Led改裝燈的製作方法

2023-05-13 02:23:51 1

專利名稱：Led改裝燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明領域並且具體地涉及被適配為用於利用交流進行操作的LED改裝燈。
背景技術：
最近，已針對各種照明應用利用發光二極體(LED)開發照明設備。由於用於照明應用的LED的日益增加的使用，開發LED燈以代替普通白熾燈或螢光燈即用於改裝應用。除了該LED燈與普通燈相比的壽命的增加以及因此更低的成本之外，LED燈典型地包括更少的危險材料，因此可以更有效地執行該燈的回收過程。對於上述改裝應用，LED燈典型地被適配為適應相應的將要被改裝的燈具的燈座。此外，由於典型地由用戶執行燈的維護，所以應該容易地利用任意類型的適當的燈具操作該LED燈而無需對該燈具的精心修改。LED典型地比普通光源展示更高的發光效率並且因此對於給定的光通量從電源汲取更少電流。雖然該事實對於節能的當前努力有利，但是當改裝被設計為用於標稱功率的燈具時可能出現困難。依賴於燈具的電路設計，不同的電流汲取可能導致顯著的電氣問題如當利用該燈具操作LED燈時鎮流器的過熱或者不可接受地低的功率因子。因此，本發明的一個目的在於提供一種可以節約成本地製造並且允許特別地利用普通類型的燈具來多樣化和優化操作的利用交流操作的LED改裝燈。

發明內容
由根據權利要求1的LED燈、根據權利要求16的照明系統和根據權利要求17的操作LED燈的方法解決該目的。從屬權利要求涉及本發明的優選實施方式。本發明的基本思想在於提供一種具有至少一個LED單元的交流的LED改裝燈，其中可以對應於給定電氣規範(如根據應用的功耗、電流和/或光通量)——即給定電源單元或燈具的燈鎮流器的規範——操作該燈。該發明性的LED燈因此允許優化的操作而無需改變例如所述電源單元或燈具的配置。根據本發明的LED燈因此在改裝應用即用於代替普通螢光燈或氣體放電燈的使用中特別有利，因為在燈具的配線中無需更改。當與具有功率因子校正(PFC)電路的燈鎮流器連接使用時，該發明性的LED燈特別有利，因為對於該應用重要的是維持經過該燈的平均電流處於限定範圍內，以獲得滿意的補償結果並且因此高的功率因子。然而，該發明性的裝置有利地允許利用不具有PFC電路的燈鎮流器操作該燈，因而用戶可以在各種各樣的燈具中使用該燈而無需該電路和鎮流器的類型的詳細的知識。因此，僅需要一種類型的燈來改裝給定類型的燈具，這提供了簡單的安裝過程和節約成本的燈。根據本發明，該LED燈被適配為利用交流操作，並且包括:至少一個LED單元；具有可控切換設備的補償電路，其並聯連接到該LED單元以提供交流路徑；以及控制單元，被適配為在補償模式中控制該切換設備，在該補償模式中在該交流的每個半周期中將該切換設備設置到導通狀態以持續分流時段的持續時間。依賴於該控制，該發明性的LED燈允許將電氣規範如LED燈和/或LED單元的電流或功耗適配為預定的補償值。該發明性的燈被適配為利用如由50/60HZ的市電經由適當的電源單元例如燈具的鎮流器單元提供的交流進行操作。根據本發明的LED燈包括至少一個LED單元，就本發明而言，該LED單元可以包括任意類型的固態光源如無機LED、有機LED或固態雷射器(例如雷射二極體)。對於通用照明應用，LED單元可以優選地包括至少一個高功率LED即具有大約Ilm的光通量。優選地，該高功率LED提供大於201m最優選地大於501m的光通量。對於改裝應用，LED單元的總通量處於3001m-100001m的範圍中是特別優選地，這對應於典型的5W-80W螢光管燈。最優選地，該LED單元的前向電壓處於50V-200V特別是70V-150V並且最優選地95V-120V的範圍中。該LED單元當然可以包括另外的電氣或電子組件如驅動器單元例如以設置亮度和/或顏色、整流電路、平滑級、濾波電容器和/或放電保護二極體。例如在期望顏色控制發光的應用(如使用RGB-LED)中或者為了進一步增加LED燈的光通量，該LED單元可以包括多個LED。此外，該LED燈可以包括例如與所述補償電路並聯連接的多個LED單元。該補償電路可以是用於提供交流路徑(即與所述LED燈並聯的電氣連接，從而例如允許至少臨時地旁路該LED單元)的任意適當的類型。該補償電路包括至少一個可控切換設備，因而可以至少切換或控制該電路到導通狀態和非導通狀態。在所述導通狀態中，該補償電路提供交流路徑，因而在操作期間，至少部分地經過該補償電路導向該LED燈的操作電流。在該非導通狀態中，該補償電路顯示高阻抗，因而基本上沒有電流通過該電路，即殘餘電流應該優選地小於10mA。最優選地，該補償電路在非導通狀態中開啟，因而全部電流可用於驅動至少一個LED單元。該切換設備可以具有將被反覆控制到導通狀態和非導通狀態的任意適當的類型。如將在下文中討論的，可以由控制單元設置該狀態中的至少一個狀態。另外在最大電壓和電流方面以及關於切換頻率(即在交流的每個半周期中被設置到導通狀態)，該切換設備應適配於該應用的電氣規範。該切換設備可以優選地包括晶閘管、三端雙向交流開關(tiac)或任意適當類型的電晶體(如MOSFET或雙極性電晶體)以設置補償電路的狀態。除了該切換設備之外，取決於應用，該補償電路還可以包括另外的電氣或電子設備，如限流設備(如電阻器或無功元件)。然而，該補償電路的該阻抗優選地低於LED單元的阻抗，因而在該導通狀態中，跨該補償電路以及因此該LED單元的電壓比在非導通狀態中更低。更優選地，在導通狀態中跨該補償電路的電壓低2V。特別優選地，該補償電路是低阻抗電路，即具有200hm的最大阻抗。根據本發明，將該補償電路與所述LED單元並聯連接。該LED燈當然可以包括另外的組件，如外殼、適配於各自燈具類型的一個或多個燈座、平滑級、閃爍濾波電路和/或另外的控制電路例如以在RGB LED單元的情況中設置發光的顏色。可以直接或經由另外的電氣組件將補償電路與LED單元的並聯電路配置連接到所述燈座。該LED燈優選地包括串聯連接在該燈座與該補償電路和LED單元的所述並聯電路配置之間的整流電路，用於提供直流以驅動所述LED單元。可替換地，還可能一體形成如上所討論的所述整流電路與所述LED單元。 該LED燈可以被適配為連接到PL型螢光燈具。然而，根據本發明的優選實施方式，該LED燈至少包括第一燈頭和第二燈頭。該燈頭應該被適配為向LED單元與補償電路的電氣連接提供各自的固定裝置以及因此功率。因此可以例如向燈頭提供對應的接觸元件如雙管腳(b1-pin)底座。燈頭可以例如具有T5或T8螢光燈的電氣和/或機械屬性。該LED燈優選地是LED管燈如線性管燈。該LED燈最優選地是雙帽管燈例如具有被排列在外殼的相對端部的第一和第二燈頭。根據本發明的LED改裝燈，還包括被適配為在補償模式中控制所述切換設備的控制單元。在該模式中，在可以例如由50Hz或60Hz的燈鎮流器提供的所述交流的每半周期中，將所述切換設備設置到導通狀態持續所述分流時段的持續時間。因此反覆地激活該補償電路，從而在操作期間該電路在交流的每個半周期中向LED單元提供交流路徑，並且因此從鎮流器或電源汲取限定的電流。根據本發明的控制單元可以是具有允許在如上所述的補償模式中控制切換設備的任意適當的類型。該控制單元因此可以包括例如具有適當編程的離散的和/或集成的電氣或電子組件、微處理器和/或計算單元。優選地，將該控制單元與該切換設備集成以提供最緊湊的設置。取決於相應的應用，可以應用各種控制策略。