CN115176524A - Led照明系统和控制方法 - Google Patents

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CN115176524A CN202180016601.XA CN202180016601A CN115176524A CN 115176524 A CN115176524 A CN 115176524A CN 202180016601 A CN202180016601 A CN 202180016601A CN 115176524 A CN115176524 A CN 115176524A
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Abstract

创建用于高效调光的LED照明系统的系统，并且系统包括电压源、由脉宽调制PWM驱动信号控制的电子开关和串联连接的LED照明模块。LED包括LED组和恒定电流驱动电路，以驱动恒定电流通过LED组。电压源和与电子开关并联的旁路支路被适配使得当电子开关断开时，递送到恒定电流驱动电路的功率足以维持恒定电流驱动电路的操作，确保深度调光的能力。

Description

LED照明系统和控制方法
技术领域
本发明涉及照明系统领域，更具体地，涉及LED照明系统领域。它特别涉及但不限于LED照明系统，包括基于对照明负载电流供应的中断的调光功能。
背景技术
有许多不同的驱动方案用于使用LED驱动灯具。例如，诸如高频开关模式功率转换器电路等复杂电路用在电源照明系统中，它们可以实现高功率因子和低总谐波失真，但它们是高成本的解决方案。例如，更低成本的电路使用线性驱动器。最基本的驱动电路可以简单地通过所谓的镇流器电阻器向LED供应DC电压，镇流器电阻器起到限流器的作用。
一个复杂的驱动器将包含调光功能，例如，带有提供对开关模式功率转换器的设置的控制的调光输入。为了在更简单的电路中实现调光，可以中断对LED布置的电流供应，例如使用串联开关，该串联开关使用脉宽调制PWM信号被控制。然后，PWM信号的占空比决定了光输出。
为了使LED最佳地执行，它由制造商规定的电流驱动，以便在最有效的操作点实现所需的光输出。这可以最简单地通过将LED与上述与电阻串联的电压源相连来实现。这是低成本解决方案，通常用于低功率和中功率LED。因此，通过LED的电流由(VVS-VLED)/R确定，其中VVS是电压源提供的电压，VLED是LED的正向电压，并且R是串联电阻器的电阻。然而，该电阻器会导致损耗，因此使照明系统的效率下降。
为了提高这一效率，电阻器上的压降必须保持尽可能低。这样做的一种方法是提供多个串联的LED。与单个LED相比，保持多个LED的光输出相同需要更小的驱动电流，这转而减少电阻损耗。然而，这也意味着，如果LED的正向电压与预期值不同，(例如由于制造误差或公差)，则亮度将显著不同。为了消除这种波动问题，VVS和VLED之间需要有很大的差异，但这会导致很大的损耗。
通过LED调节电流的恒定电流电路可用于提高效率，避免需要限流电阻器，但以稍微更加复杂的电路为代价，因此增加了系统成本。
使用恒定电流电路的一个问题是，在它们供应恒定电流之前，它们倾向于有相关联的启动时间。这意味着，对于上述标准的PWM调光方案，通常在1kHz或以上的区域内操作，对于占空比存在下限，因此对于待调光的LED照明系统存在下限。
仍然需要一种驱动器结构，该结构能够基于对LED布置的电流供应的中断实现低成本调光，但可以实现大范围的调光水平。
发明内容
本发明由权利要求定义。
根据本发明一方面的示例，提供LED照明系统，包括：
电压源；
与电压源串联的电子开关，电子开关由脉宽调制PWM驱动信号控制；
与电子开关并联的旁路支路；以及
与电压源和电子开关串联的LED照明模块，LED照明模块包括：
恒定电流驱动电路；以及
LED组，
其中恒定电流驱动电路适于驱动恒定电流通过LED组，以及
其中旁路支路和/或电压源被适配使得当电子开关断开时，递送到恒定电流驱动电路的功率足以维持恒定电流驱动电路的操作。
