用于驅(qū)動負(fù)載且具有極性相關(guān)分壓電路的驅(qū)動器裝置和驅(qū)動方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種驅(qū)動器裝置(60)，用于驅(qū)動負(fù)載(12)，特別是具有一個或多個LED的LED單元(84)，包括：用于接收來自外部電源(16)的輸入電壓(V10)以向負(fù)載(12)供電的輸入端；用于將輸入端彼此連接并依賴于輸入電壓(VI0)的極性而提供電流路徑(66，68)的連接裝置(64)，其中連接裝置(64)包括用于在第一電流方向連接輸入端的第一電流路徑(66)和在與第一電流方向相反的第二電流方向連接輸入端的第二電流路徑(68)，其中第一和第二電流路徑(66，68)每一個包括用于控制各自的電流路徑(66，68)中的分壓電流(13，14)的電流控制單元(88，90)，以及其中第一和第二電流路徑(66，68)包括去耦裝置(92，94)，用于在與各自的電流方向相反的逆向上阻塞各自的電流路徑(66，68)中的分壓電流(13，14)。
【專利說明】用于驅(qū)動負(fù)載且具有極性相關(guān)分壓電路的驅(qū)動器裝置和驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于驅(qū)動負(fù)載的驅(qū)動器裝置和驅(qū)動方法，特別地，涉及包括一個或多個LED的LED單元。進(jìn)一步，本發(fā)明涉及照明設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如改型燈具的離線應(yīng)用的LED驅(qū)動器的領(lǐng)域中，急需一種處理高效率、高功率密度、長使用壽命、高功率因數(shù)和低成本、還有其他相關(guān)特征的解決方案。盡管實際上所有現(xiàn)有解決方案對一個或其他需求進(jìn)行折衷，但是關(guān)鍵的是，提出的驅(qū)動電路將市電能量形式調(diào)節(jié)為(condition)LED所需的能量形式，同時保持遵守本發(fā)明和未來市電法規(guī)。此夕卜，驅(qū)動電路符合現(xiàn)有的功率調(diào)節(jié)裝置，如調(diào)光器等，因此驅(qū)動器可以普遍用于包括LED單元的改型驅(qū)動器裝置。
[0003]驅(qū)動電路通常符合各種調(diào)光器，特別地，驅(qū)動器應(yīng)當(dāng)符合切相調(diào)光器，其優(yōu)選地用于低功率損耗地調(diào)節(jié)市電電源。一般用于調(diào)節(jié)提供給白熾燈的電源能量的調(diào)光器需要低負(fù)載阻抗路徑，以供定時電路工作電流來調(diào)節(jié)切相定時。替代地，當(dāng)連續(xù)提供該路徑時，針對市電電壓周期的某一部分使該路徑可行及斷開還可以導(dǎo)致穩(wěn)定運行。不得不關(guān)于市電電壓的過零交叉而調(diào)節(jié)該低阻抗路徑。為了實現(xiàn)及時提供該低阻抗路徑，通常在其處于高阻抗?fàn)顟B(tài)時，由燈具的驅(qū)動電路檢測過零交叉。折衷過零交叉檢測較復(fù)雜，包括高技術(shù)工作，如果大量LED單元連接至一個調(diào)光器電路，那么由于所需的每個單獨的LED單元的阻抗增加導(dǎo)致技術(shù)工作增加。
[0004]W02009/121956A1公開一種照明設(shè)備，其包括LED組件和整流器單元，以連接LED單元至調(diào)光器電路。LED單元包括并聯(lián)LED單元的分壓器，以提供分壓電流。分壓器單元由連接到LED單元的控制單元控制，以在整流器AC電壓的某時間點提供分壓電流。該控制單元復(fù)雜，由于分壓電流導(dǎo)致整個照明設(shè)備的功率因數(shù)降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于驅(qū)動負(fù)載，特別地，驅(qū)動包括一個或多個LED的LED單元的驅(qū)動器裝置和相對應(yīng)的驅(qū)動方法，用低技術(shù)工作提供對不同調(diào)光器裝置的兼容性，特別地切相調(diào)光器。此外，本發(fā)明的目的是提供相應(yīng)的照明裝置。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供驅(qū)動器裝置，其包括:
[0007]用于接收來自外部電源的輸入電壓以向負(fù)載供電的輸入端，
[0008]用于使輸入端彼此連接的連接裝置，以提供依賴于輸入電壓的極性的電流路徑，其中連接裝置包括在第一電流方向連接輸入端的第一電流路徑和在與第一電流方向相反的第二電流方向連接輸入端的第二電流路徑，其中第一電流路徑和第二電流路徑包括電流控制單元，用于控制在各自的電流路徑中的分壓電流，以及其中第一電流路徑和第二電流路徑每一個包括去耦裝置，用于在與各自的電流方向相反的逆向上阻塞各自的電流路徑中的分壓電流。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于驅(qū)動負(fù)載，特別是包括一個或多個LED的驅(qū)動方法，其中驅(qū)動方法包括步驟:
