CN103477710A

CN103477710A - 接口电路

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Publication number: CN103477710A
Application number: CN2012800161375A
Authority: CN
Inventors: C·勒夫; 陶海敏
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP2014514696A; US9301354B2; RU2604636C2; CN103477710B; BR112013024724A2; EP2692208A1; JP5952892B2; EP2692208B1; EP3641502A1; WO2012131573A1; US20140021871A1; RU2013148126A

Abstract

公开一种用于通过电子荧光灯驱动器使光源运行的接口电路，接口电路具备：输入端子(7a、7b)，用于连接至电子荧光灯驱动器的灯连接端子；第一串(5a)，使第一对输入端子(7a)互连；第二串(5b)，使第二对输入端子(7b)互连；第三串(11、9)，使第一串的第一端子(T1)和第二串的第二端子(T2)互连并包括整流器(31)，整流器的输出端子在运行期间耦合至光源。接口电路还具备用于控制第三串的导电状态的第一开关元件(11)，和耦合至所述第三串的第四串，第四串包括传感器电路(8)，传感器电路具有耦合至第一开关元件的控制电极的输出端子，以便感测所述第一和第二端子之间的高频AC电压的幅度，并在高频AC电压的幅度达到预定值时使第一开关元件导通。当利用接口电路运行光源时，获得对荧光灯的适当仿效。

Description

接口电路

技术领域

本发明涉及一种通过利用高频荧光灯驱动器让光源工作的接口电路，和一种相应的通过利用高频荧光灯驱动器让光源工作的方法。

背景技术

在US2010／0033095AI中描述了开篇提及的接口电路。

荧光灯是已经使用很多年的高效光源。当由提供10kHz量级的频率的高频灯电流的电子灯驱动器驱动时，荧光灯的效率和寿命特别高。结果，包括这种高频荧光灯驱动器的照明设备出现在全世界的家庭和办公室中。然而，最近几年中，LED和OLED或高压放电灯形式的替代的电功率光源变得可用，其具有比荧光灯还要更高的效率和寿命。因此，期望由基于LED和OLED或高压放电灯的光源取代现有照明设备中的荧光灯，以便提高光源在使用中的效率和／或寿命。由于LED和OLED需要用DC-电流而非高频AC-电流工作，所以不可能以LED阵列简单地取代荧光灯。同样地，在高压放电灯的情形下，优选向光源提供可能在低频下换向的DC-电流。从而，必需利用接口电路，其连接在高频荧光灯驱动器的灯端子和代替该荧光灯的光源之间。当该接口电路和该光源共同地连接至该灯连接端子，并且该高频荧光灯驱动器经历灯工作阶段：预热、点亮和固定运行时，该接口电路和该光源必须一起仿效荧光灯。此外，该接口电路必须将由该高频灯驱动器提供的高频AC电压转换为提供给该光源的DC-电流。

发明内容

本发明的目标在于提供一种接口电路和一种相应的能够以简单有效的方式仿效荧光灯的方法。

根据本发明的一方面，提供一种用于使光源运行的接口电路，其具备：

输入端子，其用于连接至电子荧光灯驱动器的灯连接端子，

第一串，其使第一对输入端子互连，

第二串，其使第二对输入端子互连，

第三串，其使该第一串的第一端子和该第二串的第二端子互连，并且包括：整流器，所述整流器的输出端子在运行期间耦合至该光源；和第一开关元件，其用于控制该第三串的导电状态，

第四串，其耦合至第三串，并且包括传感器电路，该传感器电路具有耦合至该第一开关元件的控制电极的输出端子，以感测该第一和第二端子之间的高频AC电压的幅度，并在高频AC电压的幅度达到预定值时，就使该第一开关元件导通。

在荧光灯被连接至高频荧光灯驱动器的情形下，在点亮阶段期间，该高频荧光灯驱动器产生具有相当高的幅度的在该荧光灯两端的高频电压。当该荧光灯点亮时，在荧光灯两端的电压剧烈降低，并且该荧光灯传送电流。作为对点亮的反应(通过电压降或灯电流的存在而检测出)，该高频荧光灯驱动器通过改变其运行频率，将其运行状态从点亮变为固定运行，并且向该灯提供高频AC-电流。在根据本发明的接口电路被连接至该高频荧光灯驱动器的情形下，该传感器电路检测具有高于预定值的幅度的点亮电压，并且使该第三串中所包括的第一开关元件导通。该第一开关元件控制该第三串的导电状态。结果，该第一和第二端子之间的电压下降，并且该光源开始传送电流。由此，触发该高频荧光灯驱动器，使其运行状态从点亮变为固定运行，并且向该第三串提供高频电流，该高频电流由整流器整流，并且随后提供给该光源。因而，以简单有效的方式仿效该灯的点亮。

