CN111867192A - 基于线性电源的低待机功率智能灯泡 - Google Patents

基于线性电源的低待机功率智能灯泡 Download PDF

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Abstract

本公开涉及基于线性电源的低待机功率智能灯泡。一种驱动器电路，包括输入侧和输出侧，输入侧包括电力输入电路，输出侧包括发光二极管(LED)输出电流电路。驱动器电路的输出侧包括用于控制闪烁百分比的输出平滑电容器。发光二极管(LED)电源电路存在于输入侧与输出侧之间，用于控制从AC电力输入电路到发光二极管(LED)输出电流电路的电流。LED电源电路包括并联连接的至少两个线性电流调节器。该电路还包括控制器电路，该控制器电路包括控制器，该控制器用于向发光二极管(LED)电源发信号以控制到发光二极管(LED)输出电流电路的电流以提供照明特性。

Description

基于线性电源的低待机功率智能灯泡
技术领域
本公开内容一般地涉及将线性电源并入发光装置中并且同时为灯提供适当的功率因数和闪烁百分比的方法和结构。本公开内容还涉及将线性电源并入发光装置中从而提供可接受的热性能并且在接收脉冲宽度调制(PWM)控制信号的同时提供EMI滤波的方法和结构。
背景技术
照明技术的改进通常依赖于有限光源(例如，发光二极管(LED)器件)来生成光。在许多应用中，LED器件提供优于常规光源(例如白炽灯和卤素灯)的性能。此外，近年来灯泡变得更加智能。现在人们可以用可以使用智能电话或平板电脑来无线地控制的智能灯泡替换标准白炽灯泡。如何制造不仅具有满足所有标准的优质质量而且具有低价格的智能灯可能是一个挑战。这可能由于地区或管辖区域可能要求的照明标准而变得复杂。例如，在加利福尼亚出售的智能照明产品要满足CEC Title 21二级标准。
发明内容
在一个实施方式中，本公开内容的方法和结构提供了一种采用线性电源设计的具有低待机功率、低EMI发射、低成本、低闪烁百分比和高功率因数的智能灯泡。
在一个方面，提供了一种用于照明应用的驱动器电路，该驱动器电路包括线性电源电路，其中该线性电源电路在被集成到智能灯泡中时可以提供低待机功率、低EMI发射、低成本、低闪烁百分比和高功率因数。
在一个实施方式中，驱动器电路包括输入侧和输出侧，输入侧包括电力输入电路，输出侧包括发光二极管(LED)输出电流电路。驱动器电路的输出侧包括用于控制闪烁百分比的输出平滑电容器。驱动器电路的输入侧与输出侧之间存在发光二极管(LED)电源电路。发光二极管(LED)电源电路用于控制从AC电力输入电路到发光二极管(LED)输出电流电路的电流，其中，LED电源电路包括至少一个线性电流调节器。该驱动器电路包括控制器电路，该控制器电路包括控制器，该控制器用于向发光二极管(LED)电源发送信号以控制到发光二极管(LED)输出电流电路的电流以提供照明特性。在一个实施方式中，所述至少一个线性电流调节器包括并联连接的至少两个线性电流调节器，其中，通过所述并联连接，在所述至少两个线性电流调节器之间分配热负载。
在一些实施方式中，驱动器电路可以同时提供小于30％的闪烁百分比和大于0.7的功率因数两者。在一些实施方式中，驱动器电路在驱动器电路的输入侧不包括用于控制闪烁的输入平滑电容器。在该驱动器电路中，仅通过输出电容、经由输出平滑电容器来控制闪烁百分比。
在一些实施方式中，驱动器电路还包括与控制器电路进行通信的通信模块。通信模块可以将脉冲宽度调制(PWM)信号馈送至驱动器电路的输入侧。该信号可以用于控制正通过驱动器电路供电的灯的光引擎的调光设置。在一些实施方式中，驱动器电路还包括在驱动器电路的输入侧的电磁干扰(EMI)滤波器。电磁干扰(EMI)滤波器可以存在于电力输入电路的桥式整流器与发光二极管(LED)电源电路之间。
在另一方面中，提供了一种灯，该灯可以包括线性电源电路，其中该线性电源电路在被集成到智能灯泡中时可以提供低待机功率、低EMI发射、低成本、低闪烁百分比和高功率因数。在一些实施方式中，该灯包括用于提供光的发光二极管(LED)；以及驱动器封装，该驱动器封装包括具有电力输入电路的输入侧和具有到光引擎的发光二极管(LED)输出电流电路的输出侧，其中，驱动器电路的输出侧包括用于控制闪烁百分比的输出平滑电容器。该驱动器电路还可以包括存在于该驱动器电路的输入侧与输出侧之间的发光二极管(LED)电源电路，其中，该LED电源电路包括至少一个线性电流调节器。该驱动器电路还可以包括控制器电路，该控制器电路包括控制器，该控制器用于向发光二极管(LED)电源发送信号以控制到发光二极管(LED)输出电流电路的电流以便为光引擎供电。在一个实施方式中，所述至少一个线性电流调节器包括并联连接的至少两个线性电流调节器，其中，通过该并联连接，在所述至少两个线性电流调节器之间分配热负载。
在一些实施方式中，灯的发光二极管(LED)包括串联连接的5个发光二极管(LED)至25个发光二极管(LED)。在一些实施方式中，灯可以同时提供小于30％的闪烁百分比和大于0.7的功率因数两者。灯还可以包括与控制器电路进行通信的通信模块。通信模块可以将脉冲宽度调制(PWM)信号馈送至驱动器电路的输入侧。该灯还可以包括在驱动器电路的输入侧的电磁干扰(EMI)滤波器。EMI滤波器可以对被馈送至驱动器电路的脉冲宽度调制(PWM)信号的噪声进行滤波。
在另一方面中，提供了一种为照明装置供电的方法，其中该方法可以提供具有低待机功率、低EMI发射、低成本、低闪烁百分比和高功率因数的灯。在一个实施方式中，该方法包括将驱动器电路定位在电源与光引擎之间，该驱动器电路包括输入侧和输出侧，输入侧包括用于与电源连通的电力输入电路，输出侧与光引擎连通。该方法还包括通过将输出平滑电容器定位在驱动器电路的输出侧来控制闪烁性能，其中，该电路的输入侧不包括输入平滑电容器。该方法还包括利用存在于驱动器电路的输入侧与输出侧之间的发光二极管(LED)电源电路控制从电源到光引擎的电流。该发光二极管(LED)电源电路包括至少一个线性电流调节器。在一些实施方式中，所述至少一个线性电流调节器包括并联连接的至少两个线性电流调节器，其中，通过该并联连接，在所述至少两个线性电流调节器之间分配热负载。在一些实施方式中，该方法可以提供具有小于30％的闪烁百分比并且具有大于0.7的功率因数的灯。在一些实施方式中，通过发光二极管(LED)电源电路控制电流可以包括馈送至电路的输入侧的脉冲宽度调制(PWM)控制信号。在一些实施方式中，该方法还可以包括利用定位在发光二极管(LED)电源电路与电源之间的EMI滤波器对来自脉冲宽度调制(PWM)控制信号的噪声进行滤波。
附图说明
以下描述将参照以下附图提供实施方式的细节，在附图中：
图1是示出作为用于描述闪烁百分比测量的波形的形状以及光输出波形(调制)中的波峰和波谷的示例的图表。
图2是根据本公开内容的一个实施方式的用于集成到诸如发光二极管(LED)智能灯泡的智能灯泡中的线性电源的电路图，其中线性电源在满足诸如CEC Title 21二级要求的CEC要求的设计中消除了输入电容并且仅使用输出电容来控制闪烁百分比。
图3是比较线性电源的电路图。
图4是示出根据本公开内容的一个实施方式的集成到智能灯中的如图2描绘的线性电源电路的框图。
图5是根据本公开内容的一个实施方式的包括如在图2中示出的电路和在图4中示出的框图中描绘的线性电源的灯的分解图。
具体实施方式
说明书中对本发明的“一个实施方式”或“实施方式”及其其他变型的引用意指结合该实施方式描述的特定特征、结构、特性等被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”以及任何其他变型的出现不一定都指同一实施方式。
