CN102573201A - Led驱动电路、led照明组件、led照明设备和led照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED驱动电路、LED照明组件、LED照明设备和LED照明系统。根据本发明，提供了LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的相位控制的交流电压加以整流而获得的电压来驱动LED负载。该LED驱动电路包括：探测当前周期内的相位角的第一相位角探测部分；探测先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角的第二相位角探测部分；偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；以及驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动给LED负载的电流供应。

Description

LED驱动电路、LED照明组件、LED照明设备和LED照明系统

技术领域

本发明涉及通过使用由整流交流电源获得的电压来直接驱动LED(发光二极管)的LED驱动电路，还涉及LED照明组件、LED照明设备和使用该LED驱动电路的LED照明系统。

背景技术

LED的特点在于，其具有低电流损耗、长寿命等，并且其应用范围不仅已扩展至显示器，还扩展至照明装置等。LED照明装置经常使用多个LED以获得所需要的亮度。

一般使用的照明装置经常采用商用AC100V电源，并且考虑，例如在采用LED照明组件取代诸如白炽灯之类的一般用途照明组件的情况下，希望LED照明组件也配置成类似于一般用途的照明组件那样使用商用AC100V电源。

此外，在设法执行白炽灯的亮度控制时，使用相位控制光控制器(通常称为白炽光控制器)，其中开关元件(例如可控硅开关元件或三端双向可控硅开关元件)在交流电源电压的特定相位角上导通，并因此容许通过对调光(volume)元件的简单操作来轻易地执行通过对白炽灯供电控制而进行光控制(例如参见JP-A-2005-26142)。

理想的是，在设法对使用AC电源的LED照明组件执行光控制时，LED照明组件能不作任何改变地连接于现有的用于白炽灯的相位控制光控制器。通过仅将照明组件从白炽灯改变为LED照明组件，而同时配套使用现有的相应光控制设备，相比使用白炽灯的情形，功耗可显著降低(例如参见JP-A-2006-319172)。此外，这还能确保安全的兼容性而不需要将光控制设备改变为专门针对LED照明组件使用的类型，并因此降低了设备成本。此外，LED照明装置采用多种形式中的任何一种(诸如用于主要照明的灯、电灯泡、筒灯(downlight)、内嵌灯(under-shelf light)、用于非直接照明的灯)，并使用适于其所采用的形式的电源技术。

这样的电源技术的示例包括在其中使用通过平滑AC电源获得的DC电压来驱动LED的AC/DC方法，和在其中使用通过整流AC电源获得的电压来直接驱动LED的AC直接驱动方法。这些方法作为电源技术具有它们相应的特点，有两种类型的AC/DC方法：电压上升类型和电压下降类型。以上类型的每一种，都在容许LED的高效驱动的同时，采用使用通过电压平滑滤波器(smoother)平滑交流电压所获得的DC电压来驱动LED的方法，这导致电路的复杂化且需要选择使用具有较大时间常数的转换器、线圈和电容，且因此使用具有相对较大体积的组件。

另一方面，在AC直接驱动方法中，相较于AC/DC方法这个方法具有较低的效率，如果经整流的输入电压小于当LED开始发出辉光时获得的正向电压，LED被关闭。LED以100Hz-120Hz(此频率通过整流频率为50Hz-60Hz的通用目的电源而获得)的重复周期关闭。在摄像机等情况下，如果该时序与摄像机的图像时序同步的话，会感觉到亮度上的很大的变化，然而由于极短的闪烁周期，这几乎不能被人眼所感知。还有，这个方法采用通过使用经整流的电压来直接驱动LED，因此提供了含有减少的组件的相对简单的配置且不需要诸如线圈和电容器之类的大体积(high-profile)组件，因此可顺利地用于薄的电源模块。例如，在诸如内嵌灯之类的照明装置情况下，需要仅占据有限空间的电源模块，因此最好其能使用AC直接驱动方法。

现在，图14示出传统白炽灯照明系统的配置。图14中所示的白炽灯照明系统包括相位控制光控制器2、桥式二极管DB1和白炽灯41。图20示出相位控制光控制器2的配置示例，其中可变电阻器Rvar1的电阻值设计成可变的，并因此三端双向可控硅开关元件Tri1在取决于该电阻值的电源相位角上导通。一般地，可变电阻器Rvar1以旋钮或滑块的形式建构且因此被配置为通过改变该旋钮的转角或该滑块的位置而容许对照明组件的光控制。另外，在相位控制光控制器2中，电容器C1和电感L1组成噪声抑制电路，其减少从相位控制光控制器2反馈回交流电源线的噪声。

