CN102202445A - Led驱动电路、led照明用具、led照明装置和led照明*** - Google Patents

Led驱动电路、led照明用具、led照明装置和led照明*** Download PDF

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Abstract

LED驱动电路、LED照明用具、LED照明装置和LED照明***。一种LED驱动电路，其中输入交变电压并且驱动LED，并且该LED驱动电路可连接至相位控制调光器。该LED驱动电路设置有：边缘检测器，用于检测相位控制调光器的输出电压的边缘；以及电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至LED；其中由电流提取器从电流馈送线提取的电流值根据边缘检测器的检测结果改变。

Description

LED驱动电路、LED照明用具、LED照明装置和LED照明***
背景技术
发明领域
本发明涉及用于驱动LED(发光二极管)的LED驱动电路、以及具有LED作为光源的LED照明用具、LED照明装置及LED照明***。
现有技术
LED具有诸如低电流消耗和长服务寿命之类的特性，且LED应用不仅扩展到显示装置、还扩展到照明用具等。在LED照明用具中，通常使用多个LED单元以便获得期望的光强。
普通的照明用具通常使用商业电源(AC 100V至240V)，并且在利用LED照明用具代替白炽灯泡或其它普通照明用具的情况下，较佳的是将LED照明用具同样配置成使用与普通照明用具相同的商业电源(AC 100V至240V)。
在将调光器控制施加于白炽灯的情况下，使用相位控制调光器(通常称为白炽光控制)，其中通过在交流电源电压的某一相角接通开关元件(通常是晶闸管元件或三端双向可控硅元件)，能够由单个亮度元件容易地将调光器控制施加到白炽灯的电源。然而，当相位控制调光器连接至低瓦数白炽灯时，已知会发生闪烁或闪光，且正常的调光是不可能的。
在将调光器控制施加到使用AC电源的LED照明用具的情况下，无需修改地连接用于白炽灯的现有相位控制调光器的能力是较佳的。通过仅将现有设备用于调光并且仅将用具从白炽灯改变为LED照明用具，可实现相对于使用白炽灯的显著功耗降低。对用以形成专用于LED照明用具的调光设备的调光设备也没有修改，并且可保持兼容性，这导致设备成本降低。
图20示出常规的LED照明***的示例，藉此可将调光器控制施加于使用交流电源的LED照明用具。
图20中示出的LED照明***设置有相位控制调光器2、具有二极管电桥DB1和限流电路23的LED驱动电路以及LED模块3。相位控制调光器2串联 连接在交流电源1和LED驱动电路之间。
在相位控制调光器2中，半固定电阻器Rvar1的电阻值改变，由此三端双向可控硅Tri1在取决于半固定电阻器Rvar1的电阻值的电源相角处切换为导通。半固定电阻器Rvar1通常具有旋钮配置或滑动配置，且可通过改变半固定电阻器Rvar1旋钮的旋转角或改变滑动位置来将调光器控制施加到照明用具。相位控制调光器2设置有由电容器C1和电感器L1构成的噪声抑制电路，并且从相位控制调光器2反馈到AC电源线的噪声通过噪声抑制电路降低。
图21A至21D示出与三端双向可控硅Tri1导通时的相角0°、45°、90°和135°相对应的相位控制调光器2的输出电压V2的波形和二极管电桥DB1的输出电压VDB1的波形。随着三端双向可控硅Tri1切换为导通时的相角增大，二极管电桥DB1的输出电压VDB1的平均值减小，并且照明用具(图20中的LED模块3)的亮度降低。
图22A至22C示出图20中示出的LED照明***中的LED模块3两端的电压V3的波形的示例。图22A示出在亮调光器级别LED模块3两端的电压V3的波形，图22B示出在暗调光器级别LED模块3两端的电压V3的波形，而图22C示出在中间调光器级别(亮调光器级别和暗调光器级别之间的级别)LED模块3两端的电压V3的波形。
在设置亮调光器级别的情况下，在三端双向可控硅Tri1从截止切换至导通并且LED模块3发光之后，当LED模块3两端的电压V3下降到LED模块3的正向电压VF以下时，电流不再流入LED模块3并且三端双向可控硅Tri1切换为截止。LED模块3两端的电压V3因此急剧下降(参见图22A)。