[0010]在輸入端接收來自外部電源的輸入電壓，
[0011]通過連接裝置將輸入端彼此連接，
[0012]依賴于輸入電壓的極性，提供用于從第一輸入端到第二輸入端或從第二輸入端到第一輸入端的分壓電流的在正向上的電流路徑，和
[0013]在與正向相反的電流路徑的逆向上阻塞分壓電流。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種照明設(shè)備，其包括照明組件和根據(jù)本發(fā)明提供的用于驅(qū)動所述照明組件的驅(qū)動器裝置，其中照明組件包括一個或多個照明單元，特別地包括一個或多個LED的LED單元。
[0015]附屬權(quán)利要求中限定本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)理解，要求的方法具有與要求的裝置和附屬權(quán)利要求中限定的優(yōu)選實施例相似和/或相同的實施例。
[0016]本發(fā)明基于提供具有高阻抗和低阻抗路徑的驅(qū)動器裝置的想法，其中從高阻抗路徑到低阻抗的切換與附接的電源(特別是市電電壓)周期同步。在市電電壓的過零交叉之后提供低阻抗路徑。并不主動檢測過零交叉，但是由于電壓的極性反轉(zhuǎn)，在市電電壓的半周期期間低阻抗路徑準(zhǔn)備就緒，并在過零交叉自動激活。借助于電流控制單元激活各自的低阻抗路徑，在第一半周期期間去耦裝置阻塞該路徑，以及在過零交叉的極性反轉(zhuǎn)之后自動激活各自的路徑。因此，不需要檢測過零交叉，且在驅(qū)動器裝置的高阻抗模式期間不需要進(jìn)行電壓測量。于是，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器裝置與不同的調(diào)光器裝置兼容，特別地與切相調(diào)光器兼容，并且可以用低技術(shù)努力來提供。優(yōu)選地，電流控制單元包括控制開關(guān)，特別地像雙極性的晶體管或MOS晶體管，以控制在各自的電流路徑的電流。
[0017]在優(yōu)選的實施例中，提供控制單元以控制電流控制單元。這是在某一時間點或基于某一事件激活和停用各自的路徑的簡單解決方案。
[0018]在進(jìn)一步的實施例中，至少一個輸入端連接至電壓轉(zhuǎn)換器，電壓轉(zhuǎn)換器連接至外部電源，其中電壓轉(zhuǎn)換器是提供用于切割輸入電壓的相位和提供切相交流電壓給驅(qū)動器裝置的切相裝置。由于市電電壓的相位切割，該實施例提供高功率因數(shù)和低功率損耗。
[0019]在優(yōu)選的實施例中，去耦裝置包括在電流路徑中用于在逆向上阻塞分壓電流和在正向上傳遞分壓電流的二極管。這提供簡單、廉價、有效的裝置以在逆向上去耦各自的路徑和提供極性相關(guān)的電流路徑。
[0020]在優(yōu)選的實施例中，連接裝置包括用于限制分壓電流的限流裝置。這提供簡單且高效的解決方案來限制分壓電流，從而避免由于較大分壓電流導(dǎo)致的早期磨損故障。
[0021]在進(jìn)一步的實施例中，提供電流測量裝置用于測量提供給負(fù)載的負(fù)載電流，以及其中控制單元適配為基于測量的負(fù)載電流來控制電流控制單元。這提供高效的解決方案來檢測某一事件或時間點，從而激活或停用電流控制單元和優(yōu)化電流控制單元的定時。特別地，當(dāng)負(fù)載電流降低至大約零時激活電流控制單元。這優(yōu)化驅(qū)動器裝置的效率和增加功率因數(shù)。
[0022]在實施例中，提供電流測量裝置用于測量分壓電流，其中控制單元適配為基于測量的分壓電流來控制電流控制單元。這提供簡單的解決方案來控制電流控制單元和調(diào)節(jié)電流控制單元的定時。特別地，當(dāng)分壓電流增加或達(dá)到預(yù)定水平時停用各自的電流路徑。因此，驅(qū)動器裝置的效率和功率因數(shù)會增加。
[0023]在實施例中，控制單元適配為基于由相位角檢測裝置檢測的輸入電壓的相位角來控制電流控制單元。當(dāng)檢測到輸入電壓的相位并且調(diào)光器裝置提供該輸入電壓給市電電壓并優(yōu)化電流路徑的定時時，這提供簡單的解決方案來停用各自的電流路徑。
[0024]在實施例中，控制單元適配為在輸入電壓的第一半周期期間激活一個控制單元和當(dāng)在輸入電壓的第二半周期期間檢測到相位角時停用電流控制單元。這提供優(yōu)化的解決方案，在前沿調(diào)光器的情況中，當(dāng)調(diào)光器裝置將輸入電壓從市電電壓斷開時(諸如在過零交叉和設(shè)定點火角(firing angle)之間)提供低阻抗電流路徑。根據(jù)該實施例，可以實現(xiàn)用于提供低阻抗路徑的優(yōu)化定時。
