CN107079555A

CN107079555A - 线性后调节器

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Publication number: CN107079555A
Application number: CN201580059605.0A
Authority: CN
Inventors: R·埃尔弗里奇
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: RU2017119236A3; RU2692700C2; US20170325302A1; JP2017533558A; CN107079555B; JP6679589B2; WO2016071146A1; US10070487B2; RU2017119236A; EP3216316A1; EP3216316B1

Abstract

本发明描述了一种线性后调节器(1)，其被实现用于LED照明装置(2)，其中，线性后调节器(1)包括：控制环路级联(L1、L2、L3)，被实现用于连接在LED照明负载(20)的端子与LED照明装置(2)的功率转换器(21)之间；晶体管(Q)，被实现为调节通过LED照明负载(20)的LED电流(I_LED)；第一输入(11)，用于连接至参考电流输入(I_ref)；第二输入(12)，用于连接至性能参数输入(V_ref、ΔIref)；以及输出，用于将线性后调节器(1)的功率控制输出(Pctr)连接至功率转换器(21)；其中，控制环路级联(L1、L2、L3)包括至少两个互连的控制环路(L1、L2、L3)以基于参考电流输入(I_ref)调节LED电流(I_LED)，并且基于性能参数输入(V_ref、ΔIref)调节LED照明装置(2)的另一性能参数。本发明还描述了一种LED照明装置(2)以及一种对LED照明装置(2)的LED照明负载(20)的电流进行后调节的方法。

Description

线性后调节器

技术领域

本发明描述了一种线性后调节器(linear post-regulator)、一种LED照明装置以及一种对LED照明装置的LED照明负载的电流进行后调节的方法。

背景技术

随着制造成本的降低，LED照明变得越来越流行，从而提供用于许多安装类型的可负担得起的LED灯。在用于室内或室外照明的一种广泛类型的LED照明设备中，整流器被用于对市电输入进行整流，并且LED驱动器将期望的电压和电流水平传送至包括一个或多个LED串的LED布置。由于成本原因，许多LED驱动器使用单级功率转换架构，即使驱动器要求高功率因子。然而，这会导致高LED波纹电流。可能通过与LED并联的存储电容器在一定程度上补偿波纹电流，但是由于LED的有限动态电阻而不能被完全校正。由于效率增加的LED技术，动态电阻还趋于适时进一步降低。明显的波纹电流还会不利地影响LED的发光效率。

在校正该问题的已知方法中，线性后调节器连接在LED布置的输出处，并且用于控制LED电流，同时通过功率转换器来控制对LED布置的电压供应。现有的线性后调节器可以相对廉价，但是一般来说与损耗的增加相关联。一般地，线性后调节器包括晶体管，其用作控制通过LED的电流的可控电阻。因此，通过该可控电阻消散一些功率。为了解决所得到的热量，要求附加的或更大的散热器，向照明应用增加了总成本。已知类型的线性后调节器的另一缺陷在于：光输出上的闪烁的水平可能增加，因为存储电容器可以在这种照明装置的寿命期间下降到其初始值的50％。这种系统中的闪烁很大程度上取决于LED的动态电阻。特别地，单独的LED驱动器将不得不应对众多的LED类型，因此不得不应对大范围的动态电阻。

难以和/或成本昂贵地降低后调节器损耗。如已经提到的，解决该问题的一些方式是通过使用较大的散热器来改进热管理，然而这会不利地增加产品的总体尺寸并增加总成本。可替换地，开关模式转换器可被用作第二功率级，这会实现几乎可忽略的闪烁，但是这是非常昂贵和庞大的，并且还增加了损耗。在另一方法中，较大的存储电容器被用于避免对后调节器的需求；然而，电容器的物理尺寸随着其值的增加而增加，并且成本也增加。当不采用校正措施时，灯最终会显示出明显的闪烁。

