用於觸發發光機構的電路和方法

2023-09-20 10:37:15

專利名稱：用於觸發發光機構的電路和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於觸發(Ansteuerimg)發光機構的電路以及相應的方法。此外還提出一種具有這種電路的光源或者燈。
背景技術：
在用於觸發LED的公知的驅動器中，並聯於輸出端設置具有大電容(例如處於ImF 至IOmF的範圍內)的電容器。由此，即使在驅動器的未被激活期間，也就是在過零點附近， 仍為LED提供足夠的能量，從而這些LED幾乎感覺不到閃爍。但在這種情況下的缺點是，由於LED的正向電壓，僅一部分儲存在電容器內的能量可以得到利用並因此所需的電容非常大。

發明內容
本發明的目的在於，避免前面所提及的缺點並指出一種解決方案，該解決方案尤其允許對發光機構進行有效的亮度調節(調光)，其中，即使在亮度調節的狀態下肉眼也感覺不到閃爍。在此，尤其是應該使在驅動器輸出端上所置入的電容器的電容明顯減少。該目的依據獨立權利要求的特徵得以實現。本發明的改進方式由從屬權利要求得知。為了實現該目的，提出一種用於觸發發光機構的電路，-包括具有輸入端和輸出端的驅動器電路，其中，驅動器電路的輸出端與發光機構連接，-包括檢波器電路，藉助該檢波器電路，依賴於驅動器電路的輸入信號可以使電容器與驅動器電路的輸出端或者與驅動器電路的輸入端連接。該電容器尤其可以是至少一個電容器。這種解決方案可以針對至少一個半導體發光元件，尤其是針對至少一個發光二極體(LED)在低交流電壓的範圍內實現亮度調節(調光)。LED的調光優選能夠以如下方式進行，即，肉眼感覺不到閃爍。此外，所提出的解決方案也可以在與相位前切調光器 (Phasenanschnittsdimmer)或相位後切調光器(Phasenabschnittsdimmer)的結合下起作用。所提出的電路可以在電子變壓器上運行，因為它在輸入端上可以具有很大程度的電阻特性。也具有優點的是，所提出的解決方案允許使用小一數量級的電容器，該電容器相應地要求明顯少的結構空間。一種改進方式是，驅動器電路具有開關調節器或者升壓器(升壓變換器)，尤其是 SEPIC變換器(單端初級電感變換器)。驅動器電路尤其可以包括升壓開關調節器。另一種改進方式是，檢波器電路藉助於兩個可控的電子開關將電容器與驅動器電路的輸出端或者與驅動器電路的輸入端連接。
尤其地，一種改進方式是，電子開關具有下列結構元件之一-半導體開關，-電晶體，-場效應電晶體，-Mosfet (M0S 場效應電晶體)，-BiCMOS開關(雙極型CMOS開關)，-IGBT (絕緣柵雙極型電晶體)。還有一種改進方式是，電容器是陶瓷電容器。與傳統解決方案中的電容器相比，這種陶瓷電容器需要明顯更少的結構空間。此外，一種改進方式是，電容器在驅動器電路的輸入信號的間歇期間可以與驅動器電路的輸入端連接。輸入信號的間歇可以是小於預先給定的閾值的輸入信號。例如，輸入信號的間歇可以在調光器實施相位前沿控制和/或相位後沿控制並且暫時斷開輸入信號以降低發光機構的亮度時存在。在一種附加的改進方式的範疇內，電容器在驅動器電路的輸入信號的間歇期間， 尤其是在間歇的中點周圍，與驅動器電路的輸入端連接預先給定的持續時間。通過在間歇的中點期間或者說在間歇的中點周圍的時間段期間進行這種激活可以實現的是，明顯縮短間歇的長度，並且對在其間不觸發發光機構(是黑暗的)的剩餘的明顯更短的間歇肉眼感覺不到閃爍。下一個改進方式在於，藉助檢波器電路可以測定間歇的持續時間。例如可以確定第一次出現的間歇(需要時也可以確定多個間歇)並因此可以相應地觸發開關，用於將電容器與驅動器的輸入端或驅動器輸出端相連。一種構造方式是，檢波器電路觸發對驅動器的調製。為此，檢波器電路可以具有到驅動器的控制線路，並且可以觸發或者調整對驅動器的調製，例如平均輸出功率或者增益。由此可以實現的是，檢波器電路在調光期間，即在縮短間歇期間(其中電容器至少暫時與驅動器的輸入端連接)，向下校正由驅動器輸出的平均功率。