例如，該控制單元可以被配置為將該LED單元的功耗控制到預定的補償值(例如基本上與將要被替換的螢光燈的光通量相對應(+-10% )。可替換地或另外地，該控制單元可以被配置為將燈的總功耗和/或經過該燈的電流控制為預定的補償值以便利用具有PFC電路的鎮流器進行操作。如上所討論的，當與電源或具有PFC電路的鎮流器一起使用時，本發明的LED燈特別有利，因為在該情況中重要的是將電流維持處於限定範圍中以獲得無功功率的期望補償。特別是在並聯補償鎮流器的情況中，重要的是維持經過燈的給定電流，因為經過並聯電容的電流通常是固定的。因此，總配置的功率因子主要依賴於經過串聯電感和LED燈的電流。因此，特別是在該電源或鎮流器的情況中，該控制單元優選地被配置為將經過燈的電流控制為基本上對應於(+-10% )例如將要被替換的螢光燈的電源或鎮流器的標稱電流。本發明的LED燈進一步有利地與不具有PFC電路的電源兼容，因為分流時段的控制允許彈性控制。另外，本發明的LED燈主要是電阻性負載並且有利地基本上不導致電源(即交流和電壓)中的相位偏移。該LED燈因此可以與各種各樣電源電路和各自的燈具一起使用，這導致該LED燈對於改裝應用特別有利。根據一個優選實施方式，該控制單元被配置為將該LED單元的功耗適配到預定的補償值。因為，如上所述在導通狀態期間，該補償電路提供交流路徑，所以相應地降低跨LED單元的電壓。因此，控制單元可以通過該分流時段的持續時間的變化，設置LED單元的功耗，因而可以容易地將該功耗設置為預定的補償值。該補償值可以是固定設置點值，例如通過控制單元的設計的出廠設置。可替換地，該預定的補償值可以是可變的例如由安裝人員使用對應的用戶接口設置並且存儲在與控制單元相連接的存儲器設備中。因此，安裝人員可以根據相應的應用容易地設置燈的功耗。當然，術語預定的補償值可以涉及一個範圍，即最小和最大的補償值。在導通狀態中，該補償電路例如從電源或鎮流器汲取特定電流。因此，可以與LED單元和補償電路的並聯電路配置串聯地提供限流設備，以避免補償電路中的電流超過安全級別。可替換地或另外地，LED燈可以被適配為利用無功燈鎮流器例如典型的螢光燈具的磁鎮流器單元進行操作。在這裡，至少一個無功元件例如電感和/或電容被串聯連接到該燈並且因此限制經過該燈的最大電流。因此，控制單元可以提供LED單元的功耗到預定的補償值的控制而無需該燈中的附加限流設備。根據本實施方式，因此能夠通過對應的控制適配LED單元的功耗，而同時即便在所述分流時段期間也提供經過該燈的電流路徑，從而可以根據相應的鎮流器的標稱電流(例如將要被替換的螢光燈的標稱電流)維持經過該燈的電流。當然，該電源或鎮流器可以包括多個無功元件。例如並且在典型的並聯補償螢光燈的鎮流器中，由具有適當電容的並聯PFC電路補償串聯的電感。如上所討論的，在所述補償模式中的控制單元被適配為在所述交流的每個半周期中將該切換設備設置到導通狀態持續分流時段的持續時間。特別是在無功燈鎮流器的情況中，該切換設備優選地在所述交流的無功階段期間被設置到導通狀態。當結合無功鎮流器或電源使用該燈時，串聯無功元件導致供給電流到電壓的相位偏移。因此，電源提供具有有效和無功階段的功率。在本申請的上下中，術語「無功階段」涉及這樣一個間隔，其中在該間隔中向鎮流器提供的電壓與電流的乘積是負的，因而沒有向負載(即鎮流器與LED燈的設置)傳遞有效的或真實的功率。根據本實施方式，在所述交流的無功階段期間該切換設備被控制到導通狀態。由於在有功階段期間，有效功率從例如市電網被傳送到鎮流器，因此其有利地能夠降低鎮流器的功率耗散，因此本實施方式提供了該電源或鎮流器中的降低的熱量生成；導致相應地降低損耗。根據本發明進一步優選的實施方式，控制該切換設備，從而所述分流時段的分流開始時間或分流結束時間對應於所述交流的零交叉。在本發明的上下文中，術語「分流開始時間」和「分流結束時間」分別指代該切換設備從非導通狀態到導通狀態以及從導通狀態到非導通狀態的狀態改變的時刻，即交流的半周期中的分流時段的開始和結束定時。術語「零交叉」指代在每個半周期中基本上沒有電流流動即當交流例如在交流的零交叉之前或之後的+-1ms的間隔中接近零點時的時刻。本實施方式特別有利，因為在每個半周期中該切換設備的，至少一個狀態改變是在這樣一種時刻執行的，其中在該時刻中電流基本為零，這導致切換設備的更高壽命以及LED燈的改進的電磁兼容性。此外，本設置允許進一步的簡化並且因此更加節約成本的電路設置。例如，切換設備可以包括自鎖(self-latching)切換設備，當電流低於限定的保持電流例如接近零時該自鎖切換設備被設置到非導通狀態並且因此被稱為零交叉檢測器。該自鎖切換設備可以例如包括至少一個晶閘管或三端雙向交流開關(triac)，它們在激活時在當交流接近所述零交叉時提供自製動復位。因此，進一步簡化該電路的控制和對應的設置。 在該燈到無功電源的連接例如在電感性燈鎮流器中具有串聯電感的特定情況中，優選地控制切換設備，因而所述分流結束時間對應於所述交流的零交叉，以進一步減小鎮流器中的功率耗散。然後由控制單元例如通過分流開始時間的定時的對應的控制，控制分流時段的功耗和持續時間。因此，該功率控制又被稱為「上升沿控制」。在電容性串聯補償鎮流器(即電容性鎮流器)例如針對電路的電容性分支的一個燈用於一些典型的「duo」螢光燈具的情況中，優選地控制切換設備，從而所述分流開始時間對應於所述交流的所述零交叉。因為在這裡串聯電容的相位偏移導致電流領先電壓，所以根據本實施方式的控制有利地減小所述電容性鎮流器中的功率耗散。本控制在下文又被稱為「下降沿控制」。為了設置以上討論的優選操作方式，該控制單元可以包括對應的開關，因而安裝人員可以將切換設備的控制模式在電感性鎮流器的情況中設置為上升沿控制或者在電容性鎮流器的情況中設置為下降沿控制。可替換地或另外，控制單元可以優選地被適配為操作在一個或多個檢測模式中，以自動確定在下文中參考本發明的優選實施方式的討論中的最適當的控制方法。根據一個優選實施方式，將電壓控制單元並聯連接到該LED單元和補償電路，以例如依賴於經過該LED單元的電流適配該LED單元的前向電壓。該電壓控制單元可以例如通過一部分LED的可控分流來提供LED單元的總前向電壓的降低。因此，能夠通過前向電壓的對應的降低提供LED單元的功耗的進一步增強的控制。電壓控制電路例如包括適當的開關以激活另外的電路，從而分流LED單元的至少一個LED，但是前提是該至少一個LED仍然與電源相連。可以根據達到的給定電流級別操作該開關。控制單元可以優選地包括用於確定所述交流的零交叉的檢測器。本實施方式有利地提供定時並且特別地為該交流的每個半周期中的分流時段的定相/位置的更加彈性的控制。該檢測器可以是用於確定電流的零交叉的任何適當的類型。控制單元可以例如包括與適當的電流檢測器一起的、與LED單元和補償電路的並聯電路配置相連接的微處理器單元。控制單元然後可以例如根據如上文所討論的分流時段的希望的持續時間和相應的鎮流器類型，控制所述切換設備並且因此分流開始和/或分流結束時間。該檢測器可以例如包括用於確定經過該燈的電流的電流測量電路，例如補償電路和LED單元的並聯電路。可替換地或者另外地並且特別地在上述自鎖切換設備的情況中，該控制單元優選地包括連接到所述切換設備的閾值設備。該閾值設備可以例如包括適當類型的DIAC、UJT(可編程單結型電晶體)或者具有適當的參考電壓的比較器電路。在電壓驅動閾值設備如DIAC的情況中，驅動電路可以被配置為向該閾值設備提供電壓，該電壓與交流具有限定的關係。所述驅動電流可以另外地提供延遲時段和/或包括電壓平均級。該驅動電路可以是例如與所述閾值設備相連接的RC電路。在與所述自鎖切換設備結合地使用該閾值設備的情況中，該閾值設備可以例如用於根據與所述零交叉的預定關係，觸發所述切換設備到導通狀態。然後在下一個零交叉時復位該自鎖切換設備，並且在交流的接下來的半周期中重複該過程。根據本發明的進一步優選的實施方式，該控制單元被適配為控制所述分流時段的分流開始時間，因而在所述交流的零交叉之後的第一延遲時段之後將該切換設備設置到導通狀態。
