将来自镇流器电路系统114a的AC电压逐步降低为次级绕组L3上的较低的AC电压。初级绕组和次级绕组L2，L3之间的匝数比可以确定由变压器电路系统116a输送的电压，并且可以至少部分基于驱动LED光源120a所需要的最小电压。
变压器电路系统116a可以被配置为与镇流器电路系统114a的设计规范兼容。例如，变压器电路系统116a可以被配置为向镇流器电路系统114a提供接近镇流器电路系统114a被设计为驱动以输送最大功率的负载的负载（例如但不限于40kHz时的350欧姆）。变压器电路系统116a还可以被配置为以镇流器电路系统114a的运行频率（例如但不限于40kHz）运行和/或在该运行频率附近运行。变压器电路系统116a的初级绕组L2可以可选地例如通过电阻器R3耦合到地332。
整流器电路系统118a可以耦合到变压器电路系统116a的输出并且可以被配置为对变压器电路系统116a的AC输出进行整流和滤波。如图3所示，整流器电路系统118a包括布置为全波桥的4个二极管D1-D4以便将变压器电路系统116a的AC输出整流为经过全波整流的DC输出。该布置作为全波整流器公知，并且可以在此称为全波桥、FWB或全波整流器。可以提供滤波电容器Cf以对全波整流器的经过整流的DC输出进行滤波并且生成具有减小的波纹的DC或准DC输出。尽管滤波电容器Cf可以将经过整流的DC输出平滑为DC或准DC信号，但是这样的经过平滑的信号仍然可能展现出明显的、与向系统提供电力的AC源（诸如图1所示的AC源102）的峰间值相关的AC变化。因此，为了减小或消除由于滤波电容器Cf的不完全的平滑效果而导致的在视觉上可看见的闪烁，滤波电容器Cf可以被选择为具有例如基于AC源的运行频率和驱动LED光源120a所需要的供应电压的时间常量。
在图3中，LED光源120a包括在整流器电路系统118a的两个DC输出上、即在滤波电容器Cf的两端上串联连接的多个LED 321a-n。整流器电路系统118a的输出由此可以驱动LED 321a-n，使得LED 321a-n发光。LED光源120a可以可选地耦合到地332，地332可以包括例如系统MAINS（干线）地和/或共同（地面）地。将LED光源120a耦合到地332可以防止LED光源120a处于“浮动”状态，这可以减小或消除由LED光源120a散发或接收的电磁干扰（即噪声）。尽管示出单个LED光源120a，但是LED光源120a可以包括多个LED光源120a，每一个LED光源可以包含不同数量和/或类型的LED 321a-n。例如，变压器电路系统116a可以包括被配置为从单个AC电压源V1驱动多个LED通道（例如多个LED光源120a）的多个次级绕组L3，并且每个LED通道可以配备有其自己的整流器电路118a。
图4包括电流和电压对时间的图402,404,406,408，以图解说明图3所示的改造照明系统100a的性能。特别地，图402图解说明图3所示的镇流器电路系统114a的示例性输出。如图所示，在镇流器电路系统的输出上的电压可以接近200VAC（400VAC峰间值）。图404图解说明变压器电路系统116a响应于图402所图解说明的镇流器电路系统输出电压的输出，即次级绕组L3的输出。如图所示，在变压器电路系统的输出上的电压可以接近40VAC。图406图解说明整流器电路系统118a响应于图404所图解说明的变压器电路系统116a输出电压的输出，即提供给LED光源120a的经过整流的DC电压。如图所示，整流器电路系统118a的输出上的电压可以接近40VDC。图408图解说明由LED光源120a响应于图406图解说明的整流器电路系统118a输出电压而吸收的电流。如图所示，改造照明系统100a可以提供基本上恒定的电压和/或电流以使用现有镇流器电路系统114a来驱动LED光源120a。
