CN109275222B - 三路全向led灯驱动器电路 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及三路全向LED灯驱动器电路。LED驱动器电路具有整流器电路，所述整流器电路包括耦合到第一AC电压线的第一输入端子和耦合到第二AC电压线的第二输入端子。所述整流器电路被配置为将所述第一AC电压线上的第一AC电压和所述第二AC电压线上的第二AC电压转换为DC电压。所述驱动器电路具有切换电路，所述切换电路耦合到所述第一AC电压线和所述第二AC电压线并且被配置为基于所述第一AC电压和所述第二AC电压生成参考AC电压。所述驱动器电路具有电力管理电路，所述电力管理电路被配置为基于生成的AC参考电压向LED灯提供电流或电力。所述驱动器电路具有供电电路，所述供电电路被配置为向所述电力管理电路提供恒定的电流或电力。
Description
本申请是申请日为2014年4月18日、申请号为201480021633.9、名称为“三路全向LED灯驱动器电路”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及LED灯的领域。更具体地，本公开涉及用于三路全向LED灯的驱动器电路。
背景技术
使用三路白炽灯泡的三路照明器材产生三个级别的光中的一个，即，低级别的光、中级别的光或高级别的光，这取决于三路开关的位置。三路开关具有三个触头，用于接收三个线路或三个导线，两个为带电线，一个为中性线。依据开关的位置，带电线的任何一个导电、两个都导电或者两个都不导电。白炽灯泡具有两个独立的灯丝，每个分别耦合到两个带电线。当第一带电线导电而第二带电线不导电时，第一灯丝接收电流，因而白炽灯泡产生低级别的光。当第二带电线导电而第一带电线不导电时，第二灯丝接收电流，因而白炽灯泡产生中级别的光。最后，当两个带电线都导电时，两个灯丝都接收电流，因而白炽灯泡产生高级别的光。
比起白炽灯泡，LED灯源更有效率并且具有更长的寿命。因此，希望改进LED灯泡以适应目前的白炽灯照明器材，使得白炽灯泡可以用LED灯泡代替。而LED灯泡不使用灯丝产生光。相反，LED灯泡利用发光二极管(LED)产生光。可以将多个发光二极管封装到LED装置中，目的在于当LED装置接收来自电源的电流时，生成要求的发光级别。为了改进LED灯泡以配合三路照明器材的三路开关，LED灯泡可以设计为包括第二LED装置。因此，LED灯泡的两个LED装置可以起到与白炽灯泡的两个灯丝相似的功能，并依据三路开关的位置而产生三个不同级别的光。然而，在LED灯泡中包括两个独立的LED装置可能不经济节约，因为这样的LED灯泡会需要两倍数量的组件。另外，包括两个LED装置的LED灯泡可能需要形状因数，具有可能不是所希望的尺寸或形状。
发明内容
LED驱动器电路具有整流器电路，所述整流器电路包括耦合到第一AC电压线的第一输入端子和耦合到第二AC电压线的第二输入端子。整流器电路被配置为将第一AC电压线上的第一AC电压和第二AC电压线上的第二AC电压转换为DC电压。LED驱动器电路具有切换电路，所述切换电路耦合到第一AC电压线和第二AC电压线，并且被配置为基于第一AC电压和第二AC电压生成参考AC电压。LED驱动器电路具有电力管理电路，所述电力管理电路被配置为基于生成的AC参考电压向LED灯提供电流。LED驱动器电路具有供电电路，所述供电电路被配置为接收DC电压并且向电力管理电路提供恒定的供电。
三路LED灯包括LED和LED驱动器电路。LED驱动器电路包括三路整流器电路，所述三路整流器电路耦合到中性线、第一AC电压线和第二AC电压线，并且被配置为生成DC电压输出。LED驱动器电路包括切换电路，所述切换电路耦合到第一AC电压线和第二AC电压线，并且被配置为基于第一电压线和第二电压线的导电状态切换到第一AC参考电压、第二AC参考电压和第三AC参考电压的一个。LED驱动器电路包括电力管理电路，所述电力管理电路被配置为基于由切换电路选择的AC参考电压向LED提供电流。LED驱动器电路包括供电电路，所述供电电路被配置为接收DC电压输出并且向电力管理电路提供恒定的电流。
附图说明
在附图中，结合下文提供的详细说明，结构被例示为描述本教导的示例性方面。相似的元件用相似的附图标记指示。应理解，示为单个组件的元件可以用多个组件替换，而示为多个组件的元件可以用单个组件替换。附图不是按比例绘制的，且某些元件的比例可能为了例示的目的而被夸大。
图1例示了用于三路全向LED灯的示例驱动器电路。
图2例示了用于三路全向LED灯的示例驱动器电路。
图3是如图2中所例示的示例整流器电路。
图4是如图2中所例示的示例切换电路。
图5是如图2中所例示的示例供电电路。