因此，本发明的目的在于提供一种避免上述问题的改进线性后调节器。

发明内容

本发明的目的通过权利要求1的线性后调节器、权利要求10的LED照明装置以及权利要求13的对LED照明负载的电流进行后调节的方法来实现。

根据本发明，线性后调节器被实现用于LED照明装置，并且包括：控制环路级联，被实现用于连接在LED照明负载的端子与功率转换器之间；晶体管，被实现为调节通过LED照明负载的LED电流；第一输入，用于连接至参考电流；第二输入，用于连接至性能参数；以及输出，用于将线性后调节器的功率控制输出连接至功率转换器；其中，控制环路级联包括至少两个互连的控制环路，它们一起动作以基于参考电流输入来调节LED电流，并且基于性能参数输入调节LED照明装置的另一性能参数。

可由根据本发明的后调节器控制的性能参数可以是后调节器损耗或LED装置的光输出的闪烁。根据本发明的线性后调节器可以有利地将后调节的损耗减少到最小，同时允许电容器尺寸与光输出的闪烁之间的可调节的折中。例如，根据本发明的线性后调节器可以在LED照明装置的寿命期间实现基本恒定的后调节损耗或者基本恒定的闪烁。根据本发明的线性后调节器的优势在于：可以实现最小损耗操作和/或最小电流波纹操作，同时允许使用更小的存储电容器。根据本发明的线性后调节器可以有利地使用价格低廉的模拟部件实现。根据本发明的线性后调节器的物理尺寸还可以有利地较小，使其可用于照明器材壳体仅具有用于附加电路的有限可用空间的各种应用，例如当根据本发明的后调节器被用于改装现有产品系列时。LED照明负载的端子可以是其阴极端子(例如，串中最后一个LED的阴极)或者其阳极端子(串中第一个LED的阳极)。根据本发明的后调节器优选地连接在LED照明负载的阴极与功率转换器的节点或输入端之间。例如，LED串的最后一个LED可以连接至后调节器的电路节点，并且后调节器的功率控制输出可以连接至功率转换器的适当节点。

根据本发明，LED照明装置包括：单级功率转换器，用于连接至诸如市电电源的电源；LED照明负载，包括多个LED；以及根据本发明的线性后调节器，连接在LED照明负载的端子与功率转换器的端子之间；以及输入装置，用于向线性后调节器提供参考电流和性能参数。根据期望的效果，性能参数可以是参考电压或参考电流波纹。

在根据本发明的LED照明装置中，第一和第二输入可以包括本地信号源，例如对于照明装置而言是本地的。例如，可以从一个或多个参考电压中得到参考电流和/或性能参数，其可以根据设计是固定的，或者例如可以在配置阶段期间被预设。可替换地或此外，在LED照明装置被实现为无线网络的一部分的情况下，参考电流和/或性能参数可以作为信号(例如，无线信号)被传输至照明装置。

LED照明装置的优点在于，其可以实施廉价和紧凑的LED驱动器。线性后调节器可以被配置为在照明装置的寿命期间确保恒定的后调节损耗或恒定的闪烁，而与连接至驱动器的LED负载的动态电阻无关。

根据本发明，对LED照明负载的电流进行后调节的方法包括以下步骤：提供后调节器，后调节器包括用于连接在LED照明负载的端子与功率转换器的节点之间的具有至少两个互连的控制环路的控制环路级联、以及用于控制通过LED照明负载的LED电流的晶体管；向后调节器提供用于连接至参考电流的第一输入；向后调节器提供用于连接至参考电压或参考电流波纹的第二输入；以及施加控制环路级联以基于参考电流调节LED电流。为此，后调节器还向功率转换器提供功率控制输出信号。

根据本发明的方法的优点在于：可以以有利简单的方式使用关于电流和电压的可用信息，以生成调节LED电流以及一个或多个其他性能参数的特定控制信号，从而实现期望的控制模式。

