照明電路、附加驅動電路、組合電路以及膠囊燈的製作方法

2023-06-14 15:19:36

本公開的實施例總體上涉及照明設備領域，更具體地，涉及一種照明電路、可用於該照明電路的附加驅動電路，還涉及具有該照明電路和該附加驅動電路的組合電路以及膠囊燈。

背景技術：

目前，LED燈被廣泛應用於市場上的燈具中。然而，由於受到燈具尺寸的限制，所以LED燈的外形尺寸越小，越能夠適應市場需求，從而提高銷售。同時，對於LED驅動器的設計還要求實現高性能、附加功能和長使用壽命。通常高性能需要更複雜的電路來實現，增加的附加功能需要更多的電路或電路元件來實現，長的使用壽命需要更多的散熱空間，這些都與小的尺寸要求相矛盾。

更多的附加功能導致需要更多的電路元件，相應地導致電路板的尺寸增大。相反，LED燈的尺寸受到嚴格的限制，從而使得某些附加功能無法在LED燈中實現，因為LED燈的內部空間不足以容納具有這些附加功能的電路板。

此外，在LED燈行業的通常實踐中，為了獲得兩種類型的產品，其中一種產品具有基於另一種產品的一些附加功能，需要分別單獨對這兩種類型的產品進行設計和製造。這兩種類型的產品被視為完全不同的產品，因此必須發布兩種專門的電路板，即使這兩種專門的電路板在功能上非常相似。這導致了更高的設計和製造成本。

因此，需要為LED燈、尤其為LED燈的電路提供一種新的結構設計，以滿足對尺寸的要求，同時還能夠根據功能需要低成本地定製LED燈。

技術實現要素：

本公開的實施例提供了一種照明電路和附加驅動電路，以至少部分地解決傳統方案中存在的上述以及其他潛在的問題。另外，本公開的實施例還提供了相應的組合電路以及膠囊燈。

本實用新型的基本構思在於提供一種組合模塊化的照明電路，其包括一個基本電路其可以獨自工作以滿足基本需求，並且還可選地包括一個附加電路其可以與基本電路同時工作以在基本需求的基礎上提供額外的功能。因而，只需一個基本電路就能夠服務於兩種產品，節省了主要的配件數量。

在本公開的第一方面，提供了一種照明電路。該照明電路包括：主驅動電路，該主驅動電路包括用於連接到電源的主驅動電路輸入端，以及主驅動電路輸出端；第一負載電路，該第一負載電路具有一個或多個照明裝置，並且具有第一負載電路輸入端(，用於與該主驅動電路輸出端連接；第二負載電路，該第二負載電路具有第二負載電路輸入端，配置用於可經由外接的附加驅動電路與該主驅動電路輸出端連接且與該第一負載電路並聯連接，或者被置空且不與該主驅動電路輸出端連接。

本公開的實施例能夠實現諸多有益技術效果。例如，通過將照明電路的基本功能元件和附加功能元件分別設置在不同的電路中，可以將設置有例如附加驅動器的附加驅動電路可拆卸地耦接至設置有例如主驅動器和負載的基本照明電路。以此方式，能夠將電路元件按照其功能性分別設置在不同的電路基板上，從而能夠在燈組裝的最後階段根據需要進行不同配置。具體來說，主驅動電路中包括可正常運作的第一負載電路；並且包括被附加驅動電路存在與否而選擇性地激活或不激活的第二負載電路，從而可以通過是否組裝附加驅動電路而提供不同的產品，節省了庫存成本。另外，不同的電路基板可以採用新式的立體連接結構，從而更充分地利用燈內部的有限空間。

在一個實施例中，該第二負載電路包括額外的照明裝置，該額外的照明裝置與該第一負載電路中的照明裝置的色溫不同，該照明裝置和該額外的照明裝置包括LED。在這樣的實施例中，能夠在兩個負載電路中實現不同的功能需求，例如在為額外的照明裝置設置色溫高於第一負載電路中的照明裝置的色溫的暖色光後，能夠附加實現可變的冷光和暖光功能(Warm Glow)。

在一個實施例中，述第二負載電路包括不發光的純功率消耗元件。在這樣的實施例中，第二負載電路還可以額外地消耗原本提供給第一負載電路的能量，從而將第一負載電路的照明裝置的亮度調得更低，實現另外的深度調光功能(Deep Dimming)。

在一個實施例中，該第一負載電路輸入端用於經由該外接的附加驅動電路與該主驅動電路輸出端連接，或與該主驅動電路輸出端直接連接。在這樣的實施例中，第一負載在僅僅藉助主驅動電路的第一工作模式下，以及在同時藉助主驅動電路和附加驅動電路的第二工作模式下，都能夠正常運行。