图23A示出在设置亮调光器级别的情况下图20中示出的LED照明***的每个组件的电压/电流的模拟波形。图23A示出交流电源1的输出电压V1、LED模块3两端的电压V3以及流入LED模块3的电流I3的波形。在图23A所示的模拟结果中，半固定电阻器Rvar1的旋钮或滑块被设置在LED模块3的光强为最大值的位置；即，半固定电阻器Rvar1的电阻值被设置为0Ω。在图23A中，三端双向可控硅Tri1切换为导通和LED模块3两端的电压V3上升在相位是53°时发生。LED模块3的光强与LED模块3的平均电流成比例，且因此可根据LED模块3的平均电流来估计。LED模块3的平均电流和半固 定电阻器Rvar1的电阻值之间的关系如图24所示。假设在不提供相位控制调光器2的状态下LED模块3的光强是100％，在获得图23A的模拟结果的条件下LED模块3的光强是90.5％。
另一方面，在设置暗调光器级别的情况下，在三端双向可控硅Tri1从截止切换至导通并且LED模块3发光之后，当LED模块3两端的电压V3下降到LED模块3的正向电压VF以下时，电流不再流入LED模块3。然而，因为相移电容器C2和C3设置在相位控制调光器2中，电流从电容器C2和C3流入三端双向可控硅Tri1，并且三端双向可控硅Tri1不切换为截止(参见图22B)。
图23B示出在设置暗调光器级别的情况下图20中示出的LED照明***的每个组件的电压/电流的模拟波形。图23B示出交流电源1的输出电压V1、LED模块3两端的电压V3以及流入LED模块3的电流I3的波形。图23B还示出半固定电阻器Rvar1的电阻值是150kΩ时的模拟结果。在图23B中，三端双向可控硅Tri1切换为导通和LED模块3两端的电压V3上升在相位是141°时发生。在获得图23B的模拟结果的条件下，LED模块3的光强是0.71％。
例如，当电容器C2的电容值是100nF，电阻器R1的电阻值是5.6kΩ且电容器C2两端的电压的初始值是141V时，从电容器C2流出的电流用约900μs下降到三端双向可控硅Tri1的保持电流(在这种情况下为5mA)以下。具体地，三端双向可控硅Tri1通过电容器C2的保持时间大约为900μs。在电流自三端双向可控硅Tri1切换为导通后经过900μs之后停止流入LED模块3的情况下出现诸如图22A所示的波形，而在电流在900μs之内停止流入LED模块3的情况下出现诸如图22B所示的波形。如图22C所示，在条件正好介于两个波形的条件之间的情况下，即电流在三端双向可控硅Tri1切换为导通后的900μs停止流入LED模块3的情况下，出现图22A所示波形与图22B所示波形混合的波形。当出现图22C所示的状态时，电容器C2中电荷的量以及电阻器R1和电容器C2的时间常数的波动导致流入LED模块3的电流不稳定，灯闪烁，且在低级别调光期间出现闪烁。
图23C示出在设置中间调光器级别的情况下图20中示出的LED照明***的每个组件的电压/电流的模拟波形。图23C示出交流电源1的输出电压V1、LED模块3两端的电压V3以及流入LED模块3的电流I3的波形。图23C还 示出半固定电阻器Rvar1的电阻值是135kΩ时的模拟结果。在图23C中，三端双向可控硅Tri1从截止切换为导通以及LED模块3两端的电压V3上升的时序在相位137°和相位141°之间交替。在获得图23C的模拟结果的条件下，LED模块3的光强是1.58％。
在LED模块3的光强是约1至5％时一般出现上述低级别调光期间的闪烁问题，但因为有各种类型的调光器，范围1至5％仅仅是近似值，且低级别调光期间的闪烁问题也出现在1至5％以外的强度下。
在某些情况下，诸如以下所述的因素也导致LED模块3中的闪烁。当相位控制调光器2的三端双向可控硅Tri1从断开切换至导通时，LED模块3从断开切换至导通，且LED模块3的阻抗快速改变。由此在相位控制调光器2的输出电压快速变化的边缘部分出现减幅振荡，并且在出现这种减幅振荡的时段期间，有时出现流入三端双向可控硅Tri1的电流在正负之间振荡若干次的现象，并且三端双向可控硅Tri1随后切换为截止，这之后出现触发，流入三端双向可控硅Tri1的电流再次在正负之间振荡若干次，并且三端双向可控硅Tri1随后切换为截止。这种过程重复，并且LED模块3闪烁。