图16示出在白炽灯41被驱动由相位控制光控制器2进行光控制的情况下，在系统不同部分处的一个示例电压与电流波形。在图16中，示出相位控制光控制器2的输出电压V1的波形、白炽灯41两端的电压V41的波形和流经白炽灯41的电流I41的波形。当将包含在相位控制光控制器2中的三端双向可控硅开关元件Tri1从关状态转换到开状态时，白炽灯41两端的电压V41快速地增大，因此流经白炽灯41的电流I41也快速地增大，所以白炽灯41被点亮。在此之后，在三端双向可控硅开关元件Tri1打开的时间段内，电流持续流经白炽灯41，且只要相位控制光控制器2的输出电压V1具有大于约0V的电压值，白炽灯41因此就保持点亮状态。

然而，已知的情况是，还是在用如图14所示的相位控制光控制器2执行白炽灯41的光控制时，将低瓦数的白炽灯用作为白炽灯41会导致闪烁或闪光的发生，使得不可能合适地执行光控制。光控制器的输出电压上升到包含在相位控制光控制器2中的三端双向可控硅开关元件Tri1的阈值电压。这个上升时间响应于交流电源1的波动而有相当大的改变，所以光控制相位角改变。当光亮度较小时，这个改变量在相位角中的比率增加，这导致闪烁的发生。

理想的是，在设法对使用交流电源的LED照明组件进行光控制时，如执行白炽灯光控制那样地使用相位控制光控制器。现在，图15示出能执行使用交流电源的LED照明组件的光控制的LED照明系统的传统示例。图15中所示的LED照明系统包括相位控制光控制器2、桥式二极管DB1、LED模块3、限流电路4和驱动部分5。图17A示出，在光控制水平被设定为高亮度值的情况下，在桥式二极管DB1的正侧输出端所产生的电压V2和LED模块3的电流ILED的波形，而图17B示出二者在光控制水平被设定为低亮度水平时的波形。

在光控制水平被设定为较高亮度水平的情况下，将包含在相位控制光控制器2中的三端双向可控硅开关元件Tri1从关闭状态转换到在较小相位角(例如，40°)的打开状态，以使在桥式二极管DB1的正侧输出端所产生的电压V2快速地增大(见图17A)，一旦检测到此，驱动部分5开始使电流流经LED模块3，所以LED模块3被点亮。在此之后，流经LED模块3的电流受控于限流电路4被限制为常数，且因此在LED模块3两端的电压大于LED模块3开始发出辉光时所获得的正向电压的时间段内，LED模块3的点亮状态一直持续。进一步，在光控制水平被设定为低亮度水平的时候，将三端双向可控硅开关元件Tri1从关闭状态转换到在较大相位角(例如，130°)的打开状态，以使在桥式二极管DB1的正侧输出端所产生的电压V2快速地增大(见图17B)，从而LED模块3被点亮。

图18示出白炽灯41和LED模块3每一个的VF-IF曲线(正向电压与正向电流之间的关系)。白炽灯41和LED模块3的每一个通过使用恒定电流(I4a、Ia)来驱动，这些情况之间的比较指示出在所施加的正向电压较大(Vf＞V4a，Va)的时间段内，预设定的电流(I4a，Ia)流经白炽灯41和LED模块3的每一个，而在所施加的正向电压较小(Vf＜V4a，Va)的时间段内，基于图18所示的关系，恒定电流(14a，Ia)不能再通过，且因此流经白炽灯41和LED模块3的每一个的电流出现下降。例如，在特定正向电压(V4b，Vb)下，获得电流(I4b，Ib)。现在，图19示出所施加到LED模块3的正向电压与LED模块3中电流的瞬时变化。在光控制水平被设定为较低亮度水平且相位角较大的情况下，例如，在图19中，当正向电压上升到时刻t1时，LED模块3中的电流具有值I1。然后，当，在从时刻t1到时刻t2的相位角发生变化量Δtj之后，正向电压上升到时刻t2时，LED模块3中的电流具有值I2。基于图18所示的LED模块3的VF-IF曲线，随着正向电压具有值Va或者更小的值，LED模块3中的电流急剧下降，因此LED模块3中相对于相位角变化Δtj的电流变化ΔIj是较大的。

采用具有50Hz到60Hz的频率的交流电源1，当发光部件使用由桥式二极管DB 1整流的电压直接驱动的时候，闪光以100Hz到120Hz重复发生，这种闪光，然而，对于人眼而言太快而无法跟随，因此被感知为如同发光部件是在持续发光一样。为将亮度保持在恒定水平，需要将LED模块3中的电流设定为在每个周期中均具有常数值。一般而言，然而，不同设备被连接到交流电源1，所以交流电源1的输出电压在不同周期中是波动的。因此，会发生在包含在相位控制光控制器2中的三端双向可控硅开关元件Tri1的切换时序中的变化，这导致相位角的微小变化。在光控制水平被设定为较低亮度水平的情况下，这导致LED模块3中电流的较大变化，且当交流电源以较低频率(例如，稍大于10Hz或更低)波动时，这样的变化可被人眼所跟随，且因此以闪烁的形式被感知。