在一些实施方式中，本文中描述的方法和结构提供了用于为智能灯泡例如包括发光二极管(LED)的光引擎的智能灯泡供电的线性电源。并入有本文中所描述且在图2中的一个实施方式中所描绘的线性电源电路设计的智能灯可以具有低待机功率、低EMI发射、低成本、低闪烁百分比及高功率因数。如本文中所使用的，术语“智能灯泡”或“智能LED灯泡”表示诸如灯泡或灯的照明装置，该照明装置具有作为装置的部件之一的微控制器，其中微控制器实现用于控制从装置发射的光的至少一个特性的至少一组指令。微控制器可以是被设计成管理嵌入式系统中的特定操作的集成电路(IC)。在一些实施方式中，微控制器包括在单个芯片上的处理器、存储器和输入/输出(I/O)外围设备。微控制器有时可以被称为嵌入式控制器或微控制器单元(MCU)。在智能灯中，微控制器可以用于控制灯的功能，例如照明特性，例如光颜色、光强度、光温度、调光、光闪烁及其组合。微控制器也可以用于响应于时间和日历日期而打开灯和关闭灯。微控制器还可以用于响应于例如从台式计算机和/或诸如平板电脑、智能电话或类似类型装置的无线装置的用户接口无线地接收的命令来改变照明特性。微控制器还可以响应于从诸如光传感器、运动传感器或其他类似传感器的传感器接收的信号来改变照明特性。
本公开内容的方法和结构提供了以下智能灯，该智能灯具有合适的照明质量和低制造成本，同时满足诸如CEC Title 21二级标准的照明标准。例如，为了满足CEC Title 21二级标准，小于10W的智能灯泡、灯泡应当满足以下条件：
1.闪烁百分比：对于200Hz以下处于100％或20％光输出水平处的光分量小于30％；
2.待机功率：小于0.2W；
3.功率因数：大于0.7；
4.EMI：满足FCC标准；
5.光效率：流明/瓦+2.3*CRI大于(＞)297。
另外，从电气设计的角度来看，本公开内容的方法和结构可以提供具有较低功率要求、良好热性能以及用于RF控制(无线控制)的脉冲宽度调制(PWM)控制的灯泡，同时提供低成本设计。本公开内容的方法和结构还解决了在市售的线性电源和开关式电源中发现的困难。
切换式电源(开关电源、开关式电源、交换式电源、SMPS或切换器)是结合了切换调节器以转换电功率的电子电源。SMPS将电力从AC源(通常是市电)传输到DC负载，同时转换电压和电流特性。与线性电源不同，开关电源的传输晶体管在低功耗、全开(full-on)和全关(full-off)状态之间连续切换，并且在高损耗转变中花费很少的时间——这使浪费的能量最小化。理想地，切换式电源不耗费功率。通过改变开-关时间的比率来实现电压调节。相比之下，线性电源通过在传输晶体管中连续地耗费功率来调节输出电压。
线性电压调节器，即线性电源，将变化的DC电压转换为恒定的、通常是特定的、较低的DC电压。此外，线性电压调节器通常提供限流功能以保护电源和负载免受过电流(过大的潜在破坏性电流)的影响。在许多电源应用中期望恒定的输出电压，但是由许多能量源提供的电压将随着负载阻抗的变化而变化。此外，当未调节的DC电源是能量源时，其输出电压也将随着变化的输入电压的变化。为了规避这种情况，一些电源使用线性电压调节器，即线性电源，以将输出电压维持在与输入电压和负载阻抗的波动无关的稳定值处。线性调节器还可降低输出电压上的纹波和噪声的幅度。
开关式电源采用磁性部件、电容器和开关装置(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)或二极管)来操作，并且这些部件可能是昂贵的。相比之下，线性电源不需要开关装置或磁性部件，并且已经确定可以以低成本设计实现线性电源。还已经确定，线性电源可以与脉冲宽度调制(PMW)控制集成，这是因为线性电源可以直接将脉冲宽度调制(PMW)信号馈送至电力装置的控制端子。开关电源控制器必须将脉冲宽度调制(PMW)输入转换为其他内部信号，并且需要附加电路来这样做，这增加了集成开关电源控制器的设计的成本。
然而，在本公开内容的方法和结构之前，线性电源尚未被用于可以满足前述CECTitle 21二级要求的照明产品，例如智能灯泡。已经确定，线性电源未被用于诸如用于满足CEC Title 21二级要求的产品中的智能灯泡的照明产品的原因是，一旦在LED智能灯泡中使用线性电源，则出现许多其他挑战。
例如，已经确定，诸如LED智能灯泡的智能灯泡应用中的线性电源，不能在提供小于30％的闪烁百分比的同时实现高于0.7的功率因数。“功率因数”由实际功率与视在功率之间的角度确定，实际功率与视在功率之间的角度可以根据输入电流与输入电压之间的角度得出。输入电流与输入电压之间的角度越高，功率因数将越低。向电源电路添加输入电容器以增加电容将增大输入电流与输入电压之间的角度，这将因此降低功率因数。
然而，尽管向电源电路添加电容器存在缺点，例如，由于添加电容器而导致的线性电源中的功率因数的降低，但是可能需要在电源电路中使用电容器来控制电源的闪烁性能。包括白炽、CFL和LED类型的AC照明通常表现出不同程度的闪烁；通常是双倍的线路频率(对于50Hz电网频率为100Hz闪烁，或者对于60Hz电网频率为120Hz闪烁)。虽然75Hz以上的闪烁对于大多数人来说是不可察觉的，但是闪烁的可感知性不仅是频率的函数，而且是描述了在每个周期(占空比)内随着时间的变化的光水平的持续时间的波形的形状以及光输出波形(调制)的波峰和波谷的相对强度的函数。图1表示关于120Hz频率信号的闪烁。参照图1，闪烁百分比是闪烁的调制深度的度量并且使用下式计算：
闪烁百分比＝100％×(最大-最小)/(最大+最小)
闪烁百分比越低，闪烁越不明显。
在一个示例中，包括线性电源的智能灯泡的驱动器，即电源，通常需要例如0.1μF至1mF量级的大输入电容器，以提供小于30％的闪烁百分比。AC波形是正弦的。在桥之后，负半周期被反转。然而，调制深度或闪烁百分比是100。如果将电解电容器(eCap)添加到电路，则在输入电压的波形的峰附近，e-cap被充电，而在波形的谷附近，e-cap释放能量以使发光二极管(LED)上电。在该示例中，e-cap用作用于输出的填谷器，使得输出更平滑。在一些情况下，e-cap越大，输出电压变得越平滑。
将线性电源集成到诸如发光二极管(LED)智能灯泡的智能灯泡中的一个挑战是在采用线性电源的时同时获得高于0.7的功率因数和低于30％的闪烁百分比。驱动器应该具有较小的输入电容以获得较高的功率因数。功率因数由实际功率与视在功率之间的角度确定，实际功率与视在功率之间的角度可以根据输入电流与输入电压之间的角度得出。输入电流与输入电压之间的角度越大，功率因数其将变得越小。添加较大的输入电容将自然地扩大输入电流与输入电压之间的角度，从而降低功率因数。
然而，驱动器将需要非常大的输入电容来获得低于30％的闪烁百分比，并且这由RC时间常数确定。当LED负载以其两端的稳定电压和通过其的稳定电流操作时，可以将其视为相对恒定的电阻。这样，在一些实施方式中，RC时间常数可以确定通过LED的电流衰减将花费多长时间。随着驱动器的衰减时间越长，其将能够提供的闪烁百分比越低。为了获得低于30％的闪烁百分比，可以采用例如0.1μF至1mF范围内的大输入电容，以使RC时间常数相当长并且因此使衰减时间更长且闪烁百分比更低。
鉴于上述确定，为得到大于0.7的功率因数和小于30％的闪烁百分比而对输入电容提出的要求彼此矛盾，并且输入电容的单一值可能不满足这两个要求。
在LED智能灯泡中使用线性电源的另一问题是热设计。输出LED上的热压力相当低，但是在电力装置和RF模块上却是高的。这可能是由于线性电源拓扑，其将大部分功率损耗置于线性调节器上。
