兼容调光器的发光二极管驱动器
技术领域
本发明涉及一种用于驱动包括一个或多个发光二极管的灯的驱动器。本发明进一步涉及一种设备。
这样的设备的示例是灯和调光器及其多个部分。
背景技术
US2011/0285301A1公开了一种兼容双向可控硅调光器的开关模式电源。这样的开关模式电源被用于驱动包括一个或多个发光二极管的灯。该开关模式电源包括功率因数校正控制器并且将反馈用于主侧调节和/或副侧调节。
在市场上能够获得具有相对高的功率因数和相对低的总谐波失真同时基于主侧调节而节省组件并降低成本的装置,但是这些装置中的至少一些并不兼容调光器。
发明内容
本发明的目标是提供一种有所改进的驱动器。本发明另一目标是提供一种有所改进的设备。
根据第一方面,提供了一种用于驱动包括一个或多个发光二极管的灯的驱动器,该驱动器包括
-用于响应于该驱动器的输入电压信号的瞬时值的检测并且响应于该输入电压信号的平均值的检测而向灯提供输出电流的装置,每个检测的瞬时值除以检测的平均值形成比值,和
-用于对至少一些比值进行适配而允许经由用于对该灯进行调光的调光器来提供输入电压信号的适配电路。
该装置例如经由第一电阻分压器检测该驱动器的输入电压信号的瞬时值,并且例如经由第二电阻分压器检测该输入电压信号的平均值。响应于这些检测,该装置向灯提供相对恒定的输出电流。
每个接收到的瞬时值除以接收到的平均值被定义为比值。由于输入电压信号的每个周期将会检测到若干到许多个瞬时值,所以将会有若干到许多个比值。为了使得该驱动器兼容调光器,例如兼容三端双向可控硅(triac)调光器的调光器,该驱动器被提供以适配电路,其用于对至少一些比值进行适配而允许经由用于对灯进行调光的调光器而提供该输入电压信号。
结果,即使本身并不兼容调光器的装置现在也能够在兼容调光器的驱动器中使用,并且这是一个巨大的优势。
该输入电压信号例如可以是来自整流器的整流正弦波,该整流器经由调光器耦合至市电源,但是并不排除其它类型的输入电压信号。该装置可以是集成电路形式的装置或者可以是另一种类型的装置。该装置可以是具有主侧调节的装置,但是并不排除其它类型的装置。通常,该装置自身将并不兼容调光器,但并不排除将使用该适配以提高自身已经兼容调光器的装置的性能。灯包括一个或多个任意类型并且任意组合方式的发光二极管。
该驱动器的实施例由适配电路所限定,其被配置为在该输入电压信号的周期中的不同部分期间以不同方式对该比值进行适配。当结合调光器使用自身并不兼容调光器的装置时,在输入电压信号的周期中的不同部分期间,可能需要引入不同措施以提高该驱动器的调光器兼容性。该适配电路因此在该输入电压信号的周期中的不同部分期间应当以不同方式进行工作。
该驱动器的实施例由适配电路所限定,其被配置为对该比值进行适配而使得该驱动器的输入电流信号在其间具有大于阈值的瞬时值的时间间隔有所增加。在该驱动器的输入电流信号在相对长的时间间隔期间具有相对低的值时,至少一些驱动器并不期望如此。
该驱动器的实施例由适配电路所限定,其包括
-用于对所检测到的输入电压信号的瞬时值进行适配的第一电路。
一种对至少一些比值进行适配的方式是对相对应的所检测到的输入电压信号的瞬时值进行适配。
该驱动器的实施例由第一电路所限定,其被配置为在该输入电压信号的周期中的不同部分期间以不同方式对所检测到的该输入电压信号的瞬时值进行适配。如之前所讨论的,该适配电路在该输入电压信号的周期中的不同部分期间应当以不同方式进行工作。
该驱动器的实施例由第一电路所限定,其包括
-边缘整形器,其用于增大该输入电压信号的周期中0度附近和180度附近的第一组所检测到的该输入电压信号的瞬时值陡度,和/或
-延迟引入器,其用于在该输入电压信号的周期中等于或大于1度和等于或小于179度之间的第二组所检测到的该输入电压信号的瞬时值中引入时间迟滞,和/或
-顶端整形器,其用于使得该输入电压信号的周期中的90度附近的第三组所检测到的该输入电压信号的瞬时值更像正弦曲线。
