Led照明設備、用於led照明設備的電流調整器以及led照明設備的電流調整方法
2023-06-04 23:40:21 2
Led照明設備、用於led照明設備的電流調整器以及led照明設備的電流調整方法
【專利摘要】本發明公開了一種LED照明設備。LED照明設備包括：轉換器，用於根據取決於驅動脈衝的開關操作變換整流電壓並輸出整流電壓；電流調整器，用於生成驅動脈衝並使用所生成的驅動脈衝對轉換器的工作進行開關，驅動脈衝的脈衝寬度響應於控制信號和轉換器的電流的量而變化；以及外圍電路模塊，用於提供控制信號以對LED照明裝置的調光進行控制。
【專利說明】LED照明設備、用於LED照明設備的電流調整器以及LED照明設備的電流調整方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發光二極體(下文稱「LED」)照明設備，尤其涉及具有改善功率效率的LED照明設備、用於LED照明設備的電流調整器、以及LED照明設備的電流調整方法。
【背景技術】
[0002]在近來的照明設備中，使用具有較長壽命、低功耗以及高亮度的LED替換白熾燈和螢光燈來作為照明燈。
[0003]例如，照明設備可包括安全燈和路燈。採用LED照明的LED照明設備還被開發為安全燈或路燈並被商業化。
[0004]通常，傳統LED照明設備使用開關模式電源(在下文中稱SMPS)模塊來實施，該模塊使用商用AC功率源。
[0005]如上所述配置的傳統LED照明設備的示例在註冊號為10-1164631的韓國專利中公開。在該專利中，商用AC功率源通過SMPS模塊和驅動電路向LED提供功率。
[0006]傳統LED照明設備還可包括傳感器板，傳感器板包括傳感器，傳感器用於感測照度或人體以進行調光控制或開關控制。在這種情況下，LED照明設備被配置為通過SMPS模塊向傳感器板提供功率。
[0007]然而，傳統LED照明設備的缺點在於，其具有複雜的結構，因為傳統LED照明設備包括用於向LED照明提供功率的SMPS模塊以及用於使用電流驅動方法驅動LED的驅動電路。
[0008]此外，在傳統LED照明設備中，SMPS模塊被設計為具有約90%的功率效率，並且驅動電路同樣被設計為具有約90%的功率效率。因此，傳統LED照明設備被設計為具有約81%的綜合效率。如上所述，傳統LED照明設備的問題在於，綜合功率效率由於複雜的結構而降低。
[0009]此外，外圍電路模塊，諸如傳感器板，可以附加地配置在LED照明設備中。在這種情況下，大多數功率都被用於驅動LED的驅動電路消耗。
[0010]因此，傳統LED照明設備的問題在於，附加外圍電路模塊的功率效率很低，因為大多數功率都被用於驅動LED的驅動電路消耗。
【發明內容】
[0011]因此，本發明致力於解決現有技術中出現的問題，並且本發明的目的是提供能夠以高功率效率提供用於驅動LED照明裝置的功率的LED照明設備、用於LED照明設備的電流調整器、以及LED照明設備的電流調整方法。
[0012]本發明的另一個目的是提供一種LED照明設備，其結構簡單並且在向LED照明裝置和外圍電路模塊(諸如傳感器板和通信模塊)提供功率時具有高功率效率，通常，使用電流調整器，電流調整器用於LED照明設備、以及LED照明設備的電流調整方法。[0013]本發明的又一個目的是提供一種LED照明設備，其能夠有效地向外圍電路模塊諸如用於控制彼此間隔的多個LED照明裝置(諸如安全燈或路燈)的通信模塊提供功率。
[0014]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種LED照明設備，包括:轉換器，用於根據取決於驅動脈衝的開關操作變換整流電壓並輸出整流電壓；電流調整器，用於生成驅動脈衝並使用所生成的驅動脈衝對轉換器的工作進行開關，驅動脈衝的脈衝寬度響應於控制信號和轉換器的電流的量而變化；以及外圍電路模塊，用於提供控制信號以對LED照明裝置的調光進行控制。
[0015]此外，根據本發明的一個方面，提供了 LED照明設備的電流調整器，包括:開關元件，連接至用於轉換電壓水平的轉換器並被配置為響應於驅動脈衝而對轉換器的工作進行開關；反饋電路，被配置為向第一比較端提供與流過開關元件的電流相對應的反饋信號；調光信號轉移電路，被配置為外部地接收用於對LED照明裝置的調光進行控制的控制信號並將與控制信號相對應的調光控制信號施加至第一比較端；參考信號生成器，被配置為生成參考脈衝並將所述參考脈衝提供至第二比較端；第一比較器，被配置為輸出比較信號，比較信號通過將第一比較端的信號與第二比較端的信號相互比較而獲得；以及驅動電路，被配置為響應於比較信號而向開關元件提供驅動脈衝。