从属权利要求以及以下说明书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组合。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以同样地应用于另一种权利要求类别。

以下，但是不以任何方式限制本发明，可以假设LED照明负载包括至少一个LED串。例如，LED照明负载可以包括LED串，其具有100V的正向电压以及25V的总额定功率，并且可以实施低成本驱动器，诸如相对简单的开关模式功率转换器。再次，不以任何方式限制本发明，可以在下面假设功率转换器是被配置为得到高功率因子的开关模式电源。

如上所述，根据将被执行的期望类型的校正或优化，可以在两种模式中的一种模式下使用根据本发明的线性后调节器。在本发明的一个优选实施例中，基于来自控制环路级联的控制环路的反馈信号控制后调节器的调节损耗。在这种实施例中，性能参数包括对应于“期望损耗”或“参考损耗”的参考电压输入，并且控制环路级联被实现为向功率转换器提供反馈信号或功率控制信号，以使其相应地调节输出电压。“功率控制信号”在下文还可以称为“功率校正信号”。在该实施例中，在“恒定损耗”控制模式中操作照明装置。

在本发明的替换优选实施例中，基于控制环路级联的控制环路的反馈信号控制LED照明负载的光输出的闪烁水平。在这种实施例中，性能参数包括表示“期望电流波纹”或“期望闪烁”的参考电流波纹，并且控制环路级联被实现为向功率转换器提供反馈信号或功率校正信号以使其相应地调节LED电流上的电流波纹。在这种实施例中，在“恒定闪烁”模式中操作照明装置。后调节的LED电流上的波纹或闪烁的减小还可以导致光输出的有利增加，从而可以补偿后调节器损耗中的任何增加。

在任何情况下，控制环路级联包括调节通过LED装置的电流的控制环路。为此，线性后调节器包括被实现为向晶体管提供控制信号的第一控制环路。控制信号的极性和尺寸取决于用于允许电流流过LED的晶体管的类型。优选地，晶体管包括场效应晶体管(FET)，诸如n沟道耗尽模式MOSFET。在根据本发明的线性后调节器中，晶体管不被用作“接通/断开”开关，而是代替地被控制为在其线性模式(作为可控电阻)或其饱和/完全导通模式中进行操作。在使用BJT实施晶体管的替换实施例中，控制电流被施加给BJT的基极。优选地，第一控制环路被提供以LED电流的测量值以及与参考电流输入有关的信号。使用适当的内反馈布置，第一控制环路可以响应于瞬时情况，基本上即刻连续地调整用于晶体管的控制信号，使得可以根据要求连续地调节通过LED的电流。

在本发明的优选实施例中，线性后调节器包括第二控制环路，其被实现为基于参考电流和测量的LED电流生成第一环路参考电流。这将在附图的描述中更加详细地进行解释。

在本发明的另一优选实施例中，线性后调节器的控制环路级联包括一控制环路，其被实现为向基于性能参数和后调节器两端的电压控制其功率的功率转换器提供控制信号，从而根据后调节器是否被实现为实现照明装置的“恒定损耗”操作或“恒定闪烁”操作，来使用控制信号以获得如上所述的性能参数的期望校正。由于第一和第二控制环路用于控制晶体管，从而调节LED电流水平，后调节器两端的电压将根据LED电流而改变。在“恒定损耗”操作模式中，该电压与对应的性能参数输入一起随后被第三控制环路用于生成到功率转换器的功率校正信号。在“恒定闪烁”操作模式中，测量的电流与参考电流输入一起用于生成到功率转换器的功率校正信号。