进一步，当LED模块3的发光持续时间较长时上述变化的量是相对小的，而当LED模块3的发光持续时间较短时上述变化的量是相对大的。例如，如果三端双向可控硅开关元件Tri1变化的切换时间为40μs、在相位角30°，则变化量大致为1％，也就是，在亮度(照明)上产生注意不到的变化程度，而在相位角130°或更大时，在亮度(照明)上产生注意得到的变化程度。

发明内容

本发明的目的是提供LED驱动电路、LED照明组件、LED照明设备和LED照明系统，其可以在低亮度光控制下的LED负载中减少由于交流电源波动造成的闪烁的发生。

本发明的LED驱动电路是可连接相位控制光控制器的LED驱动电路并通过使用由整流从相位控制光控制器输入的经相位控制的交流电压而得到的电压来驱动LED负载。该LED驱动电路包括：探测当前周期内的相位角的第一相位角探测部分；探测先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角的第二相位角探测部分；偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；以及驱动部分，其基于由偏压部分产生的探测信号的时序启动电流供应给LED负载。

根据这个配置，即使相位控制光控制器的输出电压在每一个周期内由于交流电源的波动而微小地变化，由于探测信号是在平均的相位角上加上预确定的延迟时间而产生的，且向LED负载的电流供应是基于探测信号的时刻而启动的，则在低亮度的光控制下的LED负载的闪烁的发生可被减少。

进一步，相位控制光控制器中的切换元件的正阈值电压和负阈值电压可具有彼此不同的值。即使在这样的情况下，通过执行平均操作，例如，在每个周期内取平均，则正相位角和负相位角可被平均。进一步，通过执行平均操作，例如，在每两个周期内取平均，正相位角和负相位角可分别地被平均。

进一步，在上述配置中，偏压部分可包括延迟电路，其具有：电容器；充电/放电电路，其通过使用第一恒定电流，在第二相位角探测部分所探测到的，在先于当前周期一个周期的周期内的相位角的时间段内对被充电至预确定的电压的所述电容器进行放电，然后通过使用第一恒定电流，在第一相位角探测部分所探测到的当前周期内的相位角的时间段内充电该电容器，接着进一步通过使用第二恒定电流充电该电容器；以及探测电路，其在使用第二恒定电流充电该电容器之后，探测该电容器的电压已达到预确定的电压。

进一步，在上述配置中，偏压部分可包括延迟电路，其具有：电容器；充电/放电电路，其通过使用第一恒定电流，在第二相位角探测部分所探测到的，在先于当前周期两个周期的周期内的相位角的时间段内对被充电至预确定的电压的所述电容器进行放电，然后通过使用第一恒定电流，在第一相位角探测部分所探测到的当前周期内的相位角的时间段内充电该电容器，接着进一步通过使用第二恒定电流充电该电容器；以及探测电路，其在使用第二恒定电流充电该电容器之后，探测该电容器的电压已达到预确定的电压。

进一步，在上述配置的任何一种中，第一恒定电流和第二恒定电流的绝对值，或第一恒定电流和第二恒定电流间的比值可设定为在外部可调节。

根据这个配置，可根据交流电源的波动程度来外部地调节延迟时间与求平均速率。

进一步，在上述配置的任何一种中，可将驱动部分配置为当由偏压部分产生的探测信号具有不大于预确定的电压时停止将电流供应给LED负载，当由偏压部分产生的探测信号具有超过预确定的电压时启动以预确定的时间常数至LED负载的电流供应。

根据这个配置，当由偏压部分产生的探测信号具有超过预确定的电压时至LED负载的电流供应缓慢地启动，因此由于相位角变化引起的电流变化可被减少，从而LED负载中的闪烁的发生可进一步被减少。

进一步，在上述配置中的任何一种中，在LED负载的电源供应线中，可提供减少当打开相位控制光控制器中的开关部件时产生的开关噪声的滤波器。

这个配置可减少由于在打开相位控制光控制器中的开关部件时产生的开关噪声引起的LED负载中的闪烁的发生。

进一步，本发明的LED照明组件包括：具有上述配置中的任一种的LED驱动电路；以及连接在所述LED驱动电路的输出侧的LED负载。

进一步，本发明的LED照明设备包括：具有上述配置中的任一种的LED驱动电路；或者具有上述配置的LED照明组件。

进一步，本发明的LED照明系统包括：具有上述配置的LED照明组件和具有上述配置的LED照明设备之一；以及连接到该LED照明组件与LED照明设备其中之一的输入侧的相位控制光控制器。