該實施方式允許容易地關於交流的零交叉設置分流開始時間，這允許分流時段並且因此LED單元的功耗的彈性控制。在進一步優選的實施方式中，該控制單元還被適配為控制該分流時段的分流結束時間，因而在所述分流時段的分流開始時間之後的第二延遲時段之後將該切換設備設置到非導通狀態。本實施方式展示了分流時段並且因此燈和/或LED單元的功耗/電流的最彈性的控制的優點，同時仍然提供相當簡單的設置。例如能夠控制該分流時段，從而所述分流開始時間和所述分流結束時間不對應於交流電壓的零交叉，在下文被稱為「雙沿控制」。控制單元可以例如包括至少一個電子定時器以在第一延遲時段和/或第二延遲時段到期之後提供各自的控制信號。當然，可以與微處理器一體地提供該定時器。可替換地或另外，可以使用RC電路來提供所述第一延遲時段和/或第二延遲時段。該第一延遲時段和/或第二延遲時段可以是固定的或者例如出廠設置的。可替換地，可以由安裝人員使用上述討論的所用的接口來設置該延遲時段。為了進一步增強本發明的LED燈的操作，控制單元可以優選地包括反饋電路，又被稱為「反饋單元」，以測量所述LED燈的電流和/或電壓。該反饋電路可以是任意適當的類型以測量LED燈的電流和/或電壓並且因此例如功耗，因而在操作期間，LED燈和/或LED單元的功耗可以根據實際消耗的測量即在閉環操作中被適配為補償值。該實施方式是特別有利的，因為電子組件的電氣特徵可能隨著溫度或由於老化而改變。可以例如提供該反饋電路以測量LED單元與補償單元的並聯電路配置的電流和/或電壓。可替換地或另外，可以提供該反饋電路以測量LED單元和/或補償電路的電流和/或電壓。測量的電流和/或電壓可以例如根據上文討論的控制模式和定時程序，用於設置分流時段的持續時間。具體地，控制單元可以包括PI控制器或PID控制器，以允許功率的可靠並且迅速的控制以滿足預定的補償值。優選地，將反饋電路耦合到所述控制單元，以根據所述測量的電流和/或電壓設置所述第一延遲時段和/或第二延遲時段。根據本發明的研究，控制單元進一步被適配為操作在第一檢測模式中，其中在第一檢測模式中利用定時控制參數的第一集合操作切換設備，因而所述分流時段的分流結束時間對應於所述交流的零交叉。然後確定所述LED燈的電流。在該測量之後，用定時控制參數的第二集合操作切換設備，因而所述分流結束時間不對應於所述交流的零交叉。再次確定所述LED燈的電流，並且在根據所述第一集合的所確定的電流小於根據所述第二集合的所述確定的電流的情況中，利用定時控制參數的所述第一集合操作切換設備。在以上第一檢測模式中的操作允許最有效地操作LED燈，這特別地在如前文所述的，結合無功鎮流器單元來使用該燈的情況中。如上文所討論的，優選地當使用具有上升沿控制的電感性鎮流器時操作該切換設備，其中該分流結束時間被設置為對應於電流的零交叉。在例如使用下降沿控制來驅動電感性鎮流器的情況中，可能導致相對高的鎮流器損耗，這可能導致溫度問題。由於哪種類型的燈鎮流器存在於將要改裝的燈具中通常對安裝人員不顯而易見，所以本實施方式有利地允許確定具體類型的鎮流器以允許最適當的控制方法。可以在LED燈連接到電源時自動開始第一檢測模式。可替換地或另外，可以由安裝人員例如使用已經討論的用戶接口開始該第一檢測模式。
一旦開始第一檢測模式，控制設備利用定時控制參數的第一集合操作切換設備，因而所述分流結束時間對應於所述交流的零交叉，即上升沿控制方法。可以根據應用選擇分流時段的持續時間，即分流開始時間。例如，可能從適用於將燈的功耗適配為適用於大部分應用的補償值的默認持續時間開始。優選地，針對該交流的多個半周期即穩定性時段，利用定時控制參數的所述第一集合操作切換設備，因而燈功率並且因此電流達到穩定級別。然後LED燈的電流被確定並且例如被存儲在控制單元的適當的存儲器中，諸如微控制器的存儲器中。可以由如上文所討論的所述反饋電路確定該電流，其中可以提供該反饋電路以測量LED單元與補償單元的並聯電路配置的電流和/或電壓。可替換地或另外，可以提供該反饋電路以測量LED單元和/或所述補償電路的電流。接下來，利用與定時控制參數的所述第一集合不同的具有分流結束時間的定時控制參數的第二集合操作切換設備。定時控制參數的第二集合可以對應於所述下降沿控制，因而將所述分流開始時間設置為對應於電流的零交叉。然而，優選地根據定時控制參數的第二集合，該分流時段將針對根據定時控制參數的第一集合的分流時段被偏移預定的檢測偏移量。更優選地，針對50Hz到60Hz的市電頻率，該檢測偏移量處於Ims到3ms的範圍中並且特別優選地為2ms。特別優選地，控制參數的所述第二集合的分流時段的持續時間對應於所述第一集合的持續時間。然後，優選地在所述穩定化時段之後，再次確定所述LED燈的電流。例如由所述微控制器比較至少兩個所確定的電流。在燈的功耗並且因此根據所述第一集合的電流(因為該電壓是恆定的)低於根據所述第二集合的電流的情況中，確定為電感性鎮流器。因此，利用下降沿控制來操作該切換設備，以提供降低的鎮流器損失。第一檢測模式然後結束並且可以優選地在所述補償模式中利用如上文討論的所確定的控制參數操作該燈。在上述比較導致控制參數的所述第二集合的降低的功耗的情況中，最優選地根據所述下降沿控制操作切換設備，即從而所述分流開始時間對應於所述交流的零交叉。根據本發明的進一步優選的實施方式，提供附加的可控負載開關，該開關與所述LED單元串聯布置以至少臨時地從電源斷開所述LED單元。該負載開關可以是任意適當的類型，以例如被控制單元通過對應的控制連接至少控制為導通狀態和非導通狀態。該負載開關可以例如包括一個或多個電晶體，諸如雙極電晶體或M0SFET。負載開關提供對空閒狀態中的燈的操作，而無需將LED單元連接到電源，即無須提供所述交流。該負載開關在下文所述的第二檢測模式中特別有用。如上文所討論的，負載開關被布置為控制所述LED單元與電源的連接。因此，該負載開關可以在一個示例中被配置為與所述補償電路並聯，優選地與所述LED單元一體。為了提供上述在空閒狀態中的操作，所述補償電路的切換設備在該情況中應該被設置為非導通。可替換地，可以提供負載開關以控制LED單元和補償單元的整個並聯配置與電源的連接。根據上文，負載開關允許在空閒狀態中操作該燈。該操作可能對於第二檢測模式中的操作特別有利。根據本發明的研究，該控制單元被適配為在第二檢測模式操作中，在該第二檢測模式中，控制該負載開關從電源斷開LED單元。然後確定在所述LED燈的電壓並且將該電壓與電源閾值比較。在所確定的電壓對應於所述閾值即等於或高於所述閾值的情況中，利用定時控制參數的第三集合操作切換設備。否則，即當所確定的電壓低於所述閾值時，利用定時控制參數的第四集合操作切換設備，其中在所述交流的每個半周期中，根據定時控制參數的所述第三集合的分流時段基本上與根據定時控制參數的所述第四集合的分流時段不重疊。本實施方式因此依賴於出現在沒有負載的燈(即處於所述空閒模式)上的電壓，根據參數的第三集合和第四集合提供所述切換設備的操作。