可以任何适当的方式实现根据本发明的线性后调节器的控制环路。优选地，控制环路包括模拟部件和多个运算放大器的布置。

本发明的其他目的和特征将根据结合附图考虑的以下详细描述而变得明显。然而，将理解，附图仅用于说明的目的而不作为对本发明的限制的限定。

附图说明

图1示出了根据本发明的LED照明装置的第一实施例的简化示意性表示；

图2示出了图1的LED照明装置的第一详尽示意性表示；

图3示出了根据本发明的线性后调节器的第一实施例；

图4示出了图1的LED照明装置的第二详尽示意性表示；

图5A示出了根据本发明的LED照明装置在操作的“恒定损耗”模式期间的示例性波形；

图5B示出了根据本发明的LED照明装置在操作的“恒定闪烁”模式期间的示例性波形；

图6示出了可由根据本发明的线性后调节器实现的相对后调节器损耗的示图；

图7示出了用于驱动LED布置的现有技术的驱动器；

图8示出了用于驱动LED布置的另一现有技术的驱动器。

在附图中，类似的符号全部表示类似的对象。附图中的对象没有必要按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的LED照明装置2的简化示意性表示。电源22将整流信号传输至单级高功率因子(HPF)前端开关模式转换器21。存储电容器或缓冲电容器C_BUF连接在转换器21的输出两端，并且被布置为与包括照明负载20和根据本发明的后调节器1的串联布置进行并联。根据本发明的后调节器1被实现为连接在LED照明负载20的阴极端和转换器21的端子之间。示出了后调节器1两端的电压V_PR。如上所述，照明负载包括LED布置20。LED照明装置2包括根据本发明的线性后调节器1，其包括多个级联的控制环路以控制平均LED电流I_LED，并且还降低后调节器损耗。为此，参考信号V_ref、I_ref被施加给线性后调节器1，后调节器1又生成功率校正信号P_ctr提供给HPF转换器21。图1示出了后调节器1接收两个设置点V_ref、I_ref或参考信号V_ref、I_ref，并且生成控制信号P_ctr，该控制信号被馈送给转换器21以实现期望的功率转换。例如，如果转换器21是降压类型的开关模式功率转换器21，则功率校正信号P_ctr可以指定输入峰值电流阈值。

用于提供参考信号V_ref,I_ref的输入装置11、12可以包括本地信号源，即，照明装置2的本地。例如，可以从一个或多个参考电压(其可以在设计阶段设置，或者可以在配置过程期间预设)中得到参考电流输入I_ref和/或性能参数输入V_ref。如已经描述的，如果LED照明装置2被实现为无线网络的一部分，则参考信号V_ref、I_ref可以作为无线信号被传输至照明装置2。

图2示出了图1的照明装置2中的线性后调节器1的可能实施方式，示出了线性后调节器1的控制环路如何可以实现用于“恒定损耗”的操作模式。这里，半导体晶体管Q被用于调节流过LED照明负载的电流。示出后调节器1两端的电压V_PR。在该实施例中，晶体管Q包括n沟道耗尽型MOSFET，其可以通过在栅极端处施加适当的电压来控制，使得晶体管Q在其线性模式(即，作为可控电阻)或者其饱和/完全传导模式中进行操作。在第一或“内”环路中，如参照图5A所说明的，在“高间隔”阶段T_HI期间，LED电流I_LED被第一控制器CTR1控制为由参考信号I_{ref_L1}指定的水平。外控制环路利用电流反馈FB2和控制器CTR2来确保满足由设置点I_ref指定的平均电流要求，并且向内环路提供参考信号I_{ref_L1}。第三环路包括电压反馈FB3和控制器CTR3，其涉及功率转换器21以控制总的转换功率，从而实现由设置点或性能参数V_ref指定的期望后调节器损耗。三个反馈环路一起执行来基于MOSFET Q的栅极电压控制LED电流I_LED，并且基于施加于前端21的功率校正信号P_CTR来控制总线电压V_bus。