在LED智能灯泡中采用线性电源的又一困难是在实现PWM且没有输入电容的情况下满足EMI/EMC要求。电磁干扰(EMI)是由通过电磁感应、静电耦合或传导影响电路的外部源生成的干扰。电磁兼容性(EMC)是电气工程的分支，其关注可能引起诸如电磁干扰(EMI)的有害影响的电磁能量的无意生成、传播和接收。
在线性电源中，EMI/EMC通常不是问题，这是因为在驱动器中不存在切换噪声。然而，在一些示例中，为了实现PWM控制，在AC输入侧馈送PWM信号。此外，PWM信号的频率应该高以避免可以引起灯泡的可见闪烁的低频噪声。然而，高PWM频率对于EMI/EMC性能也是不利的，这是因为高PWM频率信号更难以滤除。另外，输出电容通常不能滤除由PWM产生的噪声。
在本公开内容的方法和结构以前，将开关式电源用于满足CEC要求的智能灯泡中。这种方法导致了更高的成本，使得结合有开关式电源的适于诸如CEC Title 21二级要求的CEC要求的智能灯泡对于大多数家庭来说不太能负担得起。
在一些实施方式中，鉴于以上发现和观察，本文中描述了可以提供基于线性电源的满足所有CEC Title 21二级的低成本智能灯产品的方法和结构。如图2中所描绘的，在一些实施方式中，本公开内容的并入到智能灯泡(即，发光二极管(LED)智能灯泡)中的线性电源可以在平衡闪烁百分比、功率因数、热性能和PWM控制输入与RF无线控制一起工作的能力的设计方面满足CEC要求，例如CEC Title 21二级要求。
图2中所描绘的线性电源100a的电路提供了利用线性电源方法的低成本解决方案。该方法可以在LED 351两端施加整流的AC电压，并且提供线性调节器集成电路(IC)。电感器和开关装置的消除显著地降低了驱动器的成本。
为了获得高功率因数，在图2中描绘的线性电源100a的电路中，滤波电容器(称为输出平滑电容器81)位于输出级(即，输出电容器电路80)上、直接在发光二极管(LED)(称为LED输出电路90)的输出端子之间。“电容器”是在电场中存储电能的无源双端电子部件。在一些实施方式中，在电容器内部，端子连接至由非导电物质或电介质隔开的两个金属板。图3描绘了线性电源100b的比较电路，其中滤波电容器(也称为输入电容器82)就位于AC输入25的桥式整流器26之后以及电力控制器83之前。输入电容器82也可以称为平滑电容器。输入平滑电容器82可以用于提高整流器例如整流桥26的平均DC输出，同时通过采用输入稳定电容器82对输出波形进行滤波来减小整流输出的AC变化。在线性电源100b的比较电路中，输入电容器82为控制器提供稳定的电源，但是牺牲了功率因数。参照图2，在本公开内容的(如图4所描绘的)驱动器电子器件250中采用的线性电源100a中，滤波电容器(称为输出平滑电容器81)被定位在LED输出电路90的到发光二极管(LED)91的输出端子之间，以提供良好的功率因数(例如，大于0.7的功率因数)和低闪烁百分比。
图2中描绘的线性电源100a的电路也能够通过RF模块450和脉冲宽度调制(PWM)进行无线控制。为了使得灯泡500能够通过无线通信如蓝牙、Wi-Fi和ZigBee进行控制，灯泡500的控制器电路10可以与RF模块450通信以从用户终端装置460接收命令——用户终端装置460可以通过电话、平板电脑或者甚至是语音控制装置如AlexaTM和GoogleTM家庭来提供，并且还与具有PWM输入能力以控制输出电力的电力控制器电路30)例如电压调节器31)通信，使得用户可以远程地对灯泡500进行调光。
参照图2，在一些实施方式中，为了补偿由输入电流的PWM引起的EMI噪声，EMI滤波器电路27被定位在线性电源电路100a内，其中EMI滤波器电路27被定位在电力电路(即LED电源电路15)之前。图2中所描绘的可以包括EMI滤波器电路27的线性电源电路100a可以满足FCC要求。在一些实施方式中，EMI滤波器电路27具有一起工作以抑制那些信号的两种类型的部件。例如，EMI滤波器电路27可以包括电容器28和电感器29。电容器28可以抑制直流电流，同时允许交流电流通过，其中，直流中大量的电磁干扰被携带到装置中。电感器本质上是微小的电磁体，当电流通过它时，该电磁体能够在磁场中保存能量，从而降低总电压。EMI滤波器电路27中使用的电容器28可以被称为EMI电容器，其可以将特定范围内的高频电流重定向为远离电路或部件。EMI电容器28将高频电流/干扰馈送至至少一个电感器29中，其中当使用多个电感器29时，它们可以串联布置。当电流通过电感器29时，总强度或电压降低。
参照图2，在一些实施方式中，线性电源电路100a为专门设计的LED负载(串联的十八个8.2V LED)供电，驱动器可以在标准120V AC输入下以相当高的效率操作。例如，稳定效率高于88％。高于88％的稳定效率甚至高于大多数开关式电源的效率。LED可以是2835型LED的表面安装器件(SMD)。LED的正向电压可以大于8.2V，例如大于8.7V。
在一些实施方式中，LED电源电路15包括至少一个线性电流调节器。参照图2，在线性电源电路100a的一些实施方式中，LED电源电路15采用并联的两个线性电源模块(IC)，即线性电流调节器16a、16b，以分担热压力。当描述电路中的电气部件时，术语“并联”表示两个或更多个部件并联连接，使得它们在它们的两端具有相同的电势(电压)差。部件两端的电势差在大小上是相同的，并且它们也具有相同的极性。相同的电压被施加到并联连接的所有电路部件。根据基尔霍夫电流定律，总电流是通过并联连接的各个部件的电流之和。
线性调节器是用于维持稳定的电流或电压的系统。例如，调节器的电阻根据负载而变化，从而产生恒定的输出电压。使调节装置像可变电阻器一样起作用，连续调整分压网络以维持恒定的输出电压，并且连续地将输入电压与经调节电压之间的差作为废热耗散。线性调节器可以使调节装置与负载并联(并联调节器)或者可以使调节装置处于电源与经调节负载之间(串联调节器)。简单的线性调节器可以仅包含齐纳二极管和串联电阻器；较复杂的调节器包括电压参考、误差放大器和功率传递元件的各自级。
通过采用包括并联的两个线性电源模块(IC)(即线性电流调节器16a、16b)的LED电源电路15，本文中描述的方法使得由线性电源电路100a生成的热量被更均匀地分布，并且降低了驱动器上的峰值温度。这样，驱动器更加可靠和热稳定。
本公开内容的包括图2中描绘的线性电源电路100a的结构和方法，可以提供低成本(使用线性电源拓扑)、满足CEC Title 21二级要求并且可以由其他装置通过PWM内部地无线控制的智能灯泡。现在更详细地描述图2和图4中描绘的部件。
为了解决不存在能够同时实现高于0.7的功率因数和小于30％的闪烁百分比的输入电容值的事实的挑战，图2中描绘的线性电源电路100a消除了输入电容，并且经由输出平滑电容器81仅使用输出电容。图3示出了包括输入电容器82的电路的示例，图3描绘了具有被定位在AC输入电路25的桥式整流器26与线性电源83之间的输入电容器82的比较电路100b。比较电路100b的输入电容器82不存在于图2中所描绘的线性电源电路100a中。参照图2，由于输入电容器82不存在于线性电源电路100a中，因此线性电源电路100a的采用两个线性电源模块(IC)(即线性电流调节器16a、16b)的LED电源电路15不再调节输出电流，而是调节输入电流。因此，从AC线路，例如AC输入24，可以看到较小的电容，并且可以实现高于0.7的功率因数。同时，线性电源电路100a的输出侧的适当电容可以将闪烁百分比降低到小于30％。
如图2和图4所描绘的，线性电源电路100a的输出侧10被定位在发光二极管(LED)电源电路15与LED输出电路90之间，并且包括输出电容器81。线性电源电路100a的输入侧5被定位在AC电源电路25与发光二极管(LED)电源电路15之间，并且可以包括EMI滤波器电路27、控制器电源电路30和控制电路10。在线性电源电路100a的输入侧5不存在输入电容器(也称为平滑输入电容器)。