图6是切换电路的替代实施例。
具体实施方式
图1例示了用于驱动三路全向LED灯的示例驱动器电路100。驱动器电路100耦合到三个输入线：第一AC电压线102，第二AC电压线104和中性线106。第一AC电压线102、第二AC电压线104和中性线106可以耦合到三路开关(未示出)，用于控制第一AC电压线102和第二AC电压线104处于导电状态的时间。换言之，可以选择性地控制第一AC电压线102和第二AC电压线104为通或断。
驱动器电路100包括整流器电路108，整流器电路108用于将第一AC电压线102上的AC电压和第二AC电压线104上的AC电压转换为DC电压。在一个示例中，整流器电路108是三个并联的半桥二极管电路的结合。
驱动器电路100包括切换电路110，切换电路110基于第一AC电压线102和第二AC电压线104生成参考电压。具体地，切换电路110基于第一AC电压线102和第二AC电压线104的导电状态切换到第一AC参考电压、第二AC参考电压和第三AC参考电压的一个。例如，当第一AC电压线102是通或导电并且第二AC电压线104是通或导电时，切换电路110切换到第一AC参考电压；当第一AC电压线102是通或导电并且第二AC电压线104是断或不导电时，切换电路110切换到第二AC参考电压；而当第一AC电压线102是断或不导电并且第二AC电压线104是通或导电时，切换电路110切换到第三AC参考电压。
在一个示例中，第一参考电压是低电压，第二参考电压是中电压，而第三参考电压是高电压。在一个示例中，第二参考电压可以是第一参考电压的电压的两倍，而第三参考电压可以是第一参考电压的参考电压的三倍。
在一个示例中，切换电路110和电力管理电路112可以结合到单个集成电路中，所述集成电路包括二者的所描述的功能。
驱动器电路100包括电力管理电路112，电力管理电路112基于生成的AC参考电压向LED电路114提供电流。例如，当切换电路110生成第三参考电压时，电力管理电路112可以为LED电路114提供最大电力电平；当切换电路110生成第二参考电压时，电力管理电路112可以为LED电路114提供最大电力电平的2/3；而当切换电路110生成第一参考电压时，电力管理电路112可以为LED电路114提供最大电力电平的1/3。最大电力电平可以定义为LED电路114为了达到完全亮度所需要的电流。因此，依据生成的参考电压，可以控制LED电路114以低级别、中级别或高级别来发光。
驱动器电路110包括供电电路116，供电电路116用于接收来自整流器电路108的DC电压，并且用于向电力管理电路112或LED电路114提供恒定的电流或供电。如所说明的，可以选择性地控制由整流器电路108所接收的第一AC电压线102和第二AC电压线104为通或断。然而，不论第一AC电压线102是开、第二AC电压线104是开还是二者都是开，供电电路116确保向电力管理电路112供给恒定的电压，不论第一AC电压线102和第二AC电压线104的导电状态是怎样的。
在一个示例中，基于整流器电路108的DC输出电压，供电电路116通过调整内部阻抗维持恒定的电流。例如，随着DC输出电压增加，供电电路116增加内部阻抗以维持恒定的电压输出。在另一个示例中，基于DC电压，供电电路116通过调整接通的时间或关断的时间来维持恒定的电流。
图2例示了图1的驱动器电路100的示例实现方式，包括整流器电路108、切换电路110、电力管理电路112、LED电路114和供电电路116。除了向LED电路114提供电力，电力管理电路112感测LED电路114处的电流并且将感测到的电流与由切换电路110生成的参考电压进行比较。电力管理电路112基于参考电压相应地调整供给到LED电路114的电流以确保恒定的电流供给。电力管理电路112可以是集成电路(诸如由Texas Instrument制造的LM3445)或任何适合的能将感测到的电流与参考电流比较并且基于参考电压来供给恒定电流的电路。
图3是图2的整流器电流108的局部放大图。整流器电路108包括耦合到第一AC电压线102的第一输入端子302和耦合到第二AC电压线104的第二输入端子304。整流器电路还包括耦合到中性线106的第三输入端子306。
在一个示例中，整流器电路108是三个并联的半桥二极管电路的组合。例如，整流器电路108包括第一四桥二极管电路BR1(或两个半桥二极管电路)。BR1与二极管D2和D6并联连接，二极管D2和D6串联连接，以形成第三半桥二极管电路。
参照回图2，切换电路110耦合到第一AC电压线102和第二AC电压线104。图4是图2的切换电路110的局部放大图。切换电路110包括分别耦合到第一AC电压线102和第二AC电压线104的开关Q3和Q4。根据第一AC电压线102和第二AC电压线104是否是导电状态，接通或关断Q3和Q4。进而，开关Q3和Q4的位置确定由切换电路110选择的参考电压。