图3示出了在根据本发明的线性后调节器1的实施例中的控制环路L1、L2、L3的可能实施方式。这里，可以使用运算放大器和小信号无源部件来实现控制器单元。与内电源电压的电连接以惯常方式通过“Vcc”标记来指示。可以通过将示图右上角处的节点连接至LED串的最后一个阴极以及通过将功率校正信号P_ctr连接至前端功率转换器21的对应输入来在照明电路中使用线性后调节器1。该示图示出了可以如何实施第一和第二控制环路L1、L2。这里，控制信号Q_control控制还控制通过LED布置的电流I_LED，该电流又影响后调节器两端的电压V_PR以及晶体管Q两端的压降V_DS。这又会影响第一环路参考电流I_{ref_L1}的值等。因此，第一和第二控制环路L1、L2还连接至控制环路级联中的第三控制环路L3，因为后调节器1两端的电压V_PR被用于调节由第三控制环路L3输出的功率校正信号P_ctr，但是该电压还被通过第一控制环路L1与第二控制环路L2协作生成的控制信号Q_control所影响。

图4示出了具有根据本发明的线性后调节器1的不同实施例的另一LED驱动器布置2的简化示意性表示，其使用两个环路L1、L2。设置大部分与图2相同，例如，LED电流I_LED被第一控制环路的第一控制器CTR1控制为由第一或“内”环路L1中的参考信号I_{ref_L1}指定的水平。在该实施例中，性能参数包括电流波纹设置点ΔI_ref或“闪烁设置点”，其指定能够在LED电流I_LED上容忍的最大电流波纹幅度。由于闪烁与电流波纹直接相关，所以电流波纹设置点ΔI_ref还可以称为“期望闪烁”。通过将期望波纹ΔI_ref添加至参考输入I_ref来得到参考信号I_{ref_L1}。该实施例通过平均电流(由参考输入I_ref指定)和电流波纹幅度ΔI_ref(将在图5B中示出平均LED电流I_ref、参考信号I_{ref_L1}和电流波纹幅度ΔI_ref之间的关系)的闭环控制实现电流波纹的明确控制。可以经由功率转换器来控制参考输入I_ref(例如，如果功率转换器21是降压型转换器，则其占空比或输入峰值电流可被用作操作值)，并且通过第二控制环路的控制器CTR2输出功率校正信号P_CTR。在该实现中，照明装置2可以被驱动以保持闪烁指数处于基本恒定的期望水平。这种类型的控制的优点在于，可以抵消缓冲电容器C_BUF在其寿命期间的劣化效应。

在一个替换实施例中，可以通过将参考平均电流I_ref与大于1的因子相乘来生成电流波纹幅度ΔI_ref。例如，与1.15的因子的相乘将表示具有峰值电流的波纹电流比平均电流高15％。如果平均电流由于系统的再配置而变化，或者如果照明装置将用于调光的操作模式，则这种类型的控制可以是优选的。在可调光灯的情况下，相乘因子还可以是平均电流的函数；使得相乘因子在灯被调光时变小。

根据本发明的线性后调节器的动作是调节LED电流I_LED，使得后调节器1的损耗被最小化(如在图2和图3中解释的)，或者通过实现高和低输出电流水平之间的小差异，即通过降低LED电流I_LED上的波动水平来减少闪烁(如图4中所描述的)。图5A和图5B示出了用于上述LED照明装置2的电压波形(每一种情况下示图的上部)和电流波形(每一种情况下示图的下部)。图5A示出了“恒定损耗”模式中的后调节器1的操作，而图5B示出了“恒定闪烁”模式。驱动器21的总线电压V_bus和总线电流I_bus包括DC分量以及基本上为正弦的AC分量。每个半市电周期都可被再分为两个间隔或阶段T_LO、T_HI。

在第一间隔T_LO中，总线电压V_bus为“低”，即，正弦总线电压V_bus的半波为低谷。在该间隔T_LO期间，第一控制环路L1向晶体管Q施加控制信号Q_control，使得晶体管Q完全导通，并且晶体管Q两端的压降V_DS基本为0。在该间隔T_LO期间，所得到的LED电流I_LED还显示出波谷或低谷，从而跟随总线电流I_bus的正弦形状。