當然，應該優選地在根據定時控制參數的所述第三集合和第四集合的操作之前關閉負載開關，以使LED單元可操作。雖然在前文中所述的上述第一檢測模式中的操作可用於確定燈是否被連接到50Hz市電網系統中的電感性或電容性鎮流器，但是當與典型地用於60Hz市電網系統中的所謂的「雙燈快速啟動鎮流器」一起使用時，在所述第二檢測模式中的操作特別有利。與上文討論的鎮流器類型相反，在這裡將兩個燈彼此並且與自動變壓器串聯連接。該鎮流器進一步典型地包括與該燈和輔助陰極加熱器電路之一併聯連接的啟動器電容器，其中提供該啟動器電容器以點亮連接的螢光燈。當使用根據本發明的具有快速啟動型鎮流器的兩個燈時，根據所述第三和第三定時控制參數的操作允許增強的操作，因為兩個燈的分流時段基本上不重疊。由於所述快速啟動型鎮流器的設計，在兩個燈的切換設備將被同時設置到導通狀態的情況中，由於過度電流流動可能發生不想要的損耗。因此，當使用具有雙燈快速啟動型鎮流器的本發明的燈時，可以增強總設置的功率因子。在本發明的上下中，因此將「不重疊」理解為當同時操作兩個燈時，在交流的每個半周期中，第一個燈的分流時段的定位與第二個燈的分流時段的定位不同，從而所述兩個燈的切換設備不會被同時設置到導通狀態。然而，可能並且包括根據本解釋的小的重疊(+/-2ms)是的，因為本類型的鎮流器中的自動變壓器即使在該重疊的情況中也延遲過多的電流流動。根據本實施方式，為了提供利用所述第三參數操作所述快速啟動型鎮流器中的一個燈並且利用所述第四參數操作相應的另一個燈，則確定處於空閒狀態中的燈的電壓。因為如上所述，典型地雙燈快速啟動鎮流器包括與其中一個燈並聯的啟動器電容器，比所述閾值電壓更高的對應的電壓將出現在其中一個處於空閒狀態中的燈上，而所述電壓不出現在相應的另一個燈上。因此，本實施方式允許依賴於所述空閒狀態中的電壓，根據參數的所述第三集合設置其中一個燈並且根據參數的第四集合設置相應的另一個燈。因此可以有利地避免同時分流。只要分流時段基本上不重疊，就可以選擇根據應用選擇根據定時控制參數的第三集合和第四集合的分流時段和持續時間。例如，根據所述第三集合的切換設備的操作可以對應於下降沿控制，即所述分流時段的分流開始時間對應於交流的零交叉。為了提供不重疊，可以進一步配置該控制單元，使得根據參數的所述第四集合的切換設備的操作對應於上升沿控制，即分流結束時間對應於零交叉。然而，根據參數的所述第四集合，所述切換設備的操作優選地對應於雙沿控制，以提供甚至進一步增加的功率因子。最優選地，選擇所述第三和第四集合的定時控制參數，使得分流時段是連續的，即根據其中一個控制參數集合的操作的分流結束時間對應於(+-4ms)根據相應的另一個控制參數集合的操作的分流開始時間。應該根據應用並且優選地依賴於分別使用的快速啟動型鎮流器的啟動電容器上的電壓來選擇根據本實施方式的電壓閾值。優選地，該電壓閾值基本上對應於175V(+-10% )，其提供典型的快速啟動鎮流器中的上文討論的操作。最優選地，該電壓閾值是一個排除範圍，從而提供增加的穩定性。可以例如在所確定的電壓高於190V的情況中利用所述第三集合，以及當該電壓低於160V時根據所述第四集合操作該切換設備。雖然在所述控制單元被適配為用於分別根據第一或第二檢測模式進行操作的實施方式中，當然可以操作本發明的燈，但是優選地該燈允許根據所述第一和第二檢測模式兩者進行操作。在這裡，安裝人員可以使用上述的用戶接口，設置相應的檢測模式。可替換地或另外並且鑑於以上類型的雙燈快速啟動鎮流器典型地用於60Hz電網而在50Hz電網中使用電感性/電容性類型，所以控制單元可以進一步優選地包括頻率檢測器，使得該控制單元在確定50Hz (+-4Hz)交流的情況中根據所述第一檢測模式操作，並且在確定60Hz (+-4Hz)交流的情況中根據所述第二檢測模式操作。


本發明的上述以及其他目的、特徵和優點將從優選實施方式的描述變得顯而易見，其中:圖1在示意性側視圖中顯示了根據本發明的LED改裝燈的一個實施方式，圖2a顯示了用於與本發明的LED燈一起使用的一個示例性燈具的示意性電路圖，圖2b顯示了用於與本發明的LED燈一起使用的第二示例性燈具的示意性電路圖，圖3顯示了利用根據圖1的實施方式的連接的LED燈的圖2的示意性電路圖，圖4示出了用於根據第一實施方式的LED改裝燈的電燈電路的示意圖，圖5a顯示了在電感性鎮流器中的電流和電壓的定相的定時圖，圖5b顯示了根據圖4的實施方式的操作的定時圖，圖6顯示了根據第二實施方式的電燈電路的示意圖，圖7顯示了圖6的實施方式的定時圖，圖8a顯示了根據第三實施方式的電燈電路的示意圖，圖8b顯示了根據第四實施方式的電燈電路的示意圖，圖9顯示了根據第五實施方式的電燈電路的示意圖，圖10顯示了根據第六實施方式的電燈電路的示意圖，圖11顯示了根據圖10的實施方式的LED燈的操作的進一步的定時圖，圖12顯示了根據第七實施方式的電燈電路的示意圖，圖13顯示了在電容性鎮流器中的電流和電壓的定相的進一步的定時圖，圖14顯示了根據圖12的實施方式的操作的流程圖，圖15顯示了根據第八實施方式的電燈電路的示意圖，圖16顯示了用於與本發明的LED燈一起使用的第三示例性燈具的示意性電路圖，圖17顯示了根據圖15的實施方式的兩個LED燈的操作的進一步定時圖，以及
圖18顯示了根據圖15的實施方式的操作的流程圖。
具體實施例方式圖1在示意性側視圖中顯示了根據本發明的LED改裝燈I的一個實施方式。LED燈I包括沿縱向燈軸3延伸的管狀外殼2。外殼2由透明塑料材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)製造。在燈I的每個縱向末端提供具有對應的接觸管腳6的燈頭5，以便連接到典型的燈具(lamp fixture)(如圖2a和2b的示意圖中所示的突光燈具20、20』)。除了電氣連接之外，燈頭5還在相應的燈具20、20』中提供燈I的機械固定和支撐。該LED燈因此是適配於連接到螢光線性管狀燈的燈具20、20』的改裝燈。在本情況中，LED燈I是典型的TL-D36W螢光燈即具有近似120cm的長度的T8-管的替代。LED改裝燈I的接觸管腳6與電燈電路4連接，如下文中詳細解釋的。圖2a顯示了螢光燈具20的典型實施方式的示意性電路圖。燈具20包括用於連接到市電源22如110/220V AC電源線的端子21。為了燈(如LED燈I)的連接，提供兩個燈座27，根據本示例該兩個燈座是G13型。燈座27並且因此已安裝的燈I通過燈鎮流器26與市電源22相連接。燈鎮流器26包括串聯電感15例如適當的線圈，其通常在螢光燈被安裝在燈具20的情況中，因為螢光燈的負阻抗行為而限流。燈鎮流器26在下文中又被稱為「無功鎮流器」。如圖5a中可見的，當利用交流操作時串聯的電感25導致相位偏移，所以將功率因子校正(PFC)電路28與串聯的電感和燈I的配置並聯連接，即鎮流器20因此被稱為並聯補償的「電感性或磁性鎮流器」。PFC電路28包括適當的電容器23因而可以校正相位偏移即以獲得足夠高的功率因子。如圖2a中可見的，典型的螢光燈鎮流器26提供提供有並聯的PFC電路28。因此，為了提供高功率因子，經過串聯電感25並且因此燈I的電流需要與PFC電路28的設計即鎮流器2並且因此燈具20的標稱負載匹配。鎮流器26進一步包括用於啟動依附到燈具20的螢光燈的輔助電路24。當與本發明的LED燈I 一起使用燈具20時，該輔助電路是非必要的並且可以不變，因為電路24不阻礙LED燈I的操作。