CN106063375A - 驱动器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于驱动半导体照明负载(2)的驱动器装置(1),该驱动器装置(1)包括:布置成驱动照明负载(2)的一部分(2_10、2_10_11)的第一功率转换器(10);布置成驱动照明负载(2)的一部分(2_11、2_10_11)的第二功率转换器(11);实现为监测第二功率转换器(11)的工作特性(12A、12B、12C、IR30)的监测装置(12);以及控制信号发光器(13),控制信号发光器(13)用于基于监测到的工作特性(12A、12B、12C、IR30)生成用于第一功率转换器(10)的控制信号(130、Vshunt)。本发明还描述了一种照明装置(100),该照明装置(100)包括半导体照明负载(2)和用于驱动半导体照明负载(2)的这种驱动器装置(1)。本发明还描述了驱动半导体照明负载(2)的方法。
Description
技术领域
本发明描述了一种驱动器装置、照明装置以及驱动半导体照明负载的方法。
背景技术
发光二极管(LED)能够在改装时使用,即替代传统的光源如卤素光源、荧光灯光源或白炽灯光源。改装灯具的优点在于,灯的设计保持基本不变,并且实现了功耗的显著降低。为了在“传统”灯中使用LED光源(一般为一串或多串LED),其必须适于已有设计元件如灯座设计、壳体形状等。另外,传统灯是针对不同电源研发的:白炽灯能够与市电电源使用,而卤素灯通常需要变压器来降低供电电压。基于半导体装置如LED的照明负载需要高度可控的驱动器或功率转换器如开关模式电源,以向半导体装置提供必要的输入功率。功率转换器配置成满足照明负载的要求。然而,用于每个可能的应用(并且用于应用中每个可能的功率水平)的专用驱动器的研发、测试和制造是过于成本密集的。另外,为了能够使用LED来替代某种类型的传统光源,即为了用LED来改装传统灯,用于LED的驱动器必须实现为装配到已有的壳体中并且能够应对该灯初始设计时所针对的电源。由于驱动器如开关模式电源的物理尺寸通常随着额定功率的增大而增大,所以具有不同额定功率的灯可能需要用于其驱动器的不同尺寸的壳体。例如,开关模式电源的磁性部件(线圈或变压器)一般非常大,并且功率水平的增大意味着磁性部件的尺寸的增大。这些部件可能无法装配到特定的照明应用中的可用空间中。提供较大的灯壳以容纳较大的部件的要求显著地增加了这种照明应用的总设计成本。
EP1691583A1公开了用于照明负载的LED驱动器。该照明负载包括三个单独的LED。该驱动器包括开关,使得每次驱动这三个LED中的仅仅一个。该驱动器包括开关模式驱动器和线性模式驱动器,并且这两个驱动器联合提供单个驱动器信号。
因此,本发明的目的是提供一种克服了前面指出的问题的改进的驱动器设计。
发明内容
本发明的目的通过权利要求1的驱动器装置、权利要求11的照明装置以及权利要求15的驱动半导体照明负载的方法而实现。
根据本发明,驱动器装置配置成驱动包括多个半导体光源的半导体照明负载,并且包括:第一功率转换器,其配置成驱动照明负载的至少一部分;第二功率转换器,其配置成驱动照明负载的至少一部分;监测装置,其配置成监测第二功率转换器的工作特性;以及控制信号发光器,其配置成基于监测到的工作特性生成用于第一功率转换器的控制信号。第一功率转换器配置成驱动照明负载的至少第一部分并且第二功率转换器配置成驱动照明负载的第二部分。
在本发明的背景下,术语“半导体光源”应当理解为包括诸如发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、激光光源如垂直腔面发射激光器(VCSEL)等之类的光源,或者这种半导体光源的任何适当的组合。由于照明装置中的功率转换器用来驱动照明负载,所以术语“功率转换器”、“驱动器”和“驱动器级”可以在下文中互换地使用。
根据本发明的驱动器装置的优点在于,第一功率转换器和第二功率转换器共同用来以从设计灵活性和成本的角度来看比仅具有单个驱动器的现有技术驱动装置或比具有驱动整个照明负载的两个协作的驱动器的现有技术驱动装置更高效的方式来驱动照明负载,这是因为第一功率转换器能够根据第二功率转换器的一个或多个工作特性被驱动。例如,第一功率转换器可以是有利地功率高效且可控的驱动器如开关模式电源,并且可以被认作是“主驱动器”,而第二功率转换器可以是更简单且更经济、但是在效率和可控性方面较差的驱动器,并且可以被认作是辅助主驱动器的“辅驱动器”。由于对照明负载的总功率能够由这两个功率转换器提供,所以第一功率转换器不需要向照明负载供给全部的功率,并且因此可以比用于该照明负载的等效的单个驱动器“更小”且更经济。另外,第二功率转换器能够用来调节提供给照明负载的总功率,使得一种类型的驱动器装置能够用来驱动具有不同额定功率的照明负载。通过这种方式,根据本发明的驱动器装置提供了用于半导体照明负载的有利可伸缩(scalable)的电源。
根据本发明,照明装置包括半导体照明负载以及用于驱动该半导体照明负载的这种驱动器装置。