一種可供選擇的實施方式是，當電容器與驅動器電路的輸入端連接時，檢波器電路降低對驅動器的調製。由此可以降低發光機構的亮度並同時防止可以感覺到發光機構的閃爍。下一個構造方式是，驅動器的輸入端與整流器的輸出端連接，並且尤其在整流器上遊聯接調光器。因此，交流電壓通過調光器來調整、藉助整流器來轉換成(脈衝式和/或者經整流的)直流電壓並且通過驅動器來相應地驅動發光機構。還有一種構造方式是，發光機構包括至少一個半導體發光元件，尤其是至少一個發光二極體。發光機構尤其可以具有由多個半導體發光元件或LED構成的串聯電路和/或由多個半導體發光元件或LED構成的並聯電路。上述目的還通過一種用於觸發發光機構的方法得以實現，
-其中，驅動器電路具有輸入端和輸出端，其中，驅動器電路的輸出端與發光機構連接，-其中，依賴於驅動器電路的輸入信號使電容器與驅動器電路的輸出端或者與驅動器電路的輸入端連接。尤其可以相應地觸發開關，從而電容器交替地要麼與驅動器的輸入端連接，要麼與驅動器的輸出端連接。一種構造方式是，-檢測驅動器電路的輸入信號的間歇，以及-至少暫時在間歇期間，尤其是在間歇的中點周圍，使電容器與驅動器電路的輸入端連接。上述目的還藉助於一種包括在這裡所述的電路的光源或者燈得以實現。


下面藉助附圖對本發明的實施例進行說明和介紹。其中圖1示出用於觸發發光機構的電路的示意性方框圖；圖2示出整流器輸出端上或驅動器輸入端上電壓分布的象徵性的不同時間分布。
具體實施例方式提出一種具有用於檢測低輸入電壓的檢波器電路的電路布置，也就是說，藉助檢波器電路來確定輸入電壓何時小於預先給定的值。在這種情況下，檢波器電路既可以模擬地也可以數字地實施。該電路布置此外包括驅動器，例如升壓變換器或者開關調節器，用於觸發至少一個發光機構，例如至少一個半導體發光元件(例如至少一個LED)。多個LED尤其可以串聯和/或者並聯。驅動器可以在輸出端上具有電容器，用於對驅動器的不均勻的電流形狀進行整流。此外，在驅動器的輸出端上具有另一(更大的)電容，其可以通過檢波器電路藉助於兩個電子開關，例如電晶體、Mosfet等，以如下方式觸發，S卩，使該電容要麼與驅動器的輸出端連接，要麼與驅動器的輸入端連接。例如可以在驅動器上的輸入信號的間歇中，也就是當不存在輸入電壓時，進行電容的換向⑴mschaltimg)。所述換向優選大致在間歇的中點或者在間歇的中點周圍的時間區域內進行。由此，可以將間歇，也就是發光機構不發光的時間間隔，大致分為兩半。如果希望具有低亮度(強調光)的發光，那麼在傳統的調光器中，相位切割控制(相位前沿控制和 /或相位後沿控制)產生發光持續時間的中斷，對被激活的和未激活的發光機構的交替片段，肉眼在足夠長的間歇的情況下感覺到閃爍。通過將電容器大致在中斷的中點換向到驅動器的輸入端上，電容器在間歇中(例如在中點)向驅動器提供電能，在大致雙倍了的頻率下肉眼不再能感覺到發光機構(例如所述至少一個LED)的閃爍。因此，經過整流的電源頻率可以在發光機構的亮度調節狀態下例如加倍經過整流的(脈衝式)電源頻率具有例如IOOHz至120Hz的頻率並因此在頻率加倍後為200Hz至240Hz0對發光機構進行的這種高頻的開關即使在如LED那樣的基本無延遲地進行開關的發光機構中肉眼也感覺不到。一種選擇是，檢波器電路觸發驅動器，從而在亮度降低的運行中(例如在強調光的情況下)也收回驅動器的相應的平均功率。由此防止電容器的能量回輸到驅動器的輸入端上而增加發光機構的亮度並因此與本來基於調光所希望的亮度降低相反地作用。因此， 依賴於電容器與輸入端的連接，通過檢波器電路的相應的觸發信號也可以降低驅動器的輸出功率。結果是，雖然將電容器的功率回輸到驅動器的輸入端上，但驅動器本身相應地被限制，從而平均功率下降，也就是說，發光機構發光亮度下降，但由於在這裡所介紹的效應卻感覺不到閃爍。另一種選擇是，檢波器電路包括延遲元件或者與這種(需要時分開地實施的)延遲元件連接。