[0025]在該實施例中，控制單元適配為依賴于輸入電壓的極性以交替的方式激活第一電流路徑和第二電流路徑的電流控制單元。這是簡單的解決方案，用低技術(shù)努力為輸入電壓的各個半周期的每一個提供極性相關(guān)的電流路徑。
[0026]根據(jù)優(yōu)選的實施例，控制單元包括至少一個信號存儲元件，以基于負(fù)載電流達(dá)到或超過預(yù)定水平的所述檢測到的時間而生成電流控制單元的激活和/或停用信號。在這種情況中，首先要同步控制單元，其中任何隨后的脈沖轉(zhuǎn)發(fā)至各自的其他開關(guān)。這提供了將整個驅(qū)動器裝置同步到輸入電壓的相位的可能性。優(yōu)選地，信號存儲元件包括觸發(fā)器單元。這提供用于使驅(qū)動器裝置同步的簡單有效的可能性。
[0027]在優(yōu)選的實施例中，控制單元包括至少一個信號存儲元件，以基于分壓器電流達(dá)到或超過預(yù)定水平的所述檢測到的時間而生成來自控制單元的激活和/或停用信號。這提供進(jìn)一步簡單的解決方案以同步各自的電流路徑和輸入電壓，并提供驅(qū)動器裝置的高功率因數(shù)。
[0028]如上所述，本發(fā)明通過簡單的技術(shù)手段提供依賴于輸入電壓極性的低阻抗電流路徑，和提供與改型LED燈具的切相調(diào)光器兼容的驅(qū)動器裝置。通過依賴于輸入電壓的極性以交替的方式接通和關(guān)斷各自的路徑的電流控制單元，每個路徑準(zhǔn)備就緒，同時去耦元件，特別是二極管，仍阻塞各自的路徑，并且在過零交叉和輸入電壓各自的極性變化之后激活所述路徑。因此，在輸入電壓的一個半周期中從輸入電壓的過零交叉精確開始的時段期間，用低技術(shù)努力提供低阻抗路徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]參考下文中所述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見。在附圖中:
[0030]圖1示出連接LED單元到包括過零交叉檢測的切相調(diào)光器的已知驅(qū)動器裝置的示意性方框圖，
[0031]圖2a示出極性相關(guān)的分壓器的第一實施例的示意性方框圖，
[0032]圖2b示出極性相關(guān)的分壓器的第二實施例的示意性方框圖，
[0033]圖3a示出包括兩個極性相關(guān)的分壓器電流路徑的驅(qū)動器裝置的詳細(xì)示意性方框圖，
[0034]圖3b示出圖3a的替代實施例的詳細(xì)示意性方框圖，[0035]圖4示出根據(jù)圖3a的驅(qū)動器裝置的實施例的詳細(xì)示意性方框圖，
[0036]圖5示出根據(jù)圖3的包括電流感測電路的驅(qū)動器裝置的詳細(xì)示意性方框圖，
[0037]圖6示出用于控制極性相關(guān)的分壓器裝置的控制單元的示意性方框圖，
[0038]圖7示出圖3a和圖3b中所示的驅(qū)動器裝置的電流和電壓波形，和
[0039]圖8示出本發(fā)明的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0040]圖1示出用于驅(qū)動LED單元12和通過調(diào)光器裝置14連接LED單元12和諸如電力干線的外部電源16的已知驅(qū)動器裝置10的實施例。外部電源16提供交流電壓VlO (如，市電電壓)給調(diào)光器裝置14。調(diào)光器裝置14是包括電容器18和可調(diào)電阻器22的切相調(diào)光器，以確定調(diào)光器裝置14連接其輸出到市電電壓VlO的時間點?？梢哉{(diào)節(jié)電阻器22，以設(shè)定由調(diào)光器裝置14提供的相位角。由電容器18和電阻器20構(gòu)成的RC電路連接至第一開關(guān)裝置24，諸如DIAC，DIAC連接至第二開關(guān)裝置26，諸如TRIAC。第二開關(guān)裝置26連接至外部電源16，并連接電壓VlO至調(diào)光器裝置14的輸出。當(dāng)電容器18上的電壓達(dá)到某一值時，第一開關(guān)裝置24提供電流脈沖給第二開關(guān)裝置26，第二開關(guān)裝置26連接外部電源16和調(diào)光器裝置的輸出，并提供電壓VlO給驅(qū)動器裝置10。因此，調(diào)光器裝置14切割電壓VlO的相位，并在其輸出端28提供切相電壓，所述切相電壓用作驅(qū)動器裝置10的輸入電壓V12。
[0041 ] 驅(qū)動器裝置10包括整流器單元30，用于將輸入電壓Vl2整流到單元極性電壓V14中。驅(qū)動器裝置10進(jìn)一步包括連接至驅(qū)動器裝置10的輸入端34的電壓測量單元32，用于檢測輸入電壓V12的過零交叉。驅(qū)動器裝置10進(jìn)一步包括分壓器裝置36，該分壓器裝置包括可控開關(guān)38和電阻器40。分壓器裝置36通過切換可控開關(guān)38為整流器單元30提供電流路徑，其中借助于電壓測量單元32可以激活分壓器裝置36，電壓測量單元32通過控制信號控制可控開關(guān)38。因此，通過電壓測量單元32可以激活或停用分壓器裝置36 —段時間。