图5图解说明改造照明系统100b。所图解说明的改造照明系统100b包括镇流器电路系统114、变压器电路系统116、整流器电路系统118和LED光源120，它们全都按照上面结合图1-3所描述的方式来配置。改造照明系统100b还包括控制电路系统550。控制电路系统550可以被配置为控制提供给LED光源120的功率。例如，控制电路系统550可以被配置为在过电流情形的情况下控制输送给LED光源120的功率，例如以防止对LED光源120的损坏，和/或补偿LED光源120的温度变化，例如以从LED光源120提供恒定的总体亮度（发光度）。在一些实施例中，控制电路系统550可以包括控制器552、温度传感器554和开关电路系统556。控制器552可以包括处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）等等，它们被配置为从温度传感器554接收表示LED光源120的温度的信号，例如LED光源120内的LED的温度和/或靠近LED光源120的环境温度。接着控制器552可以将该信号与存储在查找表（LUT）558中的值进行比较并基于该差值生成脉宽调制（PWM）信号560以控制开关电路系统556的导通状态。尽管开关电路系统556被绘制成通用的开关电路，但是本领域技术人员将认识到开关电路系统556可以包括FET开关（例如但不限于MOSFET）、BJT开关或其它能够切换导通状态的电路系统。
正如所知道的，由控制器552生成的PWM信号560可以具有可控的占空比以控制LED光源120的亮度和/或颜色。例如，假设占空比为50%，则驱动电流在开关电路系统556导通时间期间被输送给LED光源120，并且在开关电路系统556断开时间期间中断。为了控制从LED光源120输出的光的总体亮度，可以调节PWM信号560的占空比。例如，占空比可以从0%（开关总是打开）变化到100%（开关总是闭合）以控制LED光源120的总体亮度（发光度）和/或颜色。当PWM信号560为开（高）时，开关电路系统556可以闭合，因此产生通过开关电路系统556、LED光源120和整流器电路系统118的导通路径。当PWM信号560为关时，开关电路系统556可以打开，因此解除LED光源120和开关电路系统556与整流器电路系统118的耦合。因此，流经LED光源120的电流可以被调节，由此允许针对温度来校正LED光源120的发光度。PWM信号560的频率可以被选择为防止来自LED光源120的在视觉上可看见的闪烁。
附加地或替换地，控制电路系统550可以包括电流检测电路系统562。根据一些实施例，电流检测电路系统562可以例如使用检测电阻器Rsense产生表示流经LED光源120的电流的信号564。控制器552可以接收信号564并且将该信号与一个或多个阈值（例如存储在LUT 558中的一个或多个阈值）进行比较。在信号564大于第一阈值的情况下（例如过电流情形），控制器552可以生成用于打开开关电路系统556的信号。例如，控制器552可以生成具有0%占空比的PWM信号560，以使得开关电路系统556打开，由此解除LED光源120和开关电路系统556与整流器电路系统118的耦合。替换地，控制器552可以生成可以控制开关电路系统556的状态的简单的开/关信号。
控制电路系统550可以包括被配置为提供控制电路系统550的控制器552和/或其它部件所需要的必要供应电压的电源566。例如，电源566可以包括公知的齐纳二级管稳压器配置，该配置可以可选地包括如图所示地被配置为向控制器例如提供5VDC或3.3VDC的一个或多个齐纳二极管568、电容器570和/或电阻器572。如图5所示，控制器552耦合到地532，地532可以包括例如系统MAINS地和/或共同（地面）地。将控制器552耦合到地532可以防止控制器552处于“浮动”状态，这可以减小或消除在开关556中的谐波噪声并且实现在LED光源120上的精细控制。
当然，图5仅图解说明可被使用的控制电路系统550的一个示例，本领域技术人员可以认识到可以使用控制电路系统550的其它实施例。例如，控制电路系统550可以提供在除了控制器552的电路系统中。替换地（或附加地），光电检测器可以设置在LED光源120附近以接收光并生成与LED光源120所发射的光成比例的反馈信号。控制器552可以被配置为将该反馈信号与用户定义的值和/或预设的值（例如存储在LUT 558中）相比较，以生成控制信号用于控制由控制器552（或替换地是PWM电路系统）生成的PWM信号560的占空比并且最终控制开关电路系统556的导通状态以控制LED光源120的发光度。
图6示出根据在此描述的实施例的使用荧光灯设备的现有镇流器来驱动LED光源的一种方法的流程框图600。该流程框图可以示出和描述为包括特定的步骤顺序。然而要理解，该步骤顺序只是提供在此描述的一般功能如何可以实现的示例。除非另有说明，这些步骤不是必须按照所给出的顺序执行。