在一些实施方式中，在采用图2中描绘的线性电源电路100a的智能灯泡500中可以实现的功率因数可以在从0.7至0.999的范围内。在一些示例中，图2中描绘的线性电源电路100a可以提供的功率因数可以等于0.7、0.725、0.75、0.775、0.8、0.825、0.85、0.875、0.9、0.925、0.95、0.975、0.98、0.985以及包括从前述示例中选择的下限和从前述示例中的一个选择的上限的任何功率因数范围。功率因数也可以是前述范围的上限与下限之间的数。
在一些实施方式中，在采用图2中描绘的线性电源电路100a的智能灯泡500中可以实现的闪烁百分比可以在从1％至30％的范围内。在一些示例中，图2中描绘的线性电源电路100a可以提供的闪烁百分比可以等于1％、5％、10％、15％、20％、25％和30％，以及包括从前述示例中选择的下限和从前述示例中的一个选择的上限的任何闪烁百分比范围。闪烁百分比也可以是前述范围的上限与下限之间的数。
输出平滑电容器81可以是电解电容器(e-cap)。e-cap是其阳极或正极板由通过阳极化形成绝缘氧化层的金属制成的极化电容器。该氧化物层用作电容器的电介质。固体、液体或凝胶电解质覆盖该氧化物层的表面，用作电容器的阴极或负极板。由于电解电容器的介电氧化层非常薄且阳极表面扩大，所以与陶瓷电容器或薄膜电容器相比，电解电容器具有更高的每单位体积电容电压(CV)乘积，因此可以具有大的电容值。用于输出电容器81的电解电容器可以由铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器及其组合中的至少之一提供。在一个示例中，输出电容器81具有0.1μF至1mF范围内的值。在另一示例中，输出电容器81具有0.5μF至0.5mF范围内的值。
注意，输出平滑电容器81不仅限于前述示例。例如，除了由电解电容器(e-cap)提供输出平滑电容器81之外，在一些示例中，输出平滑电容器81也可以由陶瓷电容器和/或薄膜电容器提供。另外，图2中所描绘的输出电容器81不限于仅为单个电容器。可以针对输出平滑电容器81使用多个电容器以实现相同的结果。例如，可以代替图2中所描述的单个输出电容器81的电容器的数目可以等于按照串联或并联连接的任何组合的2、4、6或8个电容器。
图2和图4中所描绘的线性电源电路100a从AC输入源24提供电力，并且为(如图5中所描绘的)光引擎350供电。AC输入源24通过桥式整流器(例如二极管桥式整流器26)转换为DC电流，并且控制器电源电路30的电压调节器31向可以包括微控制器11的控制器电路10提供恒定电压。控制器电路10，例如微控制器11，与LED电源电路15进行电通信。LED电源电路15控制流向LED插座90的电流，LED插座90为光引擎350的发光二极管(LED)供电。来自微控制器11的信号可以根据通过微控制器11控制的照明特性来控制LED电源电路15以控制发送至LED输出90的电流。
线性调节器，例如LED电源电路15中的两个线性电流调节器16A、16b中的每一个，是用于维持稳定的电流或电压的系统。例如，调节器的电阻根据负载而变化，从而产生恒定的输出电压。使调节装置像可变电阻器一样起作用，连续调整分压网络以维持恒定的输出电压并且连续地将输入电压与调节电压之间的差作为废热耗散。简单的线性调节器可以仅包含齐纳二极管和串联电阻器；较复杂的调节器包括电压参考、误差放大器和功率传递元件的各自级。
在一个示例中，线性电流调节器16a、16b可以是双通道脉冲宽度调制(PWM)/模拟可调光线性恒流发光二极管(LED)驱动器。双通道脉冲宽度调制(PWM)/模拟可调光线性恒流发光二极管(LED)驱动器可以包括120mA/500V金属氧化物半导体(MOS)器件。双通道脉冲宽度调制(PWM)/模拟可调光线性恒流发光二极管(LED)驱动器可以支持最高达10kHz的PWM频率。双通道脉冲宽度调制(PWM)/模拟可调光线性恒流发光二极管(LED)驱动器可以在ESOP-8封装中获得。
在一些实施方式中，为了减轻电源100a上的热压力，将至少两个线性电流调节器16a、16b并联连接以分担热压力。以这种方式，热量更均匀地被分布并且驱动器上的峰值温度降低。以这种方式，驱动器更加可靠和热稳定。另外，电力装置(线性调节器)上的电力损耗由输入电压(来自整流的AC输入)与输出电压(LED负载的正向电压)之间的电压差确定。为了降低电力装置上的热损失，以图2中描绘的设计实现高正向电压LED负载。在一个实施方式中，高正向电压可以在135V至155V范围内。在另一实施方式中，例如，高正向电压可以在约140V至150V范围内。在一个示例中，正向电压LED负载可以等于148V。
考虑如下示例，其中正向电压LED负载为148V，并且北美的家庭用电以120VAC(交流电压)60Hz进行输送，峰值电压为
Figure BDA0002475987190000121
Figure BDA0002475987190000122
LED 351和包括线性电流调节器16a、16b的发光二极管(LED)电源电路15(也称为过线性调节器IC)串联连接。在LED负载为148V的示例中，LED负载的大部分被施加到LED负载，而剩余的被施加到包括线性电流调节器16a、16b的发光二极管(LED)电源电路15(也称为线性调节器IC)。例如，当峰值电压为169V并且LED负载为148V时，剩余的为21V，其被施加到发光二极管(LED)电源电路15。在该示例中，较高的LED电压将使得发光二极管(LED)电源电路15(也称为过线性调节器IC)上的电压较低，并且发光二极管(LED)电源电路15(也称为过线性调节器IC)上的较低的电压将使得在发光二极管(LED)电源电路15(也称为过线性调节器IC)中生成的热量较少。
线性电源模块(IC)(即线性电流调节器16a、16b)的数目不限于仅两个。多个电源模块或具有较大尺寸的一个电源模块也可以以与本公开内容一致的方式使用。
仍然参照图2，在一些实施方式中，为了解决线性电源电路100a的输入侧(即，线性电源电路100a的在AC输入电路25与发光二极管(LED)电源电路15的输入之间的一侧)的脉冲宽度调制(PWM)信号所引起的电磁干扰(EMI)问题，就在整流的AC输入电路25之后实现EMI滤波器电路27。在一些实施方式中，EMI滤波器电路27被实现为低功耗EMI滤波器，以保持待机功率(当没有光输出时驱动器消耗的功率)低于0.2W，以满足CEC要求。例如，待机功率可以在0.025W至0.2W的范围内。在另一示例中，线性电源电路100a的待机功率可以在0.075W至0.175W的范围内。注意，待机功率的上述范围仅是出于说明性目的而提供的，并且不旨在限制本公开内容。在其他示例中，待机功率可以等于0.05W、0.075W、0.10W、0.125W、0.15W、0.175W和0.2W，以及使用前述值中的一个作为范围的下限并且使用前述值中的一个作为范围的上限的待机功率值的任何范围。待机功率也可以是在上述范围内的任何值。
EMI滤波器电路27可以包括电感器28。电感器28，也称为线圈、扼流圈或电抗器，是无源双端电部件，当电流流过电感器时，电感器在磁场中存储能量。电感器28可以是陶瓷芯电感器或空芯电感器。在一个示例中，电感器28可以具有100毫微亨(nH)至20毫亨(mH)范围内的电感。在另一示例中，EMI滤波器电路27的电感器28可以具有200nH至15mH范围内的电感器。在又一示例中，电感器28可以在1mH至10mH范围内。