在根据本发明的接口电路的第一优选实施例中，该接口电路包括DC-DC-变换器，其在运行期间耦合在该整流器的输出端子和光源之间。例如，该DC-DC变换器能够为上变换器、下变换器或反激变换器。在现有技术熟知这种变换器并且不需要进一步论述。当该DC-DC-变换器传送电流时，其将该第三串两端的电压转换为与传送电流的该光源两端的电压相匹配的电压，该第三串两端的电压约等于点亮的荧光灯两端的电压。结果，不需要构造光源使得在运行期间，该光源两端的电压精确地匹配点亮荧光灯两端的电压。应注意的是，在该光源为高压放电灯的情形下，可能必需提供换向器，诸如该DC-DC变换器和该光源之间的全电桥，以使该DC-DC-变换器提供的DC电流换向。此外，例如，为了点亮该灯，该接口电路需要具备单独的点亮器。在现有技术熟知全电桥换向器电路和点亮器电路，因此不需要进一步论述。

在根据本发明的该接口电路的另一优选实施例中，该接口电路包括电容器，其在运行期间分流该光源。由于该电容器，在由该高频荧光灯驱动器产生的高频电流时期，通过该光源的电流的幅度变化较小，从而该光源的光输出也是如此。

在该光源消耗的功率量比该高频荧光灯驱动器被设计成用于其中的荧光灯消耗的功率量低的情形下，可期望的是，根据本发明的接口电路具备第五串，其并联连接至第三串，并且包括阻抗和具有控制电极的另一开关元件，该控制电极耦合至该传感器电路的输出端子。可替代地，该接口电路可具备第五串，其包括阻抗和另一开关元件，并且耦合在该第三串中所包括的整流器的输出端子之间。同样地，在该情形下，该另一开关元件的控制电极耦合至该传感器电路的输出端子。取决于第一开关元件在该第三串中的位置，作为第三种可能性，该接口电路可具备第五串，其耦合在该第一串中所包括的整流器的输入端子之间，并且包括阻抗。

在所有三种情形下，该阻抗都将在光源运行期间传送电流。由于该高频荧光灯驱动器起电流源的作用，所以该阻抗降低通过该光源的电流，并且也由此降低该光源消耗的功率量。因而，适当选择阻抗值能够实现所设计的LED-阵列将消耗的功率和所设计的该高频荧光灯驱动器将提供的功率之间的适当匹配。由此避免不稳定性。该阻抗可为电阻器。然而，优选为无功(reactive)元件，更具体的是电容器，以最小化功率耗散。

根据本发明的另一方面，提供一种使用电子荧光灯驱动器使光源运行的方法，包括下列步骤：

提供第一串，其耦合在该电子荧光灯驱动器的第一对灯连接端子之间，

提供第二串，其耦合在该荧光灯驱动器的第二对灯连接端子之间，

提供第三串，其耦合在该第一串的第一端子和该第二串的第二端子之间，并且包括：整流器，所述整流器的输出端子在运行期间耦合至该光源；和第一开关元件，其用于控制该第三串的导电状态，

感测该第一和第二串之间的高频电压，并且当该高频AC电压的幅度达到预定值时，就使该第一开关元件导电。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供第五串，其并联连接至该第三串，并且包括阻抗和另一开关元件，该另一开关元件具有耦合至该传感器电路的输出端子的控制电极，和

当感测的该高频AC电压的幅度达到预定值时，就使该另一开关元件导电。这两个步骤的优点对应于上文对接口电路的相应特征解释的优点。

该光源优选为LED、OLED和高压放电灯形成的组中的一种。

附图说明

现在将利用附图论述根据本发明的接口电路的实施例。

在附图中，图1-6示出光源与其连接的根据本发明的接口电路的实施例。

具体实施方式

在图1中，端子1为高频荧光灯驱动器中所包括的端子。Cr和Lr分别为DC阻断电容器和谐振扼流器，其为该高频荧光灯驱动器的一部分。附图标记7a和7b分别是该接口电路的第一对输入端子和第二对输入端子，其被连接至该高频荧光灯驱动器的灯连接端子。附图标记5a是第一串，其使第一对输入端子7a互连。附图标记5b是第二串，其使第二对输出端子7b互连。这两个串都包括串联布置的两个电阻器，每个电阻器都具有等于荧光灯灯丝电阻一半的电阻(Rf／2)。值得注意的是，在该第一和第二串中电阻器的存在不是绝对必要的。电容器Cp将该第一对输入端子连接至该第二对输入端子。电容器Cp也是该高频荧光灯驱动器的一部分。