该输入电压信号的周期中的三个不同部分能够被加以区分:该输入电压信号的周期中在0度附近和180度附近的第一部分,该输入电压信号的周期中的等于或大于1度—优选为等于或大于10度—和等于或小于179度—优选为等于或小于170度—之间的第二部分,以及该输入电压信号的周期中的90度附近的第三部分。在该第一部分期间,该边缘整形器增大所检测到的该输入电压信号的瞬时值的陡度。在该第二部分期间,该延迟引入器在所检测到的该输入电压信号的瞬时值中引入时间迟滞。在该第三部分期间,该顶端整形器使得所检测到的该输入电压信号的瞬时值更像正弦曲线。
该驱动器的实施例由该边缘整形器所限定,其包括第一二极管和第一电阻器的第一并联连接,该延迟引入器包括第一电容器和第二电阻器的第二并联连接,该顶端整形器包括第三电阻器,该第一并联连接的一侧耦合至要被耦合至第一基准电位的第一端子,该第二并联连接的一侧耦合至该第一并联连接的另一侧,该第三电阻器的一侧耦合至该第二并联连接的另一侧,第四电阻器的一侧耦合至该第三电阻器的另一侧以及第五电阻器的一侧,该第四电阻器的另一侧耦合至用于接收该输入电压信号的第二端子,该第五电阻器的另一侧耦合至第六电阻器和第二电容器的第三并联连接的一侧以及该装置中用于向该装置提供经适配的所检测到的该输入电压信号的瞬时值的第一输入,并且该第三并联连接的另一侧耦合至该第一端子。
该驱动器的实施例由适配电路所限定,其包括:
-用于对所检测到的该输入电压信号的平均值进行适配的第二电路。
另一种对至少一些比值进行适配的方式是对所检测到的该输入电压信号的平均值进行适配。优选地,所检测到的该输入电压信号的平均值连同所检测到的该输入电压信号的瞬时值一起进行适配,但是彼此的适配方式有所不同。
该驱动器的实施例由第二电路所限定,其包括:
-用于对所检测到的该输入电压信号的平均值的最小值进行限制的限制器。
操作调光器使得该输入电压信号的平均值有所减小。至少一些装置在所检测到的该输入电压信号的平均值的最小值有所提升和/或并不小于最小值时表现出有所改善的调光器兼容性。
该驱动器的实施例由限制器所限定,其包括第七电阻器、第二二极管和第三二极管,该第七电阻器的一侧耦合至要耦合至第二基准电位的第三端子,该第二二极管的一侧耦合至该第七电阻器的另一侧以及该第三二极管的一侧。该第二二极管的另一侧耦合至要耦合至第一基准电位的第一端子,该第三二极管的另一侧耦合至第三电容器的一侧、第八电阻器的一侧以及第九电阻器的一侧,该第八电阻器的另一侧耦合至用于接收该输入电压信号的第二端子,该第三电容器的另一侧耦合至该第一端子,该第九电阻器的另一侧耦合至第十电容器和第四电容器的第四并联连接的一侧以及该装置中用于向该装置提供经适配的所检测到的该输入电压信号的平均值的第二输入,该第四并联连接的另一侧耦合至该第一端子。
该驱动器的实施例由适配电路所限定,其包括
-用于对所检测到的该输入电压信号的平均值进行调制的第三电路。
该第三电路通过对所检测到的该输入电压信号的平均值进行调制而向该驱动器增加了泄放器功能。
该驱动器的实施例由第三电路所限定,其包括第一和第二晶体管,第十一电阻器的一侧耦合至用于接收该输入电压信号的第二端子,该第十一电阻器的另一侧耦合至该第一晶体管的控制电极并且经由第十二电阻器耦合至要耦合至第一基准电位的第一端子,该第一晶体管的第一主电极耦合至第一端子,该第一晶体管的第二主电极耦合至该第二晶体管的控制电极并且经由第十三电阻器耦合至要耦合至第二基准电位的第三端子,该第二晶体管的第一主电极耦合至该第一端子,并且该第二晶体管的第二主电极经由第十四电阻器耦合至该装置中用于向该装置提供经调制的所检测到的该输入电压信号的平均值的第二输入。
该驱动器的实施例由适配电路所限定,其包括:
-用于对所检测到该输入电压信号的瞬时值进行调制的第四电路。
