CN107006089A - 驱动器设备和用于驱动负载的驱动方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于驱动负载(18)的驱动器设备(24)，该负载特别地是包括一个或多个LED的光单元。驱动器设备包括输入端子(20、22)，该输入端子用于将驱动器设备连接到外部供电电源并且用于接收输入电压(V10)。驱动器设备进一步包括连接到输入端子的功率转换器单元(26)和连接到功率转换器单元的控制单元(28)，该功率转换器单元用于将输入电压转换为用于给负载供电的驱动电压(V20)和/或驱动电流(I20)，该控制单元用于控制由功率转换器单元向负载提供的电功率。输入设备(30)被连接到控制单元用于设置由功率转换器单元向负载提供的电功率的功率水平，以及存储器设备(36)与控制单元相关联，其中控制单元适于确定可从输入端子汲取的电功率的水平和将所确定的电功率的水平存储在存储器设备中。

Description

驱动器设备和用于驱动负载的驱动方法

技术领域

本发明涉及用于驱动负载的驱动器设备和相应的驱动方法，特别是用于驱动包括一个或多个LED的光单元。本发明进一步涉及包括具有一个或多个LED的光单元的照明装置和用于驱动该光单元的驱动器设备。

背景技术

在用于离线应用或改装应用的LED驱动器领域中，需要在大功率范围上可靠地驱动改装LED的解决方案，其中光发射能够在没有功率下降的情况下，独立于电功率源和LED所连接到的驱动器设备被设置到期望值。

在利用具有改进性质(例如关于功耗、光输出或成本)的不同类型的灯对现有的灯进行改装替换之后，被替换灯(例如，荧光灯管或放电灯)的现有驱动器必须与新灯的电功率消耗相适应，这可能引起现有的驱动器的复位或在某些功率水平处的功率降低(powerdrop)或切断，使得不能在每个改装情况中实现全功率范围上的调光。

从US2014/0252992A1已知用于控制固态照明设备的调光的系统，其中基于由调光器提供的调光水平控制固态照明单元的光发射，以使光输出被设置到期望值。这个系统的缺点是：如果调光水平降低到不能由被替换灯的当前驱动器驱动的功率水平，则不能实现改装应用的可靠功能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的用于驱动负载的驱动器设备，该驱动器设备与外部功率源结合以提供可靠的功能性和可靠的光输出。本发明的另一目的是提供相应的用于驱动负载的驱动方法和相应的光装置。

根据本发明的一方面，提供了一种用于驱动负载的驱动器设备，该负载特别是包括一个或多个LED的光单元，该驱动器设备包括：

-输入端子，用于将驱动器设备连接到外部供电电源并且用于接收输入电压，

-连接到输入端子的功率转换器单元，用于将输入电压转换成用于向负载供电的驱动电压和/或驱动电流，

-连接到控制单元的输入设备，用于设置由功率转换器单元提供给负载的电功率的功率水平，以及

-与控制单元关联的存储器设备，其中控制单元适于确定能够从输入端子汲取的电功率的水平并且将确定的电功率的水平存储在存储器设备中。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于驱动负载的驱动方法，负载特别是包括一个或多个LED的照明设备，该驱动方法包括下列步骤：

-从输入端子处的外部供电电源接收输入电压，

-凭借功率转器换单元将输入电压转换为用于给负载供电的驱动电压和/或驱动电流，

-控制由功率转换器单元提供给负载的电功率水平，

-确定能够从输入端子汲取的电功率的水平，以及

–将所确定的电功率的水平存储在存储器设备中。

根据另一方面，提供了一种照明装置，其包括具有一个或多个LED的光单元、用于提供电功率的驱动器单元和根据本发明的用于驱动光单元的驱动器设备，其中驱动器单元适于驱动照明设备，其中驱动器设备被连接到驱动器单元，用于接收电功率。