该LED照明系统使能单个LED或LED组的调光。具有针对所需调光量选择的占空比的PWM信号应用于电子开关。当开关断开时，LED将关断。旁路支路并联在开关上。开关和旁路支路的并联组合与电压源和LED照明模块串联。LED照明模块由LED组和恒定电流驱动电路组成。恒定电流驱动电路确保通过LED组的恒定电流，这确保LED组的制造商规定的正确光输出。这与串联的静态电阻器的更基本系统形成对比，后者导致效率较低和不太一致的光输出特性。此外，几个LED照明模块可以并联连接在一起。
旁路支路使能恒定电流驱动电路在LED关断时保持通电。例如，递送的功率用作足以维持驱动电路操作的供电电压。
当使用某些恒定电流驱动电路时，存在几微秒的接通延迟。PWM控制LED系统通常在大于1kHz的PWM频率处操作，因此延迟变得显著，尤其是对于PWM信号的低占空比。例如，利用4kHz PWM信号，1％的调光水平会产生2.5μs的脉冲，这与接通延迟可比。因此，最低可能的调光水平是有限的。
此外，当恒定电流驱动电路接通时，可能会出现较大的接通电流，这可能需要附加的延迟，以确保这些电流得到控制，这可能会产生附加的几微秒的延迟。这些延迟将最低可能的调光水平推高。通过添加旁路支路，即使在开关断开时，恒定电流驱动电路也可以持续供电，从而消除这个问题。
例如，旁路支路和/或电压源被适配使得当电子开关断开时，跨LED组中的每个LED的电压保持低于相应的阈值电压。由于增加旁路支路，LED还仍然可以以非常低但仍然可见的水平发光。当有几个LED灯模块并联时，这尤其有问题，因为需要更高的电流来保持所有恒定电流驱动电路通电，导致更高的电流通过LED组。通过将跨LED的电压保持在其阈值电压以下，将不会有电流流过LED。因此，当电子开关断开时，恒定电流驱动电路保持接通状态，但LED关断。
例如，LED组包括一个或多个串联连接的LED。这意味着LED组的整体阈值电压能够被选择，使得在电子开关断开时不会达到阈值电压。串联放置的每个附加LED都会增加阈值电压。还能够根据组中LED的数量选择所需的照明水平。
例如，旁路支路包括电阻器。电阻器降低跨LED组的电压，以避免在电子开关断开时任何电流通过LED组，但允许足够高的电压以确保恒定电流驱动电路的操作。
例如，旁路支路包括齐纳二极管。齐纳二极管提供预定压降，因此降低跨LED组的电压，以避免在电子开关断开时任何电流通过LED组，但允许足够高的电压以确保恒定电流驱动电路的操作。
例如，旁路支路包括串联的电阻器和齐纳二极管。如果齐纳二极管或电阻器之一无法提供足够低的电压以关断LED，和足够高的电压以操作恒定电流驱动电路，则可以使用与齐纳二极管串联的电阻器。
例如，恒定电流驱动电路是降压转换器。降压转换器可用于通过高速开关以已知方式维持跨LED组的恒定电流。这提供了电气效率高的设计，但有着相对高的电路成本。
恒定电流驱动电路可以由线性恒定电流转换器代替。线性恒定电流转换器通过在其线性范围内操作驱动晶体管来保持跨LED组的电流恒定。这比简单的电阻电路更有效，并且比使用降压控制器具有更低的系统成本。
例如，电子开关为晶体管。
该系统还可以包括多个LED照明模块，每个LED照明模块包括相应的恒定电流驱动电路和相应的LED组，每个LED照明模块在相应的并联支路中，其中旁路支路被适配以便在电子开关断开时，跨每个恒定电流驱动电路的电压保持足以操作恒定电流驱动电路。因此，照明系统可以具有多个LED分支。
根据本发明的方面的示例，提供了控制LED照明系统的方法，包括：
使用PWM控制来控制电子开关，从而实现调光，其中电子开关与电压源和LED照明模块串联；
当电子开关闭合时，使用电压源为LED模块的恒定电流驱动电路供电，从而驱动恒定电流通过LED照明模块的LED组；以及
当电子开关断开时，使用电压源通过与电子开关并联的旁路支路向恒定电流驱动电路递送功率，其中经递送的上述功率足以维持恒定电流驱动电路的操作。
在一个示例中，当电子开关断开时，跨LED组中的每个LED的电压保持低于相应的阈值电压。
旁路支路例如包括电阻器、齐纳二极管或串联的电阻器和齐纳二极管。
为恒定电流驱动电路供电例如包括操作降压转换器或线性恒定电流转换器。
在一个示例中，当电子开关闭合时，该方法包括为多个LED照明模块的恒定电流驱动电路供电，每个LED照明模块包括相应的恒定电流驱动电路和相应的LED组，每个LED照明模块在相应的并联支路中，其中当电子开关断开时，跨每个恒定电流驱动电路的电压仍然足以操作恒定电流驱动电路。
