CN109587868A

CN109587868A - 用于led照明模块的电子驱动器和led灯

Info

Publication number: CN109587868A
Application number: CN201710909409.9A
Authority: CN
Inventors: 李志峰; 叶惠
Original assignee: Landes Vance
Current assignee: Landes Vance; Ledvance GmbH
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-05
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: DE102018123965B4; US20190104581A1; DE102018123965A1; US10405385B2; CN109587868B

Abstract

本公开提供一种用于LED照明模块的电子驱动器和LED灯。电子驱动器(100)用于将由电子镇流器(200)提供的输入电压转化为LED照明模块(300)的工作电压，并且包括：输入端(121、122、123、124)，用于将电子镇流器(200)连接至电子驱动器(100)；输出端(131、132)，用于将LED照明模块(300)连接至电子驱动器(100)；以及旁路电路(104)，其中，旁路电路(104)适用于：如果在输入端(121、122、123、124)提供低输入电压，则并联连接至输出端(131、132)，以及如果在输入端(121、122、123、124)提供高输入电压，则与输出端(131、132)断开连接。

Description

用于LED照明模块的电子驱动器和LED灯

技术领域

本申请涉及一种用于LED照明模块的电子驱动器和LED灯。

背景技术

多年来，荧光灯作为对白炽灯泡的有效替代已经成为众所周知并且普遍的照明模块。然而，随着LED灯的出现，可获得更加高效和长寿命的照明装置。因此，存在用LED灯代替现有荧光灯的需求。

通常用电子镇流器(还被称为电子控制机构，ECG)来操作当前可用的荧光灯，所述电子镇流器用于调节和限制被提供至荧光灯的电流并且用于在荧光灯的启动过程期间提供点火电压。电子镇流器是荧光灯的灯具的一部分。

更换现有灯具中的现有电子镇流器将是劳动密集的，因此需要大量费用。因此，用已经安装的电子镇流器来操作LED灯是有利的。为了提供与电子镇流器兼容的LED灯，目前可用的LED灯包括电子驱动器，其用于使由镇流器提供的电压和/或电流适用于包括发光二极管的LED灯的照明模块的要求。否则，LED灯的电子部件和/或光电子部件可能由于在启动程序期间产生的高电压而被镇流器损坏或破坏。此外，由于LED灯的功耗低于荧光灯的功耗，因此在没有电子驱动器的情况下，电子镇流器将以不稳定的状态工作。

然而，当前可用的电子驱动器具有一些缺点。例如，在预热阶段期间，可能因电子镇流器提供的不稳定的输入电流而发生LED灯的闪烁。此外，在点火以后，可能发生LED灯的闪烁，特别是在利用调光器来对LED灯调光的情况下。通常，闪烁可能是因较低的输出功率和电子镇流器提供的波纹电流的组合造成的。

这些问题的一个解决方案是增加LED灯的功耗。因此，LED灯的工作电压将大于在预热阶段期间由电子镇流器提供的输入电压。然而，这将需要增加LED灯中的发光二极管的数量，因此将是昂贵的。又一解决方案是检测高点火电压，以及仅在点火已经完成后，将LED灯的照明模块连接到电子镇流器。可是这种做法可能会导致点火后照明模块处的过电流。为了减少闪烁，可以将用于对由电子镇流器提供的波纹电流进行滤波的线性电路添加至电子驱动器，但是由于线性电路中的损耗，这将导致LED灯的高功耗。

发明内容

鉴于当前现有系统的上述缺点，本发明的一个目的是提供一种用于LED照明模块的改进的电子驱动器。又一个目的是提供一种改进的LED灯。

这些目的通过根据独立权利要求的电子驱动器和LED灯来解决。

优选实施例由从属权利要求、说明书和附图给出。

因此，提供了一种用于将由电子镇流器提供的输入电压转化为LED照明模块的工作电压的电子驱动器。该电子驱动器包括：输入端，用于将电子镇流器连接至电子驱动器；输出端，用于将LED照明模块连接至电子驱动器；以及旁路电路，其中，所述旁路电路适用于：如果在输入端提供低输入电压，则并联连接至输出端，以及如果在输入端提供高输入电压，则与输出端断开连接。

