CN103298189A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明装置，包括：电子变压器(6)；整流桥(4)；驱动器(5)；至少一个发光单元(7)以及缓冲单元(8)，其一端连接至驱动器(5)的输入端，另一端接地(GND)，其中，照明装置还包括控制模块(1)，其包括电压检测单元(2)、第一控制单元(3)和第一晶体管(Q1)，电压检测单元(2)的输出端连接至第一控制单元(3)的输入端，第一控制单元(3)的输出端连接至第一晶体管(Q1)的控制电极，第一晶体管(Q1)的工作电极连接至整流桥(4)的输出端，第一晶体管(Q1)的参考电极接地(GND)，其中，电压检测单元(2)的输入端连接至驱动器(5)的输入端。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置。

背景技术

MR16型LED改型灯与白炽灯和卤素灯相比能够提供较好的效率和较长的寿命。然而，MR16型LED改型灯或者其他低压照明改型灯必须与已经存在的以下结构相兼容，包括相切调光器或者电子变压器。

电子变压器(ET)对频率在35千赫至150千赫的交流输入电压进行调制。利用变压器将其波形从120伏特或230伏特逐渐降低至12伏特交流电。较高的开关频率允许使用较小的磁组件和整体较小的设计。如之前所述，电子变压器为自驱式谐振半桥拓扑结构。自驱式谐振半桥拓扑结构要求整流器在整个交流电周期内中都具有最小负载(最小输出电流)以正常运行。取决于电子变压器的加工制造和最大额定功率，用于电子变压器的通常的最小负载为6瓦至12瓦。对于传统的卤素灯来说，最小负载是没有意义的，这是因为MR16型卤素改型灯是阻性发光单元并且功率超过20瓦。对于LED灯来说，最小负载就成了问题，这是因为LED灯的效率要高于卤素灯。通常5瓦的LED灯可以替换20瓦的卤素灯并且7瓦的LED灯可以替换35瓦的卤素灯。如果电子变压器的输出功率降低至最小要求以下，那么电子变压器和MR16型LED改型灯将停止工作或者可能出现闪烁。

在现有技术中，通常的解决方案是使卤素灯与MR16型LED改型灯连接，以改进兼容性问题。电子变压器可以连接多个MR16型LED改型灯或者卤素灯，以提高输出功率。如果功率没有超过电子变压器的最大输出功率。卤素灯将提供最小功率，以使电子变压器工作良好。然而，MR16型LED改型灯不能替代所有的卤素灯，照明装置始终存在一些卤素灯固有的缺陷，并且卤素灯降低了整个系统的效率。灯固定装置也不美观。

但是影响MR16型LED改型灯的兼容性的并不仅仅是上述问题。一些MR16型LED改型灯尽管能够为电子变压器提供最小负载，但是它们始终不能工作。其原因在于启动问题。多数MR16型LED改型灯的驱动器使用集成电路来控制MOS管的脉宽调制。在集成电路驱动MOS管之前，LED驱动器类似于断路是高阻抗发光单元。因此，如果集成电路不能够获得足够的能量来驱动MOS管，那么MR16型LED改型灯不能够启动并与电子变压器一同工作。特别是，LED驱动器的集成电路具有软启动功能，这使LED驱动器具有长的启动时间。

在启动阶段，当施加电压电源时，电子变压器将产生一个瞬时高压，以提高集成电路的供电电压VDD。但是，MR16型驱动器具有长的启动时间。在这段时间中，因为MOS管不工作并且不能为电子变压器提供最小负载，那么输出电压就会较低并且不能为供电电压VDD提供能量，因此供电电压VDD将下降。当驱动器进入软启动时间时，IC不能获得足够的能量来驱动MOS管。供电电压VDD会快速下降直至低于IC的阈值电压。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种照明装置，该照明装置能够根据实际应用来调整照明装置的输入阻抗，从而提高与电子变压器的兼容性，并且其结构简单，成本低廉。同时，本发明还提出了一种照明装置，该照明装置能够在启动阶段快速启动。