在照明用具是白炽灯的情况下，因为负载是钨或其它灯丝，即使当相位控制调光器2的三端双向可控硅Tri1从断开切换为导通时，也具有最小的阻抗波动，维持低阻抗状态，流入相位控制调光器2的电流没有快速变化，且直到交流电源1的输出电压接近0V稳定的调光操作都是可能的。
发明内容
本发明的一个目的是提供能够减少在LED驱动电路与相位控制调光器一起使用时出现的LED闪烁的LED驱动电路，并提供设置有该LED驱动电路的LED照明用具、LED照明装置和LED照明***。
根据本发明的用于实现上述目的的LED驱动电路是其中输入交变电压且驱动LED的LED驱动电路，且该LED驱动电路可连接至相位控制调光器；且该LED驱动电路包括：边缘检测器，用于检测相位控制调光器的输出电压的边缘；以及电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送到LED；其中由电流提取器从电流馈送线提取的电流值根据边缘检测器的检 测结果改变。
可采用一种配置，其中电流提取器从电流馈送线提取第一提取电流，以使在相位控制调光器内的相位控制元件的导通/断开状态切换并且LED发光之后在交变电压达到0V之前相位控制调光器内的相位控制元件不切换为断开；以及当边缘检测器检测到相位控制调光器的输出电压的边缘时，在预先设定的时间电流提取器从电流馈送线提取第二提取电流，第二提取电流的值与第一提取电流不同。
该LED驱动电路通过切换电流提取器使用的基准电压的值来在第一提取电流和第二提取电流之间切换。
可将LED驱动电路配置成在特定时间段内边缘检测器没有检测到相位控制调光器的输出电压的边缘的情况下不操作电流提取器。
LED驱动电路可包括用于检测LED驱动电流的电流检测器；并且该LED驱动电路可根据电流检测器的检测结果通过第一提取电流来控制电流提取器的电流提取操作的开/关状态。
LED驱动电路可包括用于检测LED驱动电流的电流检测器；并且LED驱动电路可根据电流检测器的检测结果改变第一提取电流的值。
LED驱动电路可包括用于检测交变电压或通过整流交变电压获得的电压的电压检测器；并且LED驱动电路可根据电压检测器的检测结果改变第一提取电流的值和第二提取电流的值。
边缘检测器可被配置成能够在上升边缘和下降边缘之间进行区分。
线圈可比电流提取器更接近电流馈送线的输入侧；并且第二提取电流具有脉冲形状波形。
可采用一种配置，其中LED驱动电路包括：电压检测器，用于检测交变电压或通过整流交变电压获得的电压；以及时差检测器，用于根据电压检测器的检测结果和边缘检测器的检测结果检测交变电压达到接近0值的点和交变电压快速改变的点之间的时差；以及LED驱动电路根据时差检测器的检测结果在短路和不短路LED之间进行切换。
LED驱动电路可包括用于延迟边缘检测器的输出的延迟单元，并且LED驱动电路根据延迟单元的输出在短路和不短路LED之间进行切换。
电流提取器可具有能够改变第二提取电流的下降时间的下降时间改变单元。
下降时间改变单元可具有连接至电流输出运算放大器的误差放大器和连接至误差放大器的输出的电容器。
下降时间改变单元可具有峰值保持电路和放电电路。
LED驱动电路可被配置成在LED运行时不通过第一电流提取使电流提取操作切换为关。
根据本发明用于实现上述目的的LED照明用具包括根据上述本发明各方面中的任一方面的LED驱动电路以及连接至LED驱动电路的输出端的LED。
根据本发明用于实现上述目的的LED照明装置包括根据上述本发明各方面中的任一方面的LED驱动电路，或根据上述本发明各方面中的任一方面的LED照明用具。
根据本发明用于实现上述目的的LED照明***包括根据上述本发明各方面中的任一方面的LED照明用具、或根据上述本发明各方面中的任一方面的LED照明装置、以及连接至LED照明用具或LED照明装置的输入端的相位控制调光器。
根据本发明，电流提取的量可根据相位控制调光器的输出电压的边缘的存在而改变，并且因此可减少由于多个原因引起的LED闪烁。
附图简述
图1是示出根据本发明的第一实施例的LED照明***的配置的视图；
图2是示出根据本发明的第二实施例的LED照明***的配置的视图；
图3是示出根据本发明的第三实施例的LED照明***的配置的视图；
图4是示出根据本发明的第四实施例的LED照明***的配置的视图；
图5是示出根据本发明的第五实施例的LED照明***的配置的视图；