优选地，如果在电子驱动器的输入端处提供低输入电压，则旁路电路构成输出端的电旁路。旁路电路优选地具有低阻抗(具体地，比适用于连接到电子驱动器的LED照明模块的阻抗低的阻抗)和/或与LED照明模块相等的阻抗。由于旁路电路，在低输入电压的情况下，LED照明模块可以与电子驱动器实质断开，从而减少低输入电压期间的LED照明模块的闪烁。

电子镇流器可以提供由电子驱动器转化成DC电压的AC电压。一般而言，电子镇流器体现电流限制，且输出端处的电压取决于连接到输出端的负载。如果对LED灯调光和/或如果电子镇流器处于预热模式，则例如轻负载可以连接到电子镇流器。例如，高负载可以对应于LED灯的正常工作模式。通过提供旁路电路，输出端可以被旁路，即桥接。如果输出端被旁路，则旁路电路的阻抗耦接至输入端。

在下文中，术语将电压和/或电流“提供”、“施加”、“耦合”(等等)至电子驱动器的电子部件不排除其他电子部件位于电压源和/或电流源与电子部件之间。

此外，贯穿本申请，诸如“一”或“一个”的不定冠词可以被理解为单数或复数，特别是“至少一个”、“一个或多个”等的含义，除非其例如通过术语“恰好一个”等被明确排除在外。

根据电子驱动器的至少一个实施例，低输入电压对应于电子镇流器的预热阶段期间的电压和/或低调光阶段期间的电压。高输入电压可以对应于LED照明模块的常规工作电压。

根据电子驱动器的至少一个实施例，旁路电路包括虚设负载，使得如果在输入端处提供低输入电压，则虚设负载并联连接至输出端；以及如果在输入端处提供高输入电压，则虚设负载与输出端断开连接。虚设负载可以包括RC电路或者由RC电路组成，具体地，该RC电路具有并联连接的电容器和电阻器。优选地，虚设负载具有低阻抗和/或与LED照明模块的阻抗相等的阻抗。

根据至少一个实施例，电子驱动器包括电压检测电路，并且旁路电路包括开关。电压检测电路适用于：如果在输入端处提供低输入电压，则将第一控制信号提供至开关，使得该开关处于闭合状态；以及如果在输入端处提供高输入电压，则将第二控制信号提供至开关，使得该开关处于打开状态。闭合状态可以对应于开关的导通状态(“ON”状态)，而打开状态可以对应于开关的非导通状态(“OFF”状态)。第一控制信号可以对应于高电压信号，而第二控制信号可以对应于低电压信号，反之亦然。优选地，开关是晶体管，具体地，是MOSFET晶体管。电压检测电路的输出端口可以耦接(具体地，直接耦接)至开关的控制端口。控制端口可以是开关的栅极。

根据电子驱动器的至少一个实施例，电压检测电路适用于：如果输入电压超过第一阈值电压，则提供第二控制信号；以及如果输入电压降到第二阈值电压以下，则提供第一控制信号，其中，第二阈值电压高于第一阈值电压。也就是说，电压检测电路显示滞回。因此，如果输入电压降到第二阈值电压以下，则开关可以从打开状态改变为闭合状态；以及如果输入电压超过第一阈值电压，则开关可以从闭合状态改变为打开状态。优选地，第二阈值电压超过第一阈值电压至少10V，特别优选地，超过至少20V。低输入电压优选地低于第一阈值电压，而高输入电压优选地高于第二阈值电压。

