CN110636663A - 用于线性荧光灯的发光二极管（led）灯置换驱动器 - Google Patents

Abstract

提供了驱动器电路，所述驱动器电路包括配置用于耦合至镇流器的输入端口和具有耦合至输入端口的第一侧的变压器。所述驱动器电路还包括具有耦合至变压器的第二侧的输入部分和配置用于耦合至光源的输出部分的整流器。变压器配置成使镇流器的输出特性与光源的输入特性相匹配。

Description

用于线性荧光灯的发光二极管（LED）灯置换驱动器

本申请是如下发明专利申请的分案申请：

申请号：201480039568.2；申请日：2014年07月09日；发明名称：用于线性荧光灯的发光二极管（LED）灯置换驱动器。

技术领域

本发明通常涉及LED灯的置换解决方案。更具体地，本发明涉及用于线性荧光灯（LFL）中的电子镇流器的LED置换驱动器。

背景技术

在电气照明领域中，这些年来已经开发了许多不同类型的光源。最近，已经开发了荧光灯设备（fixture）以利用由这样的灯提供的更高的电效率。

为了防止自毁，常规的荧光灯必须使用镇流器来调节流过灯的玻璃管的电流。然而，当镇流器和其它部件损坏并且需要置换时，修理荧光灯在零件和劳动两方面可能是成本高的。而且，由于荧光灯的汞含量，它们的处置会引起环境问题。

为了处理与荧光灯相关联的问题，LED灯现在被广泛认为是比荧光灯更高效并且更环境友好的光源。LED灯允许电流在一个方向上流过装置同时阻止在相反方向上的电流流动。与荧光灯相比，LED灯作为照明替换物提供了许多优势。使用LED灯的一些益处包括不含汞、在极冷条件下工作、更长的寿命和更好的能量效率。

为了满足所要求的UL 1598C标准并且为了利用（leverage）荧光灯的益处，大多数照明设备制造商生产改型配套零件以在现有的灯设备中安装LED部件。然而，这些配套零件中的许多配套零件要求对现有的设备进行修改，并且一些配套零件仍然潜在地造成火灾和电击的风险。通常，需要经过高度训练的技术人员来做这些修改。因此，对现有的荧光设备进行改型和重新布线可能是相当昂贵和危险的。一些制造商生产安全开关以免于电击的风险。

除了处理电击的风险，照明设备制造商还做出努力以提供对于普通消费者来说置换是足够简单的LED灯。与置换荧光灯相关联的另一个问题是每种类型的荧光灯是利用不同的电子镇流器来设计的以便正确地起动和操作所述灯。

现有的置换解决方案中的许多例如只与开关起动磁镇流器一起工作。然而，如将在下面进一步详细描述的，开关起动磁镇流器置换LED置换解决方案要求设备修改。其中最需要这些方法的地理区域中的许多并不允许设备修改。

作为背景，存在有市场上可买到的包括不同类型的镇流器的数百不同类型的荧光灯，这要求镇流器制造商承担镇流器类型的庞大的存货清单。最常见的电磁镇流器是开关起动（预热）、快速起动、程序起动和瞬时起动。

开关起动（预热）电磁镇流器在灯的每端处使用组合灯丝-阴极，连同初始将灯丝与镇流器串联连接的起动器开关，因此在触发电弧管之前预热灯丝。起动器开关闭合，允许加热电流流过每个电极。起动器开关引发施加在电弧管两端的电源电压以便启动放电。在启动灯放电之后，切断电极加热功率。

快速起动电子镇流器在镇流器内使用灯丝功率线圈以在灯点燃之前将低电压提供给灯。镇流器施加电压并且同时加热阴极。快速起动电子镇流器甚至在灯被起动之后会继续加热灯电极。

程序起动电子镇流器包括电路来预热灯丝以在灯点燃之前施加阴极热，并且一旦灯被点燃则移除它。镇流器首先将功率施加于灯丝，然后在短的延迟以允许阴极预热之后，将电压施加于灯以触发电弧。

瞬时起动电子镇流器确实使用灯丝来提供点燃。这些管的镇流器不预热电极。相反，它们使用高电压来分解气体和汞柱以启动放电电弧。这些管可以通过分流灯座或管的每端处的单个销来识别。

上述电子镇流器中没有一个具有用于使能LFL置换LED灯的设计的鲁棒的、直接的解决方案。尽管存在受限制的解决方案，但是这些方法中的每一个要求灯的设备的某种程度的修改。在没有这样的解决方案的情况下，LFL置换LED的市场将仍然是受限制的。

发明内容

已知前述的缺陷，存在对用于LFL LED置换灯的通用的低成本解决方案的方法和系统的需要。更具体地，存在对用于消除了对相当多的设备修改的需要的电子镇流器的LFLLED置换灯驱动器的方法和系统的需要。