图6是示出根据本发明的第六实施例的LED照明***的配置的视图；
图7是示出相位控制调光器的输出电压的波形以及二极管电桥的输出电压的波形的视图；
图8是示出根据本发明的第七实施例的LED照明***的配置的视图；
图9是示出根据本发明的第八实施例的LED照明***的配置的视图；
图10是示出二极管电桥的输出电压的波形的视图；
图11是示出根据本发明的第九实施例的LED照明***的配置的视图；
图12是示出根据本发明的第十实施例的LED照明***的配置的视图；
图13是示出二极管电桥的输出电压、提取电流和流入LED模块的电流的波形的示例的视图；
图14是示出根据本发明的第十一实施例的LED照明***的配置的视图；
图15是示出二极管电桥的输出电压、提取电流和流入LED模块的电流的波形的示例的视图；
图16是示出根据本发明的第十二实施例的LED照明***的配置的视图；
图17是示出二极管电桥的输出电压、提取电流和流入LED模块的电流的波形的示例的视图；
图18是示出根据本发明的LED照明用具、根据本发明的LED照明装置以及根据本发明的LED照明***的总体结构的示例的视图；
图19是示出根据本发明的LED照明用具的总体结构的另一示例的视图；
图20是示出常规LED照明***的示例的视图；
图21A是示出相位控制调光器的输出电压的波形以及二极管电桥的输出电压的波形的视图；
图21B是示出相位控制调光器的输出电压的波形以及二极管电桥的输出电压的波形的视图；
图21C是示出相位控制调光器的输出电压的波形以及二极管电桥的输出电压的波形的视图；
图21D是示出相位控制调光器的输出电压的波形以及二极管电桥的输出电压的波形的视图；
图22A是示出在设置亮调光器级别的情况下图20所示的LED照明***中LED模块两端的电压的波形的示例的视图；
图22B是示出在设置暗调光器级别的情况下图20所示的LED照明***中LED模块两端的电压的波形的示例的视图；
图22C是示出在设置中间调光器级别的情况下图20所示的LED照明*** 中LED模块两端的电压的波形的示例的视图；
图23A是示出在设置亮调光器级别的情况下图20中示出的LED照明***的每个组件的电压/电流的模拟波形图；
图23B是示出在设置暗调光器级别的情况下图20中示出的LED照明***的每个组件的电压/电流的模拟波形图；
图23C是示出在设置中间调光器级别的情况下图20中示出的LED照明***的每个组件的电压/电流的模拟波形图；以及
图24是示出LED模块的平均电流和半固定电阻器的电阻值之间的关系的视图。
优选实施例的详细描述
下文将参考附图描述本发明的实施例。
<第一实施例>
图1示出根据本发明的第一实施例的LED照明***的配置。在图1中使用相同的附图标记来指代与图20中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图1所示的根据本发明的第一实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4A。LED驱动电路4A是根据本发明的LED驱动电路的示例，并且具有二极管电桥DB1、边缘检测电路5、第一基准电压生成电路6、第二基准电压生成电路7、开关8、电流提取电路9和调节器电路10。
在图1所示的根据本发明的第一实施例的LED照明***中，交流电源1和相位控制调光器2串联连接至二极管电桥DB1的输入端，而调节器电路10和由一个或多个LED构成的LED模块3串联连接至二极管电桥DB1的输出端。电流提取电路9并联连接至由LED模块3和调节器电路10构成的串联电路。
图21A至21D示出相位控制调光器2的输出电压V2的波形的示例以及二极管电桥DB1的输出电压VDB1的波形的示例。
边缘检测电路5检测用于在其操作期间将LED驱动电流馈送到LED模块的电源馈送线LN1的电压VLN1的快速变化(边缘)。第一基准电压生成电路6生成第一基准电压，且第二基准电压生成电路7生成第二基准电压，第二基 准电压具有与第一基准电压不同的值。
当边缘检测电路5检测到电压VLN1中的边缘时，开关8选择从第二基准电压生成电路7输出的第二基准电压并将该第二基准电压馈送至电流提取电路9。在边缘检测电路5检测到电压VLN1中的边缘之后经过预定时间，开关8选择从第一基准电压生成电路6输出的第一基准电压并将该第一基准电压馈送至电流提取电路9。通常将上述预定时间设置为充分允许相位控制调光器2的输出电压的减幅振荡的时间。