附图说明

图1是示出根据本发明的LED照明系统的一个配置示例的图。

图2是示出位于根据本发明的LED驱动电路的各个部分处的输出波形的图。

图3是示出根据本发明的LED驱动电路的偏压部分的具体配置示例的图。

图4是示出延迟电路的具体配置示例的图。

图5是包含在图3所示的偏压部分中的延迟电路的操作的时序图。

图6是示出图3中所示偏压部分的修改示例的图。

图7是示出包含在图6中所示的延迟电路的操作的时序图。

图8是示出驱动部分和限流电路的具体配置示例的图。

图9是示出施加到LED模块的正向电压与流经LED模块的电流之间的关系的图。

图10是示出其中有插入在电源线中的滤波器的示例的图。

图11是示出其中在输入电源中发生激振(ringing)的示例的图。

图12是示出根据本发明的LED照明组件、LED照明设备和LED照明系统的示意结构示例的图。

图13是示出根据本发明的LED照明组件的修改示例的图。

图14是示出传统白炽灯照明系统的示例的图。

图15是示出传统LED照明系统的示例的图。

图16是示出在图14中示出的白炽灯照明系统的各部分的波形的图。

图17A是示出在高亮度光控制下图15所示LED照明系统各部分处的波形的图。

图17B是示出在低亮度光控制下图15所示LED照明系统各部分处的波形的图。

图18是示出白炽灯和LED模块的每一个的VF-IF曲线的图。

图19是示出施加到LED模块的正向电压与流经LED模块的电流之间的关系的图。

图20是示出相位控制光控制器的配置示例的图。

具体实施方式

下文中，将参照附图对本发明的实施例进行说明。图1示出根据本发明的实施例的LED照明系统的配置示例。在图1所示的LED照明系统中，LED驱动电路包括桥式二极管DB1、限流电路4、驱动部分5、第一相位角探测部分6、第二相位角探测部分7以及偏压部分8，且该偏压部分8具有延迟单元9。由光控制器2加以相位控制的交流电压，被桥式二极管DB1进行全波整流，因此从桥式二极管DB1输出如图2中所示的带有脉冲波形的电压。具有脉冲波形的电压被输出到第一相位角探测部分6和第二相位角探测部分7，也被输出到LED模块3。

第一相位角探测部分6探测当前周期中，从桥式二极管DB1输出电压的过零点到其上升沿之间的时间长度，也就是当前周期内的相位角(图2中的T1)。第二相位角探测部分7探测在首个在前周期(immediately preceding cycle)中从桥式二极管DB1输出电压的过零点到上升沿之间的时间长度，也就是首个在前周期内的相位角(图2中的T2)。偏压部分8通过在对第一相位角探测部分6探测到的当前周期内的相位角和第二相位角探测部分7探测到的首个在前周期内的相位角取平均值而获得的相位角加上预确定的延迟时间(图2中的Tdelay)而产生平均相位角探测信号并将其输出到驱动部分5(图2中的“偏压部分的输出”)。然后驱动部分5在平均相位角探测信号的上升时序启动向LED模块3的电流供应。一旦开始向LED模块3的电流供应，由与LED模块3串联连接的限流电路4控制流经LED模块3的电流，以使其具有不大于预确定的值的值。这可防止由于所施加的过量电压而产生过量电流。

因此，即使在每个周期内有相位角变化，由于该LED模块3可在平均相位角的时刻被驱动，可减少特别是在低亮度光控制下LED模块3中闪烁的发生。

具体地，在首个在前周期内从过零点时序到上升沿探测时序的时间长度(图2中的T2)短于当前周期内从过零点时序到上升沿探测时序的时间长度(图2中的T1)的情况下，所得的平均相位角短于当前周期内从过零点时刻到上升沿时刻的时间长度。在这个情况下，即使想要在平均相位角的时刻驱动LED模块3，当到达这个时刻时，LED模块3还没有被提供电压，因此电流不能流经LED模块3。

作为解决此问题的方法，在这个实施例中，偏压部分8包括延迟单元9，藉此通过向平均相位角加上预确定的延迟时间(图2中的Tdelay)而产生平均相位角探测信号，并将其输出到驱动部分5。在驱动部分5在这个平均相位角探测信号的上升时刻驱动LED模块3的情况下，当达到这一时刻时LED模块3已被提供电压，因此电流可流经LED模块3。这可扩展用于确定LED模块3的驱动时序的求平均范围。

现在，图3示出在这个实施例中的偏压部分的具体配置示例。该偏压部分8具有第一延迟电路9a和第二延迟电路9b作为延迟单元9、开关SW1到SW3以及锁存部分10。开关SW1是用于在第一延迟电路9a和第二延迟电路9b之间切换的开关，选作第二相位角探测部分7的输出目标，开关SW2是用于在第一延迟电路9a和第二延迟电路9b之间切换的开关，选作作为第一相位角探测部分6的输出目标，而开关SW3是第一延迟电路9a和第二延迟电路9b之间切换的开关，并基于切换的结果将第一延迟电路9a或第二延迟电路9b的输出输出到锁存部分10。