本发明的优选实施例被限定在从属权利要求中。应当理解的是所要求保护的方法与所要求保护的设备具有相似和/或相同的，并且在从属权利要求中限定的优选实施例。

本发明基于这个想法，提供一种用于驱动负载的驱动器设备，该驱动器设备可以被连接到外部供电电源(例如，作为现有的驱动器单元的改装连接)，其中驱动器设备包括输入设备和功率转换器单元，使得提供给负载用于给负载供电的电功率可以被设置到期望水平。因为外部供电电源不大可能在驱动器设备的全功率范围上高度可靠地提供电功率，所以本驱动器设备的控制单元适于确定能够经由输入端子从外部供电电源汲取的电功率的水平并且在存储器设备中存储所确定的电功率的水平。根据所确定的可以从外部供电电源可靠汲取的电功率的水平，能够在没有供电电源的不期望的功率下降或切断的情况下实现驱动器设备和所连接的负载的可靠的功能，上述情况归因于不能由外部供电电源提供的功率水平。

在优选实施例中，所确定的电功率的水平是可以从输入端子获得的最小功率水平。这使得能够避免不能被外部供电电源驱动的驱动器设备的调光水平，从而避免不期望的电功率的下降或切断。

在优选实施例中，控制单元适于控制功率转换器单元使得从输入端子汲取的电功率降低以便确定最小功率水平。由于降低从输入端子汲取的电功率直到达到功率供应的下降或者切断，所以这使得可能以高的可靠性和低的技术努力来确定最小功率水平。

在优选实施例中，控制元件被适于连续地降低功率水平。这使得可能精确地确定最小功率水平。

在另一优选实施例中，控制单元适于逐步地降低功率水平。这使得可能通过低的技术努力来快速地确定最小功率水平。

在优选的实施例中，输入设备是用于向控制单元提供用户输入信号的用户输入设备。这使得可能将向负载提供的电功率设置到用户定义的水平。

在另一优选实施例中，控制单元被连接到输入端子以便接收来自输入端子的电功率。这使得可能向控制单元提供电功率并且以低的技术努力探测外部供电电源的功率下降或切断。

在优选实施例中，控制单元适于在驱动器设备的操作期间定期地确定电功率的水平。这使得可能考虑外部供电电源和/或功率转换器单元的劣化，从而在任何情况中精确地确定电功率的水平。

在优选实施例中，控制单元适于在驱动器设备的上电期间或预定的持续时间之后确定电功率的水平。这使得可能通过低的技术努力定期地频繁地确定功率水平。

在优选实施例中，存储器设备是非易失性存储器。这使得可能长时间存储所确定的电功率的水平，从而驱动器设备的功率降低不影响存储在存储器设备中的电功率的水平。

在优选实施例中，控制单元适于基于从用户输入设备接收的用户输入和基于存储在存储器设备中的电功率的所确定水平控制功率转换器单元。这使得可能将向负载提供的功率水平设置到期望值，以便以高的可靠性在由外部供电电源所提供的功率范围上提供一定的调光水平，从而可以避免供电电源的不期望的功率下降或切断和相应的负载的故障。

在驱动方法的优选实施例中，反复地执行：将从输入端子当前汲取的电功率的水平存储在存储器设备中，然后降低电功率的水平以确定作为电功率水平的最小功率水平。这使得可能以低的技术努力精确地确定由外部供电电源提供的最小功率水平。

进一步优选地，如果降低电功率的水平直到从输入端子汲取的电功率关断。这使得可能通过低的技术努力确定最小功率水平。

在优选实施例中，功率水平连续地或逐步地降低。这使得可能精确地或通过低的技术努力来确定最小功率水平。

在另一优选实施例中，在操作期间定期地确定电功率。这使得可能考虑外部供电电源和功率转换器单元的劣化，这是因为可以汲取的电功率的水平被频繁地确定。

如上所述，驱动器设备和驱动方法提供这样的可能性：接收来自外部供电电源的电功率；以及确定可以由外部供电电源提供或驱动的功率水平；以及将如此确定的电功率水平存储在存储器设备中，从而由外部供电电源提供的功率范围可以在调光期间被考虑并且驱动器设备总是在外部供电电源的功能范围之内汲取电功率水平。因此，可以避免供电电源的不期望的功率降低或切断。因此，通过用于给负载供电的驱动器设备和驱动方法可以实现可靠的电功率供应。

