TW201244534A - Device and method for controlling current to solid state lighting circuit - Google Patents

Device and method for controlling current to solid state lighting circuit Download PDF

Info

Publication number
TW201244534A
TW201244534A TW100147829A TW100147829A TW201244534A TW 201244534 A TW201244534 A TW 201244534A TW 100147829 A TW100147829 A TW 100147829A TW 100147829 A TW100147829 A TW 100147829A TW 201244534 A TW201244534 A TW 201244534A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
current
capacitor
led
source
input voltage
Prior art date
Application number
TW100147829A
Other languages
English (en)
Inventor
Harald Josef Gunther Radermacher
Original Assignee
Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninkl Philips Electronics Nv filed Critical Koninkl Philips Electronics Nv
Publication of TW201244534A publication Critical patent/TW201244534A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/395Linear regulators
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/395Linear regulators
    • H05B45/397Current mirror circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/355Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/59Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits for reducing or suppressing flicker or glow effects
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Description

201244534 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係針對固態照明裝置之控制。更特定言 之’本文中所揭示之各種發明性方法及設備係關於控制固 • 態照明裝置驅動器之功率因數及效率。 【先前技術】 數位照明技術(亦即’基於諸如發光二極體(LED)之半導 體光源的照亮)提供對傳統螢光燈、HId燈及白熾燈之可行 替代。LED之功能性優點及益處包括高的能量轉換及光學 效率、对久性、較低之操作成本,及許多其他優點及益 處》LED技術之最新進展已提供有效且穩固之全光譜照明 源’該等照明源實現在許多應用中之多種照明效應◦舉例 而言’如美國專利第6,016,038號及第6,211,626號中詳細論 述,具體化此等源之燈具中的一些以照明模組為特徵,該 照明模組包括:一或多個lED,其能夠產生不同之色彩(例 如’紅色、綠色及藍色);以及處理器,其用於獨立地控 制LED之輸出以便產生多種色彩及色彩改變照明效應。 通常’藉由功率轉換器來驅動包括多個基於Led之光源 • (諸如’串聯連接之LED之串)的基於LED之照明單元或 . LED負載’該功率轉換器自電源電供應器接收電壓及電 流°為了減小驅動器成本’可直接自電源電供應器驅動 LED負載(作為替代),包括AC及DC操作。然而,存在與直 接來自電源電供應器之AC驅動相關的缺點。舉例而言, 提供至LED負載之電流波形具有與平均值相比較而言為高 161072.doc 201244534 的峰值。因此,歸因於下降,LED負載經驅動而具有減小 之效率’以及低的功率因數。又,僅當瞬時電源電壓高於 LED負載之順向電壓時,電流係可能存在的。因此,可能 存在無電流流至LED串且不產生光之相對長的週期,從而 引起閃爍。 為了部分地解決此等問題,可在電源電供應器與照明單 元之間連接整流器電路,且可在照明單元内將電容器與 LED負載並聯連接。舉例而言,圖1說明習知基於led之照 明單元100之電路圖’習知基於LED之照明單元1 〇〇包括橋 式整流器電路11 0、LED負載160及電容器141,其充當功 率因數控制(PFC)及平滑電路140。電容器141與LED負載 160並聯連接’ LED負載160包括與藉由LED 161及LED 162 所指示之一或多個LED光源之串串聯連接的電阻器丨63。 橋式整流器電路11〇經由電阻器105連接至電源(mains power source)l〇l ’且包括二極體111至114。橋式整流器 電路110由此將經整流之電源電壓或輸入電壓Urect輸出至 電路140。 然而,歸因於輸入至電容器141之電容器電流Ic的充電 及放電波形以及電源電壓波形之形狀,基於LED之照明單 元100通常在相對短之時間週期内消耗電流(例如,用以對 電容器141再充電)’從而導致高的電流峰值及低的功率因 數。另外,主要的是連接至電源1〇1之電阻器1〇5限制電容 器141之重複充電及初始充電兩者。因此,當led負載160 最初接通時’可能存在過量的湧入電流。舉例而言,與標 161072.doc 201244534 稱操作相比較而言,若LED負載i 6〇係在電源i 〇1之電源電 壓峰值期間接通,則電容器141之電容器電流1(^可為相對 大的。結果,除非LED負載160包括串聯連接至一電路之 若干光源從而引起標稱LED操作電流之相對低的值,否則 歸因於基於LED之照明單元100中的其他組件,已存在之 相對小數目個光源將足以觸發電路斷路器的磁性釋放。因 此,可連接至一電路之基於LED之照明單元1〇〇的數目可 明顯低於可根據標稱電流預期之數目(例如,僅為1/1〇或甚 至 1/50) 〇 自效率觀點且當著眼於個別基於LED之光源時電流之 波形並未呈現出問題。然而,當著眼於大量基於LED之光 源時’在短的時間間隔期間之高電流產生電源柵格上之失 真且可觸發電路斷路器(例如,觸發電路斷路器之快速 起作用之磁性釋放)°冑因於電源失真,按規則禁止具有 極低之功率因數之LED負載的使用。舉例而言,在歐洲, 所需要之功率因數可低至05 ’其可使用上文所描述之整 流器及電容器解決方案得到。’然而,其他地區需要相對高 之功率因數’諸如0.7或更高(例如,〇9)。 因此此項技術中需要直接自電源電供應器AC驅動基 於LED之照明單元,同時維持相對高之功率因數。另外, 此項技術中需要在最初接通直接自電源電供應器所驅動之 基於LED之照明單元時防止過量㈣入電流。 【發明内容】 本發明係針對如下發明性襄 置及方法:用於使用與一 161072.doc 201244534 LED照明單元中之一電容器串聯的一經動態調變之電流源 來將電容器電流整形,由此改良該LED照明單元之功率因 數’同時增大效率或使效率最大化,以及減小該電流源中 的峰值功率耗散。此外,該經調變之電流源限制輸入電 流,從而防止該LED照明單元觸發一電路斷路器。 一般而言’在一態樣中,提供一種用於控制流至一固態 照明負載之電流的裝置,該裝置包括一電容器及一電流 源。該電容器連接於與該固態照明負載之一並聯配置中。 該電流源係與該電容器及該固態照明負載之該並聯配置串 聯連接’該電流源經組態以基於一輸入電壓動態地調變提 供至該電容器及該固態照明負載之該並聯配置的一輸入電 流之一振幅。 在另一態樣中,提供一種用於控制流至一發光二極體 (LED)負載之電流的裝置,該裝置包括一電容器、一電晶 體及一調變控制電路。該電容器係與該LEd負載並聯連 接。該電晶體係_聯連接於該電容器與一提供一經整流之 輸入電壓的橋式整流器電路之間,該調變控制電路係與該 電容器及該電晶體並聯連接’且經組態以自該橋式整流器 電路接收該經整流之輸入電壓。該調變控制電路包括連接 至該電晶體之一閘極的一電流鏡,該電流鏡經選擇性地啟 動及撤銷啟動以基於來自該橋式整流器電路之一輸入電壓 向下及向上調變通過該電容器之一電流的一振幅。 在另一態樣中,提供一種用於控制流至一固態照明負載 之電ilL的方法。4方法包括接收一具有一波形之輸入電 161072.doc