[0042]因此，驅(qū)動器裝置10檢測輸入電壓V12的過零交叉，并借助于可控開關(guān)38激活分壓器裝置36，從而提供分壓電流和連續(xù)電流路徑給調(diào)光器裝置14。
[0043]一般地，通過提供通過驅(qū)動器裝置10到調(diào)光器裝置14的部分時間連續(xù)的電流路徑，驅(qū)動器裝置10與調(diào)光器裝置14相匹配，然而，需要通過電壓測量單元32測量電壓V12的過零交叉，這限制可實現(xiàn)阻抗在高阻抗?fàn)顟B(tài)。特別地，如果多個LED單元連接至驅(qū)動器裝置10作為負(fù)載12，那么每個LED中的每個電壓測量單元32是調(diào)光器的負(fù)載，因此以不期望的方式降低阻抗。為了對這種情況做出補(bǔ)償，每個電壓測量單元32需要裝有非常大的輸入阻抗。因此，在改型LED燈具中生產(chǎn)已知的驅(qū)動器裝置10是技術(shù)上復(fù)雜且昂貴的。
[0044]圖2a示出本發(fā)明的第一實施例的示意性方框圖。相同元件由相同的附圖標(biāo)記指示，只詳細(xì)說明關(guān)于圖1中所示的圖的差異。
[0045]極性相關(guān)的分壓單元50a連接至調(diào)光器裝置14的輸出端28、中性線電位52和負(fù)載12的輸入端54。通過極性相關(guān)的分壓器50a將來自調(diào)光器裝置14的負(fù)載電流Il提供給負(fù)載12。極性相關(guān)的分壓器50a提供依賴于輸入電壓V12的極性的分壓電流12。極性相關(guān)的分壓器50a連接至輸出端28和負(fù)載12的輸入端54，并裝有測量裝置以測量負(fù)載電流II。通過極性相關(guān)的分壓器50a基于測量的負(fù)載電流II，而控制極性相關(guān)的分壓電流12。因此，可以依賴于負(fù)載電流Il和輸入電壓V12的極性提供分壓電流12。替代地，中性線52中的從負(fù)載12和到負(fù)載12的電流可以通過極性相關(guān)的分壓器50a饋送，而不是電流Il或除了電流Il以外。
[0046]圖2b示出本發(fā)明的第二實施例的示意性方框圖。相同元件由相同附圖標(biāo)記指示，其中這里只詳細(xì)描述差異。調(diào)光器裝置14的輸出端28連接至負(fù)載12的輸入端54。極性相關(guān)的分壓器50b連接至調(diào)光器裝置14的輸出端28和中性線52。由于極性相關(guān)的分壓器50b不能測量負(fù)載電流II，從負(fù)載12到極性相關(guān)的分壓器50b提供單獨的信號線56，以提供有關(guān)負(fù)載電流Il的必要信息，從而在實施例中提供或調(diào)節(jié)依賴于負(fù)載電流Il的分壓電流12。極性檢測可以在極性相關(guān)的分壓器50b中，或與負(fù)載12共享和利用信號56或進(jìn)一步的信號朝著任一方向傳遞，從極性相關(guān)的分壓器50b到負(fù)載12或從負(fù)載12到極性相關(guān)的分壓器50b。
[0047]因此，極性相關(guān)的分壓器50b依賴于輸入電壓V12的極性和所提供的關(guān)于負(fù)載電流Il的信息而提供分壓電流12。
[0048]因此，本發(fā)明提供不同的可能性，以基于負(fù)載電流Il且基于輸入電壓V12的極性來提供極性相關(guān)的分壓電流12。
[0049]圖3a示出用于給負(fù)載12供電的驅(qū)動器裝置60的詳細(xì)方框圖。驅(qū)動器裝置60包括整流器單元62和極性相關(guān)的分壓器64，該極性相關(guān)的分壓器包括第一電流路徑66和第二電流路徑68。
[0050]整流器單元62包括四個二極管70、72、74、76，用于將交流輸入電壓V12整流到整流電壓V14，以向負(fù)載12供電。該輸入整流出現(xiàn)在許多LED驅(qū)動器中。極性相關(guān)的分壓器64緊密結(jié)合負(fù)載驅(qū)動部分，因此所述功能性部分，如整流二極管74和76，同時用于傳送負(fù)載電流和分壓電流。替代地，極性相關(guān)的分壓器64可以裝備有完全獨立的電路。
[0051]負(fù)載12包括二極管78、第一充電電容器80、并聯(lián)到LED單元84的第二充電電容器82、以及連接二極管78和LED單元84的電感元件84。
[0052]第一電流路徑66和第二電流路徑68包括可控開關(guān)88、90、二極管92、94和限流裝置，描述為電阻器96、98。第一電流路徑66并聯(lián)到整流器單元60的二極管70。第一電流路徑66的二極管92以相反方向連接到整流器單元60的二極管70。