在第二间隔T_HI中，总线电压V_bus为“高”，即，正弦总线电压V_bus的半波为波峰。在该间隔期间，在线性或恒定电流模式中控制晶体管Q，即，作为可控电阻器，使得LED电流I_LED保持在恒定水平，并且在晶体管Q两端存在非零压降V_DS。在该间隔T_HI期间，所得到的LED电压V_LED恒定。

图5A的左手侧示出了在“恒定损耗”模式下操作的照明装置的寿命的早期情况。缓冲电容器C_BUF的标称值为68μF。相对损耗被确定为3％。在该阶段，闪烁指数被测量为6％。在照明装置的寿命期间，电容器劣化。根据本发明的后调节器1根据性能参数输入V_ref对此进行补偿。这在图5A的右手侧示出，其示出了照明装置的寿命的后期情况。缓冲电容器C_BUF劣化到其标称值的一半，即，34μF。由于本发明的后调节，相对损耗仍然有利地为3％。闪烁指数现在被确定为17％。换句话说，作为恒定损耗的回报接受闪烁中的一些增加，因为这降低了照明装置朝向其寿命端子的能量消耗。这种实施例可以在具有有限热预算的应用中是优选的，对于这种应用，过热是重要的问题并且闪烁的稍稍增加可能不会明显。

图5B的左手侧示出了在“恒定闪烁”模式中操作的照明装置的寿命的早期情况。在这种情况下，缓冲电容器C_BUF的标称值也为68μF。相对损耗被确定为2％。在该阶段，闪烁指数被测量为10％。当照明装置在“恒定闪烁”模式中进行操作时，根据本发明的后调节器1根据性能参数输入ΔI_ref补偿缓冲电容器的劣化。图5B的右手侧示出了照明装置的寿命的后期情况。缓冲电容器C_BUF劣化到其标称值的一半，即34μF。由于本发明的后调节，闪烁指数基本保持恒定，并且现在为11％。相对损耗增加到5％。换句话说，作为恒定闪烁的回报接受损耗的一些增加，以在到其寿命的结束前保持由照明装置输出的光的质量。这种实施例可以在诸如用于家庭或办公室应用的室内照明的应用中是优选的，其中，功耗在任何情况下都相对较低，并且闪烁的增加对于用户来说不显著。

图6示出了用于单位功率因子的功率转换器的就可能由根据本发明的线性后调节器实现的相对动态电阻r_dyn[％]而言的用于不同类型的LED的相对后调节器损耗的示图。相对动态电阻表示总LED正向电压的电阻部分。10％的相对动态电阻(示图的左手侧)表示当前可用的中功率LED，而5％的相对动态电阻(示图的右手侧)表示当前可用的高功率LED。未来，期望进一步降低LED的相对动态电阻。

在每一种情况下，针对0％、1％、…、5％的相对损耗示出曲线族。相对损耗可以定义为百分之百减去后调节的效率(百分比)。每一种情况下的Y轴表示由IESNA限定的闪烁指数，并且相对于沿着X轴的存储电容器C_BUF的相对尺寸来绘制。电容器尺寸被归一化为零闪烁要求的理想值，并且表示理想第二阶段的情况。用于0％相对损耗的曲线表示不存在后调节的情况。曲线族与可利用其控制后调节损耗的参考电压V_ref的各种值相关。