本发明的这些和其他方面将从下文描述的(多个)实施例中显而易见，并将参考其进行说明。
附图说明
为了更好地理解本发明，并更清楚地示出如何实施本发明，现在仅以示例的方式参考附图，其中：
图1A示出基础LED照明系统，具有串联的LED、电压源和电阻器；
图1B示出基础LED照明系统，具有串联的LED组和电阻器；
图2A示出LED照明系统，具有提供通过LED组的恒定电流的降压控制器；
图2B示出LED照明系统，具有提供通过LED组的恒定电流的线性恒定电流转换器，；
图3示出图2B的LED照明系统，具有PWM驱动的电子开关，该电子开关与电压源和LED照明模块串联以用于调光；
图4A示出图3的LED照明系统，具有与电子电路并联的包括电阻器的第一旁路支路；
图4B示出图3的LED照明系统，具有与电子电路并联的包括齐纳二极管的第二旁路支路；
图4C示出图3的LED照明系统，具有与电子电路并联的包括串联连接的电阻器和齐纳二极管的第一旁路支路；以及
图5示出LED调光照明系统，具有并联连接的多个LED照明模块。
具体实施方式
将参考附图描述本发明。
应当理解，详细描述和具体示例在指示设备、系统和方法的示例性实施例的同时，仅用于说明目的，并不旨在限制本发明的范围。通过以下描述、附加的权利要求和附图，本发明的设备、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将得到更好的理解。应该理解的是，这些图仅为示意性的，并不是按比例绘制的。还应当理解，在整个附图中使用相同的附图标记来指示相同或类似的部分。
本发明提供LED照明系统，包括电压源、由脉宽调制(PWM)驱动信号控制的电子开关和LED照明模块，所有这些均串联连接。LED照明模块包括LED组和恒定电流驱动电路，恒定电流驱动电路适用于通过LED组驱动恒定电流。此外，LED照明系统还包括与电子开关并联的旁路支路。该旁路支路和/或电压源经被适配使得当电子开关断开时，递送到恒定电流驱动电路的功率足以维持恒定电流驱动电路的操作。
图1A和1B示出LED照明电路100、101的示例。图1A的电路包括串联的电压源110、电阻器120和LED 130。图1B示出图1A的LED照明电路100，但具有LED组131而不是单个LED130。LED组131包括串联连接的多个LED 132。
LED输出所需亮度所需的电流水平由制造商规定，但也必须加以限制，以避免损坏LED。在这两个示例中，通过将电压源和电阻器串联连接来提供该驱动电流。
通过LED的驱动电流由：(Vvs-VLED)/R确定，其中VVS是电压源供应的电压，VLED是LED的正向电压并且R是串联的电阻器的电阻。跨LED的压降，即正向电压，在驱动电流范围内相对恒定。
因此，利用LED制造商规定的正向电压和驱动电流，以及电压源，可以确定电阻值。然而，该电阻器会导致损耗，因此使系统效率下降。
例如，如果图1A中的LED 130在200mA时具有3V的正向电压，并且电压源110供应10V，则电阻器120将需要为35Ω的电阻器以便供应200mA。这会导致1.4W的电阻器损耗。
如果图1B中的LED组131包括3个LED和与图1A示例相同的电压源110，为了实现与上述示例中相同的亮度，需要66.6mA电流和9V正向电压通过LED组131。在这种情况下，电阻器121的值将需要为15Ω.这导致0.066W的电阻器损耗，比图1A示例的电阻器损耗低约21倍。
效率的提高是由于电阻器上更低的压降。不幸的是，LED的正向电压是一个生产因素，这意味着该值可能会变化几个百分点。
如果在图1A的示例中，由于公差导致的LED正向电压高出10％，则LED 130所需的正向电压将为3.3V。对于35Ω的电阻值,这意味着通过LED 130的电流减少5％至191mA，导致光输出降低5％。
在图1B给出的示例中，如果由于公差导致的LED正向电压高出10％，则LED组131所需的正向电压将为9.9V。对于电阻值15Ω的电阻值,这意味着通过LED组131的电流减少90％至6.66mA，导致光输出降低90％。
