[发明专利]LED调光器兼容性的系统和方法

说明书

背景技术

调光开关是允许用户通过简单转动旋钮或滑动条从近乎暗淡调整到全亮的光照水平的有用的电气组件。早期的调光开关具有调整光照水平的非常简单的解决方案，即可变电阻器。利用可变电阻器，所述电阻器的总电阻通过调整电荷必须经过的电阻材料的距离来进行调整。在电荷移动通过电阻器时，能量以热量的形式失去。串联电路中的电阻器引起电路中的电压降，减少可用于其他负载的能量(例如，灯泡)。灯泡两端的减少的电压将降低其光输出。

这种解决方案的问题是大量的能量损失加热电阻器，这不利于照亮房间，但仍然消耗能源成本。除了低效以外，这些开关往往是累赘和潜在危险的，这是由于可变电阻器释放大量热量。

代替将灯泡的能量转移到电阻，现代的调光开关快速关闭和接通灯电路，以降低流过电路的总能量。灯泡电路每秒被关断很多次。开关周期围绕交流(AC)波动建立。AC电流在起伏的正弦波中具有变化的电压极性，其从正电压波动到负电压。现代的调光开关在每次电流反向时(就是说，每逢有零电流穿过电路时)自动关断灯泡电路。发生这种情况是每个周期两次，或每秒120次。当电压返回达到一定的电平时，再打开灯电路。

这个打开值基于调光开关旋钮或滑动条的位置。如果调光器被转到较亮的设置，将在切断后快速接通。电路在周期的大部分时间接通，因此其向灯泡供应每秒更多的能量。如果调光器被设置较低的光亮，电路将等待直到周期中的稍晚再接通。这种开关电路中的中心元件是三极管交流开关，或双向三极管开关。

双向三极管开关是较小的半导体器件，类似于二极管或晶体管。双向三极管开关具有连接到电路两端的两个端子和用于触发导通的第三栅极端子。两个端子之间总是有电压差，但是其随着交流电流的波动而变化。就是说，当电流以一个方向移动时，第一端子带正电，而第二端子带负电，以及当电流以另一个方向移动时，第一端子带负电，而第二端子带正电。

栅极通过可变电阻器的方式也被连接到电路。这种可变电阻器以与较旧的调光开关设计中的可变电阻基本相同的方式工作，但是其不浪费相当多的能量来产生热量。双向三极管开关作为电压驱动的开关动作，其利用控制开关动作的栅极上的电压，以及可变电阻器控制栅极上的电压。

当端子间存在正常的电压以及栅极上有较小的电压时，双向三极管开关像断开的开关一样动作(其不会导电)。一旦足够的电压被施加到栅极，其开始导电。双向三极管开关具有其保持导通所需要的最小“保持电流”。如果这种保持电流不满足，双向三极管开关将断开，无论调光器或负载存在多少电压。如果这种保持电流在典型AC期间不满足，双向三极管开关会重复触发，产生非预期的操作例如多个接通/断开周期。

实际的顺序取决于电流的方向改变，就是说，AC周期的哪一部分存在于双向三极管开关之间。通过使用用于不同光源例如发光二极管(LED)的双向三极管开关，引入了以前的解决方案迄今未解决的需求。

发明内容

示例实施例提供LED调光器兼容性的系统和方法。

系统的示例实施例包括具有至少一个LED的LED照明器件；以及被连接在LED照明器件与到LED照明器件的AC输入之间的功率因数校正(PFC)控制器。PFC控制器经配置确定LED照明器件是接收来自直接AC线路、后沿调光器还是来自前沿调光器的AC输入；以及基于所述确定控制被连接到LED照明器件的栅极晶体管。

其他实施例提供所述系统的方法和LED调光器兼容性的方法。示例方法包括确定LED照明器件是接收来自直接AC线路、后沿调光器还是来自前沿调光器的AC输入；以及基于这样的确定控制被连接到LED照明器件的功率因数校正(PFC)电路的栅极晶体管。

附图说明

图1示出用于白炽灯泡的墙壁调光器的示例实施例的电路图。

图2示出用于白炽灯泡的后沿调光器的示例实施例的电路图。

图3示出图2的后沿调光器的电压和电流曲线的示例实施例的信号图。

图4示出被用于控制前沿调光器中的调光的相位角的示例实施例的信号图。

图5示出被用于控制后沿调光器中的调光的相位角的示例实施例的信号图。

图6示出升压功率因数控制器电路的示例实施例的电路图。

图7示出结合调光开关的图6的升压功率因数控制器电路的示例实施例的电路图。

图8示出具有智能PFC控制器的图7的升压功率因数控制器电路的示例实施例的电路图。

图9示出图8电路的各种调光器输出和开关控制信号的示例实施例的信号图。