[0016]此外，根據本發明的一個方面，提供了 LED照明設備的電流調整方法，包括:通過轉換器向LED照明裝置和一個或多個外圍電路模塊提供從整流電壓轉換的DC電壓作為功率，轉換器用於響應於驅動脈衝而驅動的開關元件而轉換電壓水平；檢測轉換器的電流；將電流控制信號施加至第一比較端，電流控制信號通過將轉換器的電流與參考電壓進行比較而獲得；將調光控制信號施加至第一比較端，調光控制信號與在LED照明裝置外接受的控制信號相對應；生成參考脈衝並將參考脈衝施加至第二比較端；將第一比較端的信號與第二比較端的信號相互比較並將比較結果作為比較信號輸出；以及使用通過檢測轉換器的電流的過零點而獲得的零電流檢測信號輸出驅動脈衝作為置位信號並輸出比較信號作為復位號。
[0017]電流調整方法還可包括向第一比較端提供與外部地接收的控制信號相對應的調光控制信號以控制LED照明裝置的調光。
[0018]此外，根據本發明的另一個方面，提供了 LED照明設備，包括:彼此間隔的多個LED照明裝置；電流調整模塊，安裝在LED照明裝置中的每一個中並被配置為生成驅動脈衝並通過響應於驅動脈衝而驅動的轉換器向LED照明裝置提供功率，驅動脈衝的脈衝寬度響應於外部控制信號和用於轉換電壓水平的轉換器的電流的量而變化；以及通信模塊，被配置為從多個電流調整模塊之一接收被提供至LED照明裝置的功率並提供用於控制LED照明裝置的控制信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]在結合附圖閱讀了下面的詳細描述之後，上述目的和本發明的其它特徵和優點將變得顯而易見，在附圖中:
[0020]圖1是示出根據本發明的LED照明設備的示例性實施方式的電路圖；
[0021]圖2示出變壓器的初級側和次級側上的電流波形；
[0022]圖3是示出在圖1的實施方式中通過反饋控制變壓器的驅動的方法的時序圖；[0023]圖4是示出在圖1的實施方式中響應於控制信號控制變壓器的驅動的方法的時序圖；以及
[0024]圖5是示出根據本發明的LED照明設備的另一個示例性實施方式的框圖。
【具體實施方式】
[0025]現在將更加詳細地參照本發明的優選實施方式，該優選實施方式的示例在附圖中示出。只要有可能，在附圖和說明書中，相同的參考標號都將用於指代相同或相似的部件。
[0026]本發明的實施方式的結構具有改善的功率效率，因為使用電流調整器30來驅動功率。
[0027]參照圖1，根據本發明的一個實施方式的LED照明設備包括功率源單元10、變壓器T，傳感器板20、以及電流調整器30。
[0028]功率源單元10被配置為對AC功率執行全波整流並將全波整流的結果輸出為整流電壓。也就是說，功率源單元10具有如下結構:功率源12、整流電路14以及電容器Cl並聯連接。
[0029]功率源12可使用商用功率作為AC功率。
[0030]整流電路14被配置為對由功率源12提供的具有正弦波形的AC功率執行全波整流並將全波整流的結果輸出為具有波紋成分的整流電壓。
[0031]並聯連接至整流電路14的輸出端的電容器Cl用於使整流電路14的輸出平滑化。
[0032]從功率源單元10生成的整流電壓被轉移至變壓器T。變壓器T被配置為根據整流電壓變換電流並輸出被變換的電流。根據本發明的實施方式的變壓器T是用於變換電壓水平的轉換器的示例並且可以是Buck型轉換器。
[0033]變壓器可包括電感器(未示出)。
[0034]也就是說，變壓器T被配置為包括形成初級側LI的線圈、形成次級側L2的線圈以及輔助線圈L3。初級側LI的線圈和次級側L2的線圈的纏繞比可以被設定為N:l。輔助線圈L3可根據製造商的意願而具有各種纏繞比。通常，輔助線圈L3可具有用於將電流感生為能夠提供電流調整器30的工作電壓的水平的纏繞比。
[0035]根據前述結構，變壓器T具有如下結構:整流電壓被施加至初級側LI，感生電流通過初級側LI的電流流動在次級側L2中被生成，並且次級側L2的感生電流通過二極體Dl和電容器C2被整流、平滑化、並且變換至DC電壓並隨後被輸出。
[0036]變壓器T還通過初級側LI上的電流流動在輔助線圈L3中感生電流。
[0037]變壓器T由電流調整器30驅動。
[0038]變壓器T的輸出被提供至LED照明裝置LED和傳感器板20。
[0039]用於驅動LED照明裝置LED的電壓和用於使傳感器板20工作的工作電壓Vcc具有不同水平。因此，變壓器T的輸出可通過電壓調整器26調整並且被提供為傳感器板20的工作電壓Vcc。電壓調整器26被示出作為被配置的附加元件，但電壓調整器26可根據製造商的意圖而嵌入傳感器板20中。
[0040]LED照明裝置LED可被配置為包括一個LED或兩個或更多個LED並且可優選地被配置為具有多個LED的陣列。
[0041 ] LED照明裝置LED可被配置為安全燈或路燈。例如，LED照明裝置LED可安裝在人行橫道中作為輔助照明以照亮人行橫道。
[0042]傳感器板20表現為被供電的外圍電路模塊之一。
[0043]外圍電路模塊可包括被供電的多個裝置，諸如用於控制LED照明裝置LED的調光或開關的傳感器板20和通信模塊。