优选地，电子驱动器的滞回由旁路电路提供。具体地，旁路电路可以具有比LED照明模块低的阻抗。因此，如果旁路电路并联连接至输出端，则LED照明模块可以与输出端断开连接，且输出电压可以从第二阈值电压下降到第一阈值电压。反之亦然，如果旁路电路与输出端断开连接，则LED照明模块可以连接到输出端，且输出电压可以从第一阈值电压增大到第二阈值电压。通常，滞回可以有利地允许在LED照明模块可因输入电压在阈值电压附近振荡而导通和关断的情况下防止中间态。

根据电子驱动器的至少一个实施例，电压检测电路是适用于检测输入端处提供的输入电压(具体地，由电子镇流器提供的输入电压)的ECG电压检测电路。例如，电压检测电路耦接到电子驱动器的输入端。

根据电子驱动器的至少一个实施例，电压检测电路是适用于检测输出端处提供的输出电压的LED电压检测电路。具体地，在LED照明模块连接到电子驱动器的情况下，LED电压检测电路可以适用于检测LED照明模块处的电压降。

通常，电压检测电路可以包括二极管，具体地，包括齐纳二极管。电压检测电路可以包括另外的电子部件，诸如电阻器和/或电容器。

根据电子驱动器的至少一个实施例，旁路电路仅包括开关和电线，使得如果开关处于闭合状态，则旁路电路的阻抗实质为零。因此，旁路电路可以没有虚设负载。在电压检测电路是ECG电压检测电路的情况下，这种配置可以是特别优选的。“实质为零”优选地意味着旁路电路的阻抗(具体地，旁路电路的电阻)仅由导线的电阻给出。与LED照明模块的阻抗相比，这种情况下旁路电路的阻抗可以被视为0欧姆的阻抗。

根据电子驱动器的至少一个实施例，旁路电路包括开关和虚设负载，其中，开关和虚设负载串联连接。在电压检测电路是LED电压检测电路的情况下，这种配置可以是特别优选的。然后，旁路电路的阻抗可以基本上由虚设负载的阻抗来确定。优选地，旁路电路仅由虚设负载、开关和额外的导线组成。

此外，提供了一种LED灯。该LED灯优选地包括如本文所述的电子驱动器。也就是说，关于LED灯还公开了参照电子驱动器公开的所有特征，反之亦然。

LED灯包括电子驱动器(具体地，本文所述的电子驱动器)以及具有至少一个发光二极管的LED照明模块。LED照明模块连接到电子驱动器的输出端，具体地连接到本文所公开的输出端。优选地，LED灯是用于代替荧光灯的改进型LED灯。

根据LED灯的至少一个实施例，旁路电路具有比LED照明模块低的阻抗。具体地，旁路电路具有比LED照明模块低的电阻。这可以允许通过使用旁路电路来旁路LED照明模块。

附图说明

下面将参照附图来说明本发明的优选实施例。

图1、图2、图3A和图3B示出本文所述的电子驱动器和LED灯的示例性实施例。

图4示出可替换驱动器的示例性实施例。

图5A和图5B示出本文所述的电子驱动器的示例性实施例。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述本文所述的电子驱动器和LED灯的示例性实施例。在多个图中，相同或相似的元件或者具有相同效果的元件可以用相同的附图标记来表示。可以省略对这些元件的重复描述，以防止冗余描述。图和图中所示元件彼此之间的大小关系不应被视为成比例。相反地，个别元件可以用夸大的尺寸来图示，以便更好地说明和/或更好地理解。

参考图1的示意电路图，详细说明本文描述的电子驱动器100的示例性实施例。电子驱动器100包括输入端121、122、123、124、电压检测电路101、具有虚设负载102和开关105的旁路电路104、灯丝电路111、限流电路112、整流桥113和输出端131、132。

调节输入端121、122、123、124以连接至电子镇流器200。调节输出端131、132以连接至LED照明模块300。灯丝电路111可以提供电子驱动器100的剩余部分与输入端121、122、123、124的电磁去耦接。