[0053]電流路徑68并聯(lián)整流器單元60的二極管72。第二電流路徑68的二極管94連接在整流器單元60的二極管72的相反方向。
[0054]由控制單元(未示出)控制電流路徑66、68的可控開關(guān)88、90。
[0055]通過可控開關(guān)88、90基于負(fù)載電流Il和其他輸入信號來接通和關(guān)斷第一和第二電流路徑66、68，稍后將描述。測量負(fù)載電流II，如通過測量在二極管78上的電壓。在給電容器80、82充電之后，當(dāng)負(fù)載電流Il降低至優(yōu)選地接近零的預(yù)定水平并且輸入電壓V12的極性是正的時，關(guān)閉第一電流路徑66的可控開關(guān)88。在該狀態(tài)下，在輸入電壓V12的這半周期期間二極管92阻塞分壓電流。在電壓VlO的過零交叉之后，輸入電壓V12將改變其極性，二極管92變得導(dǎo)電，并提供第一分壓器電流13。因此，第一電流路徑66傳送定時電路電流13，其允許調(diào)光器裝置14正確工作。第一分壓電流13被引導(dǎo)在關(guān)于二極管70的相反方向和關(guān)于負(fù)載電流Il的相反方向。[0056]在電壓VlO的第二半周期期間的一個時間點，調(diào)光器裝置14將電壓VlO應(yīng)用于驅(qū)動器裝置60。該輸入電壓V12導(dǎo)致通過具有相反極性的二極管72和74的充電電流。此時，可控開關(guān)88關(guān)斷，第一電流路徑66被停用。在負(fù)載電流Il降低至預(yù)定水平之后，如接近零，第二電流路徑68的可控開關(guān)90關(guān)閉。在輸入電壓V12的第二半周期期間，沒有分壓電流流過該第二電流路徑68。在輸入電壓V12的過零交叉之后，輸入電壓將改變其極性，二極管94變得導(dǎo)電。因此，提供朝著負(fù)載電流Il的相反方向的第二分壓電流14，并傳送時間電路電流14，從而允許調(diào)光器裝置14正確工作。
[0057]換句話說，極性相關(guān)的分壓器64被分成兩個路徑66、68，每個路徑針對輸入電壓V12的每種極性。在給定極性下和在負(fù)載電流Il降低時的某一時間點，電流路徑66、68中的一個路徑準(zhǔn)備用于下一個半周期的相反極性。此時，由相應(yīng)的二極管92、94阻塞相應(yīng)的第一分壓電流13、14。在輸入電壓V12的過零交叉之后，由于改變的極性和相應(yīng)的二極管92,94,自動激活各自的路徑66、68。當(dāng)調(diào)光器裝置14提供市電電壓V19給驅(qū)動器裝置60時，通過關(guān)斷各自的可控開關(guān)88、90而停用被激活的電流路徑66、68。在負(fù)載電流Il降低至預(yù)定水平之后，通過關(guān)閉各自的可控開關(guān)88、90使各自的其他電流路徑66、68準(zhǔn)備就緒。
[0058]二極管92、94可以由pn 二極管、高壓二極管堆疊、高壓psn 二極管、碳化硅二極管或MOSFET的體二極管構(gòu)成，優(yōu)選地依賴于期望的阻抗和依賴于應(yīng)用與期望的工作溫度而選擇二極管。
[0059]圖3b是極性相關(guān)的分壓器64的可選實施例，其中相同元件由相同附圖標(biāo)記指示，這里只說明差異。在該實施例中，電流路徑66、68兩者都涉及負(fù)載電壓的相同電勢。為了實現(xiàn)該目標(biāo)，現(xiàn)在電流路徑66、68連接至另一輸入端99。該實施例的益處是開關(guān)88、90和測量信號都涉及相同參考電勢，即負(fù)電源軌。
[0060]圖4示出圖3中所示的極性相關(guān)的分壓器64的實施例的詳細(xì)方框圖。相同元件由相同附圖標(biāo)記指示，其中這里只詳細(xì)說明差異。
[0061]第一電流路徑66包括P型MOS晶體管100和二極管92。第二電流路徑68包括NPN雙極型晶體管102和二極管94。第一電流路徑66和第二電流路徑68互相連接，共同連接至連接驅(qū)動器裝置60的輸入的電阻器104。應(yīng)當(dāng)理解，其他半導(dǎo)體開關(guān)可以用于兩個電流路徑66、68。第一電流路徑66和第二電流路徑68兩者都使用電阻器104作為限流元件。因此，減少了技術(shù)工作和成本。由于第一電流路徑66和第二電流路徑68直接互相連接，所以開關(guān)100、102的切換必須要同步，且應(yīng)當(dāng)避免開關(guān)100、102的導(dǎo)通周期重疊。換句話說，應(yīng)當(dāng)避免短路。
[0062]圖5示出包括用于測量驅(qū)動器裝置60中的電流和用于給可控開關(guān)88、90定時的電流測量裝置106的驅(qū)動器裝置60的詳細(xì)方框圖。相同元件由相同附圖標(biāo)記指示，這里只詳細(xì)說明差異。電流測量裝置106連接至控制單元107，以處理測得的電流并計算可控開關(guān)88,90的定時。