该第四电路通过对所检测到的该输入电压信号的瞬时值进行调制而向该驱动器增加了泄放器功能。
该驱动器的实施例由第四电路所限定,其包括第三晶体管和第四二极管,第十五电阻器的一侧耦合至用于接收该输入电压信号的第二端子,该第十五电阻器的另一侧耦合至该第三晶体管的控制电极并且经由第十六电阻器耦合至要耦合至第一基准电位的第一端子,该第三晶体管的第一主电极耦合至该第一端子,该第三晶体管的第二主电极耦合至该第四二极管的一侧并且经由第十七电阻器耦合至要耦合至第二基准电位的第三端子,该第四二极管的另一侧耦合至该装置中用于向该装置提供经调制的所检测到的该输入电压信号的瞬时值的第一输入。
根据第二方面,提供了一种设备,其包括如以上所限定的驱动器并且进一步包括该灯和/或调光器。
可用装置响应于输入电压信号的瞬时值和平均值的检测而向灯提供输出电流。基本思想在于,由于每个检测到的瞬时值除以检测到的平均值形成比值,对至少一些比值进行适配以允许经由用于对灯进行调光的调光器而提供输入电压信号。
已经解决了提供一种有所改进的驱动器的问题。另外的优势在于该驱动器基于鲁棒且低成本的可用装置并且基于鲁棒且低成本的适配电路。
本发明的这些和其它方面将由于随后所描述的实施例而是显而易见的并且将参考其进行阐述。
附图说明
在附图中:
图1示出了市电源、调光器、整流接口、驱动器和灯;
图2示出了驱动器的实施例;
图3示出了适配电路的实施例;
图4示出了输入电流信号的现有技术的波形;
图5示出了输入电压信号的现有技术的波形以及有所改进的波形;
图6示出了输入电流信号的仿真波形;
图7示出了输入电流信号的测量波形;
图8示出了调光曲线;
图9示出了用于对所检测到的输入电压信号的平均值进行调制的第三电路;
图10示出了用于对所检测到的输入电压信号的瞬时值进行调制的第四电路;和
图11示出了能够在市场上获得的现有技术的装置。
具体实施方式
在图1中,示出了市电源4、调光器3、整流接口5、驱动器1和灯2。市电源4例如提供了50Hz的220伏或者60Hz的110伏的市电源信号,而并不排除其它电压和频率。调光器3例如是双向可控硅调光器,其在工作中在市电电压信号的周期的一部分(例如,一半)期间导通并且在市电电压信号的周期的另一部分(例如,一半)期间非导通,而并不排除其它类型的调光器。整流接口5例如包括变压器和整流器以及一个或多个滤波器。图2中更为详细地示出了驱动器1的实施例。灯2包括一个或多个发光二极管。
在图2中,示出了驱动器1的实施例。用于驱动灯2的驱动器1包括装置11,其用于响应于驱动器1的输入电压信号的瞬时值的检测并且响应于该输入电压信号的平均值的检测而向灯2提供输出电流。驱动器1的输入电压信号是整流接口5的输出电压信号。装置11例如是能够在如图11中更为详细示出的SOIC-8封装中获得的AP1682。驱动器1进一步包括输出接口13,其例如包括同样在US2011/0285301A1中所示出的开关和变压器。输出接口13的输入耦合至装置11的输出16。
在现有技术的情形中,装置11的第一输入14和第二输入15经由电阻分压器(未示出)耦合至整流接口5的输出。第一输入14接收驱动器1的输入电压信号的瞬时值的检测,而第二输入15则接收该输入电压信号的平均值的检测。
该装置11具有主侧调节,其节省了组件并降低了成本而且具有相对高的功率因数以及相对低的总谐波失真。不幸的是,该转置11与其它一些装置一样并不兼容调光器。
为了使得驱动器1在包括装置11时兼容调光器,要引入适配电路12。该适配电路12对所述检测中的至少一些进行适配以允许驱动器1的输入电压信号经由用于对灯2进行调光的调光器3来提供。另外,每个检测的瞬时值除以检测的平均值被定义为一个比值,并且至少一些该比值要由适配电路12进行适配。优选地,该适配电路12在驱动器1的输入电压信号的周期中的不同部分期间以不同方式对比值进行适配。进一步优选地,还如图6和7中所示,适配电路12对比值进行适配而使得驱动器1的输入电流信号在其间具有大于阈值的瞬时值的时间间隔有所增加。