在一個實施例中，該主驅動電路還包括電源輸出端，配置用於連接到該外接的附加驅動電路的電源輸入端，或者被置空。特別的，電源輸出端由主驅動電路中的控制晶片提供。在這樣的實施例中，能夠由主驅動電路直接為可選擇連接的附加驅動電路的控制晶片提供工作電壓，從而在電路設計方面更容易地實現兩個電路的連接。

在本公開的第二方面，提供了一種可用於以上任一個照明電路中的附加驅動電路。該附加驅動電路包括：第二電路接口，用於連接該照明電路的該主驅動電路輸出端；第三電路接口，用於連接該照明電路的該第二負載電路輸入端之一；以及位於第二電路接口與第三電路接口之間的電流調節單元，用於調節該主驅動電路輸出端提供給該第二負載電路的電流。以此方式，將燈的附加功能所需要的附加驅動電路單獨設計在另外的電路板上，從而能夠在燈組裝的最後階段可選擇地根據功能需要選擇僅僅安裝包含主驅動電路的第一電路板，或者還安裝包含附加驅動電路的第二電路板，以滿足不同的客戶需求。附加驅動電路的尺寸可以很小，這也節約了庫存成本。

在一個實施例中，該附加驅動電路還包括第四電路接口，用於連接該照明電路的該第一負載電路輸入端之一。在這樣的實施例中，附加驅動電路與主驅動電路可以共地連接，降低電路的複雜程度。

在一個實施例中，該附加驅動電路還包括第一電路接口，用於連接到該照明電路的該主驅動電路輸出端，用於從該主驅動電路輸出端獲得偏置電壓。在這樣的實施方式中，偏置電壓可以用來為電流調節單元提供主要的供電。

在一個實施例中，該附加驅動電路還包括：電流感測元件，耦接到該第二電路接口和該第四電路接口，用於感測流過該第一負載電路和該第二負載電路的電流；該電流調節單元用於根據流過該第一負載電路和該第二負載電路的電流，調節該第二負載電路的電流，其中，在流過該第一負載電路和該第二負載電路的電流之和降低時，增加該電流調節單元的導通性。以此方式，能夠在流過第一和第二負載電路的總電流降低時，通過增加電流調節單元的導通性，使流過第二負載電路的電流在總電流中的佔比升高，實現例如附加的暖光調光或深度調光功能。

在一個實施例中，該電流調節單元包括三極體，在流過該第一負載電路和該第二負載電路的電流之和降低時，該三極體增加導通性，直至該三極體飽和；且當流過該第一負載電路和該第二負載電路的電流之和繼續降低到預定的閾值時，該三極體調節該第二負載電路的電流隨之降低。通過三極體來實現電流調節單元成本較低。

在一個實施例中，該附加驅動電路還包括電源輸入端，用於與該主驅動電路的電源輸出端相連，該電流調節單元還包括耦接到該三極體的控制晶片，該電源輸入端連接到該控制晶片的電源輸入管腳。在這樣的實施例中，使得附加驅動電路的控制晶片能夠直接從主驅動電路獲得工作電壓，不需要在附加驅動電路中設置專門的提供工作電壓的轉換電路，降低了附加驅動電路的複雜程度，且在電路設計方面更容易地實現兩個電路的連接。

在一個實施例中，該三極體的基極與該第一電路接口耦接以通過主驅動電路的輸出來對三極體提供驅動；該三極體的集電極與該第三電路接口耦接，該三極體的發射極與該第二電路接口和第四電路接口耦接，以控制流過第二負載電路的電流。

在本公開的第三方面，提供了一種組合電路。該組合電路包括以上任一個實施例中的描述照明電路和附加驅動電路，並且該照明電路和該附加驅動電路互相連接。該組合電路具備以上描述的照明電路的功能和附加驅動電路的額外功能，在此不再贅述。

在本公開的第四方面，提供了一種膠囊燈。該膠囊燈包括以上描述的組合電路，其中，照明電路位於第一電路板上，該第一電路板沿該膠囊燈的長度方向設置，附加驅動電路位於第二電路板上，該第二電路板延該膠囊燈的橫向方向設置且與該第一電路板垂直布置。以此方式，提供了同時具備基本功能和附加功能的膠囊燈，並且實現了驅動電路的新型的立體連接結構，從而能夠更充分地利用燈內部的有限空間。