[0044]傳感器板20可被配置為包括可見傳感器⑶S22和紅外傳感器PIR24。可見傳感器⑶S22感測周圍亮度(照度)，紅外傳感器24感測人體。
[0045]傳感器板20可被配置為接收工作電壓Vcc並輸出控制信號，工作電壓Ncc通過經由電壓調整器26調整變壓器T的次級側L2的輸出而獲得。控制信號可被提供為模擬信號或控制信號PWM。
[0046]控制信號PWM可以具有根據調光控制改變的脈寬，因此能夠輸出具有改變的脈寬的控制信號PWM。此外，如果控制信號PWM以小於10%的工作率輸出，則控制信號PWM可被定義為關閉LED照明裝置LED。
[0047]同時，電流調整器30被配置為生成響應於外部控制信號PWM和變壓器T的初級側LI的電流量變化的驅動脈衝，並提供所生成的驅動脈衝以用於開關變壓器T的工作。
[0048]更具體地，電流調整器30可以被配置為包括開關元件Q、反饋電路、調光控制電路、參考信號生成器32、比較器COM、以及驅動電路。
[0049]開關元件Q是功率電晶體，功率電晶體可以是FET並被連接至變壓器T的初級側LI。驅動脈衝被施加至開關元件Q的柵極，並且開關元件Q響應於該驅動脈衝而打開。
[0050]反饋電流被配置為向第一比較端(B卩，比較器COM的負端(_))施加與流過開關元件Q的電流相對應的反饋信號。
[0051 ] 更具體地，反饋電路包括感測電阻器Rcs和比較元件，感測電阻器Rcs聯接在開關元件Q與地之間並被配置為檢測流過開關元件Q的電流，比較元件被配置為將由感測電阻器Rcs檢測到的電壓與預定參考電壓Vkef進行比較並將反饋信號施加至比較器COM的第一比較端(即，負端(-))。
[0052]反饋電路的比較電路包括第一濾波電阻器Re、第一濾波電容器Ce、比較器0P、第二濾波電阻器Rf、以及第二濾波電容器Cf。第一濾波電阻器Re和第一濾波電容器Ce作為輸入濾波器工作，第二濾波電阻器Rf和第二濾波電容器Cf作為輸出濾波器工作。
[0053]也就是說，輸入濾波器包括並聯連接的第一濾波電阻器Re和第一濾波電容器Ce並通過第一濾波電阻器Re將由感測電阻器Rcs檢測到的電壓轉移至比較器OP的負端(_)。
[0054]比較器OP將通過第一濾波電阻器Re施加至負端(_)的電壓與施加至比較器OP的正端(+ )的參考電壓Vkef進行比較並輸出比較結果。
[0055]輸出濾波器包括並聯連接的第二濾波電阻器Rf和第二濾波電容器Cf並通過第二濾波電阻器Rf將比較器OP的輸出信號作為反饋信號轉移至比較器OP的第一比較端(即，負端(-))。
[0056]施加至比較器OP的正端(+ )的參考電壓VREF具有由製造商設定的值，該值將變壓器T的初級側LI上的電流量維持在恆定水平。
[0057]調光控制電路被配置為將與由被配置為外圍電路模塊的傳感器板20生成的控制信號PWM相對應調光控制信號施加至比較器COM的第一比較端(B卩，負端(-))。
[0058]為此，調光控制電路包括光電耦合器PC和轉移電阻器Rp。光電耦合器PC被配置為在其中包括光電二極體和光電電晶體。光電稱合器PC被配置為響應於某一狀態(即，光電二極體響應於從傳感器板20生成的控制信號PWM而發光)而開關光電電晶體，從而將控制信號PWM轉移至轉移電阻器Rp。
[0059]轉移電阻器Rp被配置為將光電耦合器PC的輸出施加至比較器COM的第一比較端(即，負端(-))。這裡，施加至轉移電阻器Rp的信號由第二濾波電容器Cf平滑化，從而成為具有DC水平的調光控制信號。調光控制信號被施加至比較器COM的第一比較端(B卩，負端(_))。
[0060]同時，參考信號生成器32被配置為生成參考脈衝並將參考脈衝施加至比較器COM的第二比較端(即，正端(+ ))。電容器CR提供用於參考脈衝的振蕩的電容。此外，參考脈衝可被提供為鋸齒波脈衝。
[0061 ] 此外，比較器COM輸出比較信號，即，施加至第一比較端(即，負端(_))的信號與施加至第二比較端(即，正端(+ ))的信號之間的比較結果。
[0062]驅動電路被配置為響應於從比較器COM生成的比較信號驅動脈衝並將驅動脈衝施加至開關元件Q。
[0063]更具體地,驅動電路包括零電流檢測(ZO), Zero Current Detection)單元34、鎖存器36、以及驅動器38。
[0064]Z⑶單元34接收變壓器T的輔助線圈L3的輸出電流以檢測被感生至變壓器T的次級側L2內的電流的零電流點Z。
[0065]Z⑶單元34被配置為輸出零電流檢測(Z⑶)信號，該信號是被感生至變壓器T的次級側L2內的電流(即，輔助線圈L3的輸出電流)的零電流點(參考圖2和3中的Z)的檢測結果。
[0066]參照圖2，當開關元件Q接通時，變壓器T的初級側LI上的電流緩慢增加。此時，次級側L2中不形成感生電流。
[0067]當開關元件Q關斷時，變壓器T的初級側LI上的電流的流動被突然阻斷，並且感生電流形成在次級側L2中並且逐漸減小。