在图6中，从荧光灯设备的现有镇流器接收610高压AC信号。使用变压器电路系统将高压AC信号转换620为低压AC信号。使用整流器电路系统将低压AC信号整流630以生成经过整流的DC电压。通过该DC电压驱动640 LED光源。在一些实施例中，所描述的方法可以使用例如图5中的控制器552的控制器和/或其它可编程设备来实现。为了这个目的，根据在此描述的实施例的方法可以在有形的计算机可读介质上实现，该计算机可读介质具有存储于其上的指令，所述指令在通过一个或多个处理器执行时执行所述方法。因此例如图5中的控制器552可以包括存储介质（未在图5中示出）以存储用于执行在此描述的运行的指令（例如用固件或软件）。
如在这里的任何实施例中使用的，“电路”或者“电路系统”可以例如单个地或者以任何组合地包括硬连线电路系统、可编程电路系统、状态机电路系统和/或存储由可编程电路系统执行的指令的固件。在至少一个实施例中，在此描述的电路和/或电路系统可以集体地或者单独地包括一个或多个集成电路。“集成电路”可以包括数字的、模拟的或混合信号的半导体设备和/或微电子设备，诸如例如但不限于半导体集成电路芯片。
在此描述的方法和系统不限于特定的硬件或软件配置，并且可以在很多计算或处理环境中找到可应用性。这些方法和系统可以用硬件或软件或硬件和软件的组合来实现。这些方法和系统可以用一个或多个计算机程序来实现，其中计算机程序可以被理解为包括一个或多个处理器可执行指令。（一个或多个）计算机程序可以在一个或多个可编程处理器上执行，并且可以存储在可由处理器（包括易失和非易失存储器和/或存储元件）、一个或多个输入设备和/或一个或多个输出设备读取的一个或多个存储介质上。处理器因此可以存取一个或多个输入设备以获得输入数据，并且可以存取一个或多个输出设备以传送输出数据。输入和/或输出设备可以包括以下的一个或多个：随机存取存储器（RAM），独立盘的冗余阵列（RAID），软盘，CD，DVD，磁盘，内部硬盘驱动器，外部硬盘驱动器，存储棒，或其它能够被这里提供的处理器存取的存储设备，其中前面提到的这样的示例不是详尽的，而是为了图解说明而并非限制。
（一个或多个）计算机程序可以使用一种或多种高级程序的或面向对象的编程语言来实现以便与计算机系统通信；然而如果需要，（一个或多个）程序可以用汇编或机器语言来实现。这种语言可以被编译或解释。
因此如这里所提供的，（一个或多个）处理器可以嵌入在可以单独或一起在联网环境中运行的一个或多个设备中，其中该网络可以例如包括局域网（LAN）、广域网（WAN）和/或可以包括内部网和/或互联网和/或另一网络。（一个或多个）网络可以是有线的或无线的或它们的组合，并且可以使用一个或多个通信协议来促进不同处理器之间的通信。处理器可以被配置为用于分布式处理，并且在一些实施例中可以按照需要使用客户机-服务器模型。因此，所述方法和系统可以使用多个处理器和/或处理器设备，并且处理器指令可以在这样的单个或多个处理器/设备之间划分。
与（一个或多个）处理器集成的（一个或多个）设备或计算机系统可以例如包括（一个或多个）个人计算机、（一个或多个）工作站（例如Sun，HP）、（一个或多个）个人数字助理（PDA）、诸如（一个或多个）蜂窝电话或（一个或多个）智能电话的（一个或多个）手持设备、（一个或多个）膝上型电脑、（一个或多个）手持计算机或能够与可以如在此所提供的那样运行的（一个或多个）处理器集成的其它（一个或多个）设备。因此，在此提供的设备不是详尽的，而是提供用于图解说明而不是限制。
对“微处理器”和“处理器”和“控制器”或“所述微处理器”、“所述处理器”和“所述控制器”的引用可以被理解为包括可以在（一个或多个）独立式和/或分布式环境中通信的一个或多个微处理器，并且因此可以被配置为经由有线或无线的通信与其它处理器通信，其中这样的一个或多个处理器可以被配置为运行在一个或多个处理器控制的设备上，这些设备可以是相似或不同的设备。使用这样的“微处理器”或“处理器”或“控制器”术语因此也可以被理解为包括中央处理单元、算术逻辑单元、专用集成电路（IC）和/或任务引擎，其中这样的示例提供用于图解说明而不是限制。