根据本发明的照明装置的优点在于,第一功率转换器和第二功率转换器的组合成本低于在用于驱动一定范围的不同照明负载的现有技术装置中将需要的等效的单个主驱动器的系列(portfolio)成本。这可以有利地减少包括这种照明装置的灯具的生产成本。另外,由于主驱动器通常体积非常大,所以较小的第一功率转换器与用于加强第一功率转换器的第二功率转换器的组合带来了比现有技术装置的等效驱动器占据的空间要小的组合驱动器装置,使得根据本发明的照明装置提供了克服高成本设计要求(例如为了容纳上述较大的磁性部件)的问题的简单而经济的解决方案。更紧凑的驱动器的优点在于,整个灯具可以更小,和/或灯具可以实现为具有更大的发光区域,如后文将论述的。
根据本发明,驱动半导体照明负载的方法包括下述步骤:布置驱动照明负载的一部分的第一功率转换器;布置驱动照明负载的一部分的第二功率转换器;监测第二功率转换器的工作特性;以及基于监测到的工作特性生成用于第一功率转换器的控制信号。第一功率转换器配置成驱动照明负载的至少第一部分并且第二功率转换器配置成驱动照明负载的第二部分。
根据本发明的方法的优点在于,照明负载能够以比现有技术的方法更高效的方式被驱动,因为照明负载能够主要由第一功率转换器驱动,并且第一功率转换器的性能能够根据需要由第二功率转换器加强。如前所述,第一功率转换器可以是高性能且更复杂的驱动器,而第二功率转换器可以在设计上更简单;这些功率转换器结合在一起时能够有效地且可靠地驱动照明负载,同时实现起来更经济。
从属权利要求和下文的描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地进行组合。在一个权利要求类型的背景下描述的特征能够等同地应用于另一个权利要求类型。
在下文中,不以任何方式对本发明进行限制,可以假设:半导体照明负载包括多个LED,并且照明负载“部分”包括以任何适当的方式例如串联和/或并联方式连接的任何数量的LED。当然,照明负载“部分”可以包括整个照明负载。照明负载或照明负载部分在下文中可以称为“光引擎”。
优选地,根据本发明的照明装置的半导体照明负载包括至少一个LED串,其中LED串布置成由驱动器装置的功率转换器驱动,这将从下文变得清楚。
如前所述,第一功率转换器是具有高度可控性的驱动器。多种类型的可控驱动器可用于驱动包括一个或多个半导体光源的负载。然而,优选的是选择具有高效率度的驱动器。因此,优选地,第一功率转换器包括以增压(step-up)或升压转换器的形式实现的开关模式电源(SMPS)。这种驱动器的特征在于高功率因数,并且可以甚至具有接近于一的功率因数。因此,第一功率转换器确保了对于整个驱动装置的有利的功率因数。诸如SMPS之类的驱动器还能够应对(即补偿)市电电压波动、LED串电压变化等。例如,对于将连接至市电电源的照明装置,SMPS调节器能够调节其随时间的输入功率消耗,使得总功耗满足由适当的规范例如IEC 61000-3-2规定的市电谐波规定。当根据本发明的照明装置连接至DC电源例如光伏系统时,SMPS驱动器能够将其输入功率消耗调节至适当的目标值。这种驱动器还能够调节其随时间的输出功率输送,使得系统的总的光输出符合市电相关的要求,例如调制深度。SMPS驱动器还能够调节器输入-输出信号转换,以平衡总的系统性能。
另外,如已经指出的,第二功率转换器能够实现为仅仅根据需要而提供附加的功率,使得总系统(包括驱动装置和照明负载)能够以比仅由第一功率转换器可以实现的功率水平高的功率水平运行。另外,由于第一功率转换器能够执行任何必要的功能例如符合规定、调节输出功率等,所以在本发明的优选实施例中,第二功率转换器包括简单的线性驱动器。这种驱动器的特征通常在于低功率因数,并且将不适于依靠其自己来驱动照明负载例如LED装置,并且甚至可能不能被批准用于该用途。线性驱动器不需要能够执行前面提到的复杂任务,因为这些任务全部由第一功率转换器来处理。根据本发明,驱动器装置有效地允许功率转换器的组合,例如,具有接近于一的功率因数的一个功率转换器与具有低功率因数的一个功率转换器的组合,以实现显著范围的功率水平。从可用的驱动器级的小集合中,能够“混合”较大的范围。例如,从包括10.0W和20.0W的SMPS驱动器以及2.0W、5.0W和7.0W线性驱动器的驱动器级的集合中,(除了仅仅使用SMPS驱动器的10W和20W设计以外),可以使用SMPS驱动器与线性驱动器相结合来构建用于12W、15W、17W、22W、25W和27W的灯的驱动器。当然,根据所需的灯功率因数,能够在设计上部署任何数量的线性驱动器。例如,24W的灯能够由10.0W的SMPS驱动器联合两个7.0W的线性驱动器来供电。
监测单元能够实现为监测任何合适的工作特性。例如,监测单元可以提供关于相关的电流波形、输出特性(如输送至照明负载的功率水平)等的信息。在本发明的优选实施例中,监测单元实现为监测第二功率转换器的输入电流。已经对第一功率转换器可用的信息连同由监测单元提供的反馈一起,意味着第一功率转换器被告知了驱动器装置的总输入和/或输出。监测单元能够包括用于直接测量信号的装置,例如能够通过电阻器上的压降来“测量”电流的电阻器。同样地,监测单元能够从相关的信号(例如设定值命令和控制环误差信号)获得信息。根据期望的可控度和/或精度,在根据本发明的驱动装置中能够使用任何数量的监测单元。