S 201244534 壓,及回應於該㈣收之輸人電壓的該波形及該經接收之 輸入電壓的該波形中之—時間延遲中的至少—者來調整與 "亥固態照明負載並聯連接之—電容器之一電容器電流的一 振巾田調變。調整該電容器電流之該振幅調變改變該固態照 明負載之一功率因數及操作效率中的至少一者。 如在本文中用於本發明之目的,術語「LED」應理解為 包括任何電致發光二極體或能夠回應於電信號而產生轄射 的其他類型之基於載子注入/接面之系統。因此,術語 包括(但不限於)回應於電流而發光之各種基於半導體之結 構 '發光聚合物、有機發光二極體(OLED)、電致發光條 帶’及其類似者°詳言之,術語LED指代所有類型之發光 二極體(包括半導體及有機發光二極體),該等發光二極體 可、在組態以產生紅外線光譜、紫外線光譜及可見光譜(一 般包括自約400奈米至約7〇〇奈米之輻射波長)之各部分中 的一或多者中之輻射。LED之一些實例包括(但不限於)各 種類型之紅外線LED、紫外線LED、紅色LED、藍色 LED、綠色LED、黃色LED、琥抬色LED、橙色LED及白 色LED(下文進—步論述)。亦應瞭解,LED可經組態及/或 控制以產生具有針對給定光譜(例如,窄頻寬、寬頻寬)之 各種頻寬(例如’半高全寬或FWHM)的輻射,及給定的一 般色彩分類内之多種主要波長。 舉例而§,經組態以產生基本上為白色之光的LED之一 貫她(例如,白色LED)可包括多個晶粒,該等晶粒分別發 射電致發光之不同光譜,該等不同光譜組合地混合以形成 161072.doc 201244534 基本上為白色之光。在另一實施十,白光LED可與磷光體 材料相關聯’該磷光體材料將具有第一光譜之電致發光轉 換成不同的第二光譜。在此實施之一實例中,具有相對短 之波長及乍頻寬光譜之電致發光「系激(pump)」填光體材 料’該碟光體材料又輻射具有稍寬光譜的較長波長輻射。 亦應理解’術語LED並不限制LED之實體及/或電封裝類 型。舉例而言,如上文所論述,LED可指代具有多個晶粒 之單一發光裝置’該多個晶粒經組態以分別發射不同輻射 光谱(例如’可能可個別地控制或可能不可個別地控制的 輻射光譜)。又,led可與磷光體相關聯,該磷光體被看作 LED(例如,一些類型之白色LED)之整體部分。一般而 言’術語LED可指代經封裝LED、未經封裝LED、表面黏 著式LED、板上晶片LED、T封裝黏著式LED、徑向封裝 LED、功率封裝LED、包括某一類型之罩殼及/或光學元件 (例如,漫射透鏡)的LED,等等。 術語「光源」應理解為指代包括(但不限於)以下各者之 多種輻射源中之任何一或多者:基於LED之源(包括如上文 所定義的一或多個LED)、白織源(例如,燈絲燈、齒素 燈)、勞光源、填光源、尚強度放電源(例如,鈉蒸氣、采 蒸氣及金屬鹵化物燈)、雷射、其他類型之電致發光源、 熱致發光源(pyro-luminescent source)(例如,火焰)、濁光 源(例如,氣燈罩、碳弧輻射源)、光致發光源(例如,氣體 放電源)、使用電子飽和之陰極發光源、電流發光源、晶 體發光源、運動發光源(kine-luminescent source)、熱發光 161072.doc
S 201244534 源(thermo-luminescent source)、摩擦發光源、聲致發光 源、放射線發光源(radi〇luminescent source)及發光聚合 物。 給定光源可經組態以產生可見光譜内之電磁輻射、可見 光譜外之電磁輻射,或兩者之組合。因此,術語「光」與 「輕射」在本文中可互換地使用。另外,光源可包括一或 多個濾光器(例如’彩色濾光片)、透鏡或其他光學組件作 為整體組件。又’應理解,光源可經組態以用於多種應 用’包括(但不限於)指示、顯示及/或照亮。「照亮源」為 、經特定地組態以產生具有足夠強度之輻射以有效地照亮内 部或外部空間的光源。在此上下文中,「足夠強度」指代 足以提供周圍環境照亮(亦即,可間接地感知及可(例如)在 被完全或部分地感知之前反射離開多種介入表面中之一或 夕者的光)的在空間或環境中所產生之可見光譜中的輻射 功率(常常使用單位「流明」來在輻射功率或「光通量」 方面表示光源在所有方向上的總的光輸出)。 術語「光譜」應理解為指代藉由一或多個光源所產生之 輻射中的任何一或多個頻率(或波長)。因此,術語「光 譜」不僅指代在可見範圍中之頻率(或波長),而且指代在 、’外線、务外線及總電磁譜之其他區域中的頻率(或波 長)。又’給S光譜可具有相對窄之頻寬(例如,基本上具 有小之頻率或波長分量的FWHM)或相對寬之頻寬(具有各 :相對強度之若干頻率或波長分量)。亦應瞭解,給定光 谱可為混合兩個或兩個以上其他光譜(例如,混合分別自 161072.doc 201244534 多個光源所發射之輻射)的結果。 術語「照明燈具」在本文中用以指代特定形狀因數、總 成或封裝中之一或多個照明單元的實施或配置。術語「照 明單元」在本文中用以指代包括相同或不同類型之一或多 個光源的設備。給定照明單元可具有(多個)光源之多種安 裝配置、外罩/外殼配置及形狀,及/或電及機械連接組態 中的任一者。另外,給定照明單元視情況可與關於(多個) 光源之操作的各種其他組件(例如,控制電路)相關聯(例 如,包括、耦接至及/或一起封裝)。「基於照明單 兀」指代包括單獨的或與其他非基於LED之光源組合的如 上文所淪述之一或多個基於LED之光源的照明單元。「多 通道」,照明單元指代包括,經組態卩分別產生不同輕射光譜 之至少兩個光源的基於LED或非基於LED之照明單元,其 中每一不同源光譜可被稱作多通道照明單元的「通道」。 術語「控制器」在本文中大體上用以描述關於一或多個 光源之操作的各種設備。控制器可以眾多方式實施(例 如,(諸如)藉由專用硬體)以執行本文中所論述之各種功 月。處理器」為控制器之一實例,其使用可使用軟體 (例如,微碼)程式化之一或多個微處理器來執行本文中所 論述之各種功能。可在使用或不使用處理器之情況下實施 控制器,且控制器亦可實施為用以執行一些功能之專用硬 體與用以執行其他功能之處理器(例如,—或多個經程式 化微處理器及相關聯電路)的組合。可用於本發明之各種 實施例中之控制器組件的實例包括(但不限於)習知微處理 161072.doc
S • 10 - 201244534 器、特殊應用積體電路(ASIC)及 (FPGA)。 場可程式化閘陣 列 在各種實施中’處理器或控制器可與—或多個儲存媒體 (在本文中被一般稱作「記憶體」,例如,揮發性及非揮 發性電腦記憶體’諸^RAM、prqm、砂職及 EEPR〇M、軟性磁碟、緊密光碟、光碟、磁帶等等)相關 聯。在-些實施中,儲存媒體可編碼有—或多個程式,該 -或多個程式在於一或多個處理器及/或控制器上執行時 執行本文中所論述之功能中的至少—些。各種儲存媒體可 固定於處理器或控制㈣或可為可輸送的,使得儲存於其 上之-或多個程式可載入至處理器或控制器中以便實施本 文中所論述之本發明的各種態樣。術語「程式」或「電腦 矛式」在本文中在I意義上用以指代可用以程式化一或 夕個處理器或控制器的任何類型之電腦程式碼(例如,軟 體或微碼)。 術可定址」在本文中用以指代經組態以接收意欲用 於匕括自身之多個裝置之資訊(例如,資料)且選擇性地回 應於意欲用於其之特定資訊的裝置(例如,一般而言之光 /原照明單凡或燈具、與_或多個光源或照明單元相關聯 之控制器或處理器、其他非照明相關裝置等等)。術語 可定址」常常結合網路連接環境(或下文進一步論述之 肩路」)使用,在該網路連接環境中多個裝置經由某一 或一些通信媒體耦接在一起。 在網路實施中’麵接至網路之一或多個裝置可充當耦 I61072.doc -11· 201244534 接至該網路之一或多個装仙壯β 其他裝置的控制器(例如,呈主/從 關係)。在另一實施中,網 j岭逯接環境可包括一或多個專 用控制器,該一或多個衷爾祕A, 夕卿寻用控制器經組態以控制耦接至該 網路之裝置中的一或多者。 般而S,輕接至該網路之多
個裝置各自可存取存在於兮汔#松,s A 、'^或該荨通k媒體上之資料;然 而,口疋裝置可4可定址的」,因為其經組態以基於 (例如)指派給其之-或多個特定識別符(例如,「位址」) 而與網路選擇性地交換眘粗,介Bn 兴頁枓(亦即,接收來自該網路之資 料及/或將資料傳輸至該網路)。 如本文中所使用之術語「網路」指代兩個或兩個以上裝 置(包括控制器或處理器)之任何互連,其促進在輛接至該 網路之任何兩個或兩個以上裝置之間及/或多個裝置當中 的資訊(例如,用於裝置控制、資料儲存、資料交換等等) 之輸送。如應容易地瞭解,適合於互連多個裝置之網路的 各種實施可包括多種網路拓撲中之任一者且使用多種通信 協定中的任一者。另外,在根據本發明之各種網路令,兩 個裝置之間的任何一個連接可表示兩個系統之間的專用連 接’或者非專用連接。除了攜载意欲用於該兩個裝置之資 訊之外,該非專用連接亦可攜載未必意欲用於該兩個裝置 令之任一者的資訊(例如’開放式網路連接)。此外,應容 易地瞭解’如本文中所論述之裝置的各種網路可使用—或 多個無線、有線/纜線及/或光纖鏈路來促進遍及該網路的 資訊輸送。 如本文_所使用之術語「使用者介面」指代人類使用者 161072.doc _12_