整流桥113适用于将由电子镇流器200提供的AC电压和/或AC电流转化为DC电压和/或DC电流。电子镇流器200还可以包括用于调节在输入端121、122处提供的输入电压的调光器。限流电路112耦接在输入端121、122、123、124与整流桥113之间。限流电路112适用于限制和/或平滑由电子镇流器200提供的输入电流。

在图1的示例性实施例中，电压检测电路101是LED电压检测电路。LED电压检测电路适用于：如果在LED照明模块300处存在低电压，则提供第一控制信号S1，以及如果在LED照明模块300处存在高电压，则提供第二控制信号S2。一般而言，电压检测电路101可以包括：输入端133，其在LED电压检测电路的情况下连接至LED照明模块300或者在ECG电压检测电路的情况下连接至电子镇流器200；以及输出端134，用于提供第一控制信号S1和第二控制信号S2。

在预热期间和/或在调光器输出电压电平增加(例如从0V到2V)期间，输入电压可以较低。在这种工作模式期间，LED照明模块处的电压也可以是低的，例如在0V到70V之间。如果输出端131、132处的电压低，则电压检测电路101可以将第一控制信号S1提供至开关105。在第一控制信号S1被施加到开关105的情况下，开关105变为导通(闭合)状态。由此，虚设负载102与LED照明模块300并联连接。这导致经过虚设负载102旁路LED照明模块300。因此，LED照明模块300将在低电压时段期间关断，并且在LED照明模块300处不发生现闪烁。

如果输入电压进一步增加，例如在预热模式结束时和/或在调光器电压增加期间，输出端131、132处的输出电压增加到第一电压阈值V1以上。第一电压阈值V1可以是，例如70V。当达到第一电压阈值V1时，电压检测电路101从第一控制信号S1切换到第二控制信号S2。在第二控制信号S2的情况下，开关105变为非导通(打开)状态。由此，LED照明模块300的旁路被去除，并且LED照明模块300的阻抗耦接到输入端121、122、123、124。由于LED照明模块300现在耦接到输入端121、122、123、124，所以输出端131、132处的输出电压由于输出端131、132处的更高负载而增大到更高的电压值，优选地，增大至第二阈值电压V2以上的电压值。第二阈值电压V2可以例如为102V。在该更高电压值下，在LED照明模块300处不发生闪烁。在输入电压进一步增加期间，电压检测电路101可以提供第二控制信号S2，从而将开关105保持在非导通状态。

参考图2的示意电路图，详细说明本文描述的电子驱动器100的示例性实施例。与图1的示例性实施例相比，电压检测电路101现在是检测输入端121、122处的输入电压的ECG电压检测电路。旁路电路104没有虚设负载102，而是仅包括开关105和导线。对于在预热和/或调光期间的轻负载，以与关于图1的示例性实施例类似的方式经由开关105提供旁路。与图1相比，旁路现在基本上是0欧姆旁路桥，这可以允许在轻负载的情况下减少损耗。

参考图3A的示意电路图，详细说明本文描述的用于电子驱动器100的电压检测电路101的示例性实施例。图3A所示的电压检测电路101可以是LED电压检测电路和/或ECG电压检测电路。电压检测电路101包括输入端133和输出端134。第一二极管135、并联稳压器136和若干电阻器耦接在输入端133与输出端134之间。优选地，只有在输入端133处的电压超过预定的阈值电压V2时，第一二极管135和/或并联稳压器136才变为导通。具体地，并联稳压器136可以是三端可调并联稳压器(TL431)。并联稳压器136优选地检测电阻器之间的电压，因此检测输入端133处的电压。如果电压小于预定值(具体地由电阻器给出)，则在输出端134处的并联稳压器136的输出是低电平信号。否则，并联稳压器136的输出端是高电平信号。