综上所述，给定跨电阻器120的压降较低，则实现了较低的电阻器损耗，提高了照明系统的效率。然而，这使得系统的光输出更容易由于LED组131的正向电压的变化而发生变化。这是由于电压源110提供的电压和LED组131的正向电压之间的净空较小，这意味着正向电压的小变化导致驱动电流的较大变化。
图2A示出包括电压源210和LED照明模块220的LED照明电路200的示例。LED照明模块220包括恒定电流驱动电路240和LED组230。恒定电流驱动电路240适于控制通过LED组230的电流。
恒定电流驱动电路240是电流降压控制器电路。它由包括供电电压VCC和接地电压GND的供电轨操作。这些供电轨来源于电压源210的输出。例如，恒定电流驱动电路具有电路保持操作的最小供电电压(相对于接地)。
通过LED组230的恒定电流由降压控制器以高开关速度以已知方式实现。电流由电流感测电阻器270感测。电流降压控制器240响应于通过感测电阻器270的监测电流，控制串联的主转换器开关260。电容器C1和电感器L1形成降压转换器的振荡电路，二极管D1是降压转换器的续流二极管。这提供了有效的设计和来自LED组230的一致光输出。然而，该解决方案需要使用电感器和高速降压控制器，增加了系统成本。
图2B示出LED照明电路201的一个备选示例，同样包括电压源210和LED照明模块221。LED照明模块221包括恒定电流驱动电路241和LED组230。本示例中的恒定电流驱动电路241是线性恒定电流转换器。
恒定电流转换器包括在线性范围内操作的主晶体管261(T1)。电流感测电阻器270再次感测流过LED组230的电流。在比较器U1处将所得电压与由电压源251表示的参考电压进行比较。比较器的输出确定晶体管T2的传导状态，从而确定其输出阻抗。晶体管T2与电阻器R1形成分位器，使得晶体管T2和电阻器R1之间的连接处的电压根据流过LED组的电流而变化。这转而控制主晶体管T1的基极电压。以此方式，形成调节T1的传导状态的反馈路径，以维持由参考251设置的所需电流。如果电流下降，T2被驱动到较低的阻抗状态，因此T1基极上的电压增加，以提供电流调节(在这种情况下增加)。
恒定电流驱动电路241由包括供电电压VCC和接地电压GND的供电轨操作。这些供电轨来源于电压源210的输出。恒定电流驱动电路可以是集成电路(具有外围电路组件)，并且集成电路同样具有电路保持操作的最小供电电压(相对于接地)。
这提供了一种高效的设计和来自LED组230的一致光输出。线性恒定电流转换器比降压控制器具有更低的系统成本，并且是一种更简单的设计。
在图2A和2B中，与图1A和1B所示的照明电路不同，通过LED组230的电流将保持恒定，即使实际LED组正向电压与制造商供应的预期值之间存在差异。
图3示出LED照明电路201的一个示例，该电路包括与电压源210和LED照明模块320串联的脉宽调制PWM控制的电子开关350，应用于图2B的电路设计。
例如，电子开关350可以例如是晶体管或本领域技术人员已知的另一开关，其可以通过电子信号接通和关断。
PWM控制的电子开关350使能对LED组230的光输出的调光。这是通过反复定期断开和闭合电子开关350、将电压源210与LED照明模块221连接和断开连接来实现的。通过降低占空比，LED组230的平均光输出减少，这种效果被人眼视为变暗。通过增加占空比，来自LED组230的平均光输出增加到最大水平，其中LED组230持续接通。相应地，可以为所需的调光水平选择占空比。
如果恒定电流驱动电路是电流降压转换器、线性恒定电流转换器或需要时间启动的任何其他恒定电流系统，则这种调光方法会成为问题。在图3所示的线性恒定电流转换器241的情况下，启动时间或电子设备开始操作所需的时间通常为几微秒。在该启动时间期间，较大的接通电流可能导致LED组230损坏，因此采取附加的措施限制电流，从而引入另外的延迟。
PWM控制的LED系统通常在1kHz以上的PWM控制频率触操作。因此，周期小于1ms。给定1kHz的PWM控制频率，在0.1％调光时，LED照明模块230在开/关周期内仅连接1微秒。由于电子设备启动期间的高接通电流问题，恒定电流驱动电路的连接可能必须延迟。如果延迟时间仅为2微秒，则LED照明系统的最小调光水平将至少为0.2％。如果PWM控制频率增加到5kHz，则该最小调光水平增加到1％。因此，当存在启动时间时，调光水平存在下限。