[0063]電流測量裝置106包括用于測量二極管72中的負(fù)載電流15的第一電流測量單元108，其中負(fù)載電流15是在輸入電壓V12的負(fù)半周期期間的負(fù)載電流。第一電流測量單元108包括齊納二極管110、輔助電壓源112、電容器114、二極管116和電阻器118。通過測量電阻器118上的電壓降來測量電流15。電阻器118中的電壓降可以限制為由輔助電壓源112加上二極管116中的電壓降提供的電壓V16。實際上，小幅電流15將流過電阻器118，通過二極管116對電壓V16進(jìn)行去耦。當(dāng)電流15足夠大足以引起電阻器118中出現(xiàn)高電壓降時，部分電流將流過二極管116并對電容器114進(jìn)行充電，并支持電壓源112，其中V16可以由齊納二極管110箝位。總的來說，該結(jié)構(gòu)可以用作電流測量(在低電流水平)和輔助電源(在高電流水平)的組合。合適地設(shè)計，即，使電壓V16消耗的電流非常低，不需要額外電源112。V16可以用于給控制單元107以及系統(tǒng)中的其他單元供電。
[0064]第一電流測量單元108連接至控制單元107，以處理負(fù)載電流15的值。
[0065]電流測量裝置106進(jìn)一步包括電流測量單元120，用于測量第二電流路徑68的分壓電流14。電流測量單元120包括齊納二極管122和電阻器124，并測量電阻器124上的電壓降，從而測量分壓電流14。電流測量單元120連接至控制單元107，以處理測量的分壓電流14?？梢詾殡娮杵?24選擇高電阻值，確保對低電流水平具有高靈敏度。電阻器124上的電壓降由齊納二極管122限制。
[0066]電流測量裝置106進(jìn)一步包括電流測量單元126,該電流測量單元包括電阻器128且連接至已連接至第一電流路徑66的電流反射鏡130，以測量在第一電流路徑66中的分壓電流13。電流反射鏡130提供與分壓電流13相同或相對應(yīng)的電流給電阻器128。電流測量單元126測量在電阻器128上的電壓降。電流測量單元126連接至控制單元107，以處理分壓電流13的值。
[0067]電流測量裝置106進(jìn)一步包括電流測量單元132，用于測量整流器單元62的二極管76中的負(fù)載電流16。負(fù)載電流16是在輸入電壓V12的正半周期期間的負(fù)載電流。電流測量單元132包括兩個二極管134、136，以及電阻器138。電流測量單元132測量在電阻器138上的電壓降。此外，在高電流下，電壓降及因此損耗都由二極管134、136限制。電流控制單元132連接至控制單元107，用于處理負(fù)載電流16的值。
[0068]圖5示出用于測量在電路中流動的電流的不同感測電路，兩者都在極性相關(guān)的分壓器路徑66、68和負(fù)載路徑中。除了測量13之外，以非線性方式測量其他電流，S卩，存在讀出信號(如電壓降)不會與測量電流成比例增加的區(qū)域。為此目的，導(dǎo)致在低電流水平下的高靈敏度，同時限制在高電流下的損耗。
[0069]控制單元107優(yōu)選地由微控制器構(gòu)成，并測量電源頻率和計算分壓電流13、14的上升或開始與負(fù)載電流15、16的開始和變化之間的時間，以及重編輸入電壓V12的相位角?？刂茊卧?07計算電流消耗，并獲得用于LED驅(qū)動器的控制信息。替代地，可以形成無微控制器的控制單元107。
[0070]圖6示出用于控制可控開關(guān)88、90的控制單元140的詳細(xì)方框圖?？刂茊卧?40包括兩個觸發(fā)電路142、144。提供第一觸發(fā)電路142用于存儲輸入電壓V12的極性信息，提供第二觸發(fā)電路144用于接通和關(guān)斷控制開關(guān)88、90。
[0071]第一觸發(fā)電路142連接至控制單元107，并被提供表明負(fù)載電流Il的開始和結(jié)束的信號。第二觸發(fā)電路144連接至第一觸發(fā)電路142的輸出，并通過同步線路146、148接收用于極性同步的信號。第一觸發(fā)電路142的輸出和第二觸發(fā)電路144的輸出連接至第一AND柵極150和第二 AND柵極152。提供第一 AND柵極150和第二 AND柵極152用于切換所述控制開關(guān)88、90。
[0072]當(dāng)提供負(fù)載電流Il時，第一觸發(fā)電路142停用開關(guān)88、90，調(diào)光器裝置14提供市電電壓VlO給驅(qū)動器裝置60的輸入。第一觸發(fā)電路142連接至控制單元107，并接收指示通過第一輸入線路154的負(fù)載電流Il的末端的信號和指示通過第二輸入線路156的負(fù)載電流Il的開始的第二信號。