最后,在图2中,示出了要耦合至诸如接地端的第一基准电位的第一端子17,用于接收驱动器1的输入电压信号的第二端子17,并且要耦合至诸如供电电压的第二基准电位的第三端子19。适配电路12和输入接口13的每一个被耦合至每个端子17-19,装置11则耦合至端子17和19。
在图3中,示出了适配电路12的实施例。适配电路12的该实施例包括用于对所检测到的输入电压信号的瞬时值进行适配的第一电路21-29,以及用于对所检测到的该输入电压信号的平均值进行适配的第二电路31-38。优选地,第一电路21-29在输入电压信号的周期中的不同部分期间以不同方式对所检测到的输入电压的瞬时值进行适配。
第一电路21-29例如包括边缘整形器21、22,其用于增大该输入电压信号的周期中在0度附近和180度附近的第一组所检测到的该输入电压信号的瞬时值的陡度;延迟引入器23、24,其用于在该输入电压信号的周期中在等于或大于1度和等于或小于179度之间的第二组所检测到的该输入电压信号的瞬时值中引入时滞;和顶端整形器,其用于使得该输入电压信号的周期中在90度附近的第三组所检测到的该输入电压信号的瞬时值更像正弦曲线。
边缘整形器21、22例如包括第一二极管21和第一电阻器22的第一并联连接,延迟引入器23、24例如包括第一电容器23和第二电阻器24的第二并联连接,并且该顶端整形器例如包括第三电阻器25。该第一并联连接的一侧耦合至要被耦合至第一基准电位(诸如接地端)的第一端子17,并且该第二并联连接的一侧耦合至该第一并联连接的另一侧。第三电阻器25的一侧耦合至该第二并联连接的另一侧,并且第四电阻器26的一侧耦合至第三电阻器25的另一侧以及第五电阻器29的一侧。第四电阻器26的另一侧耦合至用于接收驱动器1的输入电压信号的第二端子18,并且第五电阻器29的另一侧耦合至第六电阻器28和第二电容器27的第三并联连接的一侧以及装置11中用于向该装置11提供经适配的所检测到的该输入电压信号的瞬时值的第一输入14。该第三并联连接的另一侧耦合至该第一端子17。根据该实施例,第三电阻器25减少了总谐波失真并且改善了功率因数。
第二电路31-38例如包括用于对所检测到的驱动器1的输入电压信号的平均值的最小值进行限制的限制器31-33。该限制器31-33例如包括第七电阻器31、第二二极管32和第三二极管33。第七电阻器31的一侧耦合至要耦合至例如供电电压的第二基准电位的第三端子19,并且第二二极管32的一侧耦合至第七电阻器31的另一侧以及第三二极管33的一侧。第二二极管32的另一侧耦合至第一端子17,并且第三二极管33的另一侧耦合至第三电容器34的一侧、第八电阻器35的一侧以及第九电阻器36的一侧。第八电阻器35的另一侧耦合至第二端子18,并且第三电容器34的另一侧耦合至第一端子17。第九电阻器36的另一侧耦合至第十电容器37和第四电容器38的第四并联连接的一侧以及装置11中用于向该装置11提供经适配的所检测到的该输入电压信号的峰值的第二输入15。该第四并联连接的另一侧耦合至该第一端子17。根据该实施例,第二电路31-38对于灯2(的光强度)将如何对调光器3(的导通角度)作出反应有所改善。
本领域技术人员将会意识到,将可能针对以上所讨论的第一和第二电路而构建许多不同的实施例。
在图4中,示出了现有技术的驱动器的输入电流信号的现有技术的波形。时间间隔43定义了现有技术的驱动器的输入电流信号在其间大于阈值45(例如,调光器的保持电流阈值)的时间量。
在图5中,示出了输入电压信号的现有技术波形51和有所改进的波形52。有所改进的波形52是引入了适配电路12的结果。
在图6中,示出了输入电流信号的仿真波形。示出了现有技术的输入电流61和有所改进的输入电流62。并且示出了现有技术的时间间隔63和有所改进的时间间隔64,现有技术的输入电流61和有所改进的输入电流62在上述时间间隔期间大于阈值65。