本发明的第一个目的通过一种照明装置由此实现，即该照明装置包括：电子变压器；整流桥；驱动器；至少一个发光单元以及缓冲单元，缓冲单元的一端连接至驱动器的输入端，另一端接地，其中，照明装置还包括控制模块，控制模块包括电压检测单元、第一控制单元和第一晶体管，所述电压检测单元的输出端连接至第一控制单元的输入端，第一控制单元的输出端连接至第一晶体管的控制电极，第一晶体管的工作电极连接至所述整流桥的输出端，第一晶体管的参考电极接地，其中，电压检测单元的输入端连接至驱动器的输入端。在此，根据本发明的照明装置中的控制模块能够检测整流桥输出的直流电压，其主要功能在于调节照明装置的输入阻抗以维持该直流电压的最低电压，从而使驱动器获得足够的能量以进行工作。如果照明装置不能提供足够的最小负载给电子变压器，直流电压将降低。因此，直流电压可以反映照明装置是否能够为电子变压器提供足够的最小负载。通过本发明的设计原理，可以根据实际应用来调整照明装置的输入阻抗，从而提高与电子变压器的兼容性。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，电压检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及齐纳二极管，其中，第一电阻的一端连接至驱动器的输入端，第一电阻的另一端连接至齐纳二极管的负极，齐纳二极管的正极通过第二电阻连接至第一控制单元的输入端，第三电阻连接在第一控制单元的输入端和地之间。

进一步优选的是，第一控制单元包括第四电阻和第二晶体管，第二晶体管的工作电极通过第四电阻连接至驱动器的输入端，第二晶体管的控制电极通过第二电阻连接至齐纳二极管的正极，第二晶体管的参考电极接地。

在照明装置的运行阶段，如果缓冲单元中的直流电压低于设定的电压，那么流过第四电阻的电流将偏压第一晶体管，以使第一晶体管接通，然后电流将流过第一晶体管，以提高输出功率。如果缓冲单元中的直流电压高于设定的电压，那么齐纳二极管将被反向击穿。电流将流过第一电阻、齐纳二极管和第二电阻，以偏压第一晶体管，从而使第一晶体管接通。

可选的是，根据本发明的照明装置还包括二极管，该二极管的正极连接至整流桥的输出端，二极管的负极连接至缓冲单元与驱动器的输入端之间的中间结点。该第二二极管防止来自缓冲单元的电流反向流回整流桥。

可选的是，根据本发明的照明装置还包括第五电阻，第五电阻的一端连接至整流桥的输出端，另一端连接至第一晶体管的工作电极。该第五电阻用于辅助第一晶体管提高电子变压器的输出功率。

进一步优选的是，缓冲单元包括至少一个电解电容，该电解电容的正极连接至二极管的负极和驱动器的输入端之间的中间结点，电解电容的负极接地。该电解电容起到整流滤波的作用。

本发明的另一个目的通过一种照明装置由此实现，即该照明装置包括：电子变压器；整流桥；驱动器；以及至少一个发光单元，其中，照明装置还包括控制模块，该控制模块包括电压检测单元、第一控制单元和第一晶体管，电压检测单元的输出端连接至第一控制单元的输入端，第一控制单元的输出端连接至第一晶体管的控制电极，第一晶体管的工作电极连接至整流桥的输出端和驱动器的输入端之间的中间结点，第一晶体管的参考电极接地，其中，电压检测单元的输入端连接至驱动器，采集驱动器的供电电压。在驱动器的供电电压不符合标准时，及时调整电子变压器的输出功率，增大输出的直流电压，进而调高驱动器的供电电压，以达到快速启动的目的。同时，根据本发明的照明装置中的控制单元将消耗非常小的功率并且在稳定运行阶段几乎不影响驱动器的效率。

优选的是，驱动器包括第二控制单元和供电电路，其中，第二控制单元的电压输入端连接至整流桥的输出端，第二控制单元的控制输出端连接至供电电路的控制输入端，供电电路的电压输入端连接至整流桥的输出端。本发明可以应用非可控硅调光驱动器，而不影响驱动性能。

根据本发明的第二个目的的照明装置的一个优选的设计方案提出，电压检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及齐纳二极管，其中，第一电阻的一端连接至第二控制单元，第一电阻的另一端连接至齐纳二极管的负极，齐纳二极管的正极通过第二电阻连接至第一控制单元的输入端，第三电阻连接在第一控制单元的输入端和地之间。

进一步优选的是，第一控制单元包括第四电阻和第二晶体管，第二晶体管的工作电极通过第四电阻连接至第二控制单元，第二晶体管的控制电极通过第二电阻连接至齐纳二极管的正极，第二晶体管的参考电极接地。