S 201244534 或操作員與一或多個裝置之間的實現該使用者與該(等)裝 置之間的通信的介面。可在本發明之各種實施中使用之使 用者介面的實例包括(但不限於):開關、電位計、按鈕、 撥號盤、滑桿、滑鼠、鍵盤、小鍵盤、各種類型之遊戲控 制器(例如,操縱桿)、執跡球、顯示螢幕、各種類型之圖 形使用者介面(GUI) '觸控式螢幕、麥克風,及可接收某 一形式之人類產生之刺激且回應於此而產生信號的其他類 型之感測器。 應瞭解,涵蓋前述概念與下文更詳細地論述之額外概念 的所有組合(假設該等概念並非相互不一致的)作為本文中 所揭不之發明性標的物的部分。詳言之,涵蓋出現在本發 明之結尾的所主張之標的物的所有組合作為本文中所揭示 之發明性標的物的部分。亦應瞭解,在本文中明確地使用 的亦可出現在以引用的方式併入之任何揭示内容中的術語 應符合與本文中所揭示之特定概念最一致的含義。 【實施方式】 在圖式中,遍及不同之視圖,相似之參考字元大體上指 代相同部分。又,圖式未必按比例繪製,而替代地一般將 重點放在說明本發明之原理上。 更一般而言’申請人已認識到且瞭解到,將為有益的是 、准持间的功率因數及效率而同時直接自電源電供應器驅動 基於LED之照明單元。申請人已進一步認識到且瞭解到’ 將為有益的是在最初接通直接自電源電供應器所驅動之基 於LED之照明單元時防止過量的湧入電流。 161072.doc 13 201244534 鑒於前述内容’本發明之各種實施例及實施係針對執行 有效輸入電流整形之用於基於LED之照明單元的驅動器。 亦即’該驅動器包括電流源’該電流源經組態以回應於輸 入電壓之波形而動態地調變輸入電流之振幅,但可使用其 他輸入準則。舉例而言,在不脫離本發明之教示之範嘴的 情況下,可回應於時間延遲或時間延遲與輸入電壓之波形 的組合來調變輸入電流之振幅。因此,朝著依賴於時間或 依賴於狀態之值積極地控制與基於led之照明單元並聯連 接之電容器的電流且將其整形。藉由施加不同形狀之電流 波形(例如’具有不同之振幅),基於led之照明單元的功 率因數及電效率受到影響’使得LED光源可「經調諸」至 所要功率因數而同時維持高效率。又,可減小電流源中之 峰值功率耗散。舉例而言,可在具有較高之功率因數之低 瓦數的LED翻新(retrofit)燈及模組中使用該驅動器。 圖2說明根據代表性實施例的用於控制流至固態照明負 載(諸如’ LED電路)之電流之裝置的電路圖。 參看圖2,基於LED之照明單元200包括橋式整流器電路 210、PFC及平滑電路240及LED負載260。橋式整流器電路 210經由電阻器205連接至電源2〇1,且包括二極體之丨丨至 214。橋式整流器電路21〇由此將經整流之電源電壓Urect 輸出至PFC及平滑電路240。如一般熟習此項技術者將顯而 易見,基於LED之照明單元200之一些實施亦可包括額外 組件。舉例而言,為了遵照某些電源失真調節,可存在抗 過電壓之電路,諸如保險絲、雜訊過濾電容器、熱防護構 161072.doc 14· 201244534 件、通信介面,及其類似者。然而,為了說明之清楚起 見,將不會詳細描述此等額外組件。 PFC及平滑電路24〇包括電流源245、電容器241及二極 體242。電流源245串聯連接於橋式整流器電路21〇之正輸 出端與節點N1之間以接收經整流之輸入電壓Urect且輸出 電容器電流Ic。二極體242與電流源245並聯連接於橋式整 流器電路210之正輸出端與節點N1之間。舉例而言,二極 體242可為齊納二極體,且經併入以用於電流源245之浪湧 防護。舉例而言,在無二極體242之情況下,大的電壓尖 峰(例如’為正常的經整流之電源電壓Urect之若干倍)將引 起跨越電流源245之大電壓。實務上,電流源245之組件 (下文參看圖4來論述該等組件之實例)已限制額定電壓,且 由此二極體242經選擇以使得不超過此等組件的額定電 壓。在一實施例中’二極體242將不攜載浪湧電流,但將 過度驅動電'λιι_源245之調變以積極地甜制(ciarnp)輸入電壓 Urect。在此情形下,主要地係電阻器2〇5提供輸入電流限 制。 電容器241串聯連接於節點犯與接地之間,且由此藉由 電流源245與整流器電路210之輸出端分離。電容器241亦 與LED負載260並聯連接,LED負載260包括電阻器263、藉 由代表性LED 261及262所指示之一或多個LED光源的串。 LED負載260連接於節點N1與接地之間,且由此與電容器 241並聯連接。在所描繪之組態中,電阻器2〇5及電流源 245判定自電源201所汲取之輸入電流iIn的量值,電源2〇 1 161072.doc -15· 201244534 分別提供通過電容器241之電容器電流ic(亦即,電容器充 電電流及電容器放電電流)及通過LED負載260之LED電流 Iled。 電流源245對電容器電流Ic之有效影響實現電容器電流Ic 之整形,且因此設定PFC及平滑電路240之功率因數。電容 器電流Ic並非固定的,而隨著時間及/或狀態動態地變化。 實際上,歸因於電容器241之整合行為而可涉及某一時間 分量。在此實例中,電容器電流Ic根據來自電源201及橋 式整流器電路210之輸入電壓Urect的波形而變化,但應理 解,電容器電流Ic可或者根據如上文所提及之其他及/或額 外準則(諸如,時間延遲)而變化。舉例而言,量測輸入電 壓Urect之瞬時值且將其用作用於電流源245之控制信號。 回應於輸入電壓Urect之波形,電流源245調變輸入電流ιΙη 之振幅’從而引起給予電容器141及LED負載260之並聯配 置的電流之振幅的對應調變’分別指示為電容器電流1〇及 LED電流ILED。在簡單狀況下,分別回應於瞬時輸入電壓 Urect之增大及減小而向上調變(增大)或向下調變(減小)輸 入電流Ιιη之振幅(自預定位準開始)^假設LED電流Iled之相 對穩定之值,可發現此調變隨著電容器電流Ic之調變而在 大的範圍上進行。 另外,有效地限制了流至LED負載260之湧入LED電流 Iled(亦即,當在已斷開LED負载260之後最初將lED負載 260連接至電源201時)。亦即,即使在起動期間,仍將LED 電流ILED限於標稱值,從而完全省略湧入效應。此有效電 161072.doc 201244534 流限制功能係由於LED負載260並聯連接至電容器241而引 起。首先,限制流至電容器241及LED負載260之並聯配置 的輸入電流Iin,且其次,電容器241充當用於LED負載260 之較高頻率分量旁路。因此,有效地保護LED負載260免 受湧入電流影響。又,如上文所提及,限制輸入電流Iin防 . 止觸發電路斷路器。 圖3說明根據代表性實施例的用於控制流至固態照明負 載(諸如,LED電路)之電流之裝置的電路圖。 參看圖3,基於LED之照明單元300包括類似於上文參考 基於LED之照明單元200所論述之橋式整流器電路210、 PFC及平滑電路240及LED負載260的橋式整流器電路310、 PFC及平滑電路340及LED負載360。然而,圖3中之PFC及 平滑電路340包括電流源345、電容器341及二極體342,其
I 中電流源345連接至橋式整流器電路310之負輸出端。電流 源345串聯連接於節點N2與接地之間,且如上文所論述,
I 回應於輸入電壓Urect之波形而控制電容器341之電容器電 流Ic及LED電流ILED的調變。另外,基於LED之照明單元
I 3 00之組態及操作實質上與上文參考基於LED之照明單元
I - 200所論述的組態及操作相同。二極體342與電流源345並 .聯連接於橋式整流器電路3 10之接地輸出端與節點N2之 間。如上文所論述,舉例而言,二極體342可為齊納二極 體,且經併入以用於電流源345及LED負載360之浪湧防 護。 圖4說明根據代表性實施例的用於控制流至固態照明負 161072.doc •17- 201244534 載(諸如,LED電路)之電流之裝置的電路圖。更特定言 之’圖4展示根據代表性實施例之PFC及平滑電路(指示為 PFC及平滑電路440)的說明性實施。 參看圖4,基於LED之照明單元400包括橋式整流器電路 410、PFC及平滑電路440及LED負載46〇。橋式整流器電路 410經由電阻器505連接至電源4(H,且包括二極體411至 414。橋式整流器電路41〇由此將經整流之電源電壓Ureet 輸出至PFC及平滑電路440。另外,圖4併有(可選)AC電容 器406及407以指示變更輸入級之可能性。儘管描繪了兩個 代表性電谷器406及407 ’但應理解,可存在一或多個電容 器。如藉由跨接件X3所指示’當不使用輸入級電容器時, 將輸入電源電流直接饋至橋式整流器41〇。 PFC及平滑電路440包括電流源445及電容器441,其中 如上文參考圖3中所展示之電流源345所論述,電流源445 連接至橋式整流器電路410之負輸出端。然而,應理解, 在不脫離本發明之教示之範嘴的情況下,如上文參考圖2 中所展示之電流源245所論述,圖4之電流源445可或者連 接至橋式整流器電路410的正輸出端。電容器44丨與led負 載460並聯連接,LED負載460包括串聯連接之電阻器463 及代表性LED負載電壓源461。 PFC及平滑電路440之電流源445包括電流源電路471及 基準電路472。電流源電路471調變輸入電流Iln,且包括串 聯連接於電容器441與接地之間的開關或電晶體442。