图4示出第一延迟电路9a和第二延迟电路9b中每一个的具体配置示例。此处描述的延迟电路包括恒定电流源IaT1、IaT2和IbTdelay、电容器Ca、比较器Comp1和开关SW。恒定电流源IaT1和恒定电流源IaT2与地串联连接，恒定电流源IaTdelay与电容器Ca也与地串联连接。经由开关SW，将参考电压Va施加到恒定电流源IaT1和恒定电流源IaT2之间的连接点、恒定电流源IaTdelay与电容器Ca之间的连接点以及比较器Comp1的非反相输入端。进一步，将参考电压Vb施加到比较器Comp1的反相输入端，比较器Comp1的输出被输出到开关SW3(图3)。

现在，下文参考图5中示出的时序图而描述延迟电路的操作。首先，一旦开关SW1到SW3转换到H，在第一延迟电路9a中，在由第二相位角探测部分7所探测到的相位角的时间段(图5中的T2)中，恒定电流源IaT2传送恒定电流Ia以使电容Ca放电(电容Ca的端电压Vca变得低于参考电压Va)。然后，一旦开关SW1到SW3在桥式二极管DB1的输出电压过零点时转换到L，在第一延迟电路9a中，在由第一相位角探测部分6所探测到的相位角的时间段(图5中的T1)中，恒定电流源IaT1传送恒定电流Ia以使电容器Ca充电，且随即在此之后，恒定电流源IbTdelay传送恒定电流Ib。然后，在电容器Ca的端电压Vca达到参考电压Vb的值时，比较器Comp1的输出从低电平转到高电平，从而偏压部分8的输出从低电平转到高电平。偏压部分8的输出由锁存部分10维持在高电平。进一步，在第一延迟电路9a中，恒定电流Ib的传送被停止，且通过打开开关SW，电容器Ca的端电压Vca被维持在参考电压Va的水平。

电容器Ca的端电压Vca被表达为：

Vca＝Va+(-Ia×T2+Ia×T1+Ib×Td)/Ca(Ca代表电容器Ca的电容)。

假设Vca＝Vb且Ib＝2Ia，

代表由偏压部分8所探测到的相位角的T1+Td被表达为：

T1+Td＝(T1+T2)/2+Tdelay。

在这个情况下，然而，Tdelay＝(Vb-Va)×Ca/Ib。

也就是，偏压部分8所探测到的相位角被定义为在平均T1和T2得到的相位角上加上延迟时间Tdelay而得到的相位角。

进一步，在此时，在第二延迟电路9b中，开关SW被关闭，且在由第二相位角探测部分7所探测到的相位角的时间段(图5中的T2’)中，恒定电流源IaT2传送恒定电流Ia，从而电容器Ca被放电(电容器Ca的端电压Vca变得小于参考电压Va)。

然后，一旦开关SW1到SW3在桥式二极管DB 1的输出电压的过零点时被转换为H，第二延迟电路9b的输出，其位于低电平，被输出到驱动部分5，从而偏压部分8的输出被转为低电平。在第二延迟电路9b中，在由第一相位角探测部分6所探测到的相位角的时间段(图5的T1’)中，恒定电流IaT1传送恒定电流Ia，从而电容器Ca被充电，且随即在此之后，恒定电流源IbTdelay传送恒定电流Ib。然后，在电容器Ca的端电压Vca达到参考电压Vb的水平时，比较器Comp1的输出从低电平转到高电平，从而偏压部分8的输出从低电平转到高电平。偏压部分8的输出由锁存部分10维持在高电平。进一步，在第二延迟电路9b中，恒定电流Ib的传送被停止，且通过打开开关SW，电容器Ca的端电压Vca被维持在参考电压Va的水平。进一步，在此时，在第一延迟电路9a中，开关SW被关闭，且在由第二相位角探测部分7所探测到的相位角的时间段(图5中的T2″)中，恒定电流源IaT2传送恒定电流Ia，从而电容器Ca被放电(电容器Ca的端电压Vca变得小于参考电压Va)。此后，重复执行类似的操作。

进一步，图6示出偏压部分的具体配置的修改示例。图6中示出的偏压部分8具有第一延迟电路9a、第二延迟电路9b、第三延迟电路9c、第四延迟电路9d、开关SW1到SW9和锁存部分10。假设所有的延迟电路均具有如图4所示的配置。图7示出在使用如图6所示的偏压部分8的情况下在不同部分处的时序的时序图。