在根据本发明的第二个目的的照明装置中，控制模块的主要作用是在照明装置的启动阶段保持驱动器的第二控制单元的供电电压，以驱动供电电路。第二控制单元用于控制供电电路的MOS管的脉宽调制以控制输出至负载，例如LED发光组件的电流。供电电路可以是升压转换器、降压转换器或者升降压转换器等等，这取决于输入电压和LED的正向电压。在启动阶段，如果第二控制单元的供电电压低于预设的电压(该预设的电压必须低于稳定运行状态的供电电压)，控制电路将接通第一晶体管，以使电子变压器产生电压来提高第二控制单元的供电电压。如果驱动器进入到了稳定运行状态，控制电路的供电电压将一直高于预设的电压，第二控制单元将断开第一晶体管。因此，根据本发明的照明装置中的控制单元将消耗非常小的功率并且在稳定运行阶段几乎不影响驱动器的效率。

优选的是，控制模块还包括第一电容，第一电容连接在第一晶体管的控制电极和地之间。该第一电容用于在第一晶体管接通时起到滤波整流的作用。

可选的是，根据本发明的照明装置还包括第五电阻，第五电阻的一端连接至整流桥的输出端，另一端连接至第一晶体管的工作电极。该第五电阻用于辅助第一晶体管提高输出功率。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1是根据本发明的第一个目的的照明装置的模块图；

图2是根据本发明的第一个目的的照明装置的电路图；

图3是根据本发明的第二个目的的照明装置的模块图；

图4是根据本发明的第二个目的的照明装置的电路图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一个目的的照明装置的模块图。从图中可见，根据本发明的照明装置包括：电子变压器6；整流桥4；驱动器5；至少一个发光单元7以及缓冲单元8，缓冲单元8的一端连接至驱动器5的输入端，另一端接地GND。从图中进一步可见，该照明装置还包括控制模块1，控制模块1包括电压检测单元2、第一控制单元3和第一晶体管Q1，电压检测单元2的输出端连接至第一控制单元3的输入端，第一控制单元3的输出端连接至第一晶体管Q1的控制电极，第一晶体管Q1的工作电极连接至整流桥4的输出端，第一晶体管Q1的参考电极接地GND，其中，电压检测单元2的输入端连接至驱动器5的输入端。在实际的运行中，如果照明装置不能提供足够的最小负载给电子变压器6，直流电压VDC将降低。因此，直流电压VDC可以反映照明装置是否能够为电子变压器6提供足够的最小负载。在本发明的设计方案中，控制模块1能够检测整流桥4输出的直流电压VDC，其主要功能在于调节照明装置的输入阻抗以维持该直流电压VDC的最低电压，从而使驱动器5获得足够的能量以进行工作，从而实现根据实际应用来调整照明装置的输入阻抗，从而提高与电子变压器6的兼容性。

图2示出了根据本发明的第一个目的的照明装置的电路图。从图中可见，电压检测单元2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及齐纳二极管D1，其中，第一电阻R1的一端连接至驱动器5的输入端，第一电阻R1的另一端连接至齐纳二极管D1的负极，齐纳二极管D1的正极通过第二电阻R2连接至第一控制单元3的输入端，第三电阻R3连接在第一控制单元3的输入端和地GND之间。

此外，第一控制单元3包括第四电阻R4和第二晶体管Q2，第二晶体管Q2的工作电极通过第四电阻R4连接至驱动器5的输入端，第二晶体管Q2的控制电极通过第二电阻R2连接至齐纳二极管D1的正极，第二晶体管Q2的参考电极接地GND。

在根据本发明的第一个目的的照明装置中的控制单元1的主要功能是调节照明装置的输入阻抗以维持直流电压VDC的最低电压，从而使驱动器5获得足够的能量以进行工作。如果照明装置不能提供足够的最小负载给电子变压器6，直流电压VDC将降低。因此，直流电压VDC可以反映照明装置是否能够为电子变压器6提供足够的最小负载。驱动器5利用来自缓冲单元8和电子变压器6的能量来驱动负载，例如LED发光组件。驱动器5可以设计为降压型转换器、升压型转换器或者升降压型转换器等等，这取决于输入电压和发光组件的正向电压。这两个部分可以通过二极管D2隔开，从而使它们互相不影响。该二极管D2的正极连接至整流桥4的输出端，二极管D2的负极连接至缓冲单元8与驱动器5的输入端之间的中间结点。在本发明的设计方案中，缓冲单元8包括至少一个电解电容C1，电解电容C1的正极连接至二极管D2的负极和驱动器5的输入端之间的中间结点，电解电容C1的负极接地GND。

此外，从图2中进一步可见，照明装置还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端连接至整流桥4的输出端，另一端连接至第一晶体管Q1的工作电极。该第五电阻R5用于辅助第一晶体管提高电子变压器6的输出功率。