儘管 在不脫離本發明之教示之範疇的情況下可併有諸如雙極接 161072.doc •18· 201244534 面電晶體(BJT)之其他類型的電晶體,但將電晶體442描繪 為金屬氧化物半導體場效電晶體(M〇SFET)。電流源電路 471亦包括下文所論述之電阻器458、二極體448及電容器 449。基準電路472判定流至電流源電路47丨之標稱、未經 調變之輸入控制信號,且包括電阻器446及447,及可(例 如)為齊納二極體的二極體457。 一般而言,電阻器446及二極體457產生參考電壓,該參 考電壓係藉由電流源電路471之輸入控制信號經由電阻器 447設定。詳言之,將該輸入控制信號閘控至電晶體442及 調變控制電路450,調變控制電路450包括回應於跨接件幻 之操作而選擇性地啟動之電流鏡459。亦即,當跨接件χi 閉合且跨接件X2斷開時,啟動電流鏡459,從而引起輸入 電流Iin之向下調變(較低的振幅)。當跨接件χ2閉合且跨接 件XI斷開時,撤銷啟動電流鏡459且電流Imr將引起輸入電 流I!n之向上調變(較高的振幅)。 更特定言之,調變控制電路450包括串聯連接於橋式整 流器電路410(用於接收輸入電壓Urect)之正輸出端與節點 N1之間的電阻器453及可為齊納二極體之二極體456。節點 N1經由第一路徑及第二路徑連接至接地。第一路徑包括經 由第一跨接件XI與電流鏡459之電晶體451選擇性地串聯連 接的電阻器454。第二路徑包括經由第一跨接件χ2與電流 鏡459之電晶體452選擇性地串聯連接的電阻器455。出於 解釋之目的將電晶體451及452描繪為BJT,但在不脫離本 發明教示之範疇的情況下,電晶體451及452可為各種類型 I61072.doc •19· 201244534 中任何類型之電晶體,包括(例如)場效電晶體(FEt)。電晶 體451具有連接至第一跨接件幻之集極、連接至接地之發 射極,及連接至電晶體451之集極且連接至電晶體452之基 極的基極。電晶體452具有連接至第二跨接件又2之集極、 連接至接地之發射極,及連接電晶體451之基極及集極的 基極。 關於電流源電路471之電晶體442 ’閘極連接至節點N2, 節點N2為電晶體452之集極。電晶體442進一步包括經由二 極體444連接至電容器441之汲極,及經由提供電流分流電 阻之電流分流電阻器458連接至接地的源極。電容器449及 "T為齊納一極體之二極體448彼此並聯連接於電晶體452之 閘極與源極之間。另外,電阻器446連接於二極體444與節 點N3之間》電阻器447連接於節點N3與N4之間,節點N4為 電晶體442之閘極。可為齊納二極體之二極體457連接於節 點N3與接地之間。值得注意的是,pFC及平滑電路44〇亦 可包括浪湧防護二極體(諸如,圖3中之二極體342),該浪 >勇防護二極體可與電晶體442並聯連接、與電晶體442及電 阻器458之串聯連接並聯、與電阻器446並聯,或呈適合於 限制跨越電晶體442之電壓的任何其他組態。然而,為了 說明之清楚起見’並未在圖4中展示該浪湧防護二極體。 在所描繪之說明性組態中,電晶體442之閘極電壓、電 晶體442之閘極-源極電壓Ugs_442及電阻器458判定通過電 晶體442之電流的上限,且由此判定在正常操作中(亦即, 當過電壓防護未起作用時)輸入電流Iin之上限。電晶體442 161072.doc -20- 201244534 之閘極電壓uG _442 通常經由二極體457及電阻器446及447遞 送。因為電晶體442之閘極經由電阻器447在一定程度上與 二極體457之電壓解耦,所以有可能操縱閘極電壓Ug…且 由此操縱輸入電流IIn。當輸入電壓Urect超過藉由二極體 456所定義之電壓臨限值時,將輪入電流Iln向上或向下調 變某一量。一里已超過電壓臨限值,便藉由閉合χι經由電 阻器454及經啟動之電流鏡459來執行向下調變,及/或藉 由閉合第·一跨接件X2經由電阻益455執行向上調變。 在各種實施例中’可能存在功能性之有效控制,在圖4 中藉由代表性跨接件XI及X2所指示。舉例而言,在不脫 離本發明教示之範疇的情況下,可分別以可控制開關或藉 由用於啟動及撤銷啟動左邊電流路徑及右邊電流路徑之其 他構件來替換跨接件XI及X2。可接著藉由諸如微處理 器、處理器或控制器之額外電路(未圖示)來選擇向上及/或 向下調變中之任一者得以啟動的狀態(例如,輸入電壓 Urect之位準)。 圖4描繪通用實施,其中向上調變及向下調變均係可能 的以便提供最大靈活性。當然,在不脫離本發明教示之範 疇的情況下,可提供實現僅進行向上或向下調變之替代實 施。舉例而g,專用貫施例(例如,藉由已知的電源諸波 調節來處理某一市場)可能僅需要提供向上調變以達成效 率、功率因數及電源諧波之所要組合❶在此狀況下,舉例 而言’將不需要電流鏡459。 倘若需要更多的靈活性,則替代於自於節點N1處所產生 161072.doc 21 201244534 之共同電壓信號導出向上及向下調變信號,可添加(例如) 與二極體456並聯之一或多個齊納二極體(未圖示),以使得 向上調變開始之輸入電壓Urect的位準不同於向下調變開 始之輸入電壓Urect的位準。結果’用於電流源電路47ι之 輸入控制信號可為來自基準電路472之基準參考信號,口、 要輸入電壓Urect低於任一臨限值即可。當輸入電壓Urect 高於第一臨限值但低於第二臨限值時向上調變輸入控制信 號,且當輸入電壓Urect高於第二臨限值時向下調變輸入 控制信號。如熟習此項技術者將顯而易見,在此組態中, 必須相應地(例如,藉由選擇適當之二極體)設定第一臨限 位準及第二臨限位準,且調變信號之「強度」係藉由向上 及向下調變中所涉及之電阻器454、455及447的值來判 定,該等值可變化以提供用於任何特定情形之獨特益處或 符合各種實施之特殊應用設計要求。 在所揭示之實施例中,電流鏡具有電晶體451及452之集 極電流之間的1:1之比率。當使用具有不同定額(例如,藉 由使用更多電晶體或其他電路)之電流鏡時,可節省與自 輸入電壓產生集極電流相關聯的某一能量。 再次參看圖4,作為基於LED之照明單元4〇〇之一實例操 作,可假設跨接件幻閉合且跨接件χ2斷開,從而實現輸 入電流ΙΙη之振幅的向下調變。詳言之,藉由方程式(1)來指 示預設之經程式化電流1〇,其中ye7為跨越二極體457之電 壓,UGS_442為電晶體442之間極-源極電壓,且r458為電阻 器458的電阻·· 16I072.doc
S -22· 201244534 h ,^457 -UGS 447 R. ‘458 0) 在電流鏡459之左側上,藉由方程式⑺來指示電流鏡 .459之電晶體451的電流Iml,其中為跨越二極體456之 電壓,UBE_452為電晶體452之基極·發射極電壓,R…為電 阻器453之電阻’且Re4為電阻器454的電阻:
r Urect-U... ~TJ (2) 通常可忽略0.7 V之UBE_452。歸因於電流鏡之組 態,在電流鏡459之右側上提供與電流Imr相同的電流。 值,電流imr等於在電晶體452之集極處的集極電流km。 集極電流ic_452係經由解耦電阻器447而汲取,從而引起成 比例之電壓降。因此,減小電晶體442之剩餘的閘極電壓 UG_442,且由此如方程式(3)中所展示來限制剩餘的輸入電 流 Ιιη :
R '458 (3) 當然,當跨接件X1斷開且跨接件X2閉合時,可導出用 於向上調變之類似方程式。又,如一般熟習此項技術者將 顯而易見,各種組件之值、預設(最大)輸入電流“及向下 調變的程度可變化以提供用於任何特定情形之獨特益處或 符〇各種貫施之特殊應用設計要求。舉例而言,出於說明 之目的,圖4中之各種組件的非限制性值可如下:電容器 406及407可分別為1000 η/及680 η/,且電阻器405可為1〇〇 161072.doc -23· 201244534 Ω。在PFC及平滑電路440中,電容器441可為5 μ/,電容器 449可為1 η/,電阻器453可為200 kQ,電阻器446可為39 kQ,且電阻器447可為22 ka。又,電流鏡電晶體451及452 可為NPN B JT,且電晶體442可為nm〇S MOSFET。在各種 替代組態中,電晶體451及452可為PNP BJT及/或其集極及 發射極可顛倒,且電晶體442可為PMOS MOSFET及/或其 源極及汲極可顛倒。在LED負載46〇中,電阻器可為47〇 ω 且LED負載電壓源461可為多個LED接面之串聯連接,當自 120 V之AC柵格操作時,;lED負載電壓源461具有合適之高 的順向電壓(例如’約60 v至13〇 v)。LED負載電壓源46ι 被包括以便表示LED負載之一般行為,(例如)與電阻器相 匕較而。具有用於操作之相對有限的輸入電壓範圍。 又,LED負載電壓源461將併有某一電阻性行為。此電阻 性行為可足以實現藉由圖4中之電阻器463所描繪的功能 眭但其亦可為:藉由電阻器463所描繪之功能性係藉由 LED負載電壓源461之内部電阻性行為及額外電阻(例如, 電路板或電阻器上的電阻性跡線)實現。 如上文所提及,在不脫離本發明教示之範疇的情況下, 可使用不同於輸入電壓之波形的輸入準則,諸如時間延遲 或時間延遲與輸入電壓之波形的組合。舉例而言,可根據 波形來致動電流源’但具有某—時間延遲。在—代表性組 態令,該時間延遲可經由電阻器-電容器延遲(例如,包括 圖4中之電谷器梅及術)或經由真實「記錄及播放」電路 實現,以俘獲一循環之波形、使該波形在時間上偏移,且 161072.doc