本发明的实施例提供了置换驱动器电路。所述驱动器电路包括配置用于耦合至镇流器的输入端口和具有耦合至输入端口的第一侧的变压器。所述驱动器电路还包括整流器，所述整流器具有耦合至变压器的第二侧的输入部分和配置用于耦合至光源的输出部分。变压器配置成使镇流器的输出特性与光源的输入特性相匹配。

如上所述，本发明的卓越的实施例提供了用于消除了对灯的设备的相当多的修改的需要的电子镇流器的LFL LED置换灯的低成本驱动器解决方案。所述实施例使能LFL置换LED灯的设计，尤其是具有快速起动和程序起动镇流器的那些，扩展了LFL置换解决方案的市场补缺（niche）。

卓越的实施例的若干方面还尤其适合与串联连接的LFL管（例如在四管办公室设备中使用的2 ft. LFL管）一起使用。串联连接的设备在全世界通常用于办公大楼中。

下面参考附图来详细描述本发明的进一步的特征和优势以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意到，本发明不限于本文中描述的特定实施例。在本文中仅仅出于说明性的目的而呈现了这样的实施例。基于本文中包含的教导，附加的实施例对于一个或多个相关领域的技术人员来说将是明了的。

附图说明

并入本文中并且构成说明书的一部分的附图说明了本发明并且连同描述进一步用来解释本发明的原理以及使一个或多个相关领域的技术人员能够制作和使用本发明。本发明的实施例在附图中被说明，在整个附图中，相同的附图标记可指示各个图中对应的或类似的部分。

图1是常规磁镇流器应用中的LED置换解决方案的框图说明。

图2是常规磁镇流器应用中的另一个LED置换解决方案的框图说明。

图3是根据本发明的实施例构造和布置的LED置换解决方案的框图说明。

图4是根据实施例构造和布置的图3的电路中的LED驱动器的示意图说明。

图5是实施本发明的实施例的示范方法的流程图。

附图仅仅是为了说明优选的实施例并且将不会被理解为限制本公开。给出附图的下面的使能描述，本发明的新颖方面对于本领域普通技术人员来说应当变得明了。

具体实施方式

下面详细的描述实质上仅仅是示范的并且不是用来限制本文中公开的应用和使用的。此外，无意被前述的背景技术或发明内容或下面详细的描述中呈现的任何理论所限制。尽管在本文中主要与荧光照明设备有关地描述了本技术的实施例，但是概念同样可适用于其它类型的安装好的照明设备。

作为背景，图1-2是LFL LED置换电路的常规实现。图1例如是用于常规磁镇流器应用的LFL LED置换电路100的框图说明。更具体地，电路100是用于LFL LED（例如T8管）的置换的物理解决方案。

在电路100中，单端接的电源输入102在LED管104的一端处为电路100提供功率。管104的相反端105被分流。还存在有使用使电路100短路的分流或虚起动器106。还包括相移电容器108。LED驱动器110调节到被连接至LED驱动器110的LED（未示出）的驱动电流。通常，LED驱动器（例如LED驱动器110）具有与它们的相关联的LED的期望的输出性能参数相匹配的输出特性。

然而，电路100要求新的用户在灯设备可以被使用之前修改所述灯设备。特别是，必须置换起动器（未示出）。电路100主要与磁/开关起动镇流器一起使用。此外，电路100仅可以用在常规电磁开关起动应用中。已知这种受限制的适用范围，电路100仅在LFL LED置换市场的一小部分中是有用的。

图2是可以用于常规磁镇流器应用的另一个LFL LED置换电路200的框图说明。置换电路200还包括LED管204的一端处的单个双端接的电源输入202。在LED置换电路200中，相反端206是开路的。LED驱动器208执行功率调节和参数匹配。

然而，在使用之前，LED置换电路200要求相当多的重新布线。这样的重新布线无法由典型用户容易和安全地完成，通常需要有经验的电工来做置换。此外，许多国家的电气规定限制这类电路的使用，从而将它的适用范围主要限制到美国市场。

回头参见图1，LFL LED置换电路100和200两者通常配置用于与双端接的电源一起使用。然而，使电源加倍通常被认为是不安全的。这个安全风险可归因于置换期间电击的可能性。

图3是根据本发明的实施例构造的LED置换电路300的框图说明。电路300与电子镇流器一起工作并且利用（leverage）现有的镇流器设备的限流能力。另外，电路300不要求用户或其他人在使用之前修改灯设备。此外，电路300是包括串联连接的管的双端接的功率输入配置。这类设备被广泛用于办公室中，例如2x2英尺设备以及多种其它现有的成品灯设备中。

电路300包括第一输入端子302以从电源的输出端子（例如电子镇流器输出）接收功率来起动LFL管303。还包括配置用于连接至另一个电源的第二输入端子304。LED驱动器305执行镇流器输出和驱动照明源（例如LED）所需要的输入参数之间的功率调节和参数匹配。