第一功率转换器能够以适当的方式响应于反馈。在本发明的优选实施例中,由监测单元输送的反馈对第一功率转换器的输入功率进行调节。通过这种方式,第一功率转换器的性能基于由监测单元监测到的工作特性被控制。
如前面所指出的,第一功率转换器基本上用作“主驱动器”并且承担所有相关的功能如满足规定等,而第二功率转换器基本上是“辅驱动器”。因此,在本发明的一个优选实施例中,照明负载可以主要由第一功率转换器驱动,并且第二功率转换器优选地基于照明负载的性能参数被激活。例如,由于LED的光输出随着温度升高而减少,所以第二功率转换器可以响应于检测到的温度升高被激活。类似地,由于LED的光输出随着其寿命而减少,所以第二功率转换器可以在达到LED的预定运行时间后被激活。
在本发明的优选实施例中,照明负载包括布置成仅由第一功率转换器驱动的第一LED串以及布置成由第二功率转换器联合第一功率转换器驱动的第二LED串。在本实施例中,监测单元可以包括用于测量第二驱动器的输入电流的装置。这可以用来调节第一驱动器的输入功率。这种实现方式与两个驱动器级的有利直接设计相关联。另外,由于第二LED串或光引擎由两个驱动器驱动,所以必须耗费相对较少的努力来获得由两个光引擎输出的光的令人满意的混合。
在本发明的替代性实施例中,照明负载包括布置成由第二功率转换器联合第一功率转换器驱动的单个LED串或光引擎,也即,两个驱动器驱动单个LED引擎的所有LED。在这种情况下,第一驱动器也可以是SMPS驱动器如升压驱动器。然而,优选地,该实施例应当包括用于在供电电压高于第一驱动器的期望输出电压的区间期间限制到第一驱动器的供电电压的装置。这可以通过使用适当的半导体开关如MOSFET来实现。通过这种输入调节装置,升压驱动器不能够一直汲取输入电流,因而功率因数微微降低。然而,较低的功率因数可以被能够使用单个LED串或光引擎这一优点(该优点将始终提供均匀的光输出)平衡掉,并且无需在混合来自不同光引擎的光方面投入任何努力。
在本发明的另一个替代性实施例中,照明负载包括布置成仅由第一功率转换器驱动的第一LED串以及布置成仅由第二功率转换器驱动的第二LED串,并且具有如上所述的用于驱动第一功率转换器的监测单元。这种(具有不同的第一模块和第二模块的)设计的优点在于,对第一功率转换器和第二功率转换器具有广泛的驱动器设计选择可用。另外,高压LED和低压LED能够组合在单个照明装置中。例如,第一模块可以包括在明确限定的或标准化的模块中的SMPS驱动器和第一LED负载。然后,能够基于最低成本来选择具有线性驱动器和第二LED负载的第二模块。尽管从电气的视角来看该实现方式是直接的,但可能需要某种设计努力以使来自两个光引擎的光输出混合。
可替代地,在本发明的另一个实施例中,第一LED串的LED与第二LED串的LED相交错。通过这种方式,由整个LED装置传输的光始终是有利地均匀的。这在第一功率转换器和第二功率转换器驱动单独的或不同的LED串时特别有利,因为分开的串的LED可以具有显著不同的光输出水平。通过使LED串的LED相交错,有效地掩盖了光输出水平的任何这种差异。
在本发明的特别优选的实施例中,照明装置实现为管状LED,即实现为如下的改装应用:即,能量高效的LED用来替代荧光灯光源。这里,长管被装配以一个或多个LED串。由于根据本发明的驱动器装置能够以非常紧凑的方式实现,所以驱动器装置的部件能够装配到一个或两个管端中,使得管的几乎整个透光部分都能够用于照明,即,在发光元件与管端之间基本上没有不利的“暗端(dark ends)”。在管状LED应用中,已有管的直径是关键的限制因素。然而,如前所述,SMPS驱动器的磁性部件的物理尺寸与功率水平相关。因此,在特定的功率水平以外,磁性部件可能无法装配到管的允许直径内。在现有技术方案中,通过对磁性部件进行分割以使得能够替代性地使用两个较小的部件来应对该情形。然而,这增加了总成本并且还增加了驱动器的总长,因而在管中给LED光源留下的空间较少,结果是在现有技术的管状LED中,不理想的“暗端”趋于更为显著。
本发明的其他目的和特征将从下面结合附图考虑的详细描述中变得显而易见。然而,应当理解的是,附图的设计仅仅是为了示例的目的,而并不是作为限制本发明的限定。
附图说明
图1示出了根据本发明的第一实施例的照明装置的框图;
图2示出了根据本发明的照明装置的第一实施例的简化的电路图;
图3示出了图2的电路的示例性电流和电压波形;
图4示出了根据本发明的照明装置的第二实施例的简化的电路图;
图5示出了根据本发明的照明装置的第三实施例的简化的电路图;
图6是作为根据本发明的照明装置的改装管状LED的示意呈现;
图7示出了根据本发明的驱动器装置的实施例的框图。