因此，为了克服gauge最小调光水平，需要避免启动时间。为了实现这一点，本发明基于对恒定电流驱动电路连续供电的实施方式。然而，这在具有串联中断开关350的系统(即单线系统)中不容易实现，因为开关350将从LED照明模块以及由此从恒定电流驱动电路中断电。
图4A、4B和4C示出根据本发明并且基于对图3电路的修改的LED照明系统的示例。
图4A示出照明系统400，包括如上所述的由PWM信号驱动的电子开关350、电压源210和串联的LED照明模块221。
LED照明系统400还包括与电子开关350并联连接的旁路支路460。
在第一示例中，旁路支路460包括电阻器461。
与电子开关350并联的电阻器461的添加提供了当电子开关350断开时电流可以流经的路径。这使得对线性恒定电流转换器241的供电得以维持，特别是VCC对比较器U1和其他电路组件的供电。因此，即使在电子开关350断开时，线性恒定电流转换器241将能够连续操作。这意味着调光水平不再有下限，因为不需要启动线性恒定电流转换器241。
通过确保跨电阻器461的压降导致LED组上的电压低于LED的组合阈值电压,LED组230将优选地关断。然而，对线性恒定电流转换器241的电压供应VCC保持高于其最小操作电压(如上所述)，使得线性恒定电流转换器能够操作。因此，恒定电流驱动电路的最小操作电压和LED组的正向电压之间存在一个电压范围，通过在该范围内递送驱动电压，可以在恒定电流驱动电路保持激活的同时关断LED组。
最小供应电压VCC例如为2.5V，因此LED串操作电压必须高于该值。电阻器的值应使得线性恒定电流转换器在通过LED的电流尽可能低的同时操作。
在这段时间内，晶体管T2将被驱动至关闭(或对应于来自比较器U1的最低输出电压的最低传导状态)，因为没有电流流过电流感测电阻器270。从而导致T1的基极电压升高。因此，当开关350断开并且电路在LED关闭时由旁路供电时，感测电阻器电流为零，因此由开关控制的电流晶体管T1将最大地断开。
当开关350闭合时，晶体管T1将再次传导电流，并且该电流将由恒定电流驱动电路调节。
因此，即使存在非常低的占空比，电路也准备好向LED组递送电流；电路已经通电，晶体管处于适当的导通状态，以在达到LED组的正向电压时立即递送电流。
电路有一个将电流晶体管恢复到取决于感测电阻器的正确值的响应时间，存在“闪光”电流的风险。这个问题取决于时间以及电路控制回路的速度。任何此类闪光都不应可见，更重要的是，LED必须能够无损害地处理可能出现的任何电流尖峰。
晶体管T1的增益能够被限制，使得最大电流不会变得太高。
图4B示出照明系统401的第二示例，除了旁路支路外，该支路与图4A相同，在本示例中，旁路支路包括齐纳二极管462。这提供了阶跃电压降(与电流无关)。齐纳二极管462同样提供当电子开关350断开时电流可以流经的路径。齐纳二极管462被适配使得其将跨LED组230的电压降低为低于LED组230的正向电压的电压，防止电流通过LED组230，从而防止其发光。
如上所述，供应给线性恒定电流转换器241的电压保持高于其最小操作电压，使得线性恒定电流转换器能够操作。
图4C示出照明系统402的第三示例，除了旁路支路外，该支路与图4A相同，旁路支路包括串联的齐纳二极管462和电阻器464。当开关断开时，电阻器464可以附加地防止不希望的高电流通过LED照明模块221。
在图4A至4C中LED组230中串联连接的LED的数目能够被选择，以便实现LED组230所需的整体正向电压。LED组的正向电压将是LED组中所有LED正向电压之和的结果。这允许将恒定电流驱动电路的最小操作电压设置为低于LED的组合阈值电压的适当水平。
图5示出LED照明系统500的示例，该系统包括PWM控制的电子开关550电压源510和串联的LED照明模块520。存在与PWM控制的电子开关550并联的旁路支路560。还存在多个彼此并联的可选LED照明模块521。
多个LED照明模块520、521允许将多个LED组添加到LED照明系统，带有多个阈值电压和驱动电流的选择。旁路支路560相应地适用于多个LED照明模块，以便确保当电子开关550断开时，跨多个恒定电流驱动电路的电压保持足够高以持续操作。旁路支路560还适于确保多个LED组530之间的电压保持低于LED组530的正向电压，从而在电子开关550断开时防止发光。
