CN202488799U - 照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照明系统，包括：电子变压器，用于对输入的交流电压进行降压；以及照明装置，该照明装置包括：整流器，其用于将经电子变压器降压后的交流电压转换成直流电压；最小电流控制电路，其用于将照明装置的输入电流控制为维持电子变压器正常工作所需的最小电流；缓冲器，其用于储存电能；一个或多个发光二极管；以及发光二极管驱动电路，其用于以来自缓冲器和整流器的电能来驱动所述一个或多个发光二极管。本实用新型解决了LED替代灯与现有的调光器和电子变压器的兼容问题并且克服了现有技术成本高、效率低的缺陷，从而大大提高了照明系统的效率。

Description

照明系统

技术领域

本实用新型涉及一种照明系统，并且更特别地，涉及一种具有发光二极管(LED)光源的、能够与现有的调光器和电子变压器兼容的照明系统。

背景技术

近年来，随着照明技术的发展，市场上出现了许多具有LED光源的替代灯，诸如MR16型LED替代灯，用于替代传统的白炽灯和卤素灯。与传统的白炽灯和卤素灯相比，LED替代灯可以提供更高的效率以及更长的使用寿命。然而，对本领域技术人员来说面临的一个问题是，使这种LED替代灯能够与现有的一些电路装置兼容，诸如相切式调光器以及电子变压器。

如本领域人员所公知的，电子变压器通常以35kHz到150kHz的频率对从电网输入的交流电压进行降压，从而将通常为120V或230V的交流电压转换为适合于MR16型替代灯的、通常为12V的交流电压。然而，由于电子变压器是自驱式谐振半桥拓扑，因此其需要最小的负荷(即，最小的输出电流)以维持正常工作。取决于电子变压器的制造和最大额定功率，通常其所需的最小负荷为6W至12W。对于传统的卤素灯，由于其是阻性负载并且其功率通常超过20W，因此这并不会成为问题。而对于LED替代灯，由于LED的效率高于卤素灯，通常5W的LED灯可以替代20W的卤素灯，并且7W的LED灯可以替代35W的卤素灯，因此，如果电子变压器的输出功率降低到其所需的最小功率以下，则电子变压器将停止工作，从而使得LED替代灯停止工作或者其灯光发生闪烁。

此外，在一些需要调光的应用中，在照明系统中，在电子变压器之前还可能存在调光器。调光器同样要求连接的是阻性负载以及最小负载电流。一般地，取决于调光器的制造和最大额定功率，其所需的最小负载电流为20mA至50mA。然而，由于大部分LED驱动器都是容性负载，因此，如果LED驱动器直接与相切式调光器一起工作，则输出灯光可能会发生闪烁。

为了解决上述问题，现有技术中一种常见的解决方案是将卤素灯与LED替代灯相连于电子变压器，以解决与现有的调光器和电子变压器的兼容问题。在总功率不超过电子变压器的最大输出功率的情况下，电子变压器可以连接若干个LED替代灯或若干个卤素灯以增大输出功率。所连接的卤素灯可以提供使电子变压器正常工作所需的最小功率。但是，由于LED替代灯无法替换所有的卤素灯，因此照明系统依然具有卤素灯照明系统的缺点，并且卤素灯的存在降低了整个系统的效率，而且这样的连接也影响了照明装置的美观。

另一种解决方案是如专利公开文献WO2010/027817和WO2011/033415中公开的解决方案，其采用功率因数校正(PFC)方法，从而使得LED替代灯像阻性负载一样工作。然而，这使得系统能耗增大，因而也降低了系统的效率。

实用新型内容

因此，鉴于上述情形，本实用新型的目的是提供一种具有LED光源的、能够与现有的电子变压器和调光器兼容的照明系统。该照明系统解决了LED替代灯与用于传统卤素灯的电子变压器和调光器兼容的问题，从而提高了照明系统的效率。

