[发明专利]用于固态灯泡组件的控制器

说明书

技术领域

本文件涉及用于固态灯泡组件的控制器，特别是涉及用于包括发光二极管的灯泡组件的控制器。

背景技术

人们对不使用白炽灯丝的电灯泡的兴趣日益增加，因为基于灯丝的灯泡都被认为是低效率和高能耗的。事实上，最近的立法变化意味着传统的白炽灯泡在世界许多地方被淘汰。现有的对白炽灯泡的一种替代是紧凑型荧光灯泡。

固态照明，例如基于改造灯的发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED），提供在效率，即时光输出，光质量，和寿命方面高于基于改造灯的紧凑型荧光灯（CFL）的卓越性能。进入市场的主要成本是产品成本，因为当今的基于LED的灯的商店价格可达CFL灯的10倍。

LED灯组件的关键元素是LED光源。用流明每瓦测量的发光效率，已经在过去10年显著改善，并对于白光LED，继续进一步增加到250lm/W的水平，具有进一步改善的潜质。

采用LED光源的另一大优势是他们具有较高的寿命，因为唯一的失效模式是光源的输出耦合光学元件慢慢折旧。

为了利用LED在发光效率以及其潜在的优越寿命方面的巨大优势，需要保持LED器件绝对低于其规定的最高温度。

虽然LED提供高于替代光源的技术的优良发光效率，任何固态光源的一个大缺点是能量辐射不具有红外辐射的形式，因此光源组件内的任何功率损耗必须纯粹通过热传导传播到环境。

假定由电源提供的功率保持在一个恒定的水平，将LED保持在或低于期望的温度的另一个方面是器件的效率随着温度的升高下降，从而进一步增加器件温度。

只有当基于灯组件的固态光源（SSL）制造商能够将他们的产品改成可容纳新一代SSL组件，才可以利用LED效率的快速和动态改进。由于改变SSL的要求，这通常需要重新设计在SSL灯组件里面的电源或驱动单元中的元件。该重新设计任务是资源和事件密集型的并且大量增加SSL灯组件制造商的总成本。

为了将光源器件保持在或低于一个严格的温度限制，要求仔细优化SSL灯组件的热性能和特性。系统应当设计成在所有条件下，包括最坏情况下，SSL芯片保持低于其规定的最大温度。这可能需要笨重的冷却部件以确保在SSL芯片和其周围环境之间的低热阻。SSL芯片的冷却是产品成本的主要方面，并可能是最终用户不愿意接受SSL灯组件的因素。

先前考虑用于SSL灯组件的电源电路使用的一种技术是使用控制集成电路（IC），其在工作点操作一个特定电力电子架构，该工作点通过控制IC里面的参考值，外部元件的值，输入能量的实际条件以及SSL器件的电特性的组合来设置。所有这些因素产生通过一系列制造的SSL灯具组件传送到SSL设备的功率的统计变动。SSL设备内所消耗功率的分布以及灯组件要工作的环境温度的变化的外部限制规定了对系统要工作的最坏情况下的热条件的要求，从而所有元件均处于保证系统额定寿命的安全工作区。

灯组件必须符合安全要求，该安全要求要求系统保持在温度限制范围内。为了保证安全限制以及保证寿命，SSL驱动单元的技术控制IC的规格状态提供了一个过热关断功能，每当温度传感器达到特定阈值时，该过热关断功能关闭系统。关断阈值为处于最大值和最小值之间的一个固定温度范围，其导致制造公差。

在先前考虑的解决方案中，一旦温度过高条件得到满足，系统处于关断模式。

为了避免任何不正常的关断，或者，防止没有热关断，为了在任何时间在任何额定工作条件下维持某个温度最大，SSL灯组件的热设计必须预见到温度的上升空间。这将导致额外的大量的材料成本，该成本在大多数情况下不起作用，因为统计的限制在大多数情况下得不到满足。

在前面考虑的用于SSL灯组件的电源电路的控制IC中，热子系统的优化被电热学和光学参数的大变动强烈地限制，并需要实施过多的冷却系统。

希望提供一种能够适应送到SSL元件的功率的控制器以及驱动电路以令SSL元件的最大温度保持在或低于一个特定的水平。这样的设计能够起到降低需要用于最坏状况下的热设计的预留，从而降低SSL灯组件的冷却系统的成本。

还希望提供一种控制器，驱动器电路和SSL灯组件，其可以用于降低将灯组件适应到新的SSL元件的成本。

发明内容

根据一个方面，描述了一种用于固态灯泡组件的驱动器电路的控制器。该固态灯泡组件包括光源，例如固态光源如LED或OLED。该驱动电路通常包括电源转换器，该电源转换器用于将市电电源的电力转换成光源的电力。特别地，该电源转换器可用于将DC输入电压转换成DC输出电压，其中该DC输出电压通常对应于SSL源的导通电压。