在本公開的第五方面，提供了另一種膠囊燈。該膠囊燈包括以上任一個實施例中描述的照明電路，其中，該照明電路位於第一電路板上，該第一電路板沿該膠囊燈的長度方向設置。以此方式，提供了僅具備基本功能的膠囊燈。這兩種類型的膠囊燈產品能夠使用相同的第一電路板來提供基本功能，從而節省了電路板的設計和製造成本。

附圖說明

通過以下參照附圖對本公開的實施例更詳細的描述，本公開的實施例的上述和其他目的、特徵和優點將變得更容易理解。在附圖中，將以示例以及非限制性的方式對本公開的多個實施例進行說明，其中：

圖1示出根據本公開的一個實施例的照明電路的框圖，其中，未連接附加驅動電路和第二負載電路；

圖2示出根據本公開的另一個實施例的照明電路的框圖，其中，連接有附加驅動電路和第二負載電路；

圖3示出根據本公開的一個實施例的照明電路的主驅動電路的電路圖；

圖4示出根據本公開的一個實施例的照明電路的第一負載電路和第二負載電路的電路圖；

圖5示出根據本公開的另一個實施例的照明電路的第一負載電路和第二負載電路的電路圖；

圖6示出根據本公開的一個實施例的附加驅動電路的電路圖；

圖7示出根據本公開的一個實施例的主驅動電路與第一和第二負載電路的連接示意圖；

圖8示出根據本公開的一個實施例的主驅動電路與第一和第二負載電路的另一連接示意圖；

圖9示出根據本公開的一個實施例的主驅動電路經由附加驅動電路與第一和第二負載電路的連接示意圖；以及

圖10示出包括根據本公開的照明電路和附加驅動電路的膠囊燈的一個實施例。

在所有附圖中，相同或者相似的附圖標記指代相同或者相似的元素。

具體實施方式

以下藉助一些實施例描述本公開的原理。應當理解，這些實施例僅出於說明和幫助理解本公開的目的，而非對本公開的範圍的限制。本領域技術人員在以下給出的實施例的基礎上，可以對以下實施例的特徵進行任意的組合和調整，這些都應當屬於本公開的保護範圍。

在此描述的實施例總體上涉及LED驅動電路和膠囊燈，但是不排除將實施例中的發明原理應用到其他類型的照明驅動電路和其他類型的燈中，這些也應當都屬於本公開的保護範圍。

在本公開的實施例中，創造性地按照功能性將LED燈的基本元件和附加功能元件分別布置在單獨的第一電路板和第二電路板上。通過這兩個電路板之間的新式的立體連接結構，更充分地利用LED燈內部有限的空間，從而使LED燈具備新的附加功能。

另外，藉助將電路元件按照其功能性分別布置在兩個電路板上，可以非常簡便地通過選擇是否安裝為實現附加功能而設計的第二電路板來實現兩種類型的LED燈。本公開的實施例充分利用了這兩種LED燈的共同特性，從而不必為這兩種LED燈進行專門的設計，僅僅需要在燈組裝的最後階段根據需要來定製地進行配置。

圖1示出根據本公開的一個實施例的照明電路100的框圖。如圖所示，照明電路100包括實現照明電路100基本功能的主驅動電路120、第一負載電路140和第二負載電路180。主驅動電路120具有用於連接到電源的主驅動電路輸入端122、124，還具有主驅動電路輸出端126、128。在該實施例中，主驅動電路輸出端126、128直接與第一負載電路140的輸入端142、144連接，以對負載進行供電。第一負載電路140具有一個或多個照明裝置，例如是LED。

圖2示出根據本公開的另一個實施例的照明電路100的框圖。在此實施例中，照明電路100還連接有附加驅動電路160。附加驅動電路160具有四個電路接口162、164、166、168。第一電路接口162用於連接到主驅動電路輸出端之一126，以便從該主驅動電路輸出端126獲得偏置電壓；第二電路接口164用於連接到主驅動電路輸出端128；第三電路接口166用於連接到第二負載電路輸入端之一184；以及第四電路接口168用於連接到第一負載電路輸入端之一144。

在一些實施例中，第二負載電路180與主驅動電路120和第一負載電路140可以共同布置在第一電路板上，並且將附加驅動電路160布置在第二電路板上。如圖2所示，當照明電路100中接入附加驅動電路160時，第二負載電路180的輸入端184經由該附加驅動電路160與主驅動電路輸出端126、128連接並且與第一負載電路140並聯連接，從而提供第一負載電路140基本功能和第二負載電路的附加功能。當照明電路100中未接入附加驅動電路160時，第二負載電路180的輸入端184被置空並且不與主驅動電路輸出端128連接。在後一種情況下，第二負載電路180不工作，從而只提供第一負載電路140作為基本功能。