电流提取电路9是用于从电源馈送线LN1提取电流的电路，并且根据基准电压值改变从电源馈送线LN1提取的电流值。电流提取电路9的提取电流值在将第二基准电压从开关8馈送到电流提取电路9时比在将第一基准电压从开关8馈送到电流提取电路时要大。
调节器电路10是用于使流入LED模块3的LED驱动电流恒定的电路。
在相位控制调光器2的输出电压的减幅振荡时段中(即，构成相位控制调光器2的噪声防止滤波器的电容器C1和电感器L1的谐振波长2π√(LC)的若干周期的时段，其中L是电感器L1的电感值且C是电容器C1的静电电容值)，由电流提取电路9的提取电流(根据第二基准电压的提取电流)维持三端双向可控硅Tri1的保持电流，并且三端双向可控硅Tri1不切换为截止。因此可在相位控制调光器的三端双向可控硅Tri1从截止切换为导通时减少LED模块3的闪烁。
通过电流提取电路9的提取电流(根据第一基准电压的提取电流)维持三端双向可控硅Tri1的保持电流，并且在相位控制调光器2内的三端双向可控硅Tri1切换为导通且LED模块3发光之后在交流电源1的输出电压达到0V之前三端双向可控硅Tri1不切换为截止，因此有可能在低级别调光期间减少LED模块3的闪烁。还可通过将根据第一基准电压的提取电流设置为在可充分维持三端双向可控硅Tri1的保持电流的范围中的小值来将电流提取电路9的功耗为低。
必须设置电流提取电路9的每个提取电流的值(根据第一基准电压的提取电流和根据第二基准电压的提取电流)，同时要考虑到电流提取电路9不仅提取流入三端双向可控硅Tri1的电流、还提取不直接流入三端双向可控硅Tri1 的电流的事实。
第一基准电压生成电路6和第二基准电压生成电路7还共享其部分或全部构成部件。
<第二实施例>
图2示出根据本发明的第二实施例的LED照明***的配置。在图2中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图2所示的根据本发明的第二实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4B。LED驱动电路4B是根据本发明的LED驱动电路的示例，且具有上述LED驱动电路4A的配置并添加开关11。
开关11设置在电源馈送线LN1和电流提取电路9之间。在边缘检测电路5在某一时段(例如，交流电源1的输出电压的半个周期)内不检测电压VLN1的边缘的情况下，即，在相位控制调光器2不用于调光，或LED驱动电路4B不直接连接至交流电源1的情况下，与图2所示的配置不同，开关11切换为断开以使电流提取电路9不提取电流。
因为在相位控制调光器2不用于调光时或在LED驱动电路4B直接连接至交流电源1时电流提取电路9的电流提取操作通常是不必要的，与图2所示配置不同，可消除电流提取电路9的不必要功耗，且可通过断开开关11提高效率以使电流提取电路9不提取电流。此外，目前分类为调光器兼容或不兼容产品的LED照明用具能够通用，且可能废除调光器兼容或不兼容的产品区分。
<第三实施例>
图3示出根据本发明的第三实施例的LED照明***的配置。在图3中使用相同的附图标记来指代与图2中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图3所示的根据本发明的第三实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4C。LED驱动电路4C是根据本发明的LED驱动电路的示例，且具有上述LED驱动电路4B的配置并添加电流检测电路12。
电流检测电路12检测流入LED模块3的LED驱动电流。开关11根据电流检测电路12的检测结果操作而不是根据边缘检测电路5的检测结果操作。从相位控制调光器2的观点上看，情况是流入LED模块3的LED驱动电流等 价于由电流提取电路9提取的电流。因此，在本实施例中，对于电流检测电路12检测的LED驱动电流低于预制阈值的时段，开关11切换为导通以使电流提取电路9提取电流。因为可由此减少电流提取电路9不必要的电流提取，所以能提高效率。此外，目前分类为调光器兼容或不兼容产品的LED照明用具能够通用，且可能废弃调光器兼容或不