S •24· 201244534 將經時間偏移之信號用於此循環之稍後部分中或任何後續 循環中的調變。 圖5說明藉由根據代表性實施例的用於控制流至led電 路之電流的裝置所提供之輸入電流及LED電流波形的跡 線。 參看圖5,跡線515展示代表性輸入電流Iln之波形,且跡 線525展示代表性LED電流ILED之所得波形,其中pFC及平 滑電路440提供重大的向下調變。舉例而言,當跨接件X1 閉合且跨接件X2斷開從而啟動pfc及平滑電路440之電流 鏡459時’可產生跡線525。向下調變之一益處在於,電流 得以減小’同時輸入電壓Urect與跨越電晶體442之電容器 電壓之間的電壓差為最大的。此電壓差為跨越電流源445 之開斷電壓(drop-out voltage),其在很大程度上為跨越電 晶體4442之電壓。藉由減小在此高位準之輸入電壓Urect 下的輸入電流Iln ’限制了電流源445中之能量耗散,且由 此增大了效率。當然,必須將某一平均輸入電流L遞送至 LED負載460。在較低位準之輸入電壓Urect下的較高之輸 入電流1!„將更多充電電流(電容器電流Ic)提供至電容器 441,以達成流至LED負載460之所要位準的平均LED電流 Iled。藉由此向下調變,增大了效率,且有益地減小了電 冰源445之峰值熱負載(應力)。另外,因為有效地將電容器 441之總充電分為兩個部分從而引起跨越電容器44丨之減小 的電壓漣波及因此LED電流ILED之減小的漣波,所以LED 負載460之閃爍得以減小。此外,LED電流^之漣波併有 161072.doc •25- 201244534 人眼較不敏感之較高頻率分量。 圖6為展示根據代表性實施例的用於控制流至led電路 之電流的裝置之模擬效能的圖表。詳言之,圖6展示範圍 為自針對約0.58之功率因數的約92°/。之效率至針對約0.85 之功率因數的約75%之效率的操作點(例如,包括一或多個 AC侧電容器460、407),藉由黑色菱形所指示。效能之額 外模擬展示範圍為自針對約〇.56之功率因數的約83%之效 率至針對約0.91之功率因數的約72%之效率的操作點(例 如,無AC側電容器),藉由黑色正方形所指示。出於比較 之目的,圖6亦展示現有之準DC操作點(藉由黑色圓所指 示),及經量測資料(藉由空心圓(〇pen circle)所指示)。 儘管已在本文中描述及說明了若干發明性實施例,但一 般熟習此項技術者將容易地預想用於執行功能及/或獲得 本文中所描述之結果及/或優點中之_或多者的多種其他 構件及/或結構,且該等變化及/或修改中之每一者被認為 係在本文中所描述之發明性實施例的範疇内。更一般而 言’熟習此項技術者將容易地瞭解,本文中所描述之所有 參數、尺寸、材料及組態意謂為例示性的,且實際參數' 尺寸、材料及/或組態將取決於使用發明性教示之(多個)特 =應用。熟習此項技術者將認識到,或能夠僅僅使用例行 實驗來確定本文中所描述之特定發明性實施例的許多等效 物。因此’應理解’前述實施例係僅藉由實例呈現 附加申請專利範圍及其等效物之範嘴: 以與特定地描述且主張之方式不同的方式實踐:: I61072.doc
S • 26 - 201244534 發明性實施例係針對本文中所描述之每―個別特徵、系 統、物品、材料、套組及/或方法…卜,兩個或兩個二 上該等特徵、系統、物品、材料'套組及/或方法之任何 組合包括於本發明之發明性料内(若該等特徵、系統、 物品、材料、套組及/或方法並非相互不-致的)。 應理解’如本文中所定義及使用之所有定義相對於詞血 定義、以引用的方式併人之在文件中較義,及/或所定 義術語之普通含義為支配性的。 除非明確有相反指示,否則 利範圍中所使用之不定冠詞 如本文中在說明書及申 '一」應理解為意謂「 請專 至少 如本文中在說明書及中請專利範圍中所使用,短語「及/ 或」應理解為意謂如此結合之要素(亦即,在一些狀況下 結合存在且在其他狀況下分離存在的要素)中#「任一者 或兩者」。藉由「及/或」所列出之多個要素應以相同型 式解釋,亦即,要素中之「一或多者」如此結合。不同於 藉由「及/或」子句特;t地識別之要素,其他要素可視情 況存在’而不管與特定地識別之彼等要素有關抑或無關。 因此’作為-非限制性實例’當結合諸如「包含」之開放 性語言使用時,對「A及/或B」之提及可在一實施例中指 代僅A(視情況包括不同於B之要素);在另一實施例中指代 僅B(視情況包括不同於A之要素);在又__實施例中指代A 及B兩者(視情況包括其他要素);等等。 如本文中在說明書及申請專利範圍中所使用,「或」應 161072.doc -27- 1 201244534 理解為具有與如上文所定義之「及/或」#同的含義。舉 例而言,當分離清單中之條目時,「或」或「及/或」應 解譯為係包括性的,亦即,不僅包括多個或一系列要素中 的至少一者,而且包括—者以上,及(視情況)額外未列條 目。僅明確有相反指示之術語(諸如,「僅一個」或「恰 好個」或在用於申請專利範圍中時「由......組成」)將指 代包括多個或-系列要素中之恰好一個要素。一般而言, 如本文中所使用之術語「或」在前置有排他性術語(諸 任 J 個」、「僅一個」或「恰好一個」) 時應僅解譯為指示排他性替代物(亦即,「一者或另一 者而非兩者」)。「基本上由......組成」在用於申請專利 範圍中時應具有其如在專利法領域中所使用之普通含義。 如本文中在說明書及申請專利範圍中所使用,提及一或 多個要素之清單的短語「至少一」應理解為意謂選自要素 清單中之要素中之任何一或多者的至少一要素,但未必包 括要2清單内特定列出之每個要素中的至少—者且不排除 要素^單中之要素的任何組合。此定義亦允許可視情況存 在不同於要素清單内特定識別、短語「至少一」所提及之 要素的要素’而不管與特定地識別之彼等要素有 關》 …,'、 亦應理解,除非明確有相反指示,否則在本文中所主張 之包括一個以上步驟或動作的任何方法中,方法之步騾戋 動作的次序未必限於該方法之步驟或動作的經敍述次序。 出現於申請專利範圍中之圓括號之間的任何參考數字或 16I072.doc
S • 28· 201244534 其他字元係僅為了方便起見而提供且不欲以任何方式限制 申請專利範圍。 在申請專利範圍中,以及在以上說明書中,諸如 含」、「包括」、「攜載」、「具有 含有」、 涉 及」、「持有」、「由 短語應理解為開放性的 •.…構成」及其類似者之所有過渡 ’亦即’意謂包括但不限於。僅過 渡短語「由……組成」及「基本上由……組成」應分別為 封閉式或半封閉式之過渡短語。 【圖式簡單說明】 圖1說明用於控制流至LED電路之電流之習知裝置的電 路圖。 圖2說明根據代表性實施例的用於控制流至lEd電路之 電流之裝置的電路圖。 圖3說明根據代表性實施例的用於控制流至led電路之 電流之裝置的電路圖。 圖4說明根據代表性實施例的用於控制流至led電路之 電流之裝置的電路圖》 圖5說明藉由根據代表性實施例的用於控制流至led電 路之電流的裝置所提供之輸入電流及LED電流波形的跡 線。 圖6為展示根據代表性實施例的用於控制流至LED電路 之電流的裝置之模擬效能的圖表。 【主要元件符號說明】 100 習知基於LED之照明單元 161072.doc -29- 201244534 101 105 110 111 112 113 1 14 140 141 160 161 162 163 200 201 205 210 211 212 213 214 240 241 242 電源 電阻器 橋式整流器電路 二極體 二極體 二極體 二極體 功率因數控制(PFC)及平滑電路 電容器 LED負載 發光二極體 發光二極體 電阻器 基於LED之照明單元 電源 電阻器 橋式整流器電路 二極體 二極體 二極體 二極體 PFC及平滑電路 電容器 二極體 161072.doc •30· 201244534 245 電流源 260 LED負載 261 代表性LED 262 代表性LED 263 電阻器 300 基於LED之照明單元 310 橋式整流器電路 340 PFC及平滑電路 341 電容器 342 二極體 345 電流源 360 led負載 400 基於LED之照明單元 401 電源 405 電阻器 406 AC電容器 407 AC電容器/AC側電容器 410 橋式整流器電路/橋式整流器 411 二極體 412 二極體 413 二極體 414 二極體 440 PFC及平滑電路 441 電容器 161072.doc -31 - 201244534 442 開關或電晶體 444 二極體 445 電流源 446 電阻器 447 電阻器/解耦電阻器 448 二極體 449 電容器 450 調變控制電路 451 電晶體 452 電晶體 453 電阻器 454 電阻器 455 電阻器 456 二極體 457 二極體 458 電阻器/電流分流電阻器 459 電流鏡 460 LED負載/AC側電容器 461 代表性LED負載電壓源 463 電阻器 471 電流源電路 472 基準電路 515 跡線 525 跡線 161072.doc -32- s 201244534 Ιο 預設之經程式化電流 Ic 電容器電流 Ic_4;5 2 集極電流 Iln 輸入電流 Iled LED電流 Iml 電流 Ijnr 電流 N1 節點 N2 節點 N3 節點 N4 節點 U456 電壓 u457 電壓 UbE_452 基極-發射極電壓 U〇_442 閘極電壓 U〇S_442 閘極-源極電壓 Urect 經整流之電源電壓或輸入電壓 R453 電阻 R454 電阻 R45 8 電阻 XI 跨接件/第一跨接件 X2 跨接件/第二跨接件 X3 跨接件 -33- 161072.doc