在圖2b中在示意圖中顯示了典型的螢光燈具20』的第二實施方式。燈具20』被適配為保持兩個燈I並且因此裝配第一燈座對27和第二對應燈座對27』。第一燈座對27通過如上文所討論的串聯電感25與電源相連接。第二燈座對27』利用另一個電感25』和串聯的電容器23』與電源串聯相連接。根據本示例，電容器23』被選擇為具有足夠高的電容，因而補償兩個電感25、25』的電感性功率。因此，利用該電路設計可以省略如圖2a中所示的專用PFC電路28。無功鎮流器26』因此包括電感性分支即電感25和燈座27的電路以及電容性分支即電容器23』、電感25』和燈座27』的電路。雖然在電感性分支中，定相對應於圖5a，即電流51滯後於電壓52，但是在電容性分支中，定相對應於圖13，即在這裡電流51超前於電壓52。因此，向連接到燈座27的燈I提供電感性鎮流器，而向連接到燈座27』的另一燈I提供電容性鎮流器，因而只要兩個燈I中的電流並且因此功耗基本上彼此對應，經過兩個燈I的電流就彼此補償。為了清楚起見，在圖2b中省略了被連接到燈座27和27』的用於啟動螢光燈的輔助電路24。圖3顯示了利用根據圖1的連接的LED燈I的根據圖2a的燈具20。為了不模糊本解釋的主要方面，在圖3的示意圖中去除了全部純機械組件，如LED燈I的外殼2或燈具20的燈座27。如該圖可見的，LED燈I的燈電路4通過串聯電感25連接到市電源22。如上所述，在本實施方式中未使用輔助電路24。LED燈I的電路4包括整流器8，整流器8將圖5a中所示的輸入交流51轉換成如圖5b的上部所示的恆定極性的輸出電流53。將整流器的輸出連接到LED單元7，LED單元7在本實施方式中包括多個串聯連接的高(或中等)功率LED。將LED單元7並聯連接到具有可控切換設備9的補償電路。由控制單元10驅動可控切換設備9，以在施加於燈I的交流51的每個半周期中，臨時地短路LED單元7持續分流時段57的持續時間。燈電路4因此允許與LED的前向電壓電平無關地適配LED單元7的功耗。因此，當與圖2a中所示的並聯補償無功鎮流器26結合運用時，燈I特別有利，因為在這裡重要的是經過燈I的電流滿足燈具20的標稱負載以實現高功率因子。然而，由於燈I自身不導致任何實質的相位偏移，所以可以與非補償的磁性鎮流器(未顯示)一起利用燈1，因為不增加無功功率。LED燈I因此高度多樣化。在圖4中在示意圖中顯示了燈電路4的詳細的實施方式。經由對應的端子40將電流4與燈I的燈座27 (圖4中未顯示)接通。將該端子連接到整流器8，根據本實施方式的整流器8是包括4個二極體41的全波橋型整流器。電容器43被配置為降低電磁幹擾。在圖5a的定時圖中，顯示了當在例如燈具20中操作燈I時向電路4施加輸入電流51，連同用於電流51的全周期的端子21處的燈具20的線電壓52。在圖5b的上部分顯示了整流器8的輸出電流53。將整流器8的輸出連接到切換設備9、控制單元10和LED單元7的並聯電路。如圖所示，LED單元7包括多個高功率LED 44。LED 44的總前向電壓是100V並且因此近似地匹配典型的螢光燈的操作電壓。此外，LED單元7包括並聯連接的平滑(smoothing)電容器45和二極體46，以當切換設備9短路LED單元7時避免電容器45的放電。根據本實施方式，由晶閘管47即自鎖設備形成切換設備9，該晶閘管47的柵極端子連接到控制單元10的DIAC 48。DIAC 48作為閾值設備以提供關於電流51的零交叉55的分流時段57的開始的限定的定時。控制單元進一步包括定時電容器49和對應的電阻器50。電容器49和電阻器50形成RC電路以向DIAC 48提供定時驅動信號，因而DIAC 48、電容器49和電阻器50的配置形成「定時電路」。如下面所討論的，驅動信號跟隨電流51，但是由於RC電路的特徵而在每個零交叉55之後提供給定的延遲時段，直到達到DIAC 48的閾值電壓為止。下文中參考圖5a和5b解釋在使用期間燈電路4的操作。如已經討論的，圖5a和5b顯示了輸入交流51和在整流器8的輸出處的輸出電流53的定時圖。由於串聯電感25的無功功率，線電壓52關於輸入電流51相位偏移。輸入電流51因此提供無功階段54，如圖5a中所指示的。在無功階段54期間，沒有有效功率從電源22傳遞到串聯連接的電感25和燈I。從該電流的零交叉55的時刻開始一或者參考圖5b中所示的輸出電流53「零點」一通過電阻器50對定時電容器49充電。由於在該階段期間的電壓粗略地恆定處於LED 44的前向電壓的電平，所以電容器49的充電近似線性斜坡，直到到達DIAC 48的閾值電壓為止。當該電壓到達DIAC 48的閾值電壓時，電流流動進入晶閘管47的柵極端子、從而控制晶閘管47到導通狀態。LED單元7因此被短路。由於晶閘管47的特徵，設備在交流的下一個零交叉55時復位其自身。在圖5b的下部分中顯示晶閘管47的狀態和分流時段57的相應定時即分流開始時間和分流結束時間，其中「0」表示晶閘管47的非導通狀態並且「I」表示晶閘管47的導通狀態。如從圖5a和5b變得顯而易見的，晶閘管47的使用DIAC 48和RC電路的控制提供在電流51的每個零交叉之後的延遲時段。根據本示例，將分流時段57設置為與無功階段54相對應。因此，在導通狀態期間，鎮流器26、26』中的功率耗散基本上不增加。然而，在分流時段57期間將LED單元7短路，因而沒有電壓被施加到LED單元7。因為經過燈I的電流51受到串聯電感25、25』限制，所以LED單元7的功耗被降低。當使用如上所述的普通類型的高功率LED 44時，這特別有利。當使用具有近似100V的前向電壓的高功率LED 44的所示串聯連接以滿足將要被替換的螢光燈的電壓時，由LED 44汲取的結果電流顯著高於典型的螢光燈的電流並且因此典型的鎮流器26、26』的標稱電流，以提供足夠高的功率因子。因此，本實施方式允許將LED燈I的功耗設置到希望的級別。圖6在示意圖中顯示了 LED燈I的燈電路4』的第二實施方式。本實施方式基本上對應於圖4的實施方式，例外在於控制單元10』包括反饋電路60。雖然在圖4的實施方式中，由DIAC 48、電阻50和定時電容器49的配置確定在零交叉55之後直到晶閘管47被設置到導通狀態為止的延遲，但是反饋電路60允許根據LED 44的實際功耗來適配該延遲並且因此分流時段57的持續時間。因此，可以補償由於老化和溫度而導致的LED 44的功耗的變化。反饋電路60被連接到LED單元7』的電流傳感電阻器61，以確定與經過LED 44的當前電流相對應的電壓。因此將獲得的電壓與例如來自適當的電壓源的參考電壓62相比較，以確定假定LED 44的恆定電壓時的功耗的變化。反饋電路60進一步被連接到DIAC 48的輸入。依賴於所確定的變化，反饋電路60 「分流」或汲取來自定時電容器59的對應的電流，以適配延遲時間並且因此分流時段57的持續時間，如根據圖7的定時圖的下部分中所示的。圖8a在示意圖中顯示了燈電路4」的第三實施方式。圖8的實施方式基本上對應於圖6的實施方式，例外在於反饋電路60』和對應的低電壓源電路62』。低電壓源電路62』包括電阻器81和兩個齊納二極體82的配置。經由二極體83向外耦合用於反饋電路60』的低電壓源並且提供具有操作功率的OP-amp 84。另外，從分流電壓參考85例如TL 341、電阻器93和電阻器86、87的用於形成分壓器的配置生成電壓參考信號。提供電容器94作為能量緩衝器以平滑掉低電壓源中的波紋。OP-amp 84與電容器88相連接，以形成用於反饋控制的誤差積分器。