在根据本发明的第一个目的的照明装置实际运行时，电压检测单元2检测整流桥4输出的直流电压VDC并为第一控制电路3提供控制信号。如果直流电压VDC低于设定的电压(取决于实际应用的情况)，那么第一控制电路3将接通第一晶体管Q1，以提供一个最小负载，使电子变压器6产生电压来提高直流电压VDC。如果直流电压VDC足够高，那么第一控制电路3将断开第一晶体管Q1，以降低照明装置的功率损耗。因此，控制单元1可以一直保持最小直流电压VDC，使驱动器5稳定工作。如果电子变压器6连接多个照明装置并且电子变压器6具有足够的负载，那么直流电压VDC将上升，因此第一晶体管Q1的功率损耗将自动下降。反之亦然，如果电子变压器6连接一个负载并且电子变压器6不能获得足够的负载，那么第一晶体管Q1将接通，以为电子变压器6提供最小负载。因此，电子变压器6连接的照明装置越多，那么电路的功率损耗越小。

参考图2示出的电路图，如果构成缓冲单元8的电解电容器C1的直流电压VDC低于设定的电压，流过第四电阻R4的电流将偏压第一晶体管Q1，以使第一晶体管Q1接通，然后电流将流过第一晶体管Q1和第五电阻R5，以提高输出功率。如果电解电容器C1的直流电压VDC高于设定的电压，那么齐纳二极管D1将被反向击穿。电流将流过第一电阻R1、齐纳二极管D1和第二电阻R2，以偏压第二晶体管Q2，从而使第二晶体管Q2接通，并且断开第一晶体管Q1。

图3示出了根据本发明的第二个目的的照明装置的模块图。该照明装置与图1中示出的照明装置的区别仅仅在于控制单元1的电压检测单元2的输入端连接至驱动器5，采集驱动器5的供电电压VDD。从图中进一步可见，驱动器5包括第二控制单元9和供电电路10，其中，第二控制单元9的电压输入端连接至整流桥4的输出端，第二控制单元9的控制输出端连接至供电电路10的控制输入端，供电电路10的电压输入端连接至整流桥4的输出端。在此，电压检测单元2的输入端连接至第二控制单元9。

图4示出了根据本发明的第二个目的的照明装置的电路图，其与图3的区别在于电压检测单元2的输出端连接至驱动器5，也就是驱动器5的第二控制单元9，其它具体结构参见对图2的描述。

控制单元1的主要功能是保持第二控制单元9的供电电压VDD，以驱动供电电路10。驱动器5的第二控制单元9控制MOS管(未示出)的脉宽调制，以控制负载，例如LED发光组件的电流。供电电路10可以是升压转换器、降压转换器或者升降压转换器等等，这取决于输入电压和LED的正向电压。

在根据本发明的第二个目的的照明装置的启动阶段，控制模块1的电压检测单元2检测第二控制单元9的供电电压VDD并为第一控制单元3提供信号。如果第二控制单元9的供电电压VDD低于预设的电压(该预设的电压必须低于稳定运行状态的供电电压VDD)，第一控制单元3将接通第一晶体管Q1，以使电子变压器6产生电压来提高第二控制单元9的供电电压VDD。如果驱动器5进入到了稳定运行状态，第二控制单元9的供电电压VDD将一直高于预设的电压，第一控制单元3将断开第一晶体管Q1。因此，控制模块1将消耗非常小的功率并且在稳定运行阶段几乎不影响驱动器5的效率。

在照明装置的启动阶段，如果供电电压VDD低于预设的电压，流过第四电阻R4的电流将偏压第一晶体管Q1，以使第一晶体管Q1接通，然后电流将流过第一晶体管Q1和第五电阻R5，以使电子变压器6产生电压来提高供电电压VDD，进而提高第二控制单元9的供电电压VDD。如果供电电压VDD高于预设的电压，齐纳二极管D1将被反向击穿并且第二晶体管Q2将被接通，以断开第一晶体管Q1。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考标号

1     控制模块

2     电压检测单元

3     第一控制单元

4     整流桥

5     驱动器

6     电子变压器

7     发光单元

8     缓冲单元

9     第二控制单元

10    供电电路

Q1    第一晶体管

Q2    第二晶体管

R1    第一电阻

R2    第二电阻

R3    第三电阻

R4    第四电阻

R5    第五电阻

C1    电解电容

C2    第一电容

D1    齐纳二极管

D2    二极管

GND   地

Claims (12)