特性曲线示出了电容器C_BUF可以相对后调节损耗的百分之几的代价进行“收缩”，同时保持相同值的闪烁指数。对于具有100V LED串的25W灯的上述示例，并且对于具有10％的相对动态电阻r_dyn的LED，当使用具有39μF的值的缓冲电容器C_BUF来代替具有120μF的值的电容器C_BUF时可以保持0.1的闪烁指数，效应是引入5％的相对后调节损耗。根据本发明的LED布置的优点在于，后调节器可用于保持闪烁指数恒定，其鉴于存储电容器C_BUF随时间的期望劣化而言是显著的改进。代替朝向寿命的结束增加闪烁(这是布置在恒定损耗下操作的情况)，“恒定闪烁”的操作模式允许后调节损耗的稍稍增加以抵消缓冲电容器的劣化电容的效应。可替换地，可以显著降低闪烁指数而不增加电容器C_BUF的尺寸。例如，对于具有5％的相对动态电阻r_dyn的LED来说，针对相同的相对尺寸的电容器，闪烁指数可以从约0.22降低到约0.17，但是相对后调节损耗从0％增加到3％。在这种情况下，取决于LED压降，平均光输出也可以稍微增加。闪烁的减少还可以导致LED更加有效的操作。这个与存储电容器的减小尺寸、减少的闪烁和更加可预测的性能一起构成了额外损耗的理由。

图7示出了单级驱动器21被用于驱动LED布置20的现有技术的实现方式。这里，功率转换器21也基于输入电流参考70控制平均LED电流I₇₀。如引言中所说明的，这种单级功率转换架构可由于驱动LED布置20的成本原因是优选的，即使转换器21必须在高功率因子下进行操作。这导致LED电流I₇₀上的高波纹分量，并且该波纹还对LED的发光效率产生不利的影响。由于尺寸限制、电容不可避免的劣化以及关于LED布置的动态电阻的不确定性，不期望的波纹分量不能够通过与LED布置20并联的存储电容器C_BUF可靠地抵消。

图8示出了另一种现有技术的实现方式，其中，向图7的电路增加了线性后调节器81，其目的在于控制LED电流I₈₀，同时功率转换器21控制对LED布置20的供电电压。LED两端的压降由值V_drop表示，而线性后调节器81两端的压降由值V_reg表示。线性后调节器1接收电流参考信号80并通过调整由线性后调节器81的晶体管呈现的电阻来调节LED电流I₈₀。一般地，晶体管形成可控电阻，其具有由V_reg/I₈₀给定的值。然而，由于被晶体管消耗的功率(即I80·V_reg)，已知类型的线性后调节器81的特征在于相对较高的损耗。由于功率转换器的输出电压固定，所以其必须被设计为总是大于V_drop。因此，由于温度变化、分箱(binning)、老化等所引起的V_drop的任何公差导致V_reg的增加，并由此导致损耗的增加。

尽管以优选实施例及其变化的形式公开了本发明，但将理解，在不背离本发明的范围的情况下可以对其进行各种附加的修改和变化。例如，如上所述，后调节器可以布置在功率转换器与LED布置之间，使得后调节器连接至LED布置的阳极。

为了简化，应该理解，本申请中使用“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。提及“单元”或“模块”不排除使用多于一个单元或模块。

Claims

1.一种线性后调节器(1)，被实现用于LED照明装置(2)，所述线性后调节器(1)包括：

控制环路级联(L1、L2、L3)，被实现用于连接在LED照明负载(20)的端子与所述LED照明装置(2)的功率转换器(21)之间；

晶体管(Q)，被实现为调节通过所述LED照明负载(20)的LED电流(I_LED)；

第一输入(11)，用于连接至参考电流(I_ref)；

第二输入(12)，用于连接至性能参数(V_ref、ΔIref)；以及

输出，用于将所述线性后调节器(1)的功率控制输出(Pctr)连接至所述功率转换器(21)；

其中，所述控制环路级联(L1、L2、L3)包括用于基于所述参考电流输入(I_ref)来调节所述LED电流(I_LED)并且基于所述性能参数输入(V_ref、ΔI_ref)来调节所述LED照明装置(2)的另一性能参数的至少两个互连的控制环路(L1、L2、L3)。