藉助延遲元件可以實現的是，有針對性地以如下方式利用驅動器輸入端上的間歇，即，在間歇的中點周圍的預先給定的時間點上使電容器與驅動器輸入端連接例如預先給定的持續時間。為此，檢波器電路可以確定間歇的持續時間，並且藉助延遲元件，電容器可以在間歇的中點周圍與驅動器的輸入端連接相應的持續時間。圖1示出用於觸發發光機構101的電路的示意性方框圖，其中，發光機構101優選具有至少一個LED。將交流電壓AC供給調光器102，該調光器通過整流器103與驅動器104連接。驅動器104可以是升壓變換器，例如SEPIC變換器。發光機構101通過驅動器104來觸發。檢波器電路105可選地包括延遲元件109。電容器108依賴於開關106地與驅動器104的輸出端連接或依賴於開關107地與驅動器104的輸入端連接。開關106和107由檢波器電路105，尤其是由延遲元件109來觸發。開關106、107可以是電子開關，例如電晶體、Mosfet、IGBT、BiCMOS開關、場效應電晶體或者類似的開關。檢波器電路105與驅動器104的輸入端連接並且可選地包括用於觸發驅動器104 的控制線路110。依賴於在驅動器104輸入端上所檢測到的電壓高度，因此檢波器電路105通過開關106、107將電容器108要麼與驅動器104的輸出端相連，要麼與驅動器104的輸入端相連。尤其可以藉助於檢波器電路105檢測出驅動器104的觸發信號的間歇，也就是驅動器 104的觸發信號的中斷持續時間，並且藉助於延遲元件109，可以依賴於間歇的長度將電容器108通過開關107與驅動器104的輸入端連接預先給定的持續時間。在這種情況下要指出的是，使開關106、107尤其是交替地運行，也就是說，要麼開關106閉合，要麼開關107閉合。調光器102例如可以具有相位前沿控制和/或相位後沿控制為了降低發光機構 101的亮度，斷開部分相位的交流電壓信號。圖2示出電壓分布的象徵性的不同時間分布。電壓分布201示出整流器103的輸出信號，而調光器102不調節發光機構101的亮度，也就是說不降低發光機構101的亮度。 電壓分布201相應於(未整流的)脈衝式直流電壓。電壓分布202示出整流器103的輸出端上經調光的電壓信號，其中，相位的上升部分204和相位的下降部分205由調光器102切掉(abschneiden)。因此降低發光機構101 的亮度。然而，由於對調光器102的相位控制而出現如下的間歇P，在這些間歇中不觸發發光機構101。通過觸發相位206和間歇P的交替，肉眼可以感覺到發光機構101閃爍。在這種情況下要注意的是，這裡所介紹的解決方案僅利用相位前沿控制或者僅利用相位後沿控制也起作用。與此相應地，圖2所示的觸發相位206附加地要麼補充區域205， 要麼補充區域204。電壓分布203示出依據電壓分布202的觸發相位206，其中，在間歇P內現在附加地存在電壓信號207。該電壓信號207以激活開關107為基礎並將至少一部分儲存在電容器108內的電荷引導到驅動器104的輸入端上。發光持續時間的中斷明顯降低(參見各與間歇P相比的持續時間Tl、T2)，肉眼不能感覺到發光機構101的閃爍。藉助控制線路110(參見圖1)，檢波器電路105能夠以如下方式來觸發驅動器 104，即，使平均電功率相應地匹配。例如，如果電容器108藉助開關107與驅動器104的輸入端連接一段持續時間，那麼一方面防止閃爍，另一方面附加地將電能輸送到發光機構 101，從而亮度在不採取其他措施的情況下有可能降低得不夠。因此，可以通過控制線路110 來減弱對驅動器104的調製，從而使由驅動器104輸出到發光機構101上的平均電能減少， 並因此使發光機構101的亮度儘管將附加電能輸送到驅動器104的輸入端上仍可以得到調節或減弱。優選地，針對儘可能大的調光存在下限(也就是發光機構101的可調節的最小亮度)，然後斷開發光機構101。所提出的方案因此可以有效地調節亮度，其中，即使在觸發的間歇中，肉眼也感覺不到被調光的發光機構閃爍。另一個優點是，通過將在輸出側上儲存在電容器內的能量至少暫時地引導到驅動器的輸入端，更加有效地利用了這種能量。由此，該電容器可以比傳統電路中的規格小10至20倍。因此例如可以使用陶瓷電容器，這對所需的結構空間產生有利的影響。附圖標記列表101發光機構102調光器103整流器104驅動器(電路)105檢波器電路106 (電子)開關107 (電子)開關108電容器109延遲元件110控制線路201電壓分布(脈動式直流電壓)202電壓分布(經調光的電壓信號)203電壓分布(經調光的電壓信號，具有間歇P內附加的電壓信號207)204上升相位205下降相位206觸發相位