[0068]零電流點Z指的是變壓器T的次級側L2上的感生電流消失的時間點，即感生電流成為零狀態的時間點。
[0069]當零電流點Z到達時，變壓器T的初級側LI上的電流的流動通過開關元件Q的接通而增加。
[0070]也就是說，變壓器T的初級側LI上的電流的流動與零電流點Z同步開始，由此能夠減小開關損耗並改善總的變換效率。
[0071]同時，鎖存器36可優選地具有RF觸發器，RF觸發器包括復位端R和置位端S。鎖存器36通過置位端S接收Z⑶信號作為置位信號並通過復位端從比較器COM接收比較信號作為復位信號。此外，鎖存器36輸出鎖存信號，鎖存信號保持啟用，直至置位信號在置位信號被啟用之後響應於復位信號而被復位。
[0072]驅動器38驅動鎖存信號並將鎖存信號作為驅動脈衝轉移至開關元件Q。例如，驅動器38可包括具有緩衝功能的放大電路。
[0073]在根據本發明的實施方式的LED照明設備中，變壓器T連同於響應於驅動脈衝而進行開關的開關元件Q的接通和關斷而被驅動。[0074]變壓器T對施加至初級側LI的整流功率進行變換並將變換後的功率輸出，從而當開關元件Q接通時，初級側LI上的電流增大，並且當開關元件Q關斷時，感生電流形成在次級側L2中並降低，如圖2所示。
[0075]輸出至變壓器T的次級側L2的感生電流通過二極體Dl和電容器C2變換為DC電壓。DC電壓被提供至LED照明裝置LED和傳感器板20。
[0076]如上所述施加至開關元件Q的驅動脈衝可使用參考脈衝生成。
[0077]比較器COM將通過負端(_)接收的信號與通過正端(+ )從參考信號生成器32接收的參考脈衝Vr進行比較並將比較結果輸出為比較信號。
[0078]通過比較器OP轉移的反饋信號或通過光電耦合器PC轉移的調光控制信號可被施加至比較器COM的負端(_)，使得反饋信號具有DC水平。
[0079]因此，比較器COM響應於施加至正端(+ )的交替地具有高狀態和低狀態的參考脈衝Vr在施加至負端(_)的DC水平的基礎上輸出高狀態和低狀態交替的比較信號。
[0080]從比較器COM生成的比較信號被施加至鎖存器36的復位端R。
[0081]Z⑶單元34的Z⑶信號被施加至鎖存器36的置位端S。
[0082]鎖存器36輸出脈衝，該脈衝保持啟用狀態，直至施加至置位端S的ZCD信號響應於在Z⑶信號被啟用之後通過復位端R施加的比較器COM的比較信號而被復位。
[0083]驅動器38驅動從鎖存器36接收的鎖存信號並將所產生的鎖存信號作為驅動脈衝施加至開關元件Q。
[0084]根據本發明的實施方式的如上所述被驅動的LED照明設備具有反饋功能以均勻地保持從變壓器T生成的電流的水平，使得LED照明裝置LED能夠發光同時保持恆定亮度。
[0085]反饋功能可以與施加至比較器COM的負端(_)的反饋信號的水平變化同步執行。也就是說，變壓器T的驅動可以有變壓器T的初級側LI上的電流量控制。
[0086]用於反饋功能的反饋電路中包含的感測電阻器Rcs通過開關元件Q接收流過變壓器T的初級側LI的電流。
[0087]感測電阻器Rcs中形成的電壓通過由第一濾波電阻器Re和第二濾波電容器Ce形成的輸入濾波器被輸入至比較器OP的負端(-)。
[0088]比較器OP將負端(_)處的電壓與設定的參考電壓Vkef進行比較並輸出比較結果以均勻地保持LED照明裝置LED的亮度。
[0089]如果變壓器T的初級側LI上的電流量很小，則LED照明裝置LED的亮度很暗，如果變壓器T的初級側LI上的電流量很大，則LED照明裝置LED的亮度很亮。
[0090]如果很小的電流量被感測電阻器Rcs感測到(由於LED照明裝置LED的亮度很暗)，則施加至比較器OP的負端(-)的信號的電壓水平為低。在這種情況下，比較器OP輸出具有圖3中水平Va的信號Vop，因為與正端(+ )的參考電壓Vkef相比具有更低水平的電壓被施加至負端(_)。
[0091 ] 如果很大的電流量被感測電阻器Rcs感測到(由於LED照明裝置LED的亮度很亮)，則施加至比較器OP的負端(-)的信號的電壓水平為高。在這種情況下，比較器OP輸出具有圖3中水平Vb的信號Vop，因為與正端(+ )的參考電壓Vkef相比具有更高水平的電壓被施加至負端(_)。
[0092]比較器OP的輸出作為反饋信號通過第二濾波電阻器Rf被施加至比較器COM的負端(-)。
[0093]從參考信號生成器32生成的參考脈衝Vr被施加至比較器COM的正端( + )，如圖3所示。
[0094]比較器COM將負端(_)的反饋信號與正端(+ )的參考脈衝Vr進行比較並輸出比較信號VOT，即，比較結果，如圖3所示。
[0095]比較器COM響應於反饋信號輸出具有窄脈衝寬度的比較信號Vot，此時，反饋信號對應於如下情況:LED照明裝置LED的亮度很暗。相反，比較器COM響應於反饋信號輸出具有寬脈衝寬度的比較信號Vot，此時，反饋信號對應於如下情況:LED照明裝置LED的亮度很売。