根据本实用新型的一方面，提供了一种照明系统，包括：电子变压器，用于对输入的交流电压进行降压；以及照明装置，该照明装置包括：整流器，其用于将经电子变压器降压后的交流电压转换成直流电压；最小电流控制电路，其用于将照明装置的输入电流控制为维持电子变压器正常工作所需的最小电流；缓冲器，其用于储存电能；一个或多个发光二极管；以及发光二极管驱动电路，其用于以来自缓冲器和整流器的电能来驱动一个或多个发光二极管。

附图说明

参照下面结合附图对本实用新型实施例的说明，会更加容易地理解本实用新型的以上和其它目的、特征和优点。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。

图1是示出根据本实用新型的实施例的照明系统的配置的框图；

图2是示出根据本实用新型的实施例的MR16型LED替代灯的外观的示意图；

图3是示出根据本实用新型的第一实施例的最小电流控制电路的示例实现的电路图；

图4是示出图3的电路中的特定电流和电压的波形的图；

图5是示出根据本实用新型的第二实施例的最小电流控制电路的示例性实现的电路图；

图6是示出根据本实用新型的第三实施例的最小电流控制电路的示例性实现的电路图；以及

图7是示出图6的电路中的特定电流和电压的波形的图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

首先，将参照图1描述根据本实用新型的实施例的照明系统的配置。照明系统可以包括电子变压器(ET)2和照明装置3。电子变压器2可以被配置为对输入的交流电压进行降压，并且优选地以35kHz至150kHz的高频对从电网输入的交流电压(通常为120V或230V)进行调制，从而产生具有较高频率且幅值较低(通常为12V或24V)的交流电压，以适合负载的运行。其中，较高的调制频率能够实现使用较小的磁性元件，从而使得整个设计的体积更小。

照明装置3使用发光二极管替代白炽灯或卤素灯作为光源以提高系统的发光效率，因此，这种类型的照明装置也被称为LED替代灯。目前市场上存在许多类型的LED替代灯，本文中描述的MR16型LED替代灯在此仅作为示例，而不应理解为是对本实用新型的限制。

如图1所示，照明装置3可以包括整流器4、最小电流控制电路5、缓冲器C1、发光二极管驱动电路6以及一个或多个发光二极管7。

具体地，整流器4可以被配置为将经电子变压器2降压后的交流电压转换为直流电压。

最小电流控制电路5可以被配置为将照明装置3的输入电流控制为维持电子变压器2正常工作所需的最小电流。注意，在本文中，照明装置的输入电流指的是整流器输出的电流，而照明装置的输入电压指的是整流器输出的电压，随后的描述中提到的照明装置的输入电压和输入电流以及所示出的波形(参见图4和图7)均指的是在此点测得的电压和电流。

缓冲器C1可以被配置为储存电能，以供发光二极管驱动电路6使用。缓冲器C1可以包括一个或多个电容器，该电容器例如可以为电解电容器。

发光二极管驱动电路6可以被配置为使用来自缓冲器C1的和整流器4输出的电能驱动一个或多个发光二极管7。取决于输入的直流电压以及后级的发光二极管的正向导通电压，发光二极管驱动电路6可以被实现为升压(boost)转换器、降压(buck)转换器或升降压(buck-boost)转换器等。

此外，根据本实用新型的另一实施例，在需要调光的应用中，该照明系统还可以包括调光器1。调光器1设置在电子变压器之前，与输入的电网交流电压连接。为了使得照明装置3与调光器1兼容，还需要使得照明装置3的最小输入电流能够维持调光器1正常工作。目前在调光应用中主要采用相切式调光器。尽管本实用新型是在采用前切式(leading edge)调光器的情况下做出的，但是对本领域技术人员来说明显的是，根据本实用新型的精神和原理，还可以将本实用新型应用于后切式(trailing edge)调光器。