此外，对存储器和/或存储介质的引用，除非另外指定，可以包括一个或多个处理器可读取和可存取的存储器元件和/或部件，这些存储器元件和/或部件可以在处理器控制的设备内，在处理器控制的设备外，和/或可以使用各种通信协议经由有线或无线网络被存取，并且除非另外指定，可以被布置为包括外部和内部存储器设备的组合，其中这样的存储器可以基于应用而相连和/或分隔。因此，对数据库的引用可以被理解为包括一个或多个存储器关联，其中这样的引用可以包括市场上可获得的数据库产品（例如SQL，Informix，Oracle）以及还可以包括专用数据库，并且还可以包括用于将诸如链路、队列、图表、树的存储器与这样的被提供用于图解说明而并非限制的结构关联的其它结构。
对网络的引用，除非另外提供，可以包括一个或多个内部网和/或互联网。在此对根据上述的微处理器指令或微处理器可执行指令的引用可以被理解为包括可编程硬件。
在此使用的术语“耦合”指代用于将由一个系统元件运送的信号给予“耦合的”元件的任何连接、耦合、链路等等。这样的“耦合的”设备，或信号和设备不需要直接彼此连接，而可以通过可以操纵或修改这样的信号的中间部件或设备分离。
在说明书中对本公开的“一个实施例”或“一种实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例中。因此，在整篇说明书的不同地方出现的术语“在一个实施例中”的出现不一定全都指代相同实施例。
在此的术语“第一”、“第二”等等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分开来，并且在此的术语“a（一）”和“an（一个）”不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。
除非另有说明，单词“基本上”的使用可以被解释为包括精确的关系、条件、布置、取向和/或其它特性、以及本领域技术人员所理解的它们的差异，达到这样的差异不会实质上影响所公开的方法和系统的程度。
贯穿本公开的全部内容，用于修饰名词的冠词“a”和/或“an”和/或“所述”的使用可以被理解成为方便使用并且包括所修饰的名词的一个或多于一个，除非另外具体说明。术语“包括”、“包含”和“具有”意欲是总括性的，并且意味着可能存在除了所列出的元件的附加元件。
通过附图描述和/或以其它方式描绘的、用于与其它东西通信、关联和/或基于该其它东西的元件、部件、模块和/或其部分可以被理解为以直接和/或间接方式如此通信、关联和/或基于，除非在此另外规定。
尽管与方法和系统的具体实施例相关地描述了这些方法和系统，但是它们不限于此。显然很多修改和变化可以根据上述教导而变得明显。在此描述和图解说明的细节上的、材料上的以及部件布置上的很多附加改变可以由本领域技术人员进行。

Claims (19)

1. 一种用于与具有现有镇流器的荧光灯设备一起使用的发光二极管（LED）改造系统，所述LED改造系统包括：
至少一个LED光源；
变压器电路系统，被配置为从现有镇流器接收高压AC信号以及输出低压AC信号；
整流器电路系统，被配置为接收该低压AC信号和生成用于驱动LED光源的DC电压；以及
至少一个管脚，被配置为将所述变压器电路系统电气耦合到现有镇流器；
所述LED改造系统被配置为可移除地耦合到荧光灯设备。
2. 根据权利要求1的LED改造系统，进一步包括：
支撑衬底，所述至少一个管脚、LED光源、变压器电路系统以及整流器电路系统耦合到该支撑衬底，其中所述至少一个管脚被配置为将LED改造系统可移除地耦合到荧光灯设备的至少一个连接器。
3. 根据权利要求1的LED改造系统，其中所述整流器电路系统包括：
全波桥式整流器电路系统和与LED光源并联的滤波电容器，该全波桥式整流器电路系统被配置为根据来自变压器电路系统的低压AC信号生成经过全波整流的AC电压；
其中所述滤波电容器被配置为将所述经过全波整流的AC电压滤波为用于驱动LED光源的DC电压。
4. 根据权利要求1的LED改造系统，其中所述变压器电路系统包括被配置为向现有镇流器提供用于以现有镇流器的额定规范运行的负载的变压器。
5. 根据权利要求4的LED改造系统，其中所述变压器电路系统包括被配置为提供大约350Ω的负载的变压器。
6. 根据权利要求4的LED改造系统，其中所述变压器包括被配置为以20kHz或更大运行的高频变压器。
7. 根据权利要求6的LED改造系统，其中所述高频变压器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组被配置为从现有镇流器接收高压AC信号，而次级绕组被配置为提供具有基于LED光源的电压的低压AC信号。