EMI滤波器电路27的电容器29可以是电解电容器(e-capacitor)。用于EMI滤波器电路27的电解电容器可以由铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器及其组合中的至少之一提供。在一个示例中，EMI滤波器电路27具有电容值在10nF至20μF范围内的电容器29。在另一示例中，EMI滤波器电路27具有电容值在1μF至15μF范围内的电容器29。注意，EMI滤波器电路27并不限于其中EMI滤波器电路27仅包括一个电容器29的实施方式。EMI滤波器电路27可以包括多个电容器，例如，EMI滤波器电路27中可以存在两个电容器29。
注意，EMI滤波器电路27并不仅限于pi(π)结构，例如，包括两个电容器29和一个电感器28。EMI滤波器电路27可以被改变为m个电容器29和n个电感器28的任何组合(m和n都是整数，并且m和n不能同时为零)，例如一个电容器和一个电感器、一个电容器和零个电感器、两个电容器和两个电感器等。
参照图2，用于线性电源电路100a的AC输入源24是包括桥式整流器的AC电力输入电路25的部件。在一些实施方式中，桥式整流器是连接至AC电力输入24的二极管桥式整流器26。二极管D1、D2、D3、D4可以连接在一起以形成全波整流器，该全波整流器将AC电压转换成DC电压以用于电源。二极管桥式整流器26可以包括四个二极管D1、D2、D3、D4，该四个二极管D1、D2、D3、D4被布置成串联对，其中，在每个半周期期间仅有两个二极管传导电流。在电源的正半周期期间，二极管D1和二极管D2串联导通，而二极管D3和二极管D4被反向偏置，并且电流流过负载。在电源的负半周期期间，二极管D3和二极管D4串联导通，而二极管D1和二极管D2由于它们现在被反向偏置而切换为“关断”。注意，电源不一定必须是AC电源。例如，用于线性电源电路100a的电源可以是经过诸如去除整流部件的微小调整的DC电源。如图2所描绘的，EMI滤波器电路27被定位在AC输入源24与LED电源电路15之间，LED电源电路15包括至少一个线性调节器，例如并联连接的两个线性电流调节器16a、16b。
在一些实施方式中，图2中所描绘的可以包括微控制器11的控制电路10向发光二极管(LED)电源电路15发送信号。控制电路10通过控制器电源电路30与AC电力输入电路25进行电通信，控制器电源电路30包括电压调节器31以提供控制电路10的恒定电压。根据从微控制器11发送的信号，例如命令，通过发光二极管(LED)电源电路15调整到LED输出电路90的电力，这可以改变由光源发射的光的特性。
“微控制器”是被设计成管理特定操作的集成电路(IC)。在一些实施方式中，微控制器11包括在单个芯片上的处理器、存储器和输入/输出(I/O)外围设备。在一些实施方式中，对由灯发射的光的调整可以利用具有输入/输出能力(例如，用于接收用户输入的输入端；用于引导其他部件的输出端)和用于执行装置功能的若干嵌入式例程的微控制器11来实现。微控制器11可以用能够控制LED电源的任何类型的控制器来代替。
例如，控制电路10可以包括可以集成到微控制器11中的存储器以及一个或更多个处理器。存储器可以是任何合适的类型(例如，RAM和/或ROM，或其他合适的存储器)和大小的存储器，并且在一些情况下可以用易失性存储器、非易失性存储器或其组合来实现。控制电路10的给定处理器可以被配置成例如通过LED输出电路90执行与(如图5所描绘的)光引擎350相关联的操作。在一些情况下，存储器可以被配置成临时地或永久地存储控制电路10a上的媒体、程序、应用和/或内容。存储在存储器中的一个或更多个模块可以例如由控制电路10的一个或更多个处理器访问和执行。根据一些实施方式，存储器的给定模块可以以任何合适的标准和/或定制/专有编程语言来实现，例如C、C++、objective C、JavaScript和/或根据本公开内容将明显的任何其他合适的定制或专有指令集。存储器的模块例如可以被编码在机器可读介质上，其在由一个或更多个处理器执行时，部分地或全部地执行控制电路10例如微控制器11的功能。计算机可读介质可以例如利用门级逻辑或专用集成电路(ASIC)或芯片组或其他这样的特制逻辑来实现。一些实施方式可以用具有输入/输出能力(例如，用于接收用户输入的输入端；用于引导其他部件的输出端)和用于执行装置功能的若干嵌入式例程的微控制器11来实现。存储器可以包括操作系统(OS)。根据本公开内容将理解的是，OS可以例如被配置成帮助照明控制以提供重置功能，以及通过LED输出电路90控制由(如图5所描绘的)光引擎350发射的光的特性。
参照图2和图4，微控制器11可以根据光源的用户编程的照明特性提供用于调整由(如图5所描绘的)光引擎350发射的照明特性的信号。用户可以通过诸如由计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、移动装置等提供的接口460的用户接口460，对灯500进行编程，例如对灯500的微控制器11进行编程。用户接口460可以与微控制器11无线地通信。
参考图2和图4，从用户接口460到可以包括微控制器11的控制电路10的通信可以跨越通信模块450，例如RF模块。RF模块(射频模块)是用于在两个装置之间发送和/或接收无线电信号的(通常)小型的电子装置。RF模块的协议不限于蓝牙和/或任何其他蓝牙协议，例如BLE网格(BLE mesh)。RF模块的协议可以是Wi-Fi、ZigBee、ZWave、Thread、WeMo和任何其他形式的无线通信。
如图2、图4和图5中所描绘的，通信模块450还可以实现驱动器电子器件250的脉冲宽度调制(PWM)控制。脉冲宽度调制(PWM)是用于利用微处理器的数字输出来控制模拟电路的技术。图2中描绘的线性电源100a可以实现脉冲宽度调制(PWM)控制，这是因为它可以直接将PWM信号馈送至灯500的控制端子，其中控制端子是可以包括微控制器11的控制电路10的部件。通信模块450通常包括PWM电力控制器455，PWM电力控制器455具有PWM输入的能力以控制到LED输出电路90的输出电力。在一些实施方式中，PWM输入可以使得用户可以远程地对光引擎350的发光二极管(LED)进行调光。对于PWM调光，驱动器电子器件250向光引擎的发光二极管(LED)提供全幅电流脉冲。驱动器改变脉冲的占空比以控制视在亮度。PWM调光依赖于人眼对脉冲中的平均光量进行整合的能力。如果脉冲速率足够高，则眼睛不会感知到脉动(pulsing)，而仅感知到整体平均量。在一些实施方式中，PWM调光可以在DC电源的输出处采用驱动器电子器件250中的PWM控制器和MOSFET开关。这些部件可以由控制器电路10(例如，控制器电路10的微控制器11)提供。
根据本公开内容的结构和方法，为了实现PWM控制，在线性电源电路100a的AC输入侧5将PWM信号馈送至线性电源电路100a中。在一些实施方式中，AC输入侧5在电力输入电路25与发光二极管(LED)电源电路15之间。线性电源电路100a的输出侧10被定位在发光二极管(LED)电源电路15与LED输出电路90之间。线性电源电路100a的输出侧10包括输出平滑电容器81。
在一些实施方式中，PWM信号的频率被选择为高以避免可能导致灯泡的可见闪烁的低频噪声。例如，PWM控制信号的频率可以在从100Hz至1GHz的范围内。在一些实施方式中，PWM控制信号可以在从500Hz至500kHz的范围内。在一个示例中，PWM控制信号的频率等于7.5kHz。对于PWM信号，范围内的任何频率都是可能的。RF模块(例如，通信模块450)的PWM输出可以被转换成模拟电压(例如，在0至10V之间)，或者可以采用数字封装来控制电源。