以下将参照图1详细描述最小电流控制电路3的配置。如图1所示，最小电流控制电路3可以包括电流传感器8、控制电路9、晶体管Q1以及二极管D1。

具体地，电流传感器8可以被配置为检测照明装置3的输入电流(即，整流器4的输出电流)，并将表示检测到的输入电流的信号提供到控制电路9。

控制电路9可以被配置为根据电流传感器8提供的信号来控制晶体管Q1的导通或关断。具体地，如果电流传感器8检测到的输入电流低于电子变压器2的最小电流要求，则控制电路9使得晶体管Q1导通，以增大照明装置3的输入电流。如果输入电流已足够高，即足以维持调光器1和电子变压器2工作，则控制电路9使得晶体管Q1关断，以减小照明装置3的输入电流。这样，通过控制电路9来控制晶体管Q1导通和关断，从而将照明装置3的输入电流保持为能够维持调光器1和电子变压器2正常工作的最小电流。

晶体管Q1在控制电路9的控制之下导通或关断，从而使得照明装置3的输入电流增大或减小，以维持调光器1和电子变压器2正常工作。晶体管Q1可以是双极晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)等，并且可以为NPN型或PNP型晶体管，在此对此不做限制。

如图1所示，二极管D1设置在最小电流控制电路3与后级电路(即，缓冲器C1和发光二极管驱动电路)之间，以将前后级电路隔离，并且能够防止电流反向，从而避免了损坏电路。

此外，根据本实用新型的另一实施例，在电子变压器2与两个或更多个照明装置3连接的情况下，该照明系统还可以包括两个或更多个具有彼此不同的电阻值的电阻器以及开关S1。在本实施例中，示出了两个电阻器R1和R2。

具体地，如果电子变压器2连接了多个照明装置3，则可以切换开关S1以连接具有较高电阻值的电阻器(例如为R1)，从而减小每个照明装置3的功耗并同时满足调光器1和电子变压器2的最小电流要求。反之，当电子变压器2仅连接了一个照明装置3或者电子变压器2需要更高的电流以维持其正常工作时，可以切换开关S1以连接具有较低电阻值的电阻器(例如为R2)，从而增大照明装置3的输入电流。

在本实施例中，开关S1安装在照明装置3的外壳的表面上，从而使得用户能够方便地根据实际情况调节照明装置的输入电流。图2示意性地示出了根据本实用新型的实施例的MR16型LED替代灯的外观。

接下来，将参照图3至图7详细描述最小电流控制电路的具体示例性实现。需要指出的是，以下电路实现仅是示例性的，对本领域技术人员来说，根据本实用新型的构思和理念，可以容易地根据实际情况而对以下示例性实现做出各种修改、变化以及变型。

实施例1

首先将参照图3，描述根据本实用新型的第一实施例的最小电流控制电路的示例性实现。如图3所示，最小电流控制电路包括两个晶体管Q1和Q2，四个电阻器R1、R2、R3和R4、开关S1以及二极管D1。

当接通交流电源时，流过电阻器R1的电流将使得晶体管Q1偏置，从而使得晶体管Q1导通。然后，电流流过Q1、S1、R1(或R2)，以增大照明装置3的输入电流和输入功率。电阻器R4两端的电压随着输入电流的增加而增加，当电阻器R4两端的电压高于晶体管Q2的栅源电压(例如为0.7V)时，晶体管Q2将导通，从而使得晶体管Q1关断。否则，晶体管Q1将保持导通状态，直至晶体管Q2导通。因此，由于晶体管Q2的栅源电压是恒定的，因此电阻器R4的电阻值决定了照明装置3的最小输入电流和输入功率。如上所述，可以通过开关S1以及电阻器R1和R2来调节照明装置3的输入电流。

如图4所示，示出了图3的电路中的特定电流和电压的波形。其中，曲线L1表示照明装置3的输入电压的波形，即，整流器4的输出电压的波形，曲线L2表示照明装置3的输入电流的波形，并且L3表示流过晶体管Q1的电流的波形。从图4可以看出，照明装置3为容性负载，并且晶体管Q1在每个电压周期的开始部分和结束部分导通。