[0073]在預(yù)定時間點，第二觸發(fā)電路144激活控制開關(guān)88、90中的一個。用于驅(qū)動控制裝置88、90的驅(qū)動器裝置可以連接至AND柵極150、152 (未示出)。在簡單的情況中，起始利用輸入電壓V12的極性同步該控制單元140，任何跟著的脈沖被提供給各自的其他控制開關(guān)88、90。為了避免同步的擾動，通過輸入線路154、156連續(xù)同步極性是優(yōu)選的。
[0074]在圖7中，提供圖，示出a)在電容器18上的電壓，b)分壓電流I3，c)用于控制可控開關(guān)88的控制信號，d)負(fù)載電流II，e)市電電壓VlO和f)輸入電壓V12。在圖7中，示出第一半周期Λ Tl和第二半周期ΛΤ2。
[0075]當(dāng)負(fù)載電流Il降低至如圖7c中所示的零時，在第一半周期Λ Tl期間的tl處，關(guān)閉可控開關(guān)88。由于阻塞二極管92的原因，分壓電流13保持零，直到在t2達(dá)到市電電壓的過零交叉，第二半周期ΛΤ2開始。在t3，調(diào)光器裝置14提供市電電壓VlO給驅(qū)動器裝置60,輸入電壓V12上升。此時如圖7c中所不關(guān)斷可控開關(guān)88,如圖7b中所不分壓電流13降低至零。因此，在t2，由低阻抗路徑66替代驅(qū)動器裝置60的高阻抗路徑。在從t2到t3的時間幀中，提供低阻抗路徑66，調(diào)光器裝置14的定時電路可以按設(shè)計工作。因此，驅(qū)動器裝置60與改型LED單元的任何調(diào)光器裝置兼容。
[0076]在圖8中，提供示出本發(fā)明的步驟的流程圖160。
[0077]首先，當(dāng)負(fù)載電流降低至步驟162所示的預(yù)定水平時，測量負(fù)載電流Il并關(guān)閉電流路徑68的控制開關(guān)90。然后，如步驟164中所示，測量分壓電流14，并檢測分壓電流14開始的時間點。在步驟166測量負(fù)載電流II，當(dāng)如步驟168所示檢測輸入電壓V12的相位角時打開控制開關(guān)90。當(dāng)負(fù)載電流Il降低至如步驟170所示的預(yù)定水平時，在步驟172電流路徑66的控制開關(guān)88關(guān)閉。然后，如步驟174所示，測量分壓電流13，并檢測分壓電流13開始的時間點。在步驟176，檢測負(fù)載電流Il的起始，在步驟178停用控制開關(guān)88，從而停止分壓電流13。在步驟178之后，重新開始流程，在步驟172測量輸入電流II，通過關(guān)閉控制開關(guān)90使得電流路徑68準(zhǔn)備就緒。
[0078]盡管在附圖和前述說明書中已經(jīng)詳細(xì)說明本發(fā)明，但是這些說明和圖解應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是說明性的或示例性的而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實施例。在實踐要求的本發(fā)明的過程中，通過閱讀附圖、公開和相關(guān)權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解公開的實施例的其他變化。
[0079]在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單個元件或其他單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中所述的一些物品的功能。事實是，相互不同的附屬權(quán)利要求中陳述的某些措施不表明這些措施的組合不能被加以利用。
[0080]計算機(jī)程序可以存儲/分布在合適的介質(zhì)上，例如光存儲介質(zhì)或其他硬件共同提供或作為其他硬件的部分的固態(tài)介質(zhì)，但是也可以通過其他形式分布，例如通過互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)。
[0081]權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)理解為限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種驅(qū)動器裝置(60)，用于驅(qū)動負(fù)載(12)，特別是具有一個或多個LED的LED單元(84)，所述驅(qū)動器裝置包括: 輸入端，用于接收來自外部電源(16)的輸入電壓(VlO)，以向所述負(fù)載(12)供電，和 