在附图中,相同的附图标记始终指代相同的对象。图中的对象不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的照明装置100的框图。照明装置100包括半导体照明负载2,半导体照明负载2在本示例中为LED 20的一个或多个串。照明装置100连接至电源3,例如市电电源、DC电源等。照明装置100包括根据本发明的驱动装置1,驱动装置1具有第一功率转换器10、第二功率转换器11、监测单元12和控制信号发光单元13。第一功率转换器10是高度可控的电源如SMPS电源,并且具有接近于一的高功率因数。第二功率转换器11相对简单,可以是具有显著较低的功率因数的线性电源,并且甚至可以是原本不被批准在这种照明装置100中独立使用的驱动器。在照明装置100的运行期间,监测单元12监测一个或多个运行参数12A、12B、12C。运行参数12A可以与第二功率转换器11的内部信号相关。其他的运行参数12B、12C可以与第二功率转换器11的输入功率信号12B和/或输出信号12C相关。控制信号发光单元13使用由监测单元12提供的信息来生成输出控制信号130,输出控制信号130用来控制第一功率转换器10的性能。当然,尽管为了清楚起见没有在图中示出,但控制信号发光单元13也可以被提供第一功率转换器10的所监测的运行参数,由此控制信号发光单元13能够考虑第一功率转换器10的内部输入和输出特性。
照明负载2可以包括由两个功率转换器10、11驱动的单个LED装置。同样,照明负载2可以分成由功率转换器10、11单独地或者共同地驱动的两个或更多个LED装置,如后文中将解释的。
图2以简化的电路图示出了根据本发明的驱动器装置的第一实施例。为了清楚起见,出于本领域技术人员将理解的原因,在图中没有示出所有的连接。电源3和整流级30向每个驱动器10、11供给输入电压Vbus。第一功率转换器10是SMPS电源10,在这里表示为具有功率输入级SMPS_in和升压输出信号SMPS_out的升压转换器10。第二功率转换器11是线性驱动器11并且驱动第二LED串2_11,而SMPS电源10驱动第一LED串2_10和第二LED串2_11,使得第一电流I2_10流经第一LED串2_10,并且第二电流I2_11流经第二LED串2_11。这里,监测单元12和控制信号发生单元13是组合单元,该组合单元实现为测量由线性驱动器11汲取的输入电流IR30并且生成信号Vshunt,信号Vshunt用来限制SMPS功率转换器10的输入功率。因此,SMPS驱动器10的输入电流也根据第二驱动器11汲取的电流来整形。因此,监测到的输入电流IR30对应于图1的监测单元输入信号12A,而控制信号Vshunt对应于控制信号发光单元13的输出信号130,如图1所示。能够利用本领域已知的适当的电路如电流镜来测量被监测的输入电流IR30。可替代地,第二驱动器中的电流测量节点和第一驱动器的基准电势能够选择为使得第二驱动器的输入电流信息对第一驱动器可用而无需电流镜。例如,能够测量返回路径中的电流。该电流是第一驱动器的输入电流与第二驱动器的输出电流之和。由于第一驱动器可以知道其自己的输出电流,所以计算输入电流贡献(例如使用简单的模拟加法或减法电路)可以比电流镜更直接且更加成本有效。在这种实施例中,模拟加法/减法电路可以用作控制信号发生单元。
在本实施例中,线性驱动器11包括电容器C1,电容器C1在峰值市电电压附近被充电并且在LED串2_11上放电,由此实现第二串2_11的LED的高光输出。通过电阻器R25和电容器C7的组合来模拟电容器C1对第二串2_11的光输出的影响,使得SMPS驱动器10获取关于线性驱动器11的性能的信息,并且能够相应地调节其输入电流。因此,本实施例中的监测单元12和控制信号发光单元13有效地考虑了第二驱动器11的输入特性和输出特性两者。
通常,监测单元12和控制信号发光单元13的部件可以根据第一功率转换器10和第二功率转换器11的选择并且根据照明装置的所需性能或期望性能被“调谐”。这适用于本文描述的照明装置100的所有实施例。
图3示出了图2的电路的示例性电流和电压波形。从图的底部开始,第一部分示出了线性驱动器输入电流IR30由于电容器C1在市电电压的峰值附近的再充电而呈现出一系列的脉冲。SMPS驱动器输入电流ISMPS_in在线性驱动器输入电流IR30的输入区间期间减小。
SMPS驱动器10输出用于第一串2_10的LED的LED电流I_2_10,并且线性驱动器11输出用于第二串2_11的LED电流I_2_11,如该图的第二部分所示。然而,由于来自SMPS驱动器10的LED电流I_2_10也被供给至第二串2_11,所以在相同的LED串2_10、2_11的情况下,第二串2_11的光输出可以大于第一串2_10的光输出。为了获得均匀的光输出,能够通过使用LED类型和数量的适当组合来平衡串2_10、2_11。可替代地,在一种更直接且成本较低的方法中,两个串2_10、2_11的LED能够简单地交错以使来自两个串2_10、2_11的光混合。
该图的第三部分示出了市电输入Uin和总输入电流Itotal,后者的形状接近于正弦形状——虽然线性驱动器11的输出非常“多峰(peaky)”。
SMPS驱动器10的输出耦合至其输入,并且可以具有超过90%的效率。总输入电流Itotal可以具有大约0.97的有利的高功率因数。在本实施例中,总光通量用低水平的闪烁来表征,如该图的顶部所示,其中总光通量以任意单位绘制。SMPS驱动器10的优异的调节性能弥补了简单的线性驱动器11的较差的输入功率质量和闪烁特性,使得照明装置100的整体性能和闪烁指数是令人满意的。在上面给出的示例中,总闪烁指数——即在平均光输出以上的相对光量——将不超过6%,这对于照明应用是有利低水平。