实施例2

图5示出了根据本实用新型的第二实施例的最小电流控制电路的示例性实现。图5中的电路与图3中的电路实现的功能相同，区别在于图5中的电路使用运算放大器OP来实现对晶体管Q1的导通和关断的控制，从而能够更准确地控制照明装置3的输入电流和输入功率。该电路的工作方式与参照图3描述的电路的工作方式基本相同，在此不再详细描述。

实施例3

以上参照图3和图5描述了应用于需要调光的场合的最小电流控制电路的示例性实现，但是在一些应用中，可能不需要调光功能。如图4所示，由于图3和图5中的电路的晶体管Q1均是在每个周期的开始部分和结束部分导通，但是对于不需要调光的应用，结束部分的电流是不必要的，因此采用图3和图5的电路会造成能量的浪费，从而降低了效率。针对此问题，提出了图6中的最小电流控制电路。

如图6所示，该最小电流控制电路可以包括三个晶体管Q1、Q2和Q3。当晶体管Q1关断时，晶体管Q2和Q3可以保持关断晶体管Q1直到周期的结束。这样，降低了系统的能耗。该电路的具体工作方式对本领域技术人员来说是明显的，在此不再详细描述。

图7示出了图6的电路中的特定电流和电压的波形。其中，L1、L2和L3分别表示与图4中的曲线相同的含义。从图7示出的波形图可以看出，晶体管Q1仅在每个周期的开始部分导通。

综上，本实用新型在不影响现有的LED驱动电路的性能的情况下，通过简单且低成本的电路实现，使得LED替代灯能够与现有的调光器和电子变压器兼容，从而提高了系统效率。另外，通过在照明装置的外壳表面上设置开关S1，使用户能够方便地根据实际情况而调节照明装置的输入电流，从而大大增强了实用性。

在前面的说明书中参照特定实施例描述了本实用新型。然而本领域的普通技术人员理解，在不偏离如权利要求书限定的本实用新型的范围的前提下可以进行各种修改和改变。

Claims (7)

1.一种照明系统，包括：

电子变压器，其用于对输入的交流电压进行降压；以及

照明装置，所述照明装置包括：

整流器，其用于将经所述电子变压器降压后的交流电压转换成直流电压；

最小电流控制电路，其用于将所述照明装置的输入电流控制为维持所述电子变压器正常工作所需的最小电流；

缓冲器，其用于储存电能；

一个或多个发光二极管；以及

发光二极管驱动电路，其用于以来自所述缓冲器和所述整流器的电能来驱动所述一个或多个发光二极管。

2.根据权利要求1所述的照明系统，还包括调光器，所述调光器设置在所述电子变压器之前，其中，

所述照明装置的输入电流还被控制为维持所述电子变压器和所述调光器两者正常工作所需的最小电流。

3.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中，所述最小电流控制电路包括：

电流传感器，其检测所述照明装置的输入电流，并且将表示所述输入电流的信号提供到控制电路；

控制电路，其根据所述电流传感器提供的信号来控制所述晶体管的导通或关断；

晶体管，其导通或关断以控制所述输入电流；以及

二极管，其将所述最小电流控制电路与后级电路隔离，以防止电流反向。

4.根据权利要求3所述的照明系统，其中，所述最小电流控制电路还包括：

两个或更多个电阻器，其具有彼此不同的电阻值；以及

开关，其在所述电子变压器连接有多个所述照明装置的情况下进行切换，以连接到所述两个或更多个电阻器中的相应的电阻器，从而调节所述输入电流。

5.根据权利要求4所述的照明系统，其中，所述开关安装在所述照明装置的表面上，以方便用户进行调节。

6.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中，所述缓冲器包括一个或多个电容器。

7.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中，所述发光二极管驱动电路是降压转换器、升压转换器或升降压转换器。

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