[发明专利]用于控制固态灯的系统和方法

说明书

固态驱动器电路可与低频干线电源或磁镇流器电源兼容或者与高频电子镇流器输入兼容。输入检测电路检测电源的频率，并且选择性地调整驱动电路，以在检测到电子镇流器时用作线性调节器，或者在检测到干线或磁镇流器时，用作开关模式调节器。

技术领域

本公开涉及用于控制固态灯的系统和相应的方法。

背景

固态灯由于其优异的效率取代了荧光灯和白炽灯。固态灯中的照明元件包括半导体材料，其中光通过电致发光发出。可采用各种类型的照明元件，诸如各种类型的发光二极管(LED)(包括硅、有机和聚合物LED)。本公开将特别讨论LED的情况，但是将认识到的是，其通常也适用于其它类型的固态灯。

需要对通过固态照明元件的电流进行控制，以确保提供最小量的功率以便发出所需亮度的光，但也不会超过最大功率量，以便防止对元件和电路造成损坏。为了照顾这一点，提供了LED驱动器电路。

镇流器也经常用于照明系统。镇流器是限制供应给负载的电流量的设备或电路。它们通常用在表现出负电阻特性的设备中，诸如气体放电灯，其中限制电流对于防止灯被破坏或故障是重要的。然而，镇流器也可用于限制普通的正电阻电路中的电流，包括供固态灯使用。镇流器通常与照明设备(luminaire)外壳集成，以用于当固态灯被插入到照明设备外壳的插座中时经由合适的电连接器与固态灯的驱动器电路耦合。

图1图示了LED照明系统100，其中LED驱动器电路包括线性调节器102，其向通常示为LED1到LEDn的一系列LED 104供电。线性调节器102与由电网(或可替代地，由离网电源)提供的干线电源(mains supply)106耦合。线性调节器可连接到干线AC电源，但具有低效率和高功耗，导致高散热。当连接到镇流器时，线性调节需要被调整，以便使LED驱动器电路的输入功率和输出功率平衡。

图2图示了照明系统200，其中开关调节器202用于控制供应给LED104的功率。开关调节器具有开关元件，其用于选择性地对能量储存元件进行充电或放电并选择性地将能量储存元件与负载耦合，以调节电压或电流特性并控制供应给负载的功率。各种不同的电路拓扑结构是已知的，包括但不限于降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器和单端初级电感器转换器(SEPIC)。开关调节器202比线性调节器更节能。

开关调节器202与AC干线电源或与在类似频率下工作的磁镇流器(magneticballast)一起良好工作。然而，当直接连接到电子镇流器时，开关调节器202可能会导致闪烁、不正确的输出电压和电流、不稳定且不可靠的操作或甚至导致对电路造成损坏。这是因为开关调节器被设计用于与AC输入或磁镇流器一起工作，这二者都是电压源。然而，电子镇流器用作电流源，因此当连接到镇流器时，开关调节器202的输入能量以及进一步的输入电压取决于其输出部分。如果在输入功率和输出功率之间有任何不匹配，则开关调节器202将经受输入电压不足或输入电压过大。

因此，可理解的是，现有的LED驱动器电路被设计为专门与干线电源一起使用或与电子镇流器一起使用。如果LED驱动器电路被设计用于与干线电源一起使用，则它将不与镇流器正常工作，反之亦然。

这对于灯的互操作性和灯的改造造成了问题。固态灯通常被设置在灯泡外壳中，并且包括驱动器电路和发光元件。照明系统可包括具有外壳和用于接收灯的插座的照明设备。通常，镇流器将被设置为灯具的一部分，以用于通过由灯泡外壳和照明设备插座提供的适当匹配的电连接器与被插入的灯电连接。

安装和维护照明装置的主要关注点是具有不同类型镇流器的灯的互操作性。照明设备可以或可以不具有安装的镇流器，并且固态灯的驱动器电路可以或可以不与镇流器兼容。因此，这意味着必须仔细检查灯和灯具的兼容性。这增加了用户的不便，并对必须制造、管理和支持多种不同产品以考虑可能的各种组合的制造商带来了复杂性。

因此，如果固态灯驱动器电路能够在与作为其输入的镇流器或AC电源耦合时工作将是非常有利的。

概述