已经参考线性恒定电流驱动器描述了本发明。这提供了低成本的解决方案。然而，同样的方法也可以应用于降压转换器。可以使用任何其他的恒定电流转换器。本质上，电流驱动器是电流源电路，可以使用任何合适的电流源电路。
例如，本发明适用于使用DC电压驱动的LED系统(诸如LED串)。例如，DC电压可以通过电源整流获得。
例如，该系统在2V至50V范围内的电压出操作。最大电压取决于IC工艺，例如在18V至50V范围内。举例来说，IC的操作范围可以是2.5V到18V。
本领域技术人员通过对附图、本公开和所附权利要求的研究，可以理解并实现对所公开实施例的修改。在权利要求中，单词“包含”不排除其他元素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除复数。
在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹的事实，不指示这些措施的组合不可以有利地使用。
如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“配置为”。
权利要求中的任何参考标志不应被解释为限制范围。

Claims (13)

1.一种LED照明系统，包括：
电压源(210)；
与所述电压源串联的电子开关(350)，由脉宽调制PWM驱动信号控制；
与所述电子开关并联的旁路支路(460)；以及
与所述电压源和所述电子开关串联的LED照明模块(221)，所述LED照明模块包括：
恒定电流驱动电路(241)；以及
LED组(230)，包括串联连接的多个LED(132)，
其中所述恒定电流驱动电路(241)适于通过所述LED组驱动恒定电流，以及
其中所述旁路支路(460)被适配使得当所述电子开关(350)断开时，递送到所述恒定电流驱动电路(241)的功率足以维持所述恒定电流驱动电路的操作，
其中所述旁路支路(460)被适配使得跨所述旁路支路(460)的压降导致跨所述LED组(230)的电压低于所述LED(132)的组合阈值电压。
2.根据权利要求1所述的LED照明系统，其中所述LED组(230)包括串联的一个或多个LED。
3.根据权利要求1或2所述的LED照明系统，其中所述旁路支路包括电阻器(461)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的LED照明系统，其中所述旁路支路包括齐纳二极管(462)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的LED照明系统，其中所述旁路支路包括串联的电阻器(464)和齐纳二极管(462)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的LED照明系统，其中所述恒定电流驱动电路为降压转换器。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的LED照明系统，其中所述恒定电流驱动电路为线性恒定电流转换器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的LED照明系统，其中所述电子开关(350)为晶体管。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的LED照明系统，包括多个LED照明模块(520，521)，每个LED照明模块包括相应的恒定电流驱动电路和相应的LED组，每个LED照明模块在相应的并联支路中，其中所述旁路支路被适配使得在所述电子开关断开时，跨每个恒定电流驱动电路的所述电压保持足以操作所述恒定电流驱动电路。
10.一种控制LED照明系统的方法，包括：
使用PWM控制来控制电子开关(350)，从而实现调光，其中所述电子开关与电压源(210)和LED照明模块(221)串联；
当所述电子开关闭合时，使用所述电压源为所述LED照明模块(221)的恒定电流驱动电路(241)供电，从而驱动恒定电流通过LED组(230)，所述LED组(230)包括所述LED照明模块的串联连接的多个LED(132)；以及