附图说明

通过下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并且参照这些实施例得以阐述。在下列附图中：

图1示出了包括改装灯的照明装置的示意性框图，

图2示出了用于驱动负载的方法的流程图，以及

图3示出了改装灯的详细的框图，该改装灯连接到用于向改装灯提供电功率的驱动器。

具体实施方式

图1示出了总体上以10表示的照明装置的示意性框图。照明装置10包括驱动器12或镇流器12，其被连接到优选是市电的电功率源14。驱动器12适于向负载(例如，向荧光管灯或高强度放电灯)提供电功率。驱动器12针对其设计的负载或灯在改装替换中被光单元16所替换，该光单元16具有不同于被替换灯的其他特性并且在这个特定实施例中包括例如通常用于减小功率消耗的多个LED 18。光单元16包括输入端子20、22，用于将光单元16连接到驱动器12的输出端子并且用于接收来自驱动器12的电功率。

光单元16通常包括驱动器设备24，该驱动器设备经由输入端子20、22连接到驱动器12并且提供用于向LED 18供电的驱动电压和/或驱动电流。驱动器设备24包括功率转换器单元26，该功率转换器单元被连接到输入端子20、22，用于将由驱动器12提供的输入电压V10和/或输入电流I10转换为驱动电压V20和/或驱动电流I20，后者被提供给LED 18用于向LED 18供电。功率转换器单元26适于将驱动电压V20和驱动电流I20设置到期望值，以便将提供给LED 18的电功率设置到期望值，从而使得LED的调光成为可能。

驱动器设备24进一步包括控制单元28，该控制单元被连接到功率转换器单元26用于控制功率转换器单元26并且用于设置提供给LED 18的电功率的水平。控制单元28被电连接到输入端子20、22用于接收电功率使得控制单元28由驱动器12供电。

驱动器设备24进一步包括用于发射和接收信号的接口30，在该特定情况中该接口是无线接口。接口30适于接收来自用户输入端子32的用户输入数据，以通常用于照明装置10的远程控制。接口30进一步适于接收来自其他外围设备34(如被动红外传感器、光传感器、开关或由控制单元28控制的其他灯)的控制信号和/或向这些其他外围设备发射控制信号。接口30被连接到控制单元28，以便将从用户输入端子32或其他外围设备34接收的输入信号提交给控制单元28并且根据输入信号或用户输入设置由功率转换器单元26提供给LED的电功率。接口30可以进一步接收来自控制单元28的控制信号，以便向其他光单元16提交控制信号并且相应地控制其他光单元。接口30还可以接收来自外围设备34的信号(如被动红外传感器和光传感器或其他开关设备)以便激活光单元16或根据所接收的信号设置向负载提供的电功率。在一个实施例中，可以基于由连接的光传感器34所确定的环境光设置电功率。在备选的实施例中，接口30可以包括作为用户输入设备的按钮以确定电功率，该电功率被提供给LED 18以便将光发射设置到期望值。

因此，光单元16在改装替换中可以被连接到驱动器12，其中可以基于经由接口30的用户输入信号单独地控制功率转换单元26，以便向LED 18提供电功率并且控制LED 18的光发射。凭借用户输入端子32和接口30(在这个特定情况中该接口是经由红外或射频信号的无线连接)，可以单独地将提供给LED 18的电功率设置到期望值，从而在不修改由电功率源14和驱动器12形成的功率供应的情况下实现对LED 18的调光。

因为驱动器12被设计为驱动某一类型的灯，例如，荧光灯或高强度放电灯，所以驱动器12可能不能在驱动器设备24所能够汲取的整个电功率范围上正确地操作。特别地，驱动器12通常在小于特定阈值水平以下不会正确地工作并且如果连接的光单元16所汲取的电功率降低到一定阈值水平以下，则将输出电压V10减小到0、提供复位(reset)或提供不稳定的输出电压V10。

为了避免驱动器12的不期望的电功率供应或驱动器12的复位，电功率的最小水平不可以降低到可以由驱动器12提供的电功率的最小阈值水平以下。为了避免电功率供应的下降，控制单元28包括用于存储可由驱动器12提供的电功率的最小水平的存储器设备36。控制单元28相应地控制功率转换器单元26使得从驱动器12汲取的电功率不会降到电功率的相应最小水平以下。