0P_amp 84的輸出驅動電晶體89，電晶體89從定時電容器49汲取對應的電流。二極體95禁止電流從電晶體89流向定時電容器49。電阻器96確保電容器49不直接被分流。電阻器61被用作如上所述的電流傳感電阻器。電容器90、91和電阻器92的電路形成低通濾波器，以提取跨電阻器61的電壓的DC分量。然後將DC電壓與在OP-amp 84的正輸入處的參考電壓比較。然後由電容器88和OP-amp 84對誤差進行積分以形成用於電晶體89的控制信號。圖Sb顯示了 LED燈I的電路4」』的第四實施方式。圖8b的實施方式基本上對應於圖8a的實施方式，例外在於簡化的反饋電路60」，其有利地進一步降低LED燈I的總成本。與圖8不同，在圖9的實施方式中不使用運算放大器來控制電晶體89。相反，跨分流電壓參考85放置積分電容器97。根據本實施方式由分流電壓參考85和電容器97提供誤差積分器和電壓參考這兩個功能，這進一步簡化設置。圖9顯示了 LED燈I的電路4」」的第五實施方式.圖9的實施方式基本上對應於圖4的實施方式，例外在於LED單元7」和附加的濾波器電路98和電壓控制電路99。濾波器電路98穩定化LED單元7」的電流，以避免LED 44的可見的閃爍。因此電容器45的電容可以被選擇為相對小。電容器45降低向LED單元7」提供的電壓的「波紋」。由達林頓電晶體131、電阻器133、134和電容器132形成第二濾波器級。電阻器133和電容器132形成RC高通濾波器，其被設計成具有相對小的電容和高阻抗，因此允許小的並且廉價的組件的使用。由電晶體131將該濾波器級的低波紋輸出電壓放大到全LED電流級別。電阻器134的規格設置RC濾波器輸出上的最大負載。在輸入電壓下降的階段中，電阻器133和電容器132的輸出導致放大電晶體131不再操作。電流從電容器132經過電阻器134和電晶體131流向LED 44。這將電容器132的電壓降低到這樣一種值，其中該值使得該階段被最小化並且大部分時間保持電晶體131處於操作電壓範圍內。附加的齊納二極體130在啟動期間防止電容器45上的高電壓電平。由於在啟動之後在第一周期中不再充電電容器132，所以電晶體131不導通並且沒有電流流向LED 44，因此用全市電壓充電電容器45。此時，二極體130提供第二電流路徑並且只要在電壓一達到二極體130的齊納電壓，就立刻允許電流流動。在正常操作期間，跨二極體130的最大電壓大約為電容器45上的波紋電壓並且因此被設置到非導通狀態。電壓控制電路99允許一部分LED 44通過電晶體110的可控的分流，降低LED單元7」的總前向電壓。因此能夠通過前向電壓的相應的降低，提供LED單元7」的功耗的進一步增強的控制。由經過LED 44的電流控制電晶體110。如果經過LED 44的電流增加到由電阻器111限定的閾值之上，例如如果電阻器111上的電壓增加到高於0，7V，則將電晶體110設置為導通，並且通過二極體112短路所述部分LED 44。同時，通過電阻器114和115激活電晶體113。經過電阻器116的對應的電流保持電晶體110處於導通狀態，同時將跨電阻器111的電壓降低到0，因為電流現在流經電晶體110。電路99的鎖狀態成功，直到燈I被關閉為止，因此，一旦檢測到高電流，電路4」」則被切換到「高電流」模式並且被鎖到該模式。雖然前述實施方式允許相對簡單並且因此高度節約成本的電路設計，但是控制當然由於晶閘管47受到限制，該晶閘管47將分流時段57的結束時間與交流51的零交叉55關聯。
圖10顯示了燈電路4」」』的第六實施方式，其允許高度彈性的控制。根據本實施方式，切換設備9』包括MOSFET 101，以至少臨時地分流LED單元7』。使用適當的柵極驅動器單元103，將MOSFET 101的柵極端子連接到微處理器102。微處理器102包括被連接到電流檢測器104和120的反饋電路，該電流檢測器例如可以是參考圖6所解釋的簡單傳感電阻器。進一步將溫度傳感器105連接到微處理器102以提供過熱保護。此外，電壓檢測器106感測整流器8的輸出的電壓。低電壓電源108提供適當的電壓到柵極驅動器單元103、微處理器102和溫度傳感器105。如上文所討論的，根據圖10的實施方式允許分流時段57的定時和持續時間的更加彈性的控制，從而本實施方式有利地允許更大的控制範圍。根據應用向微處理器102提供適當的編程。可以例如用第一和第二定時器編程微處理器102，以響應於電流53的零交叉55，根據第一延遲時段設置分流開始時間。然後由所述第二定時器設置分流時段的持續時間並且因此功率降低的量，其中第二定時器在開始分流時段之後在被設置到第二延遲時段之後控制分流結束時間。如圖11中的定時圖所示的，本實施方式因此允許控制分流時段57，從而將分流開始時間設置為電流51的零交叉55。可替換地，進一步可能將分流結束時間調整為零交叉55，如圖11中由虛線所示的。進一步地，有可能控制分流時段57，因而分流開始時間和分流結束時間都與零交叉55不同，如圖17的下部分所示的。因此可以在電流51的所述半周期中自由地定位分流時段57，也被稱為「雙沿控制」，例如在第一半周期中開始並且在接下來的半周期中結束以允許最彈性的控制。另外，本實施方式在如下文參考圖12-14所討論的電容性鎮流器的情況中允許進一步改進的操作。為了允許設置燈I的功耗，微處理器102被編程為控制MOSFET 101。微處理器102通過電壓檢測器106和電流檢測器104的測量，在規律的間隔中確定LED燈I的功率。對相應的結果進行濾波，因而確定LED單元7』的平均功耗。微處理器102將LED單元7』的平均功耗與預定的補償值相比較。根據本實施方式，該預定的補償值被出廠設置在存儲器(未顯示)中，微處理器102根據與LED 44的希望的通量相對應的額定功率即LED單元7』的功耗訪問該存儲器。基於該計算，微處理器102計算所述第一和第二延遲時段以設置第一定時器和第二定時器。然後因此在電流51的每個半周期中控制MOSFET 101。微處理器102使用電流檢測器120確定輸入電流51的零交叉55。在零交叉55的檢測時，激活第一定時器，第一定時器在第一延遲時段之後將MOSFET 101設置到導通狀態。此外，第一定時器觸發第二定時器。在第二延遲時段到期之後，第二定時器控制MOSFET 101到非導通狀態。然後接下來在電流51的每個半周期中重複該控制周期。在檢測到LED單元7』的功耗例如由於溫度或老化改變時，相應地調整第一和第二延遲時段。由於向微處理器102提供與當前電壓和電流級別相對應的信號，所以能夠與市電頻率同步並且補償零交叉55的畸變。使用所述微處理器102的本實施方式進一步允許提供向LED單元7』傳遞的功率的濾波和平滑。可以例如可替換地或另外地利用第三定時器編程微處理器102，測量隨後的零交叉55之間的時間間隔。通過比較真實零交叉55發生的時間點與例如根據零交叉55的以前的定時的預期時間點，檢測畸變或擾動。向非對稱波形施加固定的分流定時可能導致光輸出的脈動和/或畸變的放大。本實施方式因此允許確定市電源中的DC偏移量或者例如在磁性(非補償或並聯補償的)鎮流器中導致DC磁化電流的積聚的任意其他畸變。在該畸變的情況中，關於零交叉55的定時適配分流時段57的定時。因此提供控制單元10』以檢測並且補償一些畸變或者至少接收所述畸變而沒有進一步放大。在所檢測的畸變高於預定畸變限制的情況中，例如通過可復位的保險絲(未顯示)擱置燈I的操作，因而中斷LED單元7」到電源的連接，以防止過度的DC輸入電流。