图4示出了根据本发明的照明装置100的第二实施例。这里,单个LED串2_10_11作为组合负载由两个驱动器10、11驱动。该图示出了连接至LED串2_10_11的开始的第一驱动器10;当然,第一驱动器10也可以连接至沿着LED串2_10_11在两个接连的LED之间的任何点。同样在本实施例中,第一功率转换器10可以是升压驱动器10;在这种情况下,在供电电压Vbus高于期望输出电压的区间期间,对功率转换器10的供给应当被抑制。为此,在本实施例中使用诸如MOSFET的晶体管开关M1,并且晶体管开关M1能够由控制信号发生单元13控制。该间歇性抑制的效果(即防止升压转换器10连续地汲取输入电流)减少了第一驱动器10的功率因数。在本实施例中,功率因数降低至大约0.86-0.9。然而,在一些应用中,与能够使用单个LED串2_10_11并且不需要采取措施使来自两个串的光混合的优点相比,可以认为该副作用较小。在本实施例中,如果线性驱动器11具有对SMPS驱动器10已知的明确限定的输入-输出比,则SMPS驱动器10能够检测其自己的输出的失真(由线性驱动器11导致)。例如,SMPS驱动器10能够检测由线性驱动器11导致的LED串2_10_11两端的电压增加,估测由线性驱动器11输送的相关电流,并且能够调节其自己的输入电流波形以进行补偿。SMPS驱动器10与线性驱动器11之间的这种“耦合”是间接的,即,该“耦合”仅仅发生在负载2_10_11上(即通过感测与负载相关的信号),使得在该情况中的监测单元和控制信号发生单元实现为SMPS驱动器10的一部分。
图5示出了根据本发明的照明装置100的第三实施例。这里,每个驱动器10、11驱动其自己的单独的LED串2_10、2_11。同样在本实施例中,第一功率转换器可以是SMPS驱动器10,并且第二功率转换器可以是简单的线性驱动器11。从能够使用多种驱动器拓扑中的任意拓扑的观点来看,该实施例是特别有利的。另外,LED串2_10、2_11也可以不同;例如,高压LED串2_11可以由第二功率转换器11驱动,而低压LED串2_10以由第一功率转换器10驱动。如前面所指出的,来自两个不同串的光能够通过使两个串2_10、2_11的LED相交错而混合以获得均匀的光输出。这种实施例能够利用基于现成的10W SMPS驱动器的明确限定的模块,其中对于该SMPS驱动器,对控制电路的访问是可能的,因而允许使用控制信号发光单元13的输出来控制SMPS驱动器10。第二驱动器11及其LED串2_11能够基于最低成本来选择。这证明了根据本发明的驱动器装置1和照明装置100的高度可伸缩性。
图6是改装管状LED 100或“TLED”100的示意呈现。管状壳体60和端部件61、62对应于标准荧光灯的壳体和端部件。这里,两串LED 2_10、2_11沿着管状壳体60的长度布置。包括SMPS驱动器、线性驱动器和监测单元等的驱动装置1可以是在前面的图中描绘的实施例中的任一个。驱动装置1分布在一个或两个端部件61、62内,基本上将整个透明壳体60留给了LED串2_10、2_11。通过这种方式,这种改装灯具100的特征在于有利地短的“暗端”。为了确保均匀的光输出,LED串2_10、2_11的LED 20相交错。例如,交替的LED 20属于一个LED串。当然,任何交错图案都能够选择。
可替代地,作为将驱动器装置分割并且将分开的部分布置在管的端部件61、62中的替代,线性驱动器的部件可以沿着管的长度布置。这对于不需要笨重的磁性部件的线性驱动器是可能的。这种布置为第一驱动器10解放了管的端部件61、62中的更多空间,因而带来了更短的暗端。除了非常短的暗端这一优点之外,根据本发明的驱动装置还允许与驱动器相关的散热沿着管的长度分布,而不是集中在管的端部中。
图7示出了根据本发明的驱动器装置1的实施例,其具有用于激活第二功率转换器11的激活装置7。本实施例中的激活装置7基于LED光输出与温度之间的关系。当LED装置的焊盘温度升高时,LED性能受到不利影响,并且光输出相应地下降。为了对此进行检测,驱动器装置包括温度传感器70。只要照明负载2的焊盘温度在阈值水平以下,第一驱动器10就以独立的方式运行,并且第二驱动器11不激活或禁用。当温度传感器70指示超过温度阈值时,激活装置7例如通过闭合电源3与第二驱动器11之间的开关71而启用第二驱动器11。第二驱动器11此时增强了第一驱动器10以增加流经LED 20的电流,使得LED装置2的光输出即使在较高的温度下也保持恒定。在替代性实施例中,激活装置7可以实现为在LED寿命的特定部分已经经过之后激活第二驱动器11,这是因为已知LED的光输出将随着LED老化而略微地劣化。当然,作为使用传感器来检测这种事件的替代,激活装置7可以包括根据需要被手动地致动的开关。
尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明,但将理解的是,在不偏离本发明范围的情况下,可以对其进行多种另外的修改和变型。
为了清楚起见,应当理解的是,在本申请通篇中“一”的使用并不排除多个,并且“包括”并不排除其他步骤或元件。
Claims (14)