参考图3B的示意图，详细说明在电压增大161的情况下和电压减小162的情况下的电子驱动器100的示例性实施例的电压检测电路101的行为。

在电压减小162的情况下，输出端131、132处的输出电压可以从最大值减小到第二阈值电压V2。在达到第二阈值电压V2之前，电压检测电路101提供可以对应于低电压信号的第二控制信号S2。低于第二阈值电压V2时，电压检测电路101提供第一控制信号S1，其导致开关105从非导通(打开)状态变为导通(闭合)状态。因此，输出端131、132可以被旁路，并且由于输出端131、132处的阻抗从LED照明模块300的阻抗变化到旁路电路104的阻抗，因此输出电压可以下降到与旁路电路104的负载相对应的值。

反之亦然，在电压增大161的情况下，电压检测电路101提供第一控制信号S1，直到电压检测电路101检测到第一阈值电压V1。高于第一阈值电压V1时，电压检测电路101提供第二控制信号S2。因此，开关105关断(打开状态)，且LED照明模块300连接到电路，导致输出电压的增加。

参考图4的示意电路图，详细说明替代驱动器100'的示例性实施例。替代驱动器100'包括点火电压检测电路151，其用于检测在点火期间由电子镇流器200提供的高点火电压。只有在点火发生之后，点火电压检测电路151的第一电容器152处的电压将增加，具体地高于32V，导致点火电压检测电路151的双向触发二极管153提供足够的电流以触发SCR开关154。这种点火电压检测电路151具有在点火之后引起过电流的缺点。此外，在点火电压检测电路151中需要大电容155，这可能导致不期望的损耗。

参考图5A和图5B的电压测量，详细说明如本文所述的电子驱动器100的示例性实施例。图5A和图5B示出在LED照明模块300连接到输出端131、132时输出端131、132处的输出电压402以及开关105的栅极处的栅极电压401。栅极电压401可以对应于由电压检测电路101提供的控制信号401。图5A示出输入电压增大161，而图5B示出输入电压减小162。图5A和5B中，电压以任意单位(a.u.)示出。例如，由电子镇流器200提供和/或提供至电子镇流器200的输入电压可以是277Vac。已经利用根据图1的示例性实施例的电子驱动器100进行图5A和图5B的测量。

图5A示出输入电压增大161。输出电压402最初低于第一阈值电压V1。在此期间，栅极电压401对应于第一控制信号S1。开关105闭合，且虚设负载102与LED照明模块300并联连接。因此，LED照明模块300关断，且不发生闪烁。当输入电压增加时，输出电压402也增加。当达到第一阈值电压V1时，栅极电压401变为与第二控制信号S2相对应的值。这导致开关105打开，且LED照明模块300连接到输出端131、132。输出电压402增加到高于第二阈值电压V2的值。LED照明模块300导通，而没有任何闪烁。栅极电压401降低到低值S0，例如0V，且开关105关断。

图5B示出输入电压减小162。输出电压402最初高于第二阈值电压V2。在此期间，栅极电压401处于低值S0，例如0V，且开关105关断。LED照明模块300导通，而没有任何闪烁。当输入电压减小时，输出电压402也减小。当达到第二阈值电压V2时，栅极电压401快速变为与第二控制信号S2相对应的值。这导致开关105导通且打开。当输出电压402下降到第二阈值电压V2以下时，栅极电压401变为与第一控制信号S1对应的值。虚设负载102并联连接到输出端131、132。因此，输出电压402减小到低于第一阈值电压V1的值。LED照明模块300关断，而没有任何闪烁。

有利地，本文描述的电子驱动器可以允许在对LED灯调光和/或在电子镇流器的预热模式期间减少或甚至防止LED灯的闪烁。在调光过程中，可以顺畅地通过使用控制信号来切换开关。为此，开关优选地是快速开关，诸如晶体管，特别是MOSFET。可以以容易的方式来改变第一阈值电压和/或第二阈值电压，从而实现通用且可扩展的电子驱动器。

本发明不受基于实施例的描述的限制。相反，本发明包括任何新特征以及特征的任意组合，具体包括专利权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或该组合本身并没有在专利权利要求或示例性实施例中明确指定。