高PWM频率对于EMI/EMC性能，尤其是对于根据FCC 47CFR Part 15Class B范围为150kHz至30MHz的传导EMI范围，可能是不利的。然而，为了解决由线性电源电路100a的输入侧5(即，线性电源电路100a的在AC输入电路25与发光二极管(LED)电源电路15的输入之间的一侧)的脉冲宽度调制(PWM)信号所引起的电磁干扰(EMI)问题，就在整流AC输入电路25之后实现EMI滤波器电路27。
参考图2，控制电路10，例如微控制器11，可以通过向控制电路10提供恒定电压电平的电压调节器31进行供电。控制器电源电路30的输入来自AC输入25的整流桥26。控制器电源电路30的输出是到控制器电路10，其中从电源电路30传送到控制器电路10的电力是用于给控制器电路10供电的目的。可以包括微控制器11的控制器电路10具有到LED电源电路15的控制输出。电源电路15可以具有与输出LED电路90进行电通信的输出。在该示例中，微控制器11可以提供用于控制电源电路15的信号。微控制器11可以提供用于控制电源电路15的信号，以调整提供给输出LED电路15的电力，其中根据由微控制器11控制的照明特性对到输出LED电路15的电力进行调整。
图2中所描绘的控制器电源电路30可以包括电压调节器31。电压调节器是被设计成维持恒定电压电平的系统。电压调节器可以使用简单的前馈设计或者可以包括负反馈。电压调节器可以使用机电机构或电子部件。在一些实施方式中，电压调节器31可以是用于恒定输出电压应用的非隔离式降压开关，其中输出电压可以被调整。非隔离式降压开关的可编程输出电压可以在无LDO的情况下支持3.0V至3.5V。LDO是低压差调节器。非隔离式降压开关可以集成700V功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。非隔离式降压开关可以在SOP-8封装中获得。注意，以上针对电压调节器31提供的示例仅出于说明性目的而提供。在一些实施方式中，电源，例如用于控制器电源电路30的电压调节器31，可以是线性电源或开关式电源。
如图5所描绘的，线性电源电路100a可以被集成到采用包括固态光源(例如发光二极管(LED))的光引擎350的灯500的驱动器电子器件250(也称为驱动器封装)中。例如，驱动器电子器件250，例如照明电路，是用于使光引擎350的发光二极管(LED)发光的电路，并且被容纳在灯头壳体200中。更具体地，驱动器电子器件250，例如照明电路，包括多个电路元件和电路板，每个电路元件安装在电路板上。在该实施方式中，驱动器电子器件250，例如照明电路，将从灯头壳体200的灯头150接收的AC电力转换为DC电力，并且将DC电力提供给光引擎350的LED。线性电源电路100a可以是驱动器电子器件250的至少一个部件。
参照图5，驱动器电子器件250可以包括通信模块450，该通信模块450用于提供来自用户接口的无线通信，用户接口用于接收从用户接收的编程光特性设置。通信模块251可以被配置用于根据需要使用任何合适的有线和/或无线传输技术(例如，射频或RF传输；红外或IR，光调制等)的有线(例如，通用串行总线或USB、以太网、火线等)和/或无线(例如，Wi-Fi、蓝牙等)通信。在一些实施方式中，通信模块450可以被配置用于通过在蜂窝电话和蜂窝类型装置中使用的蜂窝信号进行的通信。在一些实施方式中，通信模块450可以被配置成利用各种各样的有线和/或无线通信协议中的任何协议来本地和/或远程地通信，所述协议包括例如：(1)数字多路复用器(DMX)接口协议；(2)Wi-Fi协议；(3)蓝牙协议或蓝牙低能量(BLE)或BLE网格；(4)数字可寻址照明接口(DALI)协议；(5)ZigBee协议或线程(Thread)；(6)近场通信(NFC)协议；(7)基于局域网(LAN)的通信协议；(8)基于蜂窝的通信协议；(9)基于因特网的通信协议；(10)基于卫星的通信协议；(11)电力线通信(PLC)；(12)0至10V调光器；(13)数字可寻址照明接口(DALI)；以及/或者(14)上述的任何一个或更多个的组合。然而，应当注意，本公开内容并不仅限于这些示例通信协议，因为在更一般的意义上和根据一些实施方式，任何合适的有线和/或无线、标准和/或定制/专有的通信协议可以由通信模块251利用，如对于给定目标应用或最终用途所期望的。
包括线性电源电路100a的驱动器电子器件250可以容纳在由树脂材料构成的灯头壳体200内。灯头壳体200可以设置在灯罩400的开口处。更具体地，灯头壳体200使用诸如胶水的粘合剂附接至灯罩400，以盖住灯罩400的开口。灯头150连接至灯头壳体200的与灯头壳体200的最靠近灯罩400的端部相反的端部。在图5所描绘的实施方式中，灯头150是E26灯头。灯泡形灯500可以附接至用于E26灯头的连接至商用AC电源的插座以供使用。注意，灯头150不必是E26灯头，而可以是其他尺寸的灯头，例如E17。另外，灯头150不必是螺丝灯头，而可以是诸如插入式灯头的不同形状的灯头。
参照图5，灯500采用包括固态发光器(例如发光二极管(LED)351)的光引擎350来提供光照明。术语“固态”是指通过固态电致发光发射的光，与白炽灯泡(其使用热辐射)或荧光管相对照。与白炽照明相比，固态照明在热生成减少并且能量耗散更少的情况下产生可见光。适用于本文中描述的方法和结构的固态发光器的一些示例包括半导体发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)或其组合。尽管以下描述描述了其中固态发光器由发光二极管提供的实施方式，但是任何前述固态发光器都可以替代LED。
在图5所描绘的实施方式中，用于光引擎的光源由发光二极管(LED)351提供。广义上讲，发光二极管(LED)351是当电流通过它时发射可见光的半导体器件。适用于本文中描述的方法和结构的固态发光器的一些示例包括无机半导体发光二极管(LED)、有机半导体发光二极管(OLED)、表面安装发光二极管(SMT LED)、聚合物发光二极管(PLED)、灯丝型发光二极管(LED)或其组合。
LED 351可以安装到面板(也称为基板)，其中LED可以包括若干表面安装器件(SMD)发光二极管(LED)。在一个示例中，如图5所描绘的，LED灯泡可以包含单个LED 351到5至10个LED 351的阵列。
光引擎350可以包括接合至包括基板的电路板的发光二极管(LED)351。LED 351可以通过焊接、卡扣配合(snap-fit)连接或其他接合机构安装到电路板。在一些示例中，LED351由多个表面安装放电(SMD)发光二极管(LED)提供。电路板可以是印刷电路板(PCB)，其使用通过层压到非导电基板上的铜片蚀刻的导电迹线、焊盘和其他特征电连接和机械支承电子部件，例如LED 351。印刷电路板通常由介电材料构成。例如，电路板可以由纤维增强塑料(FRP)(也称为纤维增强聚合物或纤维增强塑料)构成，纤维增强塑料是由用纤维增强的聚合物基体制成的复合材料。纤维通常是玻璃、碳、芳族聚酰胺或玄武岩。聚合物通常是环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚酯热固性塑料，但仍在使用酚醛树脂。在一些实施方式中，印刷电路板(PCB)由与上述描述一致的被称为FR-4的复合物构成。印刷电路板可以被制成为一整件或被制成为由电桥连接器连结的纵向节段。在一些情况下，例如电路板还可以包括其他部件，例如电阻器、晶体管、电容器、集成电路(IC)以及用于给定LED(即固态发光体)的电力和控制连接件，仅举若干示例。