[0096]比較信號Vcmm被施加至鎖存器36的復位端R。鎖存器36響應於Z⑶信號(即，施加至置位端S的置位信號)以及比較信號Vot (B卩，施加至復位端R的復位信號)而輸出鎖
存信號。
[0097]鎖存器36響應於從Z⑶單元34生成的Z⑶信號從零電流點Z開始被啟用並且從比較信號Vot (即，復位信號)被啟用的時間點開始被禁用。也就是說，鎖存器36執行RF觸發操作以輸出鎖存信號，該鎖存信號從置位信號被啟用的時間點到復位信號被啟用的時間點保持啟用狀態。
[0098]因此，如圖3所示，如果LED照明裝置LED的亮度很暗，則鎖存器36輸出具有寬脈衝寬度的鎖存信號VQL。相反，如果LED照明裝置LED的亮度很亮，則鎖存器36輸出具有窄脈衝寬度的鎖存信號VQH。
[0099]因此，如果LED照明裝置LED的亮度很暗，則驅動器38驅動具有寬脈衝寬度的驅動脈衝並將該驅動脈衝提供至開關元件Q。相反，如果LED照明裝置LED的亮度很亮，則驅動器38驅動具有窄脈衝寬度的驅動脈衝並將該驅動脈衝提供至開關元件Q。
[0100]因此，如果LED照明裝置LED的亮度很暗，則由變壓器T驅動的電流的量增加，因為被看作接通的開關元件Q響應於具有寬脈衝寬度的驅動脈衝而增加。因此，因為由變壓器T變換的電流的量增加，LED照明裝置LED的亮度變亮。
[0101]此外，如果LED照明裝置LED的亮度很亮，則由變壓器T驅動的電流的量減少，因為被看作接通的開關元件Q響應於具有窄脈衝寬度的驅動脈衝而減少。因此，因為由變壓器T變換的電流的量減少，LED照明裝置LED的亮度變暗。
[0102]LED照明裝置LED能夠根據前述反饋功能保持均勻的亮度。
[0103]此外，根據本發明的實施方式的LED照明設備具有調光控制功能以響應於從傳感器板20生成的控制信號PWM而控制LED照明裝置LED的亮度。
[0104]傳感器板20可被配置為輸出具有脈衝寬度的控制信號PWM，該脈衝寬度響應於外部照度很亮的情況和外部照度很暗的情況(使用可見傳感器22)而變化。
[0105]例如，如果外部照度很亮(作為由可見傳感器22感測的結果)，則傳感器板20可輸出具有窄脈衝寬度的控制信號PWM。如果外部照度很暗(作為由可見傳感器22感測的結果)，則傳感器板20可輸出具有窄脈衝寬度的控制信號PWM。
[0106]此外，傳感器板20可被配置為輸出具有脈衝寬度的控制信號PWM，該脈衝寬度用於響應於人存在的情況和人不存在的情況(使用紅外傳感器24)而打開或關閉LED照明裝置 LED。[0107]LED照明裝置LED的關閉可基於控制信號PWM具有特定水平或更低的時間來設定。例如，如果控制信號PWM的脈衝寬度(即，工作率)小於10%，則LED照明裝置LED可被設定為關閉。在這種情況下，如果控制信號PWM的工作率小於10%，則LED照明裝置LED不被由變壓器T提供的功率源關閉。
[0108]用於使傳感器板20工作的工作電壓Vcc可持續提供，因為變壓器T輸出與打開LED照明裝置LED的水平相比具有更低水平的DC電壓，雖然LED照明裝置LED被關閉。
[0109]下面參照圖4描述調光控制功能。
[0110]包含在用於調光控制功能的調光控制電路中的光電耦合器PC從傳感器板20接收控制信號PWM。
[0111]如果外部照度很暗，則傳感器板20可輸出具有窄脈衝寬度的控制信號PWM (諸如圖4的脈衝PWM1)，以使LED照明裝置LED變亮。相反，如果外部照度很亮，則傳感器板20可輸出具有寬脈衝寬度的控制信號PWM (諸如圖4的脈衝PWM2)，以使LED照明裝置LED變暗。
[0112]從傳感器板20生成的控制信號PWM穿過用於使經由光電耦合器PC的信號的水平反相的反相器IV，隨後該信號通過電阻器Rp和第二濾波電容器Cf的平滑化被變換為具有DC成分的調光控制信號Vpc。
[0113]如果外部照度很暗，則具有高水平的調光控制信號Vpc (諸如圖4的VI)被施加至比較器COM的負端(_)。相反，如果外部照度很亮，則具有低水平的調光控制信號Vpc(諸如圖4的V2)被施加至比較器COM的負端(_)。
[0114]從參考信號生成器32生成的參考脈衝Vr (諸如圖4的參考脈衝Vr)被施加至比較器COM的正端(+ )。
[0115]比較器COM將負端(_)的調光控制信號Vpc與正端(+ )的參考脈衝Vr進行比較，並輸出比較信號Vot (諸如圖4的比較信號VOT)。
[0116]這裡，比較器COM響應於與外部照度很暗的情況相對應的調光控制信號Vpc而輸出具有窄脈衝寬度的比較信號νωΜ。相反，比較器COM響應於與外部照度很亮的情況相對應的調光控制信號Vpc而輸出具有寬脈衝寬度的比較信號νωΜ。
[0117]比較信號Vot被施加至鎖存器36的復位端R。
[0118]鎖存器36響應於Z⑶信號(即，施加至置位端S的置位信號)以及比較信號Vkm(即，施加至復位端R的復位信號)而輸出鎖存信號。