當然，上文描述的布置僅僅是示例性的，無意以任何方式限制本公開的範圍。在某些實施例中，也可以考慮將第二負載電路180也布置在第二電路板上。

圖3示出根據本公開的一個實施例的照明電路100的主驅動電路120的電路圖。主驅動電路120的兩個輸入端AC1、AC2分別用於連接到電源，例如市電的220V交流電壓源。所接收的交流電壓首先經過橋式整流電路D1-D4轉換為LED燈所需要的直流電壓。然後，該直流電壓經過DC/DC變流器、例如升壓斬波器調節後輸出給負載電路。在圖3的示例中，由控制晶片U1採集通過電阻R2的電流值，以獲得在輸出端Vbus、return上輸出的直流電流值，並根據該電流值來例如通過脈寬調製來控制升壓斬波器，從而控制在輸出端Vbus、return上輸出的直流電流值。以此方式，能夠實現LED燈的基本調光需求。

在一些實施例中，該控制晶片U1可以具有電源輸入端VIN，它連接到升壓斬波器的輸出端獲得電力供應。且該控制晶片U1還具有電源輸出端Vcc，其輸出一個例如5V的電力供應，用於連接到外接的附加驅動電路160的電源輸入端Vcc，從而為附加驅動電路160的控制晶片U2提供工作電壓。這樣的設計能夠省去使用額外的電路元件來為控制晶片U2提供工作電壓，從而減小電路板的尺寸。另外，由主驅動電路120的控制晶片U1直接為附加驅動電路160的控制晶片U2供電，使得在電路設計時更容易地實現兩個電路的連接。

圖4示出根據本公開的一個實施例的照明電路100的第一負載電路140和第二負載電路180的示例實現的電路圖。在圖4中，第一負載電路140具有輸入埠Vbus、white，第二負載電路180具有輸入埠Vbus、amber。兩個負載電路140、180在一個輸入埠Vbus側彼此連接，而各自另一個輸入埠white、amber分別可以連接到不同的驅動電路輸出端，從而可以在兩個負載電路140、180上施加不同的工作電壓和電流。在該實施例中，第一負載電路140包括四個LED D6-D9，其在此可選地設置為白光LED。第二負載電路180包括兩個LED D10-D11，其與第一負載電路140中的LED色溫不同。在此，LED D10-D11可選地設置為黃光LED，從而可以實現附加的暖光功能。注意，在此描述的器件的數目僅僅是示例性的而非意在限制本公開的範圍。任何其他適當的數目都是可行的。

圖5示出根據本公開的另一個實施例的照明電路100的第一負載電路140和第二負載電路180的電路圖。在該實施例中，第二負載電路180包括不發光的純功率消耗元件R7，例如電阻器。通過該附加的純功率消耗元件R7，可以實現深度調光功能。

圖6示出根據本公開的一個實施例的附加驅動電路160的電路圖。在該實施例中，附加驅動電路160包括電流感測元件R10，用於感測流過第一負載電路140和第二負載電路180的電流。在此實施例中，電流調節單元包括三極體Q1和耦接到三極體Q1的控制晶片U2，並且用於根據流過第一負載電路140和第二負載電路180的電流，調節流經端子amber的第二負載電路180的電流。

特別地，當流過第一負載電路140和第二負載電路180的電流之和降低時，增加三極體Q1的導通性，從而增加流過第二負載電路140的電流在前述電流之和中的佔比。以此方式，能夠藉助附加驅動電路160實現暖光功能和深度調光功能，從而滿足附加的調光需求。下文還將參考圖9示出的電路圖對此進行更詳細的解釋。

圖7和圖8分別示出了圖3所示的主驅動電路120與圖4和圖5所示的第一負載電路140及第二負載電路180的連接示意圖。在圖7和圖8中，第一負載電路的兩個輸入埠Vbus和white分別連接主驅動電路120的兩個輸出埠Vbus、return，從而經由主驅動電路120直接給第一負載電路120供電。在圖7和圖8所示的狀態下，由於未連接附加驅動電路160，所以第二負載電路180都處於置空狀態。

圖9示出了圖3所示的主驅動電路120經由圖6所示的附加驅動電路160與第一負載電路140和第二負載電路180的連接示意圖。在圖9中，三極體Q1的基極耦接至控制晶片U2的管腳Out，集電極耦接至第二負載電路180，發射極耦接至第一負載電路140。另外，主驅動電路120的控制晶片U1的電源輸出端Vcc耦接至附加驅動電路160的控制晶片U2的電源輸入端Vcc，從而為控制晶片U2提供工作電壓。