Claims (1)

  1. 201244534 七、申請專利範圍: 1 · 一種用於控制流至一固態照明負載之電流的裝置,該裝 置包含: 一電谷器(241、341),其連接於與該固態照明負載 (260、360)之一並聯配置中;及 一電流源(245、345),其與該電容器及該固態照明負 載之該並聯配置串聯連接,該電流源經組態以基於一輸 入電壓動態地調變提供至該電容器及該固態照明負載之 該並聯配置的一輸入電流之一振幅。 2·如請求項1之裝置,其中該固態照明負載包含串聯連接 之至少—發光二極體(LED)。 3.如凊求項2之裝置,其中該輸入電流之該經調變之振幅 使該固態照明負載的操作效率最大化且將該固態照明負 載之—功率因數(PF)增大至至少一最小pF要求。 4·如咕求項2之裝置,其中該輸入電流之該經調變之振幅 減j該電流源中的峰值功率耗散。 5·如請求項1之裝置,其進一步包含: 個一極體,其提供該電流源之浪湧防護,其與該電 流源並聯連接。 如:求項5之裝置’其中該二極體包含-齊納二極體。 如明求項1之裝置,其中該電流源包含一金屬氧化物半 導艘每效電晶體(MOSFET)。 月求項1之裝置,其中該電流源包含一雙極接面電晶 體(BJT)。 161072.doc 201244534 9.如請求項1之裝置,其中該輸入電壓係藉由自一 ac源所 供應之一整流器提供。 I 〇.如請求項9之裝置’其中該整流器為一橋式整流器,且 該AC源為一電源電壓源。 II · 一種用於控制流至一發光二極體(LED)負載之電流的裝 置,該裝置包含: 一電容器(441) ’其與該LED負載(46〇)並聯連接; 一電晶體(442),其串聯連接於該電容器與提供一經整 流之輸入電壓的一橋式整流器電路(41 〇)之間;及 一調變控制電路(450),其與該電容器(441)及該電晶體 (442)並聯連接且經組態以自該橋式整流器電路(41〇)接 收該經整流之輸入電壓,該調變控制電路包含連接至該 電晶體之一閘極的一電流鏡(459),肖電流鏡經選擇性地 啟動及撤銷啟動以基於來自該橋式整流器電路之一輸入 電壓向下及向上調變通過該電容器之一電流的一振幅。 12.如請求⑪之裝置,彡中該電流鏡包含複數個電流鏡電 晶體。 13·如吻求項12之裝置,其中該調變控制電路進一步包含: -第-電阻器H極體’其串聯連接於該橋式 流器電路與一第一節點之間; 一第-路徑,其連接於該第1點與接地之間,該 一路徑包含一第二電阻器及該電流鏡;及 -第二路徑,其連接於該第一節點與接地之間,該 二路徑包含一第三電阻器及該電流鏡之該等電流鏡電 161072.doc •2- 201244534 體中的一者, =第一路徑之選擇引起通過該電容器之該電流的 〃變,且該第二路徑之選擇引起通過該電容器之該 電流的向上調變。 14·如清求項13之裝置’其中該調變控制電路進—牛勺含. -個二極體,其串聯連接於該第一電阻器:該二節 點之間,其中通過該電容器之該電流係在該輸入電壓超 過藉由該二極體所定義之一電壓臨限值時被向 調變。 15.如請求項12之裝置,其中該電晶體包含_mqsfet。 16·如請求項15之裝置,*中該等電流鏡電晶體中之每一者 包含一雙極接面電晶體(B JT)。 17. 如請求項15之裝置,其中該調變控制電路進一步包含: 一電流分流電阻器’其串聯連接於該電晶體與接地之 間,該電晶體之-閘極·源極電壓及該電流分流電阻器判 疋通過該電晶體之一電流的一上限。 18. 如請求項丨丨之裝置,其進一步包含: 至少一電容器,其可選擇性地連接至該橋式整流器電 路以變更該輸入電壓。 19. 一種用於控制流至一固態照明負載之電流的方法,該方 法包含: 接收具有一波形之一輸入電壓(Urect);及 回應於該經接收之輸入電壓的該波形及該經接收之輸 入電壓的該波形中之一時間延遲中的至少一者,調整與 161072.doc . > 201244534 該固態照明負載(260、360)並聯連接之一電容器(24J ' 341)之一電容器電流的一振幅調變, 其t調整該電容器電流之該振幅調變改變該固態照明 負載之一功率因數及操作效率中的至少一者。 20. U項19之方法,其中該輸入電壓包含自一橋式整流 器電路所接收之一經整流之電壓。 161072.doc
TW100147829A 2010-12-21 2011-12-21 Device and method for controlling current to solid state lighting circuit TW201244534A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201061425334P 2010-12-21 2010-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201244534A true TW201244534A (en) 2012-11-01

Family

ID=45531898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100147829A TW201244534A (en) 2010-12-21 2011-12-21 Device and method for controlling current to solid state lighting circuit

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9271349B2 (zh)
EP (1) EP2656689A1 (zh)
JP (1) JP5968904B2 (zh)
CN (1) CN103270814B (zh)
RU (1) RU2606502C2 (zh)
TW (1) TW201244534A (zh)
WO (1) WO2012085800A1 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8901845B2 (en) 2009-09-24 2014-12-02 Cree, Inc. Temperature responsive control for lighting apparatus including light emitting devices providing different chromaticities and related methods
US8901829B2 (en) 2009-09-24 2014-12-02 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Solid state lighting apparatus with configurable shunts
US10264637B2 (en) 2009-09-24 2019-04-16 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus with compensation bypass circuits and methods of operation thereof
US9713211B2 (en) 2009-09-24 2017-07-18 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus with controllable bypass circuits and methods of operation thereof
US8476836B2 (en) 2010-05-07 2013-07-02 Cree, Inc. AC driven solid state lighting apparatus with LED string including switched segments
CN102244955B (zh) * 2010-05-14 2015-12-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 自适应电路
BR112013025602A2 (pt) 2011-04-08 2016-12-27 Koninkl Philips Nv dispositivo controlador para controlar uma carga, particularmente um conjunto de leds, método de controle para controlar uma carga, particularmente um conjunto de leds e aparelho de iluminação