具体地，当Q3和Q4都关断(意味着第一AC电压线102和第二AC电压线104都不传导电流)时，切换电路也不传导任何电流，因而不产生参考电压。当第一AC电压线102和第二AC电压线104导电时，Q3和Q4都接通，因而将电阻器R15和R8关断或接地，因而产生第一参考电压，第一参考电压为全容量的1/3。当第一AC电压线102导电而第二AC电压线不导电时，Q3是开的而Q4是关的。这将电阻器R15关断并且将电阻器R8接通，因而产生第二参考电压，第二参考电压为全容量的2/3。当第一AC电压线102不导电而第二AC电压线104导电时，Q3是关的而Q4是开的。这将电阻器R8关断并且将电阻器R15接通，因而产生第三参考电压，第三参考电压为全容量。
图5是图2的供电电路116的局部放大图。供电电路116具有电流调整电路，电流调整电路包括与二极管D7并联的开关Q1。结合二极管D7，开关Q1通过使用电阻器R3和齐纳二极管(Zener Diode)D7的选择性组合整流阻抗来确保恒定的电压输出。
在一个示例中，供电电路116包括二极管堆502，二极管堆502包括第一齐纳二极管D13、第二齐纳二极管D14和第三齐纳二极管D15。第一齐纳二极管D13、第二齐纳二极管D14和第三齐纳二极管D15串联连接，并且被配置为箝住电压并防止供给到电力管理电路112的电力响应于温度的增加而增加。在一个示例中，第一齐纳二极管D13、第二齐纳二极管D14和第三齐纳二极管D15是额定小于5伏特的负特性二极管。
图6例示了切换电路110的替代实施例，其中切换电路110和电力管理电路112的功能可以结合到单个浮置的集成电路602中。浮置的集成电路602被配置为耦合到两个输入线604和606，两个输入线604和606进而分别与第一AC电压线102和第二AC电压线104相关联。
除了能将感测到的电流与参考电压进行比较并相应地调整供给到LED电路114的电流，浮置的集成电路602还被配置为检测两个输入线604和606分别是通还是断，并相应地生成参考电压。例如，当第一AC电压线102和第二AC电压线104导电并且当浮置接地(F)在GND电平时，二极管D7和D8都是导电的，因而电阻器R5和R6上的电压传递到输入线604和606，并且浮置的集成电路602生成第一参考电压。当仅有第一AC电压线102导电时，浮置的集成电路602生成第二参考电压。当仅有第二AC电压线104导电时，浮置的集成电路602生成第三参考电压。浮置的集成电路602使用生成的参考电压来与感测到的电流进行比较并且调整供给到LED电路114的电流。
集成电路602是浮置的，因为浮置接地(F)在地电平和第二电平电压之间移动。当浮置接地在地电平时，二极管D7和D8分别提供跨电容器C4和C6的电压，电容器C4和C6进而存储电压并且在输入线604和606上向浮置的集成电路602提供输入信号。
应理解，由浮置的集成电路602生成的第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压可以生成为任何适合的电平。具体地，第二参考电压和第三参考电压不局限于为第一参考电压的电平的两倍或三倍。例如，中参考电压可以是低参考电压的电平的两倍、三倍、四倍等等。同样地，第三参考电压可以是第一参考电压的任何适合的倍数。
对于在说明书和权利要求中使用的术语“包括”或“具有”的范围，其按照与术语“包含”在权利要求中被采用为过渡词时被阐释的那样相似的方式，旨在为包含性的。此外，对于采用的术语“或”(例如，A或B)的范围，其旨在表示“A或B或二者”。当申请人旨在表示“仅有A或B但不是二者”时，那么将采用术语“仅有A或B但不是二者”。因此，此处术语“或”的使用是包含性的，而不是排他性的使用。见Bryan A.Garner的A Dictionary of ModernLegal Usage 624(第二版，1995)。还有，对于在说明书和权利要求中使用的术语“中”或“内”的范围，其旨在额外地表示“上”或“之上”。此外，对于在说明书和权利要求中使用的术语“连接”的范围，其旨在不仅表示“直接连接到”，还表示“非直接连接到”，诸如通过其它组件连接。
尽管已经通过对本公开的示例方面的说明例示了本申请，并且尽管已经相当详细地说明了所述示例方面，申请人的意图不在于将所附权利要求的范围限制或者以任何方式局限于这些细节。对于本领域技术人员而言，额外的优势和修改将是容易发现的。因此，本申请在其更广的方面不局限于特定细节，示出的和说明的是代表性的设备和方法以及例示性的示例。因此，在不脱离申请人的一般发明构思的精神和范围的情况下，可以不遵循这样的细节。