在第一串中所包括的电阻器的公共端子形成第一串的第一端子T1，并且在第二串中所包括的电阻器的公共端子形成第二端子T2。该第一和第二端子通过第三串互连，该第三串包括第一开关元件11和电路部分9，电路部分9包括整流器。电路部分9耦合至光源10。光源10可能为LED或OLED阵列或高压放电灯。

值得注意的是，除该整流器之外，电路部分9还可包括另外的电路，诸如DC-DC-变换器，其在运行期间耦合在该整流器和光源10之间。

该第一和第二端子也借助于第四串互连，该第四串包括传感器电路8，其具有耦合至第一开关元件11的控制电极的输出端子，以感应所述第一和第二端子之间的高频AC电压的幅度，并且用于当该高频AC电压的幅度达到预定值时，就使该第一开关元件导通。输入端子7a和7b、第一串5a、第二串5b、第一开关元件11、电路部分9和传感器电路8一起形成让光源工作的接口电路6。

图1所示的实施例的运行如下。

当接通该高频荧光灯驱动器时，该灯驱动器进入第一运行状态，通常被称为“预热”，在该预热状态期间，产生预热电流，其流经连接的荧光灯的灯丝以对电极进行预热。在该预热状态期间，灯两端的电压被保持比较低的值，以防止点亮该灯。由高频荧光灯驱动器的运行频率决定该灯电压和该预热电流两者。在不是将荧光灯，而是将图1所示的接口电路连接至该灯连接端子的情形下，该预热电流流经该第一串、电容器Cp和第二串。因而，该第一和第二串仿效荧光灯的灯丝。

在经过预定时间后，进入第二运行状态“点亮”。在该运行状态期间，将运行频率调节至一定值，以便在灯两端存在具有比较高的幅度的点亮电压。在该灯在该点亮电压影响下点亮的情形下，灯两端的电压下降并且该灯开始传送电流。当其被该高频荧光灯驱动器的控制电路检测出时，就进入第三运行阶段“固定运行”。在该阶段期间，调节该运行频率，以便向灯提供基本等于额定灯电流的电流。在“点亮”期间并非将荧光灯而是将图1所示的该接口电路连接至该灯连接端子的情形下，检测器电路检测出，灯两端的电压比预定值高，并且使该第一开关元件导电。结果，第三串两端的电压下降并且该第三串开始传送电流。这被该高频荧光灯驱动器的控制电路检测出来，并且进入第三运行阶段“固定运行”。在该运行阶段，基本等于额定灯电流的电流流经该第三串。该电流被整流器整流，并且直接提供或经DC-DC-变换器提供至该光源。

在图2-图6所示的实施例中，与图1所示实施例的器件和电路部分类似的器件和电路部分具有相同的附图标记。

图1的实施例和图2的实施例之间的唯一不同在于，后者包括并联连接第三串的第五串，并且包括阻抗22和另一开关元件21。在运行期间，使该另一开关元件与该第一开关元件同时导电，所以不仅该第三串，而且该第五串也开始传送电流。阻抗22大小形成为，使得通过该第三串的电流和通过该第五串的电流的总和约等于通过高频荧光灯驱动器被设计用于其上的荧光灯的电流。通过这种方式，该接口电路在固定运行期间也提供对荧光灯的良好仿效。结果，该光源运行稳定。

图3所示的实施例也包括第五串。该第五串包括阻抗22，并且连接在该整流器的输入端子之间。当使第一开关元件导电时，光源10和阻抗22两者都传送电流。同样在该实施例中，阻抗22大小形成为使得通过该第三串的电流和通过该第五串的电流的总和大约等于通过该荧光灯的电流，高频荧光灯驱动器被设计成用于该荧光灯。值得注意的是，在图3所示的实施例中，传感器电路8也能够与第一开关元件11并联连接。

在图2和图3所示的实施例中，阻抗22在运行期间传送AC-电流。为了最小化功率耗散，阻抗22优选为电容器。

值得注意的是，图1至图3所示实施例中的第一开关元件11为双向开关。图2所示实施例中的另一开关元件也为双向开关。图4至图6所示实施例中所包括的第一和另一开关元件为单向开关元件。

在图4所示的实施例中，比图1、图2和图3中稍微更详细地示出该第三串和第五串。附图标记31为二极管电桥形式的整流器。LED阵列10被电容器C1分流，并且与第一开关元件11串联地连接在二极管电桥31的输出端子之间。该二极管电桥的输出端子也借助于该第四串互连，该第四串包括传感器电路8，其中的输出端耦合至第一开关元件11的控制电极。第五串包括整流器41，和被连接至整流器41的输出端子的串联布置的阻抗22和另一开关元件21。另一开关元件21的控制电极连接至传感器电路8的输出端。当传感器电路8感测出电压幅度高于预定值时，其就使该第一开关元件11和另一开关元件21导电。LED阵列10、阻抗22以及开关元件11和21两者都传送电流。阻抗22大小形成为使得通过该第三和第五串的电流的总和匹配该荧光灯的灯电流，高频荧光灯驱动器被设计成用于该荧光灯。在图3所示的实施例中，阻抗22传送DC-电流，并且能够以欧姆电阻器实现。