1.一种驱动器装置(1),适于驱动包括多个LED(20)的半导体照明负载(2),所述驱动器装置(1)包括:
配置成驱动至少一部分所述照明负载(2)的第一功率转换器(10);
配置成驱动至少一部分所述照明负载(2)的第二功率转换器(11);
配置成监测所述第二功率转换器(11)的工作特性(12A、12B、12C、IR30)的监测装置(12);以及
控制信号发生器(13),所述控制信号发生器(13)配置成基于监测到的所述工作特性(12A、12B、12C、IR30)生成用于所述第一功率转换器(10)的控制信号(130、Vshunt),
其中,所述第一功率转换器(10)配置成驱动所述照明负载(2)的至少第一部分(2_10、2_10_11),并且
所述第二功率转换器(11)配置成驱动所述照明负载(2)的第二部分(2_11、2_10_11)。
2.根据权利要求1所述的驱动器装置,其中,所述第一功率转换器(10)包括开关模式电源(10)。
3.根据权利要求1或2所述的驱动器装置,其中,所述第二功率转换器(11)包括线性驱动器(11)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器装置,其中,所述监测单元(12)配置成监测所述第二功率转换器(11)的输入电流(IR30)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器装置,其中,所述监测单元(12)配置成调节所述第一功率转换器(10)的输入功率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器装置,其中,所述第一功率转换器(10)配置成与所述第二功率转换器(11)联合驱动第二照明负载部分(2_10_11)。
7.根据权利要求6所述的驱动器装置,包括用于限制到所述第一功率转换器(10)的供电电压的装置(M1)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动器装置,其中,所述第一功率转换器(10)配置成驱动第一照明负载部分(2_10),所述第一照明负载部分(2_10)与所述第二照明负载部分(2_11)分开。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器装置,包括用于基于所述半导体照明负载(2)的性能参数激活所述第二功率转换器(11)的激活装置(7)。
10.一种照明装置(100),所述照明装置(100)包括:
半导体照明负载(2);以及
根据权利要求1至9中任一项所述的、用于驱动所述半导体照明负载(2)的驱动器装置(1)。
11.根据权利要求10所述的照明装置,其中,所述半导体照明负载(2)包括至少一个照明负载部分(2_10、2_11、2_10_11),所述至少一个照明负载部分(2_10、2_11、2_10_11)配置成由所述驱动器装置(1)的功率转换器(10、11)驱动。
12.根据权利要求10或11所述的照明装置,包括具有LED(20)的至少两个照明负载部分(2_10、2_11、2_10_11),并且其中第一照明负载部分(2_10、2_11、2_10_11)的LED(20)与第二照明负载部分(2_10、2_11、2_10_11)的LED(20)相交错。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的照明装置,其中,所述照明装置(10)实现为管状LED照明装置。
14.一种驱动半导体照明负载(2)的方法,所述方法包括以下步骤:
布置驱动所述照明负载(2)的一部分(2_10、2_10_11)的第一功率转换器(10);
布置驱动所述照明负载(2)的一部分(2_11、2_10_11)的第二功率转换器(11);
监测所述第二功率转换器(11)的工作特性(12A、12B、12C、IR30);以及
基于监测到的工作特性(12A、12B、12C、IR30)生成用于所述第一功率转换器(10)的控制信号(130、Vshunt),
其中,所述第一功率转换器(10)配置成驱动所述照明负载(2)的至少第一部分(2_10、2_10_11),并且
所述第二功率转换器(11)配置成驱动所述照明负载(2)的第二部分(2_11、2_10_11)。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107333354A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-11-07 | 厦门普为光电科技有限公司 | 具有增压电路的led灯管 |
CN112042278A (zh) * | 2018-04-23 | 2020-12-04 | 昕诺飞控股有限公司 | 用于led照明设备的驱动器装置、使用驱动器装置的照明设备及驱动方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3592111A1 (en) * | 2018-07-02 | 2020-01-08 | Signify Holding B.V. | A driver arrangement for a led lighting device, a lighting device using the same and a drive method |