在示范的电路300中，功率经由第一端子302和第二端子304流至LED驱动器305。在实施例中，使用单个变压器来调节到LED的功率。

图4是示范的驱动器电路400的详细的示意图说明。驱动器电路400包括在图3的LFL管303中的LED驱动器305的更详细的说明。如下面更详细解释的，驱动器电路400使用单个变压器402来使电子镇流器403的输出特性与操作LED阵列404所需要的参数相匹配。

举例来说，驱动器电路400可与串联连接的LFL管一起使用，例如二英尺LFL管常用于四管办公室设备中。电阻器406形成驱动器电路400的输入端口并且接收从电子镇流器403输出的交流（AC）电压。电感器407限制电流并且在传给变压器402之前提供为AC电压所需的其它调节。变压器402将从镇流器403接收的AC电压降低至最终适合用作LED阵列404的功率源的电平。

在示范的驱动器电路400中，整流器408将来自镇流器403的AC电压转换成直流（DC）电压用于输入到LED阵列404中。在驱动器电路400中，整流器408允许流动通过的电压沿着到LED的电路路径在仅一个方向上流动。整流器408可以实现为二极管桥或别的合适的部件。在示范的驱动器电路400中，电容器410通过滤掉尖峰信号并且平滑驱动LED的DC电压来增强LED阵列404的性能。

尽管示范的驱动器电路400包括特定的部件，但是驱动器电路400仅仅是使电子镇流器（例如镇流器403）的输出特性与操作LED阵列（例如LED阵列404）所需要的参数相匹配的一种方法。其它的方法对本领域技术人员来说将会是容易明了的并且将会在本发明的精神和范围之内。

在图4的卓越的实施例中，示范的驱动器电路400用于使到LED阵列404的输入与来自镇流器403的输出相匹配并且将到LED阵列404的输入与来自镇流器403的输出分离。在另一个实施例中，单个变压器可以分离并且完全隔离镇流器和LED阵列之间的驱动器电路的两侧（LED输入中的镇流器输出）。

在又一个实施例中，一个变压器可以被用来执行分离功能同时可以使用调制技术（例如脉冲编码调制（PCM）、脉宽调制（PWM）和频率调制）实现参数的匹配。

图5是实施本发明的实施例的示范方法500的流程图。在步骤502，第一类型电压作为来自镇流器的输出在仅一个变压器的一侧上被接收，所述变压器配置成调节接收电压的电平。在步骤504，将第一类型电压转换成第二类型电压。在步骤506，以响应于其输入特性的任何方式将第二类型电压作为输入提供给LED阵列。

尤其是根据前述的教导，本领域技术人员可以进行仍然会被本公开包含的备选的实施例、示例和修改。此外，应当理解，用来描述本公开的术语规定为具有描述的文字的性质而不是限制的文字的性质。

本领域技术人员还将意识到，上述的优选和备选的实施例的各种改编和修改可以被配置而不会背离本公开的范围和精神。因此，将会理解，在所附的权利要求的范围内，可以不同于如本文中具体描述的那样来实施本公开。

Claims (12)

1.一种发光二极管灯置换驱动电路，包括：

第一输入端口，其包括配置用于耦合至镇流器的第一输出端的第一电阻器；

第二输入端口，其包括配置用于耦合至所述镇流器的第二输出端的第二电阻器；

单个变压器，具有耦合至所述第一输入端口和所述第二输入端口的第一侧；以及

整流器，具有耦合至所述变压器的第二侧的输入部分和配置用于耦合至发光二极管光源的输出部分；

其中所述变压器配置成使所述镇流器的输出特性与所述发光二极管光源的输入特性相匹配。

2.如权利要求1所述的电路，还包括串联连接至所述第二输入端口的电感器。

3.如权利要求1所述的电路，其中所述镇流器是电子的。

4.如权利要求1所述的电路，还包括跨接在所述输出部分两端的电容器。

5.如权利要求1所述的电路，其中所述发光二极管光源是发光二极管阵列。

6.一种用于发光二极管灯置换的方法，包括：

在仅一个变压器的第一侧上接收从耦合至镇流器的第一输出端的第一电阻器和耦合至所述镇流器的第二输出端的第二电阻器输出的第一类型电压，所述变压器配置成调节所接收的所述第一类型电压的电平；以及

通过整流器将所述第一类型电压转换成与所述发光二极管灯的输入特性相匹配的第二类型电压。

7.如权利要求6所述的方法，还包括以响应于其输入特性的方式将所述第二类型电压作为输入提供给所述发光二极管灯。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一类型电压是交流（AC）电压并且所述第二类型电压是直流（DC）电压。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述发光二极管灯是发光二极管阵列。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一类型电压经由差分端接的输入端口来接收。

11.如权利要求10所述的电路，还包括串联连接至所述第二电阻器与所述变压器之间的电感器。

12.如权利要求6所述的电路，其中所述镇流器是电子的。