[0119]鎖存器36響應於從Z⑶單元34生成的Z⑶信號從零電流點Z開始被啟用並且從比較信號Vot (即，復位信號)被啟用的時間點開始被禁用。也就是說，鎖存器36執行RF觸發操作以輸出鎖存信號，該鎖存信號從置位信號被啟用的時間點到復位信號被啟用的時間點保持啟用狀態。
[0120]因此，如圖4所示，如果外部照度很暗，則鎖存器36輸出具有寬脈衝寬度的鎖存信號VQl。相反，如果外部照度很亮，鎖存器36輸出具有窄脈衝寬度的鎖存信號VQ2。
[0121]因此，如果外部照度很暗，則驅動器38驅動具有寬脈衝寬度的驅動脈衝並將該驅動脈衝提供至開關元件Q。因此，LED照明裝置LED的亮度變亮，因為由變壓器T驅動的電流量增加。
[0122]相反，如果外部照度很亮，則驅動器38驅動具有窄脈衝寬度的驅動脈衝並將該驅動脈衝提供至開關元件Q。因此，LED照明裝置LED的亮度變暗，因為由變壓器T驅動的電
流量減小。
[0123]LED照明裝置LED的亮度可根據周圍照度通過前述調光控制功能控制。
[0124]同時，LED照明裝置LED的打開和關閉可由調光控制功能響應於人存在的情況和人不存在的情況(使用紅外傳感器24)來控制。
[0125]也就是說，如果紅外傳感器24未感測到人，則傳感器板20輸出工作率小於10%的控制信號PWM。驅動脈衝的脈衝寬度響應於控制電壓PWM而被減少至特定水平或更低。因此，變壓器T輸出水平不足以打開LED照明裝置LED的DC電壓。
[0126]也就是說，LED照明裝置LED被關閉，並且變壓器T執行操作以將整流電壓變換為具有提供傳感器板20的工作電壓Vcc的水平的DC電壓。
[0127]根據本發明的實施方式的LED照明設備具有如下結構:電流調整器30驅動AC功率並將AC電壓提供至LED照明裝置LED和外圍電路模塊，諸如傳感器板20。
[0128]因此，在根據本發明的實施方式的LED照明設備中，用於向LED照明裝置LED和外圍電路模塊提供功率源的結構可以被簡單地設計。
[0129]此外，如果根據本發明的電流調整器30被設計為具有90%的功率效率，則根據本發明的LED照明設備具有90%的綜合功率效率(功率效率不變)。
[0130]也就是說，由於功率僅通過電流調整器30變換(未經歷多個步驟)並被提供至LED照明裝置LED和外圍電路模塊，故本發明的LED照明設備根據電流調整器30的設計水平而具有改善的功率效率。
[0131]此外，根據本發明的實施方式的LED照明設備被配置為感測變壓器T的初級側LI上的電流量並執行反饋以響應於感測到的電流量而保持變壓器T的初級側LI上的電流量。也就是說，根據本發明的實施方式的LED照明設備具有使用電流調整器30控制其輸出的功倉泛。
[0132]此外，根據本發明的實施方式的LED照明設備的特點在於，反饋操作和調光控制操作以重疊的方式穩定地實施。
[0133]感測電阻器Rcs的節點N1、連接至比較器OP的正端(+ )的節點N2、或連接至比較器OP的負端(-)的節點N3由於提供調光控制而可被認為是一個節點。
[0134]感測傳感器Rcs的節點NI的問題在於，難以控制調光控制並且不能保證線性度，因為感測電阻器Rcs處的電阻值太小，此外，難以降低輸出電壓，直至LED照明裝置LED被關閉。
[0135]此外，連接至比較器OP的正端(+ )的節點N2可被控制以將線性度保證在一定程度。
[0136]然而，高電壓需要在控制信號PWM的具有LED照明裝置LED的關閉水平(對應於與參考電壓Vkef的水平相比更低的水平)的工作狀態中被提供至節點N2。
[0137]在這種情況下，確定反饋電路的輸出電流因為輸入至節點N2的高電壓而持續低於控制目標。用作誤差放大器的比較器OP連同反饋電路使電壓增加從而增加開關元件Q的驅動電流。
[0138]因此，由於用於過電流保護的功能被執行，故難以向節點N2施加用於調光控制的控制信號。[0139]此外，連接至比較器OP的正端(+ )的節點N2是需要生成內部最穩定和精確的參考電壓Vkef的部分。
[0140]因此，如果控制信號PWM (即外部輸入信號)被重疊地施加至連接至比較器OP的正端(+ )的節點N2，則節點N2變得易受外部幹擾。此外，如果電流調整器30被形成至晶片內，則節點N2必須使用額外端子暴露於外界。
[0141]根據本發明的實施方式，用於調光控制的控制信號PWM被施加至比較器COM的負端(_)。
[0142]通常，第一濾波電容器Ce和第二濾波電容器Cf被配置為暴露在集成電路外。控制信號PWM可輕易地以重疊方式施加至比較器COM的負端(_)，因為第一濾波電容器Ce和第二濾波電容器Cf具有一定程度的高阻抗。
[0143]此外，比較器COM的負端(_)具有優秀的根據變化的線性度，並且對於比較器COM的輸出，輸入至比較器COM的負端(-)的信號的水平是變化的。
[0144]因此，雖然控制信號PWM的工作水平被降低至LED照明裝置LED的關閉水平，但反饋電路可正常工作。