电功率的最小水平由控制单元28单独地确定，使得光单元16可以被普遍地利用并且可以作为各种灯的改装替换而被连接到不同的驱动器。为了确定可从驱动器12汲取的电功率的最小水平，控制单元28在存储器设备36中存储功率水平的当前值并且将从驱动器12汲取的电功率降低预定值。如果可以从驱动器12汲取的电功率在该降低后仍稳定并且在电功率的较低水平处驱动器12没有发生复位，则控制单元28在存储器设备36中存储新的功率水平并且再一次将电水平降低预定量，以便实现更低的功率水平。控制单元28反复地重复降低从驱动器12汲取的电功率直到由驱动器提供的电功率下降到0或断开，使得包括控制单元的光单元16断电(powered down)。因为存储器设备36是非易失性存储器，所以可以从驱动器12汲取的最后功率水平仍然被存储在存储器设备36中并且可以从控制器28获得，从而相应地控制功率转换器单元26以用于后续的上电(power up)。

可以从驱动器12汲取的电功率的最小水平在光单元16的操作期间被确定并且定期地重复地被确定。可以在光单元16的每次上电时或在一定量的上电之后或在预定的持续时间之后确定最小水平，使得可以从驱动器12汲取的电功率的最小水平的任何变化可以被确定并且被考虑以用于一般性地设置功率转换器单元26的最低可能的功率水平。

图2示出了图示用于驱动LED 18的方法的示意性流程图，该方法总体上通过40表示。方法40从对可能功率范围的检测的触发开始，如42处所示。在第一步中，如步骤44处所示，控制单元28在存储器设备36中存储使能功率范围的检测的信息。该信息可以是存储在非易失性存储器设备36中的标志或标签。在46处所示的随后步骤中，功率转换器单元26被设置到向LED 18提供的并且从驱动器12相应地汲取的最大功率水平。在48处所示的随后步骤中，在步骤46处设置的功率水平被存储在非易失性存储设备36中。在50处所示的随后步骤中，电功率水平被降低预定值并且从驱动器12汲取的相应的功率水平被确定，如52处所示。如果电功率的水平大于0，方法回到步骤48并且继续在非易失性存储设备36中存储当前功率水平，如循环54所示。如果在步骤52处确定的电功率水平被确定为0，那么存储在非易失性存储器36中的信息(例如，标志或标签)被移除，如步骤56处所示。

如果在从驱动器12汲取的电功率的降低期间驱动器被复位，或如果功率供应中断或电功率变得不稳定，那么控制单元复位，这是因为控制单元28的电功率供应相应地被切断。在那种情况中，可以从驱动器12汲取的最后的电功率的水平仍被存储在非易失性存储器36中，使得这个值可以作为电功率的最小水平从非易失性存储器36获得并且可以被用于功率转换器单元26的随后的控制。

进一步，如果存储在存储器设备36中的标签在光单元16的上电期间存在，则标签指示在之前的最小功率水平的确定期间光单元16被复位并且所存储的最小功率水平优选地增加预定水平，以便将光单元16的功率范围设置到与功率切断水平(power cut-offlevel)不同的或者高于该功率切断水平的可靠的水平。

因此，可以从驱动器12汲取的电功率的最小水平可以通过低的技术努力被准确地确定，使得在后续中，光单元16的调光范围被限定在该光单元16可以被稳定并且可靠地操作的范围中。

图3图示了照明装置10的详细的框图。相同的附图标记表示相同的元件，其中在这里仅仅详细地描述差异。

功率转换器单元26将输入电压V10转换成用于给LED 18供电的驱动电压V20和/或驱动电流I20。功率转换器单元26由控制单元28控制，该控制单元凭借电线38或互连38被连接到输入端子20、22，从而控制单元28经由输入端子20、22由驱动器12供电。控制单元28被连接到接口30，在特定实施例中该接口30包括用于例如经由射频发射或红外发射来发射和接收信号的无线接口。接口30被相应地连接到用户输入端子32和外围设备34。用户可以经由用户输入端子32设置光单元16的调光水平并且控制单元28可以经由接口30控制外围设备34。进一步，经由接口30，附加的设备像被动红外传感器或光传感器或开关可以被连接到光单元16，使得光单元16可以根据附加的传感器信息被控制。