首先，一旦开关SW1、SW5、SW6和SW8转换到H且开关SW2、SW3、SW4、SW7和SW9转换到L，在第一延迟电路9a中，在由第二相位角探测部分7所探测到的相位角的时间段(图7中的T2)中，恒定电流源IaT2传送恒定电流Ia以使电容Ca放电(电容Ca的端电压Vca变得低于参考电压Va)。然后，在桥式二极管DB 1的输出电压的过零点时，一旦开关SW2、SW3、SW6、SW7、SW8和SW9转换到H且开关SW1、SW4和SW5转换到L，在第二延迟电路9b中，在由第二相位角探测部分7所探测到的相位角的时间段(图7中的T2’)中，恒定电流源IaT2传送恒定电流Ia以使电容Ca放电(电容Ca的端电压Vca变得低于参考电压Va)。

然后，在桥式二极管DB 1的输出电压过零点时一旦开关SW1、SW4、SW7和SW9转换到H且开关SW2、SW3、SW5、SW6和SW8转换到L，在第一延迟电路9a中，在由第一相位角探测部分6所探测到的相位角的时间段(图7中的T1)中，恒定电流源IaT1传送恒定电流Ia以使电容器Ca充电，且随即在此之后，恒定电流源IbTdelay传送恒定电流Ib。然后，在电容器Ca的端电压Vca达到参考电压Vb的水平时，比较器Comp1的输出从低电平转到高电平，从而偏压部分8的输出从低电平转到高电平。偏压部分8的输出由锁存部分10维持在高电平。进一步，在第一延迟电路9a中，恒定电流Ib的传送被停止，且通过打开开关SW，电容器Ca的端电压Vca被维持在参考电压Va的值。偏压部分8所探测到的相位角被定义为在平均在当前周期内所探测到的相位角T1和在第二个在前周期(second immediately preceding cycle)内探测到的相位角T2得到的相位角上加上延迟时间Tdelay而得到的相位角(图7中的“偏压部分的输出”)。类似地，在第二延迟电路9b、第三延迟电路9c、第四延迟电路9d的每一个中，执行电容器Ca的充电和放电，因此偏压部分8顺序地探测到通过在平均在当前周期内所探测到的相位角和在第二个在前周期内探测到的相位角得到的相位角上加上延迟时间而得到的相位角。

使用恒定电流Ia的绝对值来充电/放电上述电容器Ca，而恒定电流Ib或恒定电流Ia与恒定电流Ib之间的比值可被设定为在外部可调节，从而相位角求平均速率(averaging rate)和延迟时间可被调节。采用这个设置，即使具有响应于电源变化而减少相位角变化功能的现有的光控制器由于安装地点的电源状态而可能无法充分地满足这个功能时，可外部地调节相位角求平均速率和相位角求平均范围。进一步，可通过外部地替换电容器Ca来调节延迟时间。

接着，下文参考图8描述驱动部分5和限流电路4的具体配置示例。在图8中，驱动部分5具有比较器COMP10、晶体管Tr102和电容C10。进一步，限流电路4具有晶体管Tr101、电阻R10和误差放大器EAMP10。

误差放大器EAMP10将由通过电阻R10转换电流得来的电压与参考电压Vref101相比较，并基于其结果，控制晶体管TR101的栅电压以使这些电压彼此相等，藉此执行控制以使恒定电流流经LED模块3。进一步，比较器COMP10将偏压部分8的输出与参考电压Vref102相比较，并基于其结果控制晶体管Tr102的栅电压。如果偏压部分8的输出位于低电平，晶体管Tr102被导通，从而晶体管Tr101被关闭，因此没有电流流经LED模块3。如果偏压部分8的输出被转为高电平，晶体管Tr203被关闭，从而电容器C10被充电以使晶体管Tr101的栅电压以预确定的时间常数上升，并因此电流缓慢地流经LED模块3。

在低亮度光控制下，当偏压部分8的输出上升时，施加到LED模块3的电压，如图9所示，小于电压Va，电压Va相应于要被限制的电流Ia。在一旦偏压部分8的输出上升时晶体管Tr101随即就被打开的配置的情况下，电流如图9中点划线所示流经LED模块3。在这个情况下，如果发生相位角变化ΔTj，在流经LED模块3的电流中发生变化ΔIj1，该变化是较大的。作为解决此问题的方法，提供图8所示的电容器C10来执行控制以使电流在偏压部分8的输出上升时缓慢地流经LED模块3。在这个情况中，电流如图9中实线所示那样流经LED模块3，从而LED模块3中相应于相位角变化ΔTj的电流变化被减少为ΔIj2。这个技术，结合通过相位角求平均来减少相位角变化的技术一起，减少了在低亮度光控制下LED模块3中的电流变化。

可将桥式二极管DB1的输出输入到图8中比较器COMP10的非反相输入端。在这个情况下，参考电压Vref102可被设置为在外部是可调节的。另外，可将参考电压Vref102调节为相应于当LED模块被驱动开始发出辉光时所获得的正向电压。