[0145]本發明的LED照明設備可被配置為向通信模塊120和外圍電路有效地提供功率源以控制彼此間隔的多個LED照明裝置LED，諸如安全燈或路燈，如圖5所示。
[0146]根據圖1的實施方式，LED照明裝置LED中的每一個均包括電流調整模塊100，電流調整模塊100包括功率源單元10、變壓器T、以及電流調整器30。電流調整模塊100轉變AC功率(即商用功率)並向LED照明裝置LED提供功率，如在參照圖1所示的操作中那樣。
[0147]在圖5所示的實施方式中，一個通信模塊120被配置在包括各自的LED照明裝置LED的多個電流調整模塊100中，並且通信模塊120向電流調整模塊100中的每一個提供控制信號。此外，通信模塊120從一個特定電流調整模塊100接收功率。
[0148]通信模塊120可一次性控制LED照明裝置LED的調光或開關狀態。也就是說，多個LED照明裝置LED可被控制，使得它們保持相同的調光狀態或相同的開關狀態。
[0149]在圖5所示的本發明的實施方式中，被配置為向LED照明裝置LED提供功率的一個特定電流調光模塊100被配置為向通信模塊120提供DC功率。
[0150]因此，優點在於，用於開關控制或調光控制的控制塊不需要安裝在每個LED照明裝置LED中並且不需要配置用於向每個控制塊提供功率的電路。
[0151]此外，圖5的實施方式的優點在於，用於驅動多個LED照明裝置LED的LED照明設備的綜合功率效率可以得到改善，因為功率效率可通過如圖1的實施方式中的電流調整模塊100改善。
[0152]通過上述說明顯而易見的是，本發明的優點在於，LED照明設備可被設計為具有高功率效率，因為電流調整器被配置為變換AC功率並將功率提供至LED照明設備。
[0153]此外，本發明的優點在於，LED照明設備可被實施為具有簡單結構，因為電流調整器被配置為除了 LED照明裝置之外還向外圍電路諸如傳感器板和通信模塊提供功率。
[0154]此外，本發明的優點在於，綜合功率效率可以得到改善，因為電流調整器可想LED照明裝置和外圍電路模塊提供功率。
[0155]此外，本發明的優點在於，功率可被有效地提供至外圍電路模塊，諸如用於控制彼此間隔的多個LED照明裝置(諸如安全燈或路燈)的通信模塊。[0156]雖然已經出於示意性目的而描述了本發明的優選實施方式，但本領域技術人員應理解，在不背離所附權利要求中所公開的本發明的範圍和精神的情況下，可以進行各種修改、附加和替換。
【權利要求】
1.LED照明設備，包括: 轉換器，用於根據取決於驅動脈衝的開關操作變換整流電壓並輸出所述整流電壓；電流調整器，用於生成所述驅動脈衝並使用所生成的驅動脈衝對所述轉換器的工作進行開關，所述驅動脈衝的脈衝寬度響應於控制信號和所述轉換器的電流的量而變化；以及外圍電路模塊，用於提供所述控制信號以對所述LED照明裝置的調光進行控制。
2.如權利要求1所述的LED照明設備，其中所述轉換器包括電感器或變壓器。
3.如權利要求1所述的LED照明設備，其中所述電流調整器包括: 開關元件，連接至所述轉換器並被配置為響應於所述驅動脈衝而被開關； 反饋電路，被配置為向第一比較端提供與流過所述開關元件的電流相對應的反饋信號; 調光控制電路，被配置為向所述第一比較端提供與所述外圍電路模塊的控制信號相對應的調光控制信號； 參考信號生成器，被配置為生成參考脈衝並將所述參考脈衝提供至第二比較端； 第一比較器，被配置為輸出比較信號，所述比較信號通過將所述第一比較端的信號與所述第二比較端的信號相互比較而獲得；以及 驅動電路，被配置為響應於所述比較信號而驅動脈衝並將驅動脈衝提供至所述開關元件。
4.如權利要求3所述的 LED照明設備，其中所述反饋電路包括: 感測電阻器，被配置為檢測所述開關元件的電流；以及 比較電路，被配置為將由所述感測電阻器檢測到的電壓與預定參考電壓進行比較並將所述反饋信號提供至所述第一比較端。
5.如權利要求4所述的LED照明設備，其中所述比較電路包括: 輸入濾波器，被配置為包括並聯連接的第一濾波電阻器和第一濾波電容器並通過所述第一濾波電阻器轉移由所述感測電阻器檢測到的電壓； 第二比較器，被配置為將通過所述第一濾波電阻器施加至所述第二比較器的負端的電壓與施加至所述第二比較器的正端的所述參考電壓進行比較並輸出比較結果；以及 輸出濾波器，被配置為包括並聯連接的第二濾波電阻器和第二濾波電容器並通過所述第二濾波電阻器將所述第二比較器的輸出信號作為所述反饋信號轉移至所述第一比較器的第一比較端。
6.如權利要求3所述的LED照明設備，其中所述調光控制電路包括: 光電耦合器，被配置為轉移所述控制信號；以及 轉移電阻器，被配置為將所述光電耦合器的輸出施加至所述第一比較端。
7.如權利要求3所述的LED照明設備，其中所述驅動電路包括: 零電流檢測單元，被配置為輸出零電流檢測信號，所述零電流檢測信號通過檢測所述轉換器的電流的零電流點而獲得； 鎖存器，被配置為接收所述零電流檢測信號作為置位信號並接收所述第一比較器的輸出作為復位信號並輸出鎖存信號，所述鎖存信號保持啟用，直至所述鎖存信號在所述置位信號被啟用之後響應於所述復位信號而被復位；以及 驅動器，被配置為驅動所述鎖存信號並將被驅動的鎖存信號作為驅動脈衝轉移至所述開關電路。