連接裝置(64)，用于將所述輸入端相互連接和依賴于所述輸入電壓(VlO)的極性來提供電流路徑(68)，其中，所述連接裝置(64)包括用于在第一電流方向連接所述輸入端的第一電流路徑(66)和用于在與所述第一電流方向相反的第二電流方向連接所述輸入端的第二電流路徑(68)，其中，所述第一和第二電流路徑(66,68)的每一個包括電流控制單元(88，90)，用于控制在各自的電流路徑(66，68)中的分壓電流(13，14)，并且其中，所述第一和第二電流路徑(66，68)的每一個包括去耦裝置(92，94)，以在與各自的電流方向相反的逆向上阻塞各自的電流路徑(66，68)中的分壓電流(13，14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器裝置，其中，提供控制單元(107)控制所述電流控制單元(88,90)ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動器裝置，其中，至少一個所述輸入端連接至與所述外部電源(16)相連接的電壓轉(zhuǎn)換單元(14)，其中，所述電壓轉(zhuǎn)換器(14)是切相裝置(14)，其被提供用于切割所述輸入電壓(VlO)的相位和提供切相AC電壓(V12)到所述驅(qū)動器裝置 (60)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述去耦裝置(92，94)包括在電流路徑(66，68)中的二極管(92，94)，用于在所述逆向上阻塞所述分壓電流(13，14)和在正向上傳遞所述分壓電流(13，14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述連接裝置(64)包括限流裝置(96，98，104)，用于限制所述分壓電流(13，14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，提供電流測量裝置(108，138)用于測量提供給所述負(fù)載(12)的負(fù)載電流(II)，以及其中，所述控制單元(107)適配為基于所述測量的負(fù)載電流(Il)來控制所述電流控制單元(88，90)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，提供電流測量裝置(120，126)用于測量所述分壓電流(13，14)，以及其中，所述控制單元(107)適配為基于所述測量的分壓電流(13，14)來控制所述電流控制單元(88，90)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述控制單元(107)適配為基于由相位角檢測裝置檢測的輸入電壓(V12)的相位角來控制所述電流控制單元(88，90)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述控制單元(107)適配為在所述輸入電壓(VlO)的第一半周期(Atl)期間激活所述電流控制單元(88)之一和當(dāng)在所述輸入電壓(VlO)的第二半周期(At2)期間檢測到切相角時停用所述電流控制單元(88)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述控制單元(107)適配為依賴于所述輸入電壓(VlO)的極性以交替的方式激活所述第一和第二電流路徑(66，68)的電流控制單元(88,90)ο
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述控制單元(107)包括至少一個信號存儲元件(142，144)，以基于所述負(fù)載電流(Il)達(dá)到或超過預(yù)定水平的檢測時間而生成用于所述電流控制單元(88，90)的激活信號和/或停用信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的驅(qū)動器裝置，其中，所述控制單元包括至少一個信號存儲元件(142，144)，以基于所述分壓器電流達(dá)到或超過預(yù)定水平的檢測時間而生成用于所述電流控制單元(88，90)的激活信號和/或停用信號。
13.—種驅(qū)動方法(160)，用于驅(qū)動負(fù)載(12)，特別是包括一個或多個LED的LED單元(84)，所述驅(qū)動方法包括步驟: 在輸入端接收來自外部電源(16)的輸入電壓(VlO)， 借助于連接裝置(64)使所述輸入端互相連接， 依賴于所述輸入電壓(VlO)的極性，提供用于從第一輸入端到第二輸入端或從第二輸入端到第一輸入端的分壓電流(13，14)的在正向上的電流路徑(66，68)，和在電流路徑的與所述正向相反的逆向上阻塞所述分壓電流。
14.一種燈設(shè)備，包括: 燈組件(12)，包括一個或多個燈單元(84)，特別是包括一個或多個LED (84)的LED單元,和 根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的用于驅(qū)動所述燈組件(12)的驅(qū)動器裝置(60)。
【文檔編號】H05B33/08GK103907398SQ201280053981
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】H·J·G·雷德梅切爾 申請人:皇家飛利浦有限公司