2.根据权利要求1所述的线性后调节器，其中，所述性能参数输入(V_ref)包括参考电压(V_ref)，并且其中所述控制环路级联(L1、L2、L3)被实现为基于所述参考电压(V_ref)来调节所述功率转换器(21)的输出电压(V_bus)。

3.根据权利要求1所述的线性后调节器，其中，所述性能参数输入(V_ref)包括参考电流波纹(ΔI_ref)，并且所述控制环路级联(L1、L2、L3)被实现为基于所述参考电流波纹(ΔI_ref)调节所述LED照明负载(20)的LED电流(I_LED)的电流波纹。

4.根据前述权利要求中任一项所述的线性后调节器，包括第一控制环路(L1)，所述第一控制环路(L1)被实现为向所述晶体管(Q)提供控制信号(Q_control)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的线性后调节器，包括第二控制环路(L2)，所述第二控制环路(L2)被实现为基于所述参考电流输入(I_ref)和通过所述晶体管(Q)的电流来生成第一环路参考电流(I_{ref_L1})。

6.根据权利要求4或5所述的线性后调节器，其中，基于由所述第二控制环路(L2)提供的所述第一环路参考电流(I_{ref_L1})来生成所述控制信号(Q_control)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的线性后调节器，包括第三控制环路(L3)，所述第三控制环路(L3)被实现为基于所述性能参数输入(V_ref、ΔIref)和所述后调节器(1)两端的电压(V_PR)来向所述转换器(21)提供功率控制输出(P_ctr)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的线性后调节器，其中，所述晶体管(Q)包括MOSFET，优选为n沟道耗尽模式MOSFET。

9.根据前述权利要求中任一项所述的线性后调节器，其中，所述控制环路(L1、L2、L3)包括多个运算放大器。

10.一种LED照明装置(2)，包括：

单级功率转换器(21)，用于连接至电源(22)；

LED照明负载(20)，包括多个LED；

根据权利要求1至9中任一项所述的线性后调节器(1)，连接在所述LED照明负载(20)的端子与所述功率转换器(21)的端子之间；以及

输入装置(11、12)，用于向所述线性后调节器(1)提供参考电流输入(I_ref)和性能参数输入(V_ref、ΔIref)。

11.根据权利要求10所述的LED照明装置，其中，所述功率转换器(21)包括具有功率因子校正的开关模式功率转换器(21)。

12.根据权利要求10或11所述的LED照明装置，其中，所述输入装置(11、12)连接至所述LED照明装置(2)内的本地信号源，和/或输入装置(11、12)连接至远程信号源。

13.一种对LED照明装置(2)的LED照明负载(20)的电流进行后调节的方法，所述方法包括以下步骤：

提供后调节器(1)，所述后调节器(1)包括用于连接在所述LED照明负载(20)的端子与所述LED照明装置(2)的功率转换器(21)之间的、具有至少两个互连的控制环路(L1、L2、L3)的控制环路级联(L1、L2、L3)以及用于调节通过所述LED照明负载(2)的LED电流(I_LED)的晶体管(Q)；

向所述后调节器(1)提供用于连接至参考电流输入(I_ref)的第一输入(11)；以及

向所述后调节器(1)提供用于连接至性能参数输入(V_ref,ΔIref)的第二输入(12)；

施加所述控制环路级联(L1、L2、L3)以基于所述参考电流输入(I_ref)调节所述LED电流(I_LED)，并且基于所述性能参数输入(V_ref、ΔIref)调节所述LED照明装置(2)的另一性能参数。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，当所述性能参数输入(V_ref)包括参考电压输入(V_ref)时，基于来自所述控制环路级联(L1、L2、L3)的控制环路(L3)的功率控制输出(P_ctr)，控制所述后调节器(1)的调节损耗。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，当所述性能参数输入(ΔIref)包括参考电流波纹输入(ΔIref)时，基于来自所述控制环路级联(L1、L2)的控制环路的功率控制输出(P_ctr)，控制所述LED电流(I_LED)的电流波纹。