8.如權利要求7所述的LED照明設備，其中: 所述轉換器包括輔助線圈，所述輔助線圈用於響應於電流的變化而輸出電流，以及所述零電流檢測單元將所述輔助線圈的輸出電流作為通過檢測所述零電流點而獲得的所述零電流檢測信號輸出。
9.如權利要求1所述的LED照明設備，其中: 所述外圍電路模塊包括至少一個傳感器板，所述至少一個傳感器板包括用於感測周圍亮度的一個或多個可見射線傳感器以及用於感測人體的紅外傳感器，以及 所述控制信號具有與所述可見射線傳感器和所述紅外傳感器中的至少一個操作關聯的脈衝寬度。
10.如權利要求1所述的LED照明設備，其中所述控制信號被提供為模擬信號或PWM信號。
11.用於LED照明設備的電流調整器，包括: 開關元件，連接至用於轉換電壓的水平的轉換器並被配置為響應於驅動脈衝而對所述轉換器的工作進行開關； 反饋電路，被配置為向第一比較端提供與流過所述開關元件的電流相對應的反饋信號;· 調光信號轉移電路，被配置為外部地接收用於對LED照明裝置的調光進行控制的控制信號並將與所述控制信號相對應的調光控制信號施加至所述第一比較端； 參考信號生成器，被配置為生成參考脈衝並將所述參考脈衝提供至第二比較端； 第一比較器，被配置為輸出比較信號，所述比較信號通過將所述第一比較端的信號與所述第二比較端的信號相互比較而獲得；以及 驅動電路，被配置為響應於所述比較信號而向所述開關元件提供驅動脈衝。
12.如權利要求11所述的電流調整器，其中所述反饋電路包括: 感測電阻器，被配置為檢測所述開關元件的電流；以及 比較電路，被配置為將所述反饋信號提供至所述第一比較端，所述反饋信號通過將由所述感測電阻器檢測到的電壓與預定參考電壓進行比較而獲得。
13.如權利要求12所述的電流調整器，其中所述比較電路包括: 輸入濾波器，被配置為包括並聯連接的第一濾波電阻器和第一濾波電容器並通過所述第一濾波電阻器轉移由所述感測電阻器檢測到的電壓； 第二比較器，被配置為將通過所述第一濾波電阻器施加至所述第二比較器的負端的電壓與施加至所述第二比較器的正端的所述參考電壓進行比較並輸出比較結果；以及 輸出濾波器，被配置為包括並聯連接的第二濾波電阻器和第二濾波電容器並通過所述第二濾波電阻器將所述第二比較器的輸出信號作為所述反饋信號轉移至所述第一比較器的第一比較端。
14.如權利要求11所述的電流調整器，其中所述驅動電路包括: 零電流檢測單元，被配置為輸出零電流檢測信號，所述零電流檢測信號通過檢測所述轉換器的電流的零電流點而獲得； 鎖存器，被配置為接收所述零電流檢測信號作為置位信號並接收所述第一比較器的輸出作為復位信號並輸出鎖存信號，所述鎖存信號保持啟用，直至所述鎖存信號在所述置位信號被啟用之後響應於所述復位信號而被復位；以及 驅動器，被配置為驅動所述鎖存信號並將被驅動的鎖存信號作為驅動脈衝轉移至所述開關電路。
15.如權利要求14所述的電流調整器，其中所述零電流檢測單元檢測所述轉換器的電流的零電流點作為輔助線圈的輸出以輸出與所述轉換器的電流的變化相對應的電流。
16.LED照明設備的電流調整方法，包括: 通過轉換器向LED照明裝置和一個或多個外圍電路模塊提供從整流電壓轉換的DC電壓作為功率，所述轉換器用於響應於驅動脈衝而驅動的開關元件而轉換電壓的水平； 檢測所述轉換器的電流； 將電流控制信號施加至第一比較端，所述電流控制信號通過將所述轉換器的電流與參考電壓進行比較而獲得； 將調光控制信號施加至所述第一比較端，所述調光控制信號與在所述LED照明裝置外接受的控制信號相對應； 生成參考脈衝並將所述參考脈衝施加至第二比較端； 將所述第一比較端的信號與所述第二比較端的信號相互比較並將比較結果作為比較信號輸出；以及 使用通過檢測所述轉換器的電流的過零點而獲得的零電流檢測信號輸出所述驅動脈衝作為置位信號並輸出所述比較信號作為復位信號。
17.LED照明設備，包括: 彼此間隔的多個LED照明裝置； 電流調整模塊，安裝在所述LED照明裝置中的每一個中並被配置為生成驅動脈衝並通過響應於所述驅動脈衝而驅動的轉換器向所述LED照明裝置提供功率，所述驅動脈衝的脈衝寬度響應於外部控制信號和用於轉換電壓的水平的轉換器的電流的量而變化；以及 通信模塊，被配置為從多個電流調整模塊之一接收被提供至所述LED照明裝置的功率並提供用於控制所述LED照明裝置的控制信號。
【文檔編號】H05B37/02GK103857149SQ201310631728
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2012年11月30日
【發明者】金容根, 李相永, 文耿植, 安基哲 申請人:矽工廠股份有限公司