在图7中示出了输入电流信号的测量波形。示出了现有技术的输入电流71和有所改进的输入电流72。并且示出了现有技术的时间间隔73和有所改进的时间间隔74,现有技术的输入电流71和有所改进的输入电流72在上述时间间隔期间大于阈值75。
对于图6和7,有所改进的时间间隔64和74明显比现有技术的时间间隔63和73更长。当驱动器的输入电流信号在相对长的时间间隔期间具有相对低的值时,至少一些调光器并不期望如此。适配电路12则缓解了该问题。
图8中示出了调光曲线。垂直轴线定义了灯2的光强度,而水平轴线则定义了调光器3的导通角度。该导通角度定义了市电电压信号的周期中调光器3在期间导通的部分(一半)。
在图9中,示出了用于对所检测到的输入电压信号的平均值进行调制的第三电路91-96。该第三电路91-96引入了泄放器功能并且例如包括第一和第二晶体管91、92。第十一电阻器93的一侧耦合至第二端子18,并且第十一电阻器93的另一侧耦合至第一晶体管91的控制电极并且经由第十二电阻器94耦合至第一端子17。第一晶体管91的第一主电极耦合至第一端子17,并且第一晶体管17的第二主电极耦合至第二晶体管92的控制电极并且经由第十三电阻器95耦合至第三端子19。第二晶体管92的第一主电极耦合至第一端子17,并且第二晶体管92的第二主电极经由第十四电阻器96耦合至装置11中用于向该装置11提供经调制的所检测到的该输入电压信号的平均值的第二输入15。
在图10中,示出了用于对所检测到该输入电压信号的瞬时值进行调制的第四电路101-105。第四电路101-105引入了泄放器功能并且例如包括第三晶体管103和第四二极管104。第十五电阻器101的一侧耦合至第二端子18,并且第十五电阻器101的另一侧耦合至第三晶体管103的控制电极并且经由第十六电阻器102耦合至第一端子17。第三晶体管103的第一主电极耦合至第一端子17,第三晶体管103的第二主电极耦合至第四二极管104的一侧并且经由第十七电阻器105耦合至第三端子19。第四二极管104的另一侧耦合至装置11中用于向该装置11提供经调制的所检测到的该输入电压信号的瞬时值的第一输入14。
在图11中,示出了能够在SOIC-8封装中获得的AP1682形式的现有技术的装置11。以上已经讨论了表示第一和第二输入14和15以及输出16的管脚。以上已经讨论的表示第一和第三端子17和19的管脚。管脚111是无连接管脚。管脚112是电流感应管脚。管脚113是电流/电压反馈管脚。
概言之,提供了用于驱动包括发光二极管的灯2的驱动器1,其具有用于响应于输入电压信号的瞬时值和平均值的检测而提供输出电流的装置11。检测到的瞬时值除以检测到的平均值形成比值。用于对一些比值进行适配的适配电路12使得该驱动器1兼容调光器。该适配电路12可以包括用于适配所检测到的瞬时值的第一电路21-29,用于适配所检测到的平均值的第二电路31-38,以及分别用于对所检测到的平均和瞬时值进行调制以增加泄放器功能的第三电路91-96和第四电路101-105。适配电路12可以在输入电压的周期中的不同部分期间以不同方式对该比值进行适配并且使得驱动器1的输入电流信号在其间具有大于阈值的瞬时值的时间间隔有所增加。
虽然已经在附图和以上描述中图示并详细描述了本发明,但是这样的图示和描述要被理解为是说明性或示例性而非限制性的;本发明并不局限于所公开的实施例。通过研习附图、公开和所附权利要求,针对所公开实施例的其它变化形式能够由本领域技术人员在实践所请求保护的发明时所理解并实施。在权利要求中,词语“包括”并不排除其它部件或步骤,并且不定冠词“一个”(“a”或“an”)并不排除多个。某些措施在彼此不同的从属权利要求中被引用的仅有事实并非指示这些措施的组合无法被加以利用。权利要求中的任何参考标记都不应当被理解为对其范围加以限制。