在一些实施方式中，光引擎350可以包括作为LED灯丝结构的一部分的LED。LED灯丝结构可以包括基板和存在于基板上的、从LED灯丝结构的阴极接触部分延伸到LED灯丝结构的阳极接触部分的多个串联连接的发光二极管(LED)。LED灯丝结构的串联连接的发光二极管(LED)可以覆盖有磷涂层。在一些实施方式中，每个发光二极管(LED)灯丝结构包括成行地布置在小条上的LED。在一个示例中，布置在发光二极管(LED)灯丝结构的基板上的LED的数目可以在10个LED至50个LED的范围内。在一些实施方式中，LED灯丝结构由金属条构成，其中，一系列LED沿金属条排列。通常由玻璃(例如硅(Si)和/或氧化硅(SiO2))或蓝宝石(例如氧化铝(Al2O3))材料制成的透明基板用于覆盖LED。这种透明性允许发射的光均匀且一致地分散开而没有任何阻碍或光损失。LED可以被称为板上芯片(COB)和/或玻璃上芯片(COG)。在一个示例中，灯丝条上的LED发射蓝色的光。例如，由LED灯丝的灯丝条上的LED发射的蓝光可以具有约490nm至450nm范围内的波长。为了提供“白光”，将硅树脂粘结剂材料中的磷光体涂层置于LED和玻璃上，以转换由LED灯丝结构的LED生成的蓝光。白光不是一种颜色，而是所有颜色的组合，因此白光包含从约390nm至700nm的所有波长。不同的磷光体颜色可以用于改变由LED发射的光的颜色。例如，磷光体越黄，光变得越黄且越暖。每个发光二极管(LED)灯丝结构可以具有约4"(英寸)的长度和约1/8"的宽度。
在一些实施方式中，光源350可以发射色温在1600K至8000K范围内的白光。在一个示例中，由LED 351发射的白光可以被称为温度在3800K至4200K范围内的“白日光”。在另一示例中，由发光二极管(LED)灯丝结构50a、50b发射的白光可以具有温度在约2600K至3000K范围内的暖白光。注意，上述示例仅出于说明性目的而提供，并且不旨在限制本公开内容。
灯500的光引擎350的LED 351可以由控制电路10a选择或调整以发射特定的颜色。术语“颜色”表示使人能够区分对象的光或视觉感知的现象。颜色可以在色调、亮度和饱和度方面描述对象和光源的外观的方面。可以适用于根据本文中描述的方法、结构和计算机程序产品的控制照明的方法的颜色的一些示例可以包括红(R)、橙(O)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、靛(I)、紫(V)及其组合，以及前述色系的许多渐变色。
灯500的光引擎350的LED 351可以由控制电路10a选择或调整以发射特定色温。光源的“色温”是以下理想的黑体辐射体的温度，该黑体辐射体辐射的光的颜色与光源的颜色相当。色温是可见光的特性，其在照明、摄影、摄像、出版、制造、天体物理学、园艺和其他领域中具有应用。色温对于实际上在某种程度上与一些黑体的辐射接近地对应的光源是有意义的，所述黑体即在从微红/橙色经由黄色以及或多或少的白色到蓝白色的线上的那些黑体。色温通常以绝对温度的测量单位开尔文表示，开尔文使用符号K。超过5000K的色温被称为“冷色”(青白色)，而较低的色温(2700K至3000K)被称为“暖色”(黄白色到红色)。在此上下文中的“暖”是对传统白炽照明的辐射热通量的模拟，而不是温度。暖色光的光谱峰值更接近红外线，并且大多数自然暖色光源发射显著的红外辐射。本文中提供的灯500的LED可以发射具有前述色温示例的光。在一些示例中，灯500的光引擎350的LED 351能够调整它们发射的光的“色温”。
灯500的光引擎350的LED 351可以由控制电路10a选择或调整以发射特定的光强度。在一些示例中，可以使用勒克斯来测量调光或光强度。在一些实施方式中，光引擎75的LED可以提供具有100勒克斯至1000勒克斯之间的强度的照明。例如，对办公室工作照明350可以在250勒克斯至500勒克斯之间的值处舒适地进行。对于更大强度的应用，例如涉及绘图或其他细节工作的工作区域，灯的强度可以被照明到750勒克斯至1,000勒克斯内的范围。在一些实施方式中，灯500的光引擎350的LED能够被调整以调整它们发射的光的光强度/调光。
在一些实施方式中，光引擎350的LED 351提供串联连接的十八个8.2V发光二极管(LED)的LED负载。在一些实施方式中，光引擎350中的LED 351的数目可以在5个至25个的范围内，其中LED串联连接。为了从包括LED 351的这种布置的光源350发射光，驱动器可以在标准120V AC输入下以相当高的效率工作。稳定效率可以在88％以上，这高于开关式电源的效率。
光引擎350被定位在灯500的灯罩400的下方。在一些实施方式中，灯罩400是中空的半透明部件，在内部容纳光引擎350，并且将来自光引擎350的光透射到灯500的外部。在一些实施方式中，灯罩400是由对可见光透明的石英玻璃制成的中空玻璃灯泡。灯罩400可以具有一端封闭成球形形状，而另一端具有开口的形状。在一些实施方式中，灯罩400的形状为，中空球体的一部分在延伸离开球体的中心的同时变窄，并且在离开球体的中心的部分处形成开口。在图5所描绘的实施方式中，灯罩400的形状是与普通白炽灯泡的形状相同的A型(JIS C7710)。注意，这种几何形状仅用于说明性目的，而不是旨在限制本公开内容。例如，灯罩400的形状也可以是G型、BR型或其他。灯罩400的与开口相对的部分可以被称为“光学部件的圆顶部分”。
参照图5，灯500可以可选地包括被配置成与光引擎350热连通以便于灯500的散热的散热器部分300。为此，可选的散热器部分300可以是整体或多块结构，并且部分或全部由任何合适的导热材料形成。例如，可选的散热器部分300可以由铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、黄铜、钢或掺杂有导热材料的复合物或聚合物(例如，陶瓷、塑料等)中的任何一种或组合形成。可选散热部分300的几何形状和尺寸可以根据给定目标应用或最终用途的需要而定制。在一些情况下，热界面层301(例如，导热胶带或其他介质)可选地可以设置在散热部分300与光引擎350之间以便于它们之间的热连通。用于可选散热部分300和可选热界面层301的其他合适的配置将取决于给定的应用。
注意，本公开内容的结构和灯系统不仅限于图5中描绘的灯500的形状因子。如根据本公开内容将理解的，如本文中各种描述的灯还可以被配置成具有与通常在现有灯具结构中使用的电源插座/外壳兼容的形状因子。例如，一些实施方式可以是PAR20、PAR30、PAR38或其他抛物线型镀铝反射器(PAR)配置。一些实施方式可以是BR30、BR40或其他凸起反射器(BR)配置。一些实施方式可以是A19、A21或其他A-线配置。一些实施方式可以是T5、T8或其他管配置。
在另一方面中，提供了为照明装置供电的方法，其中该方法可以提供具有低待机功率、低EMI发射、低成本、低闪烁百分比和高功率因数的灯500。参照图2、图4和图5，在一个实施方式中，该方法包括将驱动器电路(例如，线性电源100a)定位在电源(例如，由150接合的电源)与光引擎350之间。该驱动器电路包括输入侧5和输出侧10，该输入侧5包括用于与电源连通的电力输入电路25，输出侧10与光引擎350连通。例如，输出侧10可以通过LED输出电路90与光引擎350连接。