US9839083B2 (en) 2011-06-03 2017-12-05 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus and circuits including LED segments configured for targeted spectral power distribution and methods of operating the same
US9510413B2 (en) 2011-07-28 2016-11-29 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus and methods of forming
US8742671B2 (en) 2011-07-28 2014-06-03 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus and methods using integrated driver circuitry
US9131561B2 (en) * 2011-09-16 2015-09-08 Cree, Inc. Solid-state lighting apparatus and methods using energy storage
US9277605B2 (en) 2011-09-16 2016-03-01 Cree, Inc. Solid-state lighting apparatus and methods using current diversion controlled by lighting device bias states
US8791641B2 (en) 2011-09-16 2014-07-29 Cree, Inc. Solid-state lighting apparatus and methods using energy storage
DE102011088407A1 (de) * 2011-12-13 2013-06-13 Osram Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betrieb einer LED-Kette sowie Beleuchtungsvorrichtung mit einer solchen Schaltungsanordnung und einer LED-Kette
US9374858B2 (en) 2012-05-21 2016-06-21 Cree, Inc. Solid-state lighting apparatus and methods using switched energy storage
DE102012111209B3 (de) * 2012-11-21 2014-05-22 Unity Opto Technology Co., Ltd. LED-Ansteuerschaltung
TWI462640B (zh) * 2012-12-25 2014-11-21 Unity Opto Technology Co Ltd Adaptive LED dimming drive circuit
ES2481965B1 (es) * 2013-01-04 2015-09-03 Cero Cero Rotulos S.L. Circuito de alta eficiencia energética para conexión de diodos led de alta luminosidad
DE102013216155A1 (de) * 2013-08-14 2015-02-19 Osram Gmbh Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer ersten Kaskade von LEDs
JP6264821B2 (ja) * 2013-10-07 2018-01-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 可視光通信装置
JP6404560B2 (ja) * 2013-10-23 2018-10-10 コイト電工株式会社 光ビーコンの車両感知用光変調回路
WO2015067480A1 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 Koninklijke Philips N.V. Driver with open output protection
CN203788515U (zh) * 2014-03-11 2014-08-20 东莞嘉盛照明科技有限公司 一种调节发光二极管色温和光通量的电路
CN104913210A (zh) * 2014-03-14 2015-09-16 陈权霈 发光二极管灯管
US9379533B1 (en) * 2014-08-22 2016-06-28 Universal Lighting Technologies, Inc. Input surge protection circuit and method for an LED load
WO2016049054A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-31 Lenk Ronald J Low flicker alternating current (ac) led driver
US10757785B2 (en) 2014-10-24 2020-08-25 Signify Holding B.V. Driver with open output protection
USRE48798E1 (en) 2015-03-02 2021-10-26 Epistar Corporation LED driver and illumination system related to the same
DE102016103623B4 (de) * 2015-03-02 2023-05-17 Epistar Corporation LED-Treiber
DE102016220198B3 (de) * 2016-10-17 2018-02-15 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Regeln eines Betriebsstroms einer Leuchteinheit sowie Steuergerät und Kraftfahrzeug
WO2018207981A1 (ko) * 2017-05-12 2018-11-15 주식회사 웰랑 부하 구동장치 및 이를 포함하는 led 장치
KR102156333B1 (ko) * 2017-05-12 2020-09-15 주식회사 웰랑 부하 구동장치 및 이를 포함하는 led 장치
CN107221286B (zh) * 2017-07-27 2019-04-05 芯颖科技有限公司 驱动电路、驱动电流控制方法及处理器
EP3521838B1 (de) * 2018-02-01 2020-11-25 Technische Universität Graz Vorrichtung zum messen der impedanz eines elektrochemischen energiespeichers
US10554204B1 (en) * 2018-12-20 2020-02-04 Analog Devices, Inc. Load bypass slew control techniques
US11418125B2 (en) 2019-10-25 2022-08-16 The Research Foundation For The State University Of New York Three phase bidirectional AC-DC converter with bipolar voltage fed resonant stages
WO2023139054A1 (en) 2022-01-21 2023-07-27 Signify Holding B.V. Radiation source driver for accelerated modulation in an optical wireless communication system

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4107757A (en) * 1977-06-30 1978-08-15 Senichi Masuda Pulse power source