Claims (10)
1.一种LED驱动器电路，用于向LED灯提供三路照明控制以产生低级别、中级别和高级别中的一个级别的光，所述LED驱动器电路包括：
整流器电路，包括耦合到第一AC电压线的第一输入端子和耦合到第二AC电压线的第二输入端子，其中所述整流器电路将所述第一AC电压线上的第一AC电压和所述第二AC电压线上的第二AC电压转换为DC电压，并且所述第一AC电压线和第二AC电压线两者被选择性地控制为通或断，以便向LED灯提供三路照明控制；
集成浮置电路，具有在地电平和第二电压电平之间切换的浮置接地，所述集成浮置电路耦接到所述第一AC电压线和第二AC电压线，并且基于所述第一AC电压线和第二AC电压线为通或断来生成AC参考电压，其中AC参考电压对应于由LED灯产生的低级别的光、中级别的光和高级别的光中的一个级别的光，并且其中所述集成浮置电路基于生成的AC参考电压提供到LED灯的电流；
第一二极管，连接到所述第一AC电压线和所述集成浮置电路；以及
第二二极管，连接到所述第二AC电压线和所述集成浮置电路，其中如果所述第一AC电压线和第二AC电压线导通并且所述浮置接地处于地电平，则所述第一二极管和所述第二二极管导通并且所述集成浮置电路生成对应于低级别的AC参考电压。
2.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，其中如果只有第一AC电压线导通，则集成浮置电路生成对应于中级别的AC参考电压。
3.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，其中如果只有第二AC电压线导通，则集成浮置电路生成对应于高级别的AC参考电压。
4.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，包括与所述第一二极管联通的第一电容器和与所述第二二极管联通的第二电容器，并且其中如果所述浮置接地处于地电平，则所述第一二极管和第二二极管提供分别跨所述第一电容器和所述第二电容器的电压。
5.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，其中如果只有第一AC电压线导通，则集成浮置电路生成对应于中级别的AC参考电压；如果只有第二AC电压线导通，则集成浮置电路生成对应于高级别的AC参考电压；对应于中级别的AC参考电压基本上是对应于低级别的AC参考电压的电压的两倍，并且对应于高级别的AC参考电压基本上是对应于低级别的AC参考电压的电压的三倍。
6.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，包括中性线。
7.根据权利要求6所述的LED驱动器电路，其中所述整流器包括耦接到所述中性线的第三输入端子。
8.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，其中所述整流器电路是三个并联的半桥二极管电路的组合。
9.根据权利要求1所述的LED驱动器电路，其中所述集成浮置电路将AC参考电压与感测到的电流进行比较，并且基于该比较调整提供到所述LED灯的电流。
10.一种LED灯，用于产生低级别、中级别和高级别中的一个级别的光，所述LED灯包括：
至少一个LED；以及
LED驱动器电路，用于向所述至少一个LED提供三路照明控制，所述驱动器电路包括：
整流器电路，包括耦合到第一AC电压线的第一输入端子和耦合到第二AC电压线的第二输入端子，其中所述整流器电路将所述第一AC电压线上的第一AC电压和所述第二AC电压线上的第二AC电压转换为DC电压，并且所述第一AC电压线和第二AC电压线两者被选择性地控制为通或断，以便向所述至少一个LED提供三路照明控制；
连接到所述第一AC电压线的第一二极管和连接到所述第二AC电压线的第二二极管；以及
集成浮置电路，具有在地电平和第二电压电平之间切换的浮置接地，所述集成浮置电路耦接到所述第一AC电压线和第二AC电压线，并且基于所述第一AC电压线和第二AC电压线为通或断来生成AC参考电压，其中AC参考电压对应于由所述至少一个LED产生的低级别的光、中级别的光和高级别的光中的一个级别的光，并且其中所述集成浮置电路基于生成的AC参考电压提供到所述至少一个LED的电流，其中如果所述第一AC电压线和第二AC电压线导通并且所述浮置接地处于接地，则所述第一二极管和所述第二二极管导通并且所述集成浮置电路生成对应于低电平的AC参考电压。
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