驱动器设备24和LED 18被设置在光单元外壳60中，该外壳可以经由输入端子20、22被连接到驱动器12并且可以轻易地替换通常连接到驱动器12的灯。

尽管在附图和上文的描述中详细地图示和描述本发明，但这样的图示和描述被认为是例示性的和示意性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。根据对附图、本公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明中可以理解和实现公开的实施例的其他变化。

在权利要求中，词“包括”不排除其他元件和步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个的元件或其他单元可以实现权利要求中所述的几个项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载几个措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能被有利地利用。

权利要求中的任何附图标记不应该被认为是限制范围。

Claims (15)

1.一种用于驱动负载(18)的驱动器设备(24)，所述负载特别地是包括一个或多个LED的光单元，所述驱动器设备包括：

-输入端子(20、22)，用于将所述驱动器设备连接到外部供电电源(12)并且用于接收输入电压(V10)，

-连接到所述输入端子的功率转换器单元(26)，用于将所述输入电压转换成用于向所述负载供电的驱动电压(V20)和/或驱动电流(I20)，

-连接到所述功率转换器单元的控制单元(28)，用于控制由所述功率转换器单元提供给所述负载的电功率，

-连接到所述控制单元的输入设备(30、32)，用于设置由所述功率转换器单元提供给所述负载的所述电功率的功率水平，以及

-与所述控制单元关联的存储器设备(36)，其中所述控制单元适于确定能够从所述输入端子汲取的所述电功率的水平并且将所确定的所述电功率的水平存储在所述存储器设备中。

2.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中所确定的所述电功率的水平是能够从所述输入端子汲取的最小功率水平。

3.根据权利要求2所述的驱动器设备，其中所述控制单元适于控制所述功率转换器单元，使得降低从所述输入端子汲取的所述电功率以便确定所述最小功率水平。

4.根据权利要求3所述的驱动器设备，其中所述控制单元适于连续地降低所述功率水平。

5.根据权利要求3所述的驱动器设备，其中所述控制单元适于逐步地降低所述功率水平。

6.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中所述控制单元被连接到所述输入端子以便接收来自所述输入端子的电功率。

7.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中所述控制单元适于在所述驱动器设备的操作期间定期地确定所述电功率的所述水平。

8.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中所述存储器设备是非易失性存储器。

9.根据权利要求1所述的驱动器设备，其中所述控制单元适于基于从所述输入设备接收的输入信号以及基于存储在所述存储器设备中的所述电功率的水平，控制所述功率转换器单元。

10.一种用于驱动负载(18)的驱动方法(40)，所述负载特别地是包括一个或多个LED的照明设备，所述驱动方法包括下列步骤：

-在输入端子(20、22)处、从外部供电电源(12)接收输入电压(V10)，

-凭借功率转换器单元(26)将所述输入电压转换为用于向所述负载供电的驱动电压(V20)和/或驱动电流(I20)，

-控制由所述功率转换器单元提供给所述负载的电功率水平，

-确定能够从所述输入端子汲取的所述电功率的水平，以及

-将所确定的所述电功率的水平存储在存储器设备(36)中。

11.根据权利要求1所述的驱动方法，其中反复地将从所述输入端子汲取的所述电功率的水平存储(48)在所述存储器设备中，然后降低(50)所述电功率的水平以确定作为所述电功率的水平的最小功率水平。

12.根据权利要求11所述的驱动方法，其中降低所述电功率的水平直到从所述输入端子汲取的电功率被切断。

13.根据权利要求10所述的驱动方法，其中连续地或逐步地降低功率水平。

14.根据权利要求10所述的驱动方法，其中在操作期间定期地确定所述电功率的水平。

15.一种照明装置，所述照明装置包括具有一个或多个LED(18)的光单元(16)、用于提供电功率的驱动器单元(12)以及用于驱动所述光单元的根据权利要求1所述的驱动器设备(24)，其中所述驱动器单元适于驱动照明设备，所述驱动器设备被连接到所述驱动器单元用于接收电功率。