另外，图10示出配置示例，其中将滤波器11插入到向LED模块3提供电源的电源线中。在执行相位控制光控制时，减少所用的光的量(也就是，增加相位角)可导致输入电源的上升电压(桥式二极管DB1的输出电压)下降为未达到相应于预确定的受限电流的正向电压的情况。其示例是电压等于或小于图19所示的电压Va的情况，其中取决于施加到LED模块3的电压而发生了电流的变化。在这个情况中，如果，一旦包括在相位控制光控制器2中的三端双向可控硅开关元件打开，输入电源中产生激振(ringing)波形(图11)，流经LED模块3的电流波动。激振以数十个kHz的频率发生，因此不会被人眼感觉到。然而，如果在每个周期中激振的量改变，闪烁会被感知为正以足够充分使人眼感觉到频率发生。这样导致变化的激振可通过如图10所示地插入滤波器11而被减少，该滤波器11为低通滤波器，位于向LED模块3提供电源的电源线中。例如，假设上升时间Tr和低通滤波器的截止频率Fc之间的关系表达为Fc＝0.35/Tr，上升时间被设定为约0.1ms到1ms。

该电源线中，可插入电感与LED模块3串联。进一步，可将电容器与LED模块3并联连接。

<修改与变型>

除了上述的本发明的实施例作为一个示例之外，以下的配置也是可能的。例如，根据本发明的LED驱动电路的输入电压并不限于在日本所使用的商用电源电压100V。将根据本发明的LED驱动电路的电路常数设定到合适的值，也可将在日本之外使用的商用电源电压或降压交流电压用作根据本发明的LED驱动电路的输入电压。

进一步，将诸如电流保险丝之类的保护元件添加到根据本发明的LED驱动电路来提供更安全的LED驱动电路。

进一步，在上述LED驱动电路中，将限流电路4连接到LED模块3的阳极侧。然而，通过将相应的电流常数合适地设定，将该限流电路4与该LED模块3的阴极侧连接是没有问题的。

进一步，限流电路4是防止等于或大于额定电流的电流流经LED模块3的电路部分。有可能有该限流电路4仅使用诸如电阻器之类的无源元件和使用电阻器及诸如晶体管之类的有源元件的组合来执行限流的情况。

进一步，在与额定电流之间具有足够余量的电流流经LED模块3的情况下，省略限流电路4对光控制操作等没有影响。

进一步，与根据本发明的LED驱动电路一起使用的相位控制光控制器不限于相位控制光控制器2的配置(见图20)。

进一步，输入到根据本发明的LED驱动电路的电压不限于基于具有正弦波形的交流电压，可以是具有另一个波形的交流电压。

进一步，只要在组合中没有出现任何矛盾之处，上述实施例以及上述修改示例可以任何组合而被实现。

<关于根据本发明的LED照明组件>

最后，下文描述根据本发明的LED照明组件的示意性结构。图12示出根据本发明的LED照明组件、根据本发明的LED照明设备以及根据本发明的LED照明系统的示意性结构示例。在图12中，根据本发明的电灯泡形状的LED照明组件200在局部剖视图中示出。根据本发明的电灯泡形状的LED照明组件200内部包括圆柱形本体或基体202、由一个或多个LED组成并安装在圆柱形本体或基体202正面(在电灯泡形状的头侧)的LED模块202、和安装在圆柱形本体或基体202背部(在电灯泡形状的下侧)的电路203。作为电路203，例如，可使用根据本发明的LED驱动电路的上述任何一种示例。

根据本发明的电灯泡形LED照明组件200被旋入到LED照明组件底座部分300中，且光控制器300(相位控制光控制器)400与交流电源1串联连接。根据本发明的电灯泡形LED照明组件200和LED照明组件底座部分300组成了LED照明设备(顶灯、吊灯、厨房灯、筒灯、落地灯、聚光灯、脚灯等)。根据本发明的电灯泡形LED照明组件200、LED照明组件底座部分300和光控制器400组成根据本发明的LED照明系统500。LED照明组件底座部分300例如被设置在内部的天花板墙面上，且光控制器400例如被设置在内侧墙面上。

根据本发明的电灯泡形LED照明组件200是可从LED照明组件底座部分300上拆卸下来的。因此，例如，在现有的照明设备和现有的照明系统中，其传统地使用诸如白炽灯或荧光灯之类的照明组件，通过简单地将诸如白炽灯或荧光灯之类的照明组件替换为根据本发明的电灯泡形LED照明组件200，就可实现用已经现有的光控制器400来光控制。

在图12中，示出在将图20中所示的相位控制光控制器2用作光控制器400的情况下光控制器400的外观，且该光控制器400被设置为光控制的程度可通过以按钮形式的亮度元件的操作来改变。无须多言，替代按钮形式的亮度元件，还可使用滑块形式的亮度元件来改变光控制的程度。