1.一种照明装置，包括：电子变压器(6)；整流桥(4)；驱动器(5)；至少一个发光单元(7)以及缓冲单元(8)，所述缓冲单元(8)的一端连接至所述驱动器(5)的输入端，另一端接地(GND)，其特征在于，所述照明装置还包括控制模块(1)，所述控制模块(1)包括电压检测单元(2)、第一控制单元(3)和第一晶体管(Q1)，所述电压检测单元(2)的输出端连接至所述第一控制单元(3)的输入端，所述第一控制单元(3)的输出端连接至所述第一晶体管(Q1)的控制电极，所述第一晶体管(Q1)的工作电极连接至所述整流桥(4)的输出端，所述第一晶体管(Q1)的参考电极接地(GND)，其中，所述电压检测单元(2)的输入端连接至所述驱动器(5)的输入端。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述电压检测单元(2)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)以及齐纳二极管(D1)，其中，所述第一电阻(R1)的一端连接至所述驱动器(5)的输入端，所述第一电阻(R1)的另一端连接至所述齐纳二极管(D1)的负极，所述齐纳二极管(D1)的正极通过所述第二电阻(R2)连接至所述第一控制单元(3)的输入端，所述第三电阻(R3)连接在所述第一控制单元(3)的输入端和地(GND)之间。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述第一控制单元(3)包括第四电阻(R4)和第二晶体管(Q2)，所述第二晶体管(Q2)的工作电极通过所述第四电阻(R4)连接至所述驱动器(5)的输入端，所述第二晶体管(Q2)的控制电极通过所述第二电阻(R2)连接至所述齐纳二极管(D1)的正极，所述第二晶体管(Q2)的参考电极接地(GND)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括二极管(D2)，所述二极管(D2)的正极连接至所述整流桥(4)的输出端，所述二极管(D2)的负极连接至所述缓冲单元(8)与所述驱动器(5)的输入端之间的中间结点。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括第五电阻(R5)，所述第五电阻(R5)的一端连接至所述整流桥(4)的输出端，另一端连接至所述第一晶体管(Q1)的工作电极。

6.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述缓冲单元(8)包括至少一个电解电容(C1)，所述电解电容(C1)的正极连接至所述二极管(D2)的负极和所述驱动器(5)的输入端之间的中间结点，所述电解电容(C1)的负极接地(GND)。

7.一种照明装置，包括：电子变压器(6)；整流桥(4)；驱动器(5)；以及至少一个发光单元(7)，其特征在于，所述照明装置还包括控制模块(1)，所述控制模块(1)包括电压检测单元(2)、第一控制单元(3)和第一晶体管(Q1)，所述电压检测单元(2)的输出端连接至所述第一控制单元(3)的输入端，所述第一控制单元(3)的输出端连接至所述第一晶体管(Q1)的控制电极，所述第一晶体管(Q1)的工作电极连接至所述整流桥(4)的输出端和所述驱动器(5)的输入端之间的中间结点，所述第一晶体管(Q1)的参考电极接地(GND)，其中，所述电压检测单元(2)的输入端连接至所述驱动器(5)，采集所述驱动器(5)的供电电压(VDD)。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述驱动器(5)包括第二控制单元(9)和供电电路(10)，其中，所述第二控制单元(9)的电压输入端连接至所述整流桥(4)的输出端，所述第二控制单元(9)的控制输出端连接至所述供电电路(10)的控制输入端，所述供电电路(10)的电压输入端连接至所述整流桥(4)的输出端。

9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述电压检测单元(2)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)以及齐纳二极管(D1)，其中，所述第一电阻(R1)的一端连接至所述第二控制单元(9)，所述第一电阻(R1)的另一端连接至所述齐纳二极管(D1)的负极，所述齐纳二极管(D1)的正极通过所述第二电阻(R2)连接至所述第一控制单元(3)的输入端，所述第三电阻(R3)连接在所述第一控制单元(3)的输入端和地(GND)之间。

10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，所述第一控制单元(3)包括第四电阻(R4)和第二晶体管(Q2)，所述第二晶体管(Q2)的工作电极通过所述第四电阻(R4)连接至所述第二控制单元(9)，所述第二晶体管(Q2)的控制电极通过所述第二电阻(R2)连接至所述齐纳二极管(D1)的正极，所述第二晶体管(Q2)的参考电极接地(GND)。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述控制模块(1)还包括第一电容(C2)，所述第一电容(C2)连接在所述第一晶体管(Q1)的控制电极和地(GND)之间。

12.根据权利要求7至10中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括第五电阻(R5)，所述第五电阻(R5)的一端连接至所述整流桥(4)的输出端，另一端连接至所述第一晶体管(Q1)的工作电极。

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