当所述电子开关断开时，使用所述电压源通过与所述电子开关并联的旁路支路(460)向所述恒定电流驱动电路递送功率，其中经递送的所述功率足以维持所述恒定电流驱动电路的操作，其中所述旁路支路(460)被适配使得跨所述旁路支路(460)的压降导致跨所述LED组(230)的电压低于所述LED(132)的组合阈值电压。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述旁路支路包括电阻器(461)、齐纳二极管(462)或串联的电阻器(464)和齐纳二极管(462)。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法，其中为恒定电流驱动电路供电包括操作降压转换器或线性恒定电流转换器。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，包括，当所述电子开关闭合时，为多个LED照明模块的恒定电流驱动电路供电，每个LED照明模块包括相应的恒定电流驱动电路和相应的LED组，每个LED照明模块在相应的并联支路中，其中当所述电子开关断开时，跨每个恒定电流驱动电路的所述电压保持足以操作所述恒定电流驱动电路。
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CN113966025B (zh) * 2021-10-26 2023-05-12 深圳市紫光照明技术股份有限公司 一种调光方法、调光控制器及调光控制系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4577525B2 (ja) * 2007-05-31 2010-11-10 東芝ライテック株式会社 照明装置
US8760072B2 (en) * 2009-01-27 2014-06-24 Led Roadway Lighting Ltd. Power supply for light emitting diode roadway lighting fixture
JP5525197B2 (ja) * 2009-07-13 2014-06-18 新日本無線株式会社 調光回路
TW201130379A (en) * 2009-08-26 2011-09-01 Koninkl Philips Electronics Nv Method and apparatus for controlling dimming levels of LEDs
JP5842090B2 (ja) * 2010-08-25 2016-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明光通信装置
JP5906408B2 (ja) * 2011-07-15 2016-04-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システム
JP5842101B2 (ja) * 2011-11-22 2016-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 可視光通信用照明器具及びこれを用いた可視光通信システム
US9414449B2 (en) * 2013-11-18 2016-08-09 Express Imaging Systems, Llc High efficiency power controller for luminaire
US10230296B2 (en) * 2016-09-21 2019-03-12 Express Imaging Systems, Llc Output ripple reduction for power converters
EP3593593A1 (en) * 2017-03-08 2020-01-15 Signify Holding B.V. Electronic ballast interface circuit

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