圖12在另一個示意圖中顯示了用於LED燈I的燈電路4」」」的第七實施方式。圖12的實施方式對應於圖10的實施方式，例外在於用於向微處理器102』提供電路4」」」的平均電流消耗的低通濾波器121。電流檢測器120進一步被適配為檢測零交叉55並且向微處理器102』提供對應的信號。如圖所示，可以可替換地提供第二電流檢測器120，以測量經過補償電路並且因此切換設備9』和M0SFET101的電流。然後可以通過經過切換設備9』和LED單元7』的電流的簡單的加法確定總電流。根據本實施方式，微處理器102』被編程為例如在將LED燈I連接到燈具20、20』並且因此電源22時在第一檢測模式中操作。在第一檢測模式中，確定LED燈I是否被連接到如圖2a中所示的電感性鎮流器或圖2b中所示的電容性鎮流器例如燈具20』的電容性分支。由於當利用電容性鎮流器操作燈I時，電流51超前於線電壓52，所以在每個半周期中的無功階段54和有功階段的定時與圖5a中所示的電感性鎮流器中的定相相反。圖14顯示了在第一檢測模式期間圖12的電路4」」」的操作的流程圖。如上文所討論的，在將LED燈I連接到燈具20、20』時，從步驟140開始第一檢測模式。在步驟141中微處理器102』根據第一控制參數集合控制切換設備9』，因而分流結束時間對應於交流的零交叉55，即處於上升沿控制模式中。在交流51的多個周期內維持該控制，因而，穩定化燈的功率。在步驟142，第二電流檢測器120確定平均燈電流，並且微處理器102』對應地確定燈I的平均功耗。接下來在步驟143中，微處理器102』利用第二控制參數集合操作切換設備9』。如從圖14的右側可以看出的，根據步驟143的操作的分流時段57關於步驟141中的操作偏移例如2ms。在交流的一些周期之後，在步驟144中再次使用第二電流檢測器120確定平均電流。然後在步驟145中微處理器102』確定步驟142所確定的電流是否小於步驟144中所確定的電流。如是這樣，則確定為電感性鎮流器。因此在步驟146中，控制切換設備9』，因而分流時段的所述結束對應於交流的零交叉55即上升沿控制。因此確信分流時段57被設置到電流51的無功階段，因而當短路LED單元7』時電感25中的電流基本上不增加。該控制因此提供降低的鎮流器損耗。另一方面，如果在步驟142中測量的電流高於步驟144的電流，則確定為電容器鎮流器。在這裡，在步驟147中控制切換設備9』，因而分流開始時間對應於交流51的零交叉55即下降沿控制模式。因此，當利用電容性鎮流器操作燈I時，再次將分流時段57設置到電流51的無功階段。第一檢測模式然後結束，並且利用所確定的控制模式操作切換設備9』。如參考圖10所解釋的，根據LED單元7』的所測量的功耗控制分流時段57的持續時間。根據上文討論的實施方式，確定經過燈的電流，以選擇對應於各自的鎮流器類型的定時控制方法。在步驟142和144中所測量的電流基本上沒有彼此不同的情況中，用於選擇適當的控制方法的進一步的標準是確定零交叉55的定時，如上文參考圖10所討論的。因此，微處理器102』可以另外或可替換地被適配為在步驟142和144中確定隨後的零交叉55的時間點，以確定根據步驟141和143的控制參數集合中的哪個集合在交流51中提供最小畸變，並且然後相應地控制切換設備9』。圖15在另一個示意圖中顯示了 LED燈I的燈電路4」」」』的第八實施方式。圖15的實施方式對應於圖10的實施方式,例外在於通過柵極驅動器(未顯不)與微處理器102」相連接的MOSFET負載開關150。開關105允許控制LED單元7」與電源的連接，並且允許使用電壓檢測器106確定空閒狀態中的電壓。當然，在操作期間柵極驅動器(儘管沒有顯示)與低電壓源109連接。根據本實施方式，微處理器102」被編程為例如在將LED燈I連接到電源22時在第二檢測模式中操作。當利用根據圖16的燈具20』來操作燈I時，根據所述第二檢測模式的操作特別有利，其中燈具20」包括如典型地在60Hz的市電網系統中所使用的雙燈快速啟動鎮流器26」。根據圖16的燈具20」被適配為夾持兩個燈I並且因此總體對應於如圖2b所示的燈具20』的設置。然而，如從附圖將顯而易見的，對應的燈座27、27』被布置成使得燈I彼此串聯連接。除了上述串聯電感25和電容器23』之外，快速啟動鎮流器26」進一步包括啟動電容器160，其與自動變壓器161和輔助陰極加熱器電路162的結合允許在被附接到燈具20」時點亮螢光燈。儘管在根據圖2b的實施方式中，LED燈I可以彼此獨立地操作，但是由於根據燈具20」的設置的LED燈I的串聯連接，應該避免兩個已安裝的燈I的MOSFET 101的同時操作並且因此重疊的分流時段57，以增強總設置的功率因子。在第二檢測模式中，因此確定燈I是連接到燈座27(圖16中的右側)還是燈座27』 (左側)並且根據定時控制參數的第三集合或定時控制參數的第四集合來控制該燈，以避免兩個已安裝的燈I的MOSFET 101的同時操作並且因此同時的分流。圖18顯示了第二檢測模式期間的電路4」」」』的操作的流程圖。在步驟180中在將LED燈I與燈具20」即與電源22連接時，開始第二檢測模式中的操作。在步驟181中微處理器102」然後控制負載開關150和切換設備9』到斷開、非導通狀態。接下來，微處理器102」在步驟182中在交流的一些周期之後查詢電壓檢測器106，以確定LED單元7」上的空閒電壓而無需LED單元7」與電源連接並且因此處於所述空閒狀態中。在步驟183中負載開關150然後被閉合即回到導通狀態。在步驟184中微處理器102」確定在步驟182中確定的空閒電壓是否等於或高於根據快速啟動鎮流器26」的當前示例所設置的175伏特的電壓閾值。在空閒電壓等於或高於該閾值電壓的情況中，確定燈I被連接到燈具20」的燈座27即圖16的右手側。根據本示例，在該情況中根據參數的所述第三集合操作切換設備9』 (步驟186)，因而分流開始時間對應於交流的零交叉55即下降沿控制。在空閒電壓低於閾值電壓的相應的其他情況中，確定燈I被連接到燈具20」的燈座27」並且因此圖16的左手側。在這裡，根據參數的所述第四集合利用雙沿控制(即分流開始時間和分流結束時間均不對應於零交叉55)操作切換設備9』 (步驟185)。第二檢測模式然後結束並且根據控制參數的所確定的集合操作切換設備9』。當根據上文，在根據圖16的雙燈快速啟動型燈具10」中根據第二檢測模式相應地操作兩個燈I時，其遵循利用下降沿控制操作其中一個燈I並且利用雙沿控制操作相應的另一個燈。因此並且如圖17的定時圖可見的，在操作電流51或整流器8的對應的輸出電流53的每個半周期中，所述第一燈I的分流時段57a與所述第二燈I的分流時段57b不重疊，如圖17所示。本實施方式因此當在快速啟動型鎮流器26」中操作燈I時提供了高功率因子。雖然為了清楚起見，獨立地描述根據圖14的第一檢測模式中和根據圖18的第二檢測模式中的以上操作，但是可能在應用兩個檢測模式以獲得高度多樣化的LED燈I的實施方式中操作本發明。在這裡，安裝人員可以使用用戶接口或開關設置相應的檢測模式。可替換地或另外地並且鑑於以上類型的雙燈快速啟動型鎮流器典型地用於60Hz的電網而電感型/電容型用於50Hz的電網，所以控制單元10』可以進一步優選地包括頻率檢測器，因而在確定50Hz的交流的情況中控制單元10』和微處理器102」根據所述第一檢測模式操作，並且在確定60Hz的交流的情況中控制單元10』和微處理器102」根據所述第二檢測模式來操作。在附圖和前文的描述中詳細地示出並且描述了本發明。