207 電壓信號
P間歇
Tl 間歇
T2 間歇
權利要求
1.用於觸發發光機構(101)的電路，-包括具有輸入端和輸出端的驅動器電路(104)，其中，所述驅動器電路(104)的輸出端與所述發光機構(101)連接，-包括檢波器電路(105)，藉助所述檢波器電路，依賴於所述驅動器電路(104)的輸入信號，電容器(108)能與所述驅動器電路(104)的輸出端或者能與所述驅動器電路(104) 的輸入端連接。
2.按權利要求1所述的電路，其中，所述驅動器電路具有開關調節器或者升壓器，尤其是SEPIC變換器。
3.按前述權利要求之一所述的電路，其中，所述檢波器電路藉助於兩個可控的電子開關(106、107)將所述電容器與所述驅動器電路的輸出端或者與所述驅動器電路的輸入端連接。
4.按權利要求3所述的電路，其中，所述電子開關(106、107)具有下列結構元件之一-半導體開關，-電晶體，-場效應電晶體，-Mosfet,-BiCMOS 開關，-IGBT。
5.按前述權利要求之一所述的電路，其中，所述電容器(108)是陶瓷電容器。
6.按前述權利要求之一所述的電路，其中，所述電容器(108)在所述驅動器電路(104) 的所述輸入信號的間歇(P)期間能與所述驅動器電路(104)的輸入端連接。
7.按權利要求6所述的電路，其中，所述電容器(108)在所述驅動器電路(104)的所述輸入信號的所述間歇(P)期間，尤其是在所述間歇的中點周圍，與所述驅動器電路的輸入端連接預先給定的持續時間007)。
8.按權利要求6或7之一所述的電路，其中，藉助所述檢波器電路(10 能夠測定所述間歇(P)的持續時間。
9.按前述權利要求之一所述的電路，其中，所述檢波器電路(10 觸發對所述驅動器 (104)的調製。
10.按權利要求9所述的電路，其中，當所述電容器與所述驅動器電路的輸入端連接時，所述檢波器電路降低對所述驅動器的調製。
11.按前述權利要求之一所述的電路，其中，所述驅動器(104)的輸入端與整流器 (103)的輸出端連接，並且尤其在所述整流器(10 上遊聯接調光器(102)。
12.按前述權利要求之一所述的電路，其中，所述發光機構包括至少一個半導體發光元件，尤其是至少一個發光二極體。
13.用於觸發發光機構的方法，-其中，驅動器電路具有輸入端和輸出端，其中，所述驅動器電路的輸出端與所述發光機構連接，-其中，依賴於所述驅動器電路的輸入信號使電容器與所述驅動器電路的輸出端或者與所述驅動器電路的輸入端連接。
14.按權利要求13所述的方法，-其中，檢測所述驅動器電路的所述輸入信號的間歇，以及-其中，至少暫時在所述間歇期間，尤其是在所述間歇的中點周圍，使所述電容器與所述驅動器電路的輸入端連接。
15.光源或燈，包括依據權利要求1至12之一所述的電路。
全文摘要
本發明提出一種用於觸發發光機構的電路和方法，該電路包括具有輸入端和輸出端的驅動器電路，其中，驅動器電路的輸出端與發光機構連接，該電路包括檢波器電路，藉助該檢波器電路，依賴於驅動器電路的輸入信號可以使電容器與驅動器電路的輸出端或者與驅動器電路的輸入端連接。此外還提出一種相應的方法以及具有這種電路的光源或者燈。
文檔編號H05B37/02GK102164435SQ20111003940
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年2月15日
發明者理察·迪爾格 申請人:歐司朗有限責任公司