图5所示的实施例与图4所示的实施例不同之处在于，省却整流器41，并且串联布置的阻抗22和另一开关元件21形成第五串，其使整流器31的输出端子互连。另一开关元件21的控制电极连接至传感器电路8的输出端子。图5所示实施例的运行与图4所示的实施例非常相似。当传感器电路8感测出电压幅度高于预定值时，其就使该第一开关元件11和另一开关元件21导通。LED阵列10、阻抗22以及开关元件11和21两者都传送电流。阻抗22大小形成为使得通过该第三和第五串的电流的总和匹配该荧光灯的灯电流，高频荧光灯驱动器被设计成用于该荧光灯。同样在图5所示的实施例中，阻抗22传送DC-电流，并且因此能够以电阻器实现。

图6所示的实施例与图4所示的实施例不同之处在于，阻抗22连接在第一输出端子T1和整流器41之间。该整流器的输出端子借助于另一开关元件21连接。图6所示实施例的运行与图4所示的实施例和图5所示的实施例非常相似。唯一重要的不同在于，阻抗22在运行期间传送AC电流，而不是DC-电流。为了最小化功率耗散，阻抗22优选以电容器实现。

Claims

1.一种用于使光源运行的接口电路，其具备：

输出端子，用于连接至电子荧光灯驱动器的灯连接端子，

第一串，使第一对输入端子互连，

第二串，使第二对输入端子互连，

第三串，使所述第一串的第一端子和所述第二串的第二端子互连，并且包括：整流器，所述整流器的输出端子在运行期间耦合至所述光源；和第一开关元件，所述第一开关元件用于控制所述第三串的导电状态，

第四串，耦合至所述第三串，并且包括传感器电路，所述传感器电路具有耦合至所述第一开关元件的控制电极的输出端子，以感测所述第一端子和所述第二端子之间的高频AC电压的幅度，并且在所述高频AC电压的幅度达到预定值时使所述第一开关元件导通。

2.根据权利要求1所述的接口电路，其中所述光源为高压放电灯。

3.根据权利要求1所述的接口电路，其中所述光源为LED阵列。

4.根据权利要求1所述的接口电路，其中所述光源包括OLED。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的接口电路，其中所述接口电路包括DC-DC-变换器，所述DC-DC-变换器在运行期间耦合在所述整流器的输出端子和所述光源之间。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的接口电路，其中所述接口电路包括电容器，所述电容器在运行期间分流所述光源。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的接口电路，其中所述接口电路具备第五串，所述第五串并联连接至所述第三串，并且包括阻抗和另一开关元件，所述另一开关元件具有耦合至所述传感器电路的输出端子的控制电极。

8.根据权利要求1至6中任何一项所述的接口电路，其中所述接口电路具备第五串，所述第五串耦合在被包括于所述第三串中的所述整流器的输出端子之间，并且包括阻抗和另一开关元件，其中所述另一开关元件的控制电极被耦合至所述传感器电路的输出端子。

9.根据权利要求1至6中任何一项所述的接口电路，其中所述接口电路具备第五串，所述第五串耦合在被包括于所述第三串中的所述整流器的输入端子之间，并且包括阻抗。

10.根据权利要求6、7或8所述的接口电路，其中所述阻抗为电阻器。

11.根据权利要求6或8所述的接口电路，其中所述阻抗为电容器。

12.一种利用电子荧光灯驱动器使光源运行的方法，包括步骤：

提供第一串，其耦合在所述电子荧光灯驱动器的第一对灯连接端子之间，

提供第二串，其耦合在所述荧光灯驱动器的第二对灯连接端子之间，

提供第三串，其耦合在所述第一串的第一端子和所述第二串的第二端子之间，并且包括：整流器，所述整流器的输出端子在运行期间耦合至所述光源；和第一开关元件，所述第一开关元件用于控制所述第三串的导电状态，

感测所述第一串和第二串之间的高频电压，并且当所述高频AC电压的幅度达到预定值时使所述第一开关元件导通。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：

提供第五串，所述第五串并联连接至所述第三串，并且包括阻抗和另一开关元件，所述另一开关元件具有耦合至所述传感器电路的输出端子的控制电极，以及

当感测到的所述高频AC电压的幅度达到所述预定值时，就使所述另一开关元件导通。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述光源为由LED、OLED和高压放电灯形成的组中的一种。