该方法还包括通过将输出平滑电容器81定位在驱动器电路的输出侧10来控制闪烁性能，其中，电路的输入侧5不包括输入平滑电容器。该方法还包括利用存在于驱动器电路的输入侧5与输出侧10之间的发光二极管(LED)电源电路15来控制从电源到光引擎350的电流。发光二极管(LED)电源电路15包括并联连接的至少两个线性电流调节器16a、16b，其中，通过该并联连接，在至少两个线性电流调节器16a、16b之间分配热负载。在一些实施方式中，该方法可以提供具有小于30％的闪烁百分比并且具有大于0.7的功率因数的灯。在一些实施方式中，通过发光二极管(LED)电源电路15控制电流可以包括馈送至电路的输入侧的脉冲宽度调制(PWM)控制信号。在一些实施方式中，该方法还可以包括利用定位在发光二极管(LED)电源电路15与电源(例如，电力输入电路25)之间的EMI滤波器27对来自脉冲宽度调制(PWM)控制信号的噪声的进行滤波。
应当理解，例如在“A/B”、“A和/或B”以及“A和B中的至少一个”的情况下，使用以下“/”、“和/或”以及“……中的至少一个”中的任何一个旨在包括仅对第一个列出的选项(A)的选择、或仅对第二个列出的选项(B)的选择、或对两个选项(A和B)的选择。作为另一示例，在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一个”的情况下，这样的措词旨在包括仅对第一个列出的选项(A)的选择，或者仅对第二个列出的选项(B)的选择，或者仅对第三个列出的选项(C)的选择，或者仅对第一个和第二个列出的选项(A和B)的选择，或者仅对第一个和第三个列出的选项(A和C)的选择，或者仅对第二个和第三个列出的选项(B和C)的选择，或者对所有三个选项(A和B和C)的选择。这可以扩展到列出的尽可能多的项，如本领域和相关领域的普通技术人员而言显而易见。
为了便于描述，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”、“下方”、“下面”、“下”、“上面”、“上”等的空间相对术语在本文中可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语旨在包括装置在使用或操作中的除了图中所示的取向之外的不同取向。
已经描述了基于线性电源的低待机功率智能灯泡的优选实施方式，注意，本领域技术人员根据上述教示可以进行修改和变化。因此，应当理解，可以在所公开的特定实施方式中进行改变，这些改变在由所附权利要求书概括的本发明的范围内。因此，已经用专利法所要求的细节和详情描述了本发明的各方面，在所附权利要求书中阐述了所要求和期望由专利证书保护的内容。

Claims (20)

1.一种驱动器电路，包括：
输入侧和输出侧，所述输入侧包括电力输入电路，所述输出侧包括发光二极管LED输出电流电路，其中，所述驱动器电路的输出侧包括用于控制闪烁百分比的输出平滑电容器；
发光二极管LED电源电路，其存在于所述驱动器电路的输入侧与输出侧之间，其中，所述发光二极管LED电源电路用于控制从AC电力输入电路到所述发光二极管LED输出电流电路的电流，其中，所述LED电源电路包括至少一个线性电流调节器；以及
控制器电路，其包括控制器，所述控制器用于向发光二极管LED电源发信号以控制到所述发光二极管LED输出电流电路的电流以提供照明特性。
2.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述至少一个线性电流调节器包括并联连接的两个线性电流调节器。
3.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中，在所述驱动器电路的输入侧不存在用于控制闪烁的输入平滑电容器，其中，仅通过输出电容、经由所述输出平滑电容器来控制所述闪烁百分比。
4.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述驱动器电路在被集成到灯中时提供小于30％的闪烁百分比。
5.根据权利要求4所述的驱动器电路，其中，所述驱动器电路在被集成到灯中时提供大于0.7的功率因数。
6.根据权利要求1所述的驱动器电路，还包括与所述控制器电路进行通信的通信模块。
7.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述通信模块将脉冲宽度调制PWM信号馈送至所述驱动器电路的输入侧。
8.根据权利要求7所述的驱动器电路，还包括在所述驱动器电路的输入侧的电磁干扰EMI滤波器。
9.根据权利要求7所述的驱动器电路，其中，所述电磁干扰EMI滤波器存在于所述电力输入电路的桥式整流器与所述发光二极管LED电源电路之间。
10.一种灯，包括：
光引擎，其包括用于提供光的发光二极管LED；以及
驱动器封装，其包括：输入侧和输出侧，所述输入侧具有电力输入电路，所述输出侧具有到所述光引擎的发光二极管LED输出电流电路，其中，驱动器电路的所述输出侧包括用于控制闪烁百分比的输出平滑电容器；发光二极管LED电源电路，所述发光二极管LED电源电路存在于所述驱动器电路的输入侧与输出侧之间，其中，所述发光二极管LED电源电路包括至少一个线性电流调节器；以及控制器电路，所述控制器电路包括控制器，所述控制器用于向发光二极管LED电源发信号以控制到所述发光二极管LED输出电流电路的电流来为所述光引擎供电。
11.根据权利要求10所述的灯，其中，所述至少一个线性电流调节器包括并联连接的两个线性电流调节器。
12.根据权利要求10所述的灯，其中，所述发光二极管LED包括串联连接的5个发光二极管至25个发光二极管。
13.根据权利要求10所述的灯，其中，所述灯的闪烁百分比小于30％，并且所述灯的功率因数大于0.7。
14.根据权利要求10所述的灯，还包括与所述控制器电路进行通信的通信模块，其中，所述通信模块将脉冲宽度调制PWM信号馈送至所述驱动器电路的输入侧。
15.根据权利要求14所述的灯，还包括在所述驱动器电路的输入侧的电磁干扰EMI滤波器。
16.一种为灯供电的方法，包括：
将驱动器电路定位在电源与光引擎之间，所述驱动器电路包括输入侧和输出侧，所述输入侧包括用于与所述电源连通的电力输入电路，所述输出侧与所述光引擎连通；
通过将输出平滑电容器定位在所述驱动器电路的输出侧来控制闪烁性能，其中，所述电路的输入侧不包括输入平滑电容器；以及
利用存在于所述驱动器电路的输入侧与输出侧之间的发光二极管LED电源电路来控制从所述电源到所述光引擎的电流，其中，所述发光二极管LED电源电路包括至少一个线性电流调节器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述至少一个线性电流调节器包括并联连接的至少两个线性电流调节器，其中，通过所述并联连接，在所述至少两个线性电流调节器之间分配热负载。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述灯的闪烁百分比小于30％，并且所述灯的功率因数大于0.7。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光引擎包括发光二极管，所述发光二极管具有接近于由所述电源提供的峰值电压的电压负载，其中，接近于所述峰值电压的电压负载使施加到所述发光二极管LED电源电路的电压减小，其中，施加到所述发光二极管LED电源电路的电压的减小使由并联连接的所述至少两个线性电流调节器生成的热量减少。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，通过所述发光二极管LED电源电路进行的对电流的控制包括馈送至所述电路的输入侧的脉冲宽度调制PWM控制信号，其中，所述方法还包括利用被定位在所述发光二极管LED电源电路与所述电源之间的EMI滤波器对来自所述脉冲宽度调制PWM控制信号的噪声进行滤波。
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