DE102018124479A1 (de) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | Ledvance Gmbh | Leuchtmittel |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1822084A (zh) * | 2005-02-15 | 2006-08-23 | 三星电子株式会社 | Led驱动器 |
WO2008110990A1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Driver circuit for loads such as led, oled or laser diodes |
WO2012130518A2 (de) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Ams Ag | Gesteuerte versorgungsschaltung |
US20130057163A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-03-07 | Sehat Sutardja | Regulator for led lighting color mixing |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4214649B2 (ja) | 2000-02-08 | 2009-01-28 | ソニー株式会社 | 電源装置およびパルス発生装置 |
US20020145392A1 (en) * | 2001-04-09 | 2002-10-10 | Hair James M. | Led lighting string |
WO2006060900A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-15 | Elumen Lighting Networks Inc. | System and method for controlling a matrix of light emitting diodes and light provided therewith |
US7531922B1 (en) | 2005-06-30 | 2009-05-12 | Zobi Mobile | Method and apparatus for using lighting to perform facility-wide power factor correction dimming and remote functions and to communicate with a building control system over a power line communications method(s) which can be programmed after manufacture |
US7317403B2 (en) | 2005-08-26 | 2008-01-08 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | LED light source for backlighting with integrated electronics |
ES2391916T3 (es) * | 2007-04-02 | 2012-12-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Excitación de diodos emisores de luz |
US7535183B2 (en) | 2007-04-27 | 2009-05-19 | Korry Electronics Co. | Apparatus and method to provide a hybrid linear/switching current source, such as for high-efficiency, wide dimming range light emitting diode (LED) backlighting |
US20090187925A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Delta Electronic Inc. | Driver that efficiently regulates current in a plurality of LED strings |
KR101814193B1 (ko) | 2009-03-12 | 2018-01-30 | 필립스 라이팅 홀딩 비.브이. | 백열 램프 컬러 온도 거동을 갖는 led 조명 |