在附加驅動電路160運行時，總電流流過元件R9和R10，並且元件R9和R10上的電壓由控制晶片U2的管腳Vsense感測。控制晶片U2通過其管腳Out輸出控制信號，使得三極體Q1工作在線性區，從而使得管腳Vsense的電壓穩定，進而控制流過第二負載電路的電流。以此方式，當流過第一負載電路140和第二負載電路180的總電流減小時，需要使得管腳Vsense上的電壓是穩定的。由此，使得流過第二負載電路180中的黃光(琥珀光)LED的電流增加，直到三極體Q1進入飽和區。

因為白光LED的工作電壓保持相同，所以當三極體Q1飽和時，流過黃光LED的電流保持相同，從而使得流過白光LED的電流隨總電流的減小而減小。隨著流過白光LED的電流逐步減小至零，白光LED的電壓也開始減小。因此，在控制過程的最後階段，流過黃光LED的電流也開始減小。通過以上方式，附加驅動電路160能夠調節第一負載電路140和第二負載電路180的工作狀態，從而實現附加的暖光功能。深度調光功能與以上描述的工作原理相似，當總電流減少時，附加控制電路將使得更多佔比的電流流過不發光的負載R7，因此第一負載電路140的電流佔比將變小，從而變得更暗，因而實現了深度調光的功能，更具體的細節在此不再贅述。

從圖7至圖9中可以清楚地看出，通過根據本公開的附加驅動電路160能夠非常容易地實現對照明電路100在功能性方面的擴展。尤其是在LED燈的生產過程中，當生產不需要附加功能的燈時，僅僅需要將預留的主驅動電路輸出端與負載輸入端短接，從而實現僅僅具有基本調光功能的LED燈；只有當生產需要附加功能的燈時，才將附加驅動電路160焊接到照明電路100中，從而實現具有附加功能的LED燈。以此方式，能夠最大程度上利用兩種LED燈的共性，節省了設計和製造成本。

圖10示出包括根據本公開的照明電路100和附加驅動電路160的膠囊燈200的一個實施例。在圖10的示例中，希望為可調光的膠囊燈、例如G4膠囊燈添加暖光功能。如果使用現有的結構，則需要延長電路板以包含附加的電路元件，這會導致電路板尺寸過長而無法容納在膠囊燈現有的內部空間裡。取而代之，在本公開的實施例中使用了新的立體連接結構，從而在另一個維度上放大電路板，以便可以在膠囊燈相同的有限內部空間中放入附加驅動電路。

如圖10所示，照明電路100位於第一電路板上300，例如PCB板。該第一電路板300沿膠囊燈200的長度方向Z延伸。附加驅動電路160位於第二電路板400上，該第二電路板400沿膠囊燈200的橫向方向Y延伸並位於水平平面XY內，並且與第一電路板300垂直布置。從圖10的膠囊燈200的結構圖中可以清楚地看出，新的立體連接結構不會增大膠囊燈200的原有外形尺寸。尤其是不會增大膠囊燈200原有的主體部分長度h。

此外，將照明電路100和附加驅動電路160分別布置在不同的電路板上還可以根據需要來定製不同類型的膠囊燈200。例如，沿方向Z延伸的第一電路板300包括實現可調光的膠囊燈200的主要功能的元件，而沿方向Y延伸的第二電路板400包括實現暖光的附加功能的元件。為不需要暖光功能的客戶可以僅僅使用第一電路板300來製造第一類型的膠囊燈200，而為需要暖光功能的客戶可以同時使用第一電路板300和第二電路板400來製造第二類型的膠囊燈200。以此方式，利用第一電路板300作為兩種類型的膠囊燈200的基本部件，使得這兩種類型的膠囊燈200的製造之間的轉換更加方便和靈活。

通過以上描述和相關附圖中所給出的教導，這裡所給出的本公開的許多修改形式和其它實施方式將被本公開相關領域的技術人員所意識到。因此，所要理解的是，本公開的實施方式並不局限於所公開的具體實施方式，並且修改形式和其它實施方式意在包括在本公開的範圍之內。此外，雖然以上描述和相關附圖在部件和/或功能的某些示例組合形式的背景下對示例實施方式進行了描述，但是應當意識到的是，可以由備選實施方式提供部件和/或功能的不同組合形式而並不背離本公開的範圍。就這點而言，例如，與以上明確描述的有所不同的部件和/或功能的其它組合形式也被預期處於本公開的範圍之內。雖然這裡採用了具體術語，但是它們僅以一般且描述性的含義所使用而並非意在進行限制。