US5065209A (en) * 1987-01-30 1991-11-12 Texas Instruments Incorporated Bipolar transistor fabrication utilizing CMOS techniques
JP2797461B2 (ja) * 1989-06-22 1998-09-17 オムロン株式会社 発光素子の駆動回路
FR2765045B1 (fr) 1997-06-24 1999-09-03 Sgs Thomson Microelectronics Dispositif d'ajustement du courant de charge d'un condensateur de stockage
US6016038A (en) 1997-08-26 2000-01-18 Color Kinetics, Inc. Multicolored LED lighting method and apparatus
US6211626B1 (en) 1997-08-26 2001-04-03 Color Kinetics, Incorporated Illumination components
JP4156072B2 (ja) * 1998-04-23 2008-09-24 アビックス株式会社 交流電源用led集合ランプ
JP2000260578A (ja) * 1999-03-10 2000-09-22 Seiwa Electric Mfg Co Ltd Led点灯回路
DE10323669A1 (de) * 2003-05-14 2004-12-02 Atmel Germany Gmbh Treiberschaltung zum Betreiben eines elektronischen Bauteils
KR101377723B1 (ko) 2006-06-20 2014-03-24 코닌클리케 필립스 엔.브이. 공진형 전력 컨버터의 동작 방법
US7902771B2 (en) * 2006-11-21 2011-03-08 Exclara, Inc. Time division modulation with average current regulation for independent control of arrays of light emitting diodes
US7683553B2 (en) * 2007-05-01 2010-03-23 Pacifictech Microelectronics, Inc. LED current control circuits and methods
US8258713B2 (en) 2007-06-27 2012-09-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Supplying a signal to a light source
US20100207536A1 (en) * 2007-10-26 2010-08-19 Lighting Science Group Corporation High efficiency light source with integrated ballast
US7772782B2 (en) 2007-12-05 2010-08-10 Leadtrend Technology Corp. Light emitting diode (LED) driving device
JP2009200257A (ja) 2008-02-21 2009-09-03 Sharp Corp Led駆動回路
DE102008039409A1 (de) * 2008-08-22 2010-02-25 Marx, Peter, Prof. Dr.-Ing. Schaltungen zum Dimmen von Leuchtdioden (LEDs)
TWI508622B (zh) * 2008-08-28 2015-11-11 Koninkl Philips Nv 控制發光二極體負載的方法與電路
TWI580305B (zh) 2008-09-05 2017-04-21 艾杜雷控股有限公司 以發光二極體為光源之照明系統
KR101618583B1 (ko) 2008-10-02 2016-05-09 코닌클리케 필립스 엔.브이. 플리커 성능이 개선된 led 회로 장치
US8044609B2 (en) * 2008-12-31 2011-10-25 02Micro Inc Circuits and methods for controlling LCD backlights
CN201365204Y (zh) 2009-01-20 2009-12-16 华南理工大学 基于llc串联谐振的单级单相ac-dc变换器
US8305004B2 (en) * 2009-06-09 2012-11-06 Stmicroelectronics, Inc. Apparatus and method for constant power offline LED driver
DE102009030225A1 (de) * 2009-06-23 2010-12-30 Dorma Gmbh + Co. Kg Bremsschaltung für einen Türbetätiger mit einem generatorisch betreibbaren Elektromotor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014507752A (ja) 2014-03-27
US20130278157A1 (en) 2013-10-24
JP5968904B2 (ja) 2016-08-10
CN103270814B (zh) 2017-05-24
RU2606502C2 (ru) 2017-01-10
WO2012085800A1 (en) 2012-06-28
EP2656689A1 (en) 2013-10-30
RU2013133905A (ru) 2015-01-27
CN103270814A (zh) 2013-08-28
US9271349B2 (en) 2016-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201244534A (en) Device and method for controlling current to solid state lighting circuit
US11284491B2 (en) Color temperature controlled and low THD LED lighting devices and systems and methods of driving the same
CN103270813B (zh) 用于限制灯驱动器中的电流过冲和欠冲的方法和装置
JP6461033B2 (ja) 調光可能な交流駆動発光素子照明装置
JP5690930B2 (ja) 不適切な調光動作を防ぐブリード回路及び関連する方法
US9894725B2 (en) Current feedback for improving performance and consistency of LED fixtures
CN103004289B (zh) 用于照明单元的可调光驱动器的有源阻尼
TW201223320A (en) Dimming regulator including programmable hysteretic down-converter for increasing dimming resolution of solid state lighting loads
CA2867826C (en) Driver circuit for solid state light sources
KR20130016299A (ko) 고체 조명 기구의 디밍 범위를 증가시키는 방법 및 장치
CN102812781A (zh) 用于增加固态照明灯具的调光范围的方法和装置
CA2821675C (en) Linear driver for reduced perceived light flicker
TW201028046A (en) Methods and apparatus for controlling multiple light sources via a single regulator circuit to provide variable color and/or color temperature light
JP5795803B2 (ja) 並列フライバックコンバータ段を有する発光ダイオード(led)を駆動する方法及び装置
TW201143523A (en) Method and apparatus for enabling smooth start-up of solid-state lighting unit
CN104684219B (zh) 一种led照明设备和驱动电路
KR20120046995A (ko) 조명장치