JP5441943B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2014-03-12 | 三菱電機株式会社 | 光源点灯装置及び照明器具及び調光システム |
CN103460802B (zh) | 2011-04-08 | 2016-08-17 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于驱动负载特别是led组件的驱动器设备和驱动方法 |
US9125263B2 (en) * | 2011-08-05 | 2015-09-01 | Mitsubishi Electric Corporation | LED lighting device |
DE102011088426A1 (de) | 2011-12-13 | 2013-06-13 | Osram Gmbh | Elektronisches vorschaltgerät und verfahren zum betreiben mindestens einer ersten kaskade und einer zweiten kaskade von leds |
CN104429159A (zh) | 2011-12-16 | 2015-03-18 | 替代照明科技公司 | 近似单位功率因数、寿命长、成本低的led灯改进系统及方法 |
WO2013093708A1 (en) | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Power converter with lower power rating than load power |
JP5447497B2 (ja) * | 2011-12-26 | 2014-03-19 | 三菱電機株式会社 | 光源点灯装置及び照明装置 |
DE202012009848U1 (de) * | 2012-10-15 | 2012-11-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Leuchtmittel zur homogenen Beleuchtung eines Raums mit unterschiedlichen Beleuchtungsstärken |
DE202014009848U1 (de) | 2014-12-15 | 2015-01-28 | Aladin Kotb | Kohle für eine Wasserpfeife, welche eine Form aufweist die das Erlöschen der Kohle verhindert. |
-
2015
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1822084A (zh) * | 2005-02-15 | 2006-08-23 | 三星电子株式会社 | Led驱动器 |
WO2008110990A1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Driver circuit for loads such as led, oled or laser diodes |
WO2012130518A2 (de) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Ams Ag | Gesteuerte versorgungsschaltung |
US20130057163A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-03-07 | Sehat Sutardja | Regulator for led lighting color mixing |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107333354A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-11-07 | 厦门普为光电科技有限公司 | 具有增压电路的led灯管 |
CN112042278A (zh) * | 2018-04-23 | 2020-12-04 | 昕诺飞控股有限公司 | 用于led照明设备的驱动器装置、使用驱动器装置的照明设备及驱动方法 |
CN112042278B (zh) * | 2018-04-23 | 2024-01-05 | 昕诺飞控股有限公司 | 用于led照明设备的驱动器装置、使用驱动器装置的照明设备及驱动方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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JP2017506806A (ja) | 2017-03-09 |
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