附图标记列表

100 电子驱动器

100' 替代驱动器

101 电压检测电路

102 虚设负载

104 旁路电路

105 开关

111 灯丝电路

112 限流电路

113 整流桥

121、…、124 输入端

131、132 输出端

133 电压检测电路的输入端

134 电压检测电路的输出端

135 第一二极管

136 并联稳压器

161 输入电压增大

162 输入电压减小

V1 第一阈值电压

V2 第二阈值电压

S1 第一控制信号

S2 第二控制信号

S0 低值

401 栅极电压

402 输出电压

Claims

1.一种电子驱动器(100)，用于将由电子镇流器(200)提供的输入电压转化为LED照明模块(300)的工作电压，所述电子驱动器(100)包括：输入端(121、122、123、124)，用于将所述电子镇流器(200)连接至所述电子驱动器(100)；输出端(131、132)，用于将所述LED照明模块(300)连接至所述电子驱动器(100)；以及旁路电路(104)，其中，所述旁路电路(104)适用于：如果在所述输入端(121、122、123、124)提供低输入电压，则并联连接至所述输出端(131、132)，以及如果在所述输入端(121、122、123、124)提供高输入电压，则与所述输出端(131、132)断开连接。

2.根据权利要求1所述的电子驱动器(100)，其中，所述低输入电压对应于所述电子镇流器(200)的预热阶段期间的电压和/或所述电子镇流器(200)的低调光阶段期间的电压。

3.根据权利要求1或2所述的电子驱动器(100)，其中，所述旁路电路包括虚设负载(102)，使得如果在所述输入端(121、122、123、124)处提供低输入电压，则所述虚设负载(102)并联连接至所述输出端(131、132)；以及如果在所述输入端(121、122、123、124)处提供高输入电压，则所述虚设负载(102)与所述输出端(131、132)断开连接。

4.根据权利要求1或2所述的电子驱动器(100)，包括电压检测电路(101)，其中，所述旁路电路(104)包括开关(105)，并且其中，所述电压检测电路(101)适用于：如果在所述输入端(121、122、123、124)处提供低输入电压，则将第一控制信号(S1)提供至所述开关(105)，使得所述开关(105)处于闭合状态；以及如果在所述输入端(121、122、123、124)处提供高输入电压，则将第二控制信号(S2)提供至所述开关(105)，使得所述开关(105)处于打开状态。

5.根据前一权利要求所述的电子驱动器(100)，其中，电压检测电路(101)适用于：如果所述输入电压超过第一阈值电压(V1)，则提供第二控制信号(S2)；以及如果所述输入电压降到第二阈值电压(V2)以下，则提供第一控制信号(S1)，其中，所述第二阈值电压(V2)高于所述第一阈值电压(V1)。

6.根据权利要求4所述的电子驱动器(100)，其中，所述电压检测电路(101)是ECG电压检测电路，其适用于检测在所述输入端(121、122、123、124)处提供的所述输入电压。

7.根据权利要求4所述的电子驱动器(100)，其中，所述电压检测电路(101)是LED电压检测电路，其适用于检测在所述输出端(131、132)处提供的输出电压。

8.根据权利要求1或2所述的电子驱动器(100)，其中，所述旁路电路(104)仅包括所述开关(105)和电线，使得如果所述开关(105)处于闭合状态，则所述旁路电路(104)的阻抗实质为零。

9.根据权利要求1或2所述的电子驱动器(100)，其中，所述旁路电路(104)包括开关(105)和虚设负载(102)，其中，所述开关(105)和所述虚设负载(102)串联连接。

10.一种LED灯，包括根据权利要求1或2所述的电子驱动器(100)以及具有至少一个发光二极管的LED照明模块(300)，其中，所述LED照明模块(300)连接至所述电子驱动器(100)的所述输出端(131、132)。

11.根据前一权利要求所述的LED灯，其中，所述旁路电路(104)具有比所述LED照明模块(300)低的阻抗。