8. 根据权利要求7的LED改造系统，其中基于与所述现有镇流器相配的荧光灯的电感和运行频率来调谐所述变压器的初级侧。
9. 根据权利要求1的LED改造系统，进一步包括被配置为调节提供给LED光源的功率的控制电路系统。
10. 根据权利要求9的LED改造系统，其中所述控制电路系统包括控制器、开关电路系统和温度传感器，其中所述控制器被配置为从温度传感器接收表示LED光源的温度的信号并且输出PWM信号以控制所述开关电路系统的导通状态。
11. 根据权利要求9的LED改造系统，其中所述控制电路系统包括控制器、开关电路系统和电流检测电路系统，其中所述控制器被配置为从电流检测电路系统接收表示通过LED光源的电流的信号并且输出用于控制所述开关电路系统的导通状态以防止过电流情形的信号。
12. 一种改造照明系统，包括：
荧光灯设备，包括：框架；现有镇流器，被配置为耦合到AC电源并且提供被配置为驱动荧光灯的高压AC信号；以及耦合到现有镇流器的输出的至少一个连接器，所述至少一个连接器被配置为耦合到所述荧光灯；和
被配置为可移除地耦合到该荧光灯设备的发光二极管（LED）改造系统，所述LED改造系统包括：至少一个管脚，被配置为可移除地耦合到所述至少一个连接器并且从现有镇流器接收高压AC信号；至少一个LED光源；变压器电路系统，耦合到所述至少一个管脚并且被配置为接收高压AC信号并且输出低压AC信号；以及整流器电路系统，被配置为接收所述低压AC信号并且生成用于驱动LED光源的DC电压。
13. 根据权利要求12的改造照明系统，其中所述整流器电路系统包括全波桥式整流器电路系统和与LED光源并联的滤波电容器，该全波桥式整流器电路系统被配置为根据来自变压器电路系统的低压AC信号生成经过全波整流的AC电压；其中所述滤波电容器被配置为将所述经过全波整流的AC电压滤波为用于驱动LED光源的DC电压。
14. 根据权利要求12的改造照明系统，其中所述变压器电路系统包括被配置为向现有镇流器提供用于以现有镇流器的额定规范运行的负载的变压器。
15. 根据权利要求14的改造照明系统，其中所述变压器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组被配置为从现有镇流器接收高压AC信号，而次级绕组被配置为提供具有基于LED光源的电压的低压AC信号，其中基于荧光灯的电感和运行频率来调谐所述变压器的初级侧。
16. 根据权利要求12的改造照明系统，其中LED改造系统进一步包括控制电路系统，该控制电路系统包括控制器、开关电路系统和温度传感器，其中所述控制器被配置为从温度传感器接收表示LED光源的温度的信号并且输出PWM信号以控制所述开关电路系统的导通状态。
17. 根据权利要求12的改造照明系统，其中所述LED改造系统进一步包括控制电路系统，所述控制电路系统包括控制器、开关电路系统和电流检测电路系统，其中所述控制器被配置为从电流检测电路系统接收表示通过LED光源的电流的信号并且输出用于控制所述开关电路系统的导通状态以防止过电流情形的信号。
18. 一种使用荧光灯设备的现有镇流器来驱动LED光源的方法，该方法包括：
从所述荧光灯设备的现有镇流器接收高压AC信号；
使用变压器电路系统将所述高压AC信号转换为低压AC信号；
使用整流器电路系统对所述低压AC信号整流以生成经过整流的DC电压；以及
用该DC电压驱动LED光源。
19. 根据权利要求18的方法，其中整流的步骤包括：
全波桥式整流器电路系统和与LED光源并联的滤波电容器，该全波桥式整流器电路系统被配置为根据来自变压器电路系统的低压AC信号生成经过全波整流的AC电压；
其中所述滤波电容器被配置为将所述经过全波整流的AC电压滤波为用于驱动LED光源的DC电压；以及
所述变压器电路系统包括变压器，所述变压器具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组被配置为从现有镇流器接收高压AC信号，而次级绕组被配置为提供具有基于LED光源的电压的低压AC信号，其中基于与现有镇流器相配的荧光灯的电感和运行频率来调谐所述变压器的初级侧，使得所述变压器向现有镇流器提供用于以现有镇流器的额定规范运行的负载。
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