上述描述涉及人直接经由按钮或滑块形式的亮度元件来操作光控制器400的情况。然而，这里没有限制，还可采用远程操作，其中人通过经由遥控器等的无线电信号的传输来执行操作。这样的远程操作可通过在接收侧提供带有无线电信号接收部分的光控制器的主体，在发射侧提供带有无线电信号发射部分的发射器(例如，遥控发射器、便携终端等)的主体，无线电信号发射部分将光操作信号(例如，光控制信号、开/关灯信号等)发射到上述无线电信号接收部分。

进一步，根据本发明的LED照明组件并不限于电灯泡形状的LED照明组件，且，可能是，例如图13中所示的电子灯状(lamp-shaped)的LED照明组件600、电子环状LED照明组件700或者直管状的LED照明组件800。根据本发明的LED照明组件，无论其采用什么形状，可连接LED和相位控制光控制器，且其内部包括至少一个LED驱动电路，此LED驱动电路使用输入到其中的交流电压来驱动LED，并根据输入电源中的变化来改变驱动时序。

Claims (13)

1.一种LED驱动电路，其可连接相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得到的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；和

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述偏压部分包括延迟电路，其具有：

电容器；

充电/放电电路，其通过使用第一恒定电流，在第二相位角检测部分所探测到的在先于当前周期一个周期的周期内的相位角的时间段内对已被充电至预确定的电压的所述电容器进行放电，并通过使用第一恒定电流，在由第一相位角探测部分所探测到的在当前周期内的相位角的时间段内充电该电容器，接着进一步通过使用第二恒定电流充电该电容器；和

探测电路，其在通过使用第二恒定电流充电所述电容器之后，探测所述电容器的电压已达到预确定的电压。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述偏压部分包括延迟电路，其具有：

电容器；

充电/放电电路，其通过使用第一恒定电流，在第二相位角检测部分所探测到的在先于当前周期两个周期的周期内的相位角的时间段内对已被充电至预确定的电压的所述电容器进行放电，并通过使用第一恒定电流，在第一相位角探测部分所探测到的在当前周期内的相位角的时间段内充电该电容器，所述充电/放电电路接着进一步通过使用第二恒定电流充电该电容器；和

探测电路，其在通过使用第二恒定电流充电所述电容器之后，探测所述电容器的电压已达到预确定的电压。

4.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述第一恒定电流和第二恒定电流的绝对值，或所述第一恒定电流和第二恒定电流之间的比值是可外部地调节的。

5.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述第一恒定电流和第二恒定电流的绝对值，或所述第一恒定电流和第二恒定电流之间的比值是可外部地调节的。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

当由所述偏压部分产生的探测信号的电压不大于预确定的电压时，所述驱动部分停止至LED负载的电流供应，当由偏压部分产生的探测信号的电压超过预确定的电压时，所述驱动部分以预确定的时间常数启动至LED负载的电流供应。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

在LED负载的电源供应线中设置有滤波器，该滤波器减少在打开相位控制光控制器中的开关部件时产生的开关噪声。

8.一种LED照明组件，包括：

LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；以及

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应；和

LED负载，其连接于所述LED驱动电路的输出侧。

9.一种LED照明设备，包括：

LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；和

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应。

10.一种LED照明设备，包括：

LED照明组件，其包括：

LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；以及

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应；和

连接至所述LED驱动电路的输出侧的LED负载。

11.一种LED照明系统，包括：

LED照明组件，其包括：

LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；和

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应；和

连接至所述LED驱动电路的输出侧的LED负载；和

连接至所述LED照明组件输入侧的相位控制光控制器。

12.一种LED照明系统，包括：

LED照明设备，其包括：

LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；和

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应；和

连接至所述LED照明设备输入侧的相位控制光控制器。

13.一种LED照明系统，包括：

LED照明设备，其包括：

LED照明组件，其包括：

LED驱动电路，其可连接至相位控制光控制器，并通过使用通过对从相位控制光控制器输入的、相位控制的交流电压进行整流而获得的电压来驱动LED负载，所述LED驱动电路包括：

第一相位角探测部分，其探测在当前周期内的相位角；

第二相位角探测部分，其探测在先于当前周期至少一个周期的周期内的相位角；

偏压部分，其通过在对第一相位角探测部分探测到的相位角和第二相位角探测部分探测到的相位角取平均值而获得的相位角上加上预确定的延迟时间而产生探测信号；和

驱动部分，其在基于由偏压部分产生的探测信号的时刻启动至LED负载的电流供应；和

连接至所述LED驱动电路的输出侧的LED负载；和

连接至所述LED照明设备输入侧的相位控制光控制器。

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