要將該說明和描述視為說明性的或示例性的而不是限制性的；本發明不限於所公開的實施方式。例如可能根據下面一種實施方式操作本發明，其中:-LED 單元 7、7'、7"、7"'僅包括單個 LED 44，-LED單元7、7'、7"、7"'包括OLED或雷射二極體作為發光元件，-與其中一個燈頭5—體地形成切換設備9、9'和/或控制單元10、10'、10"，-與LED單元7、7'、7"、7"'一體地形成整流電路來代替整流器8，-將根據圖9的實施方式的配置與圖8、8a或8b的實施方式中的一個實施方式即與反饋電路60、60』或60」組合，-在圖10、12和/或15的實施方式中，由受微控制器102、102』、102」控制的模擬定時器電路實現用於MOSFET 101的控制信號的生成，-使用雙極性電晶體、IGBT或不同類型的可控開關以代替MOSFET101，-在圖10、12和/或15的實施方式中，提供用戶接口，因而可以由用戶設置預定的補償值，-在圖12的實施方式中，可替換地或除了步驟142和144中的電流的確定之外，確定LED單元7』的功耗，和/或-在圖15的實施方式中，選擇與175V不同的電壓閾值或者該電壓閾值是一個排除範圍。
權利要求
1.一種被適配為用於利用交流進行操作的LED改裝燈，至少包括: LED 單元(7、7'、7"、7"')； 具有可控切換設備(9、9')的補償電路，其並聯連接到所述led單元a、r、7"、 "')以提供交流路徑；以及 控制單元(10、1(V、10")，被適配為在補償模式中控制所述切換設備，在所述補償模式中在所述交流的每個半周期中將所述切換設備(9)設置到導通狀態以持續分流時段的持續時間。
2.根據權利要求1所述的LED燈，其中所述控制單元(10、10'、10")被配置為將所述LED單元(7、7'、7"、7",)的功耗適配到預定的補償值。
3.根據前述權利要求之一所述的LED燈，其被適配為利用無功燈鎮流器(26、26'、26")操作。
4.根據前述權利要求之一所述的LED燈，其中在所述交流的無功階段期間將所述切換設備(9、9')設置到所述導通狀態。
5.根據前述權利要求之一所述的LED燈，其中控制所述切換設備(9、9')，使得所述分流時段的分流開始時間或分流結束時間對應於所述交流的零交叉。
6.根據前述權利要求之一 所述的LED燈，其中所述切換設備(9、9')是自鎖切換設備。
7.根據前述權利要求之一所述的LED燈，所述控制單元(10、10'、10")包括用於確定所述交流的零交叉的檢測器。
8.根據前述權利要求之一所述的LED燈，其中所述控制單元(10、10'、10")被適配為控制所述分流時段的分流開始時間，從而在所述交流的零交叉之後的第一延遲時段之後，將所述切換設備(9、9')設置到所述導通狀態。
9.根據權利要求8所述的LED燈，其中所述控制單元(10、10'、10")進一步被適配為控制所述分流時段的分流結束時間，從而在所述分流時段的分流開始時間之後的第二延遲時段之後，將所述切換設備(9、9')設置到非導通狀態。
10.根據前述權利要求之一所述的LED燈，所述控制單元包括用於測量所述LED燈的電流和/或電壓的反饋電路(60、60'、60")。
11.根據權利要求10所述的LED燈，其中所述控制單元(10、10'、10")被適配為根據所測量出的電流和/或電壓，控制所述分流時段的持續時間。
12.根據權利要求10-11之一所述的LED燈，其中所述控制單元(10、10'、10")進一步被適配為在第一檢測模式中操作，在所述第一檢測模式中: 利用定時控制參數的第一集合操作所述切換設備(9、9')，從而所述分流時段的分流結束時間對應於所述交流的零交叉， 確定所述LED燈⑴的電流， 至少利用定時控制參數的第二集合操作所述切換設備(9、9')，從而所述分流結束時間不對應於所述交流的零交叉， 確定所述LED燈(I)的電流，以及 在根據所述第一集合所確定的電流小於根據所述第二集合所確定的電流的情況中，利用定時控制參數的所述第一集合操作所述切換設備(9、9')。
13.根據前述權利要求之一所述的LED燈，還包括可控負載開關(150)，其與所述LED單元0、r、7"、7"')串聯布置以至少臨時地將所述LED單元(J、V、7"、7"')從電源斷開。
14.根據權利要求13所述的LED燈，其中所述控制單元(10、10'、10")被適配為在第二檢測模式中操作，在所述第二檢測模式中: 控制所述負載開關(150)以將所述LED單元(J、V、7"、7"，)從電源斷開， 確定在所述LED燈(I)的電壓並且與將所述電壓與電壓閾值比較，以及 在所確定的電壓等於或高於所述電壓閾值的情況中，至少利用定時控制參數的第三集合操作所述切換設備(9、9')，以及 在所確定的電壓低於所述電壓閾值的情況中，至少利用定時控制參數的第四集合操作所述切換設備(9、9')，其中在所述交流的每個半周期中根據定時控制參數的所述第三集合的分流時段基本上不與根據定時控制參數的所述第四集合的分流時段重疊。
15.根據前述權利要求之一所述的LED燈，所述控制單元(10、10'、10")進一步包括頻率檢測器，使得在確定50Hz交流的情況中，所述控制單元(10、10'、10")根據所述第一檢測模式來操作，並且在確定60Hz交流的情況中，所述控制單元(10、10'、10")根據所述第二檢測模式來操作。
16.一種用於利用交流電源進行操作的照明系統，至少包括: 無功燈鎮流器(20、20'、20");以及 被適配為用於連接到所述燈鎮流器的LED改裝燈(I)，所述LED燈(I)至少包括: LED 單元(7、7'、7"、7"')； 具有可控切換設備(9、9')的補償電路，其並聯連接到所述LED單元(J、V、7"、 "')以提供交流路徑的；以及 控制單元(10、10'、10")，被適配為在補償模式中控制所述切換設備(9、9')，在所述補償模式中在所述交流的每個半周期中將所述切換設備(9)設置到導通狀態以持續分流時段的持續時間。
17.一種利用交流操作LED改裝燈(I)的方法，所述LED燈(I)包括至少一個LED單元(J、r、7"、7"')，具有可控切換設備(9、9')的補償電路，所述補償電路並聯連接到所述LED單元以提供交流路徑，其中在補償模式中在所述交流的每個半周期中將所述切換設備(9、9')設置到導通狀態以持續分流時段的持續時間。
全文摘要
本發明涉及一種被適配為利用交流進行操作的LED燈(1)。LED改裝燈(1)包括LED單元(7、7′、7″、7″′)和具有可控切換設備(9、9′)的補償電路，該補償電路被並聯連接到所述LED單元(7、7′、7″、7″′)以提供交流路徑。控制單元(10、10′、10″)被適配為在補償模式中控制所述切換設備(9、9′)，其中在該補償模式中在該交流的每個半周期中，將所述切換設備(9、9′)設置到導通狀態持續分流時段的持續時間，以允許適配本發明的LED燈(1)的功率/電流，使得該LED燈(1)的多樣化和優化操作成為可能。
文檔編號H05B33/08GK103181241SQ201180050418
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月11日 優先權日2010年10月19日
發明者C·德佩, G·紹爾蘭德, H·J·G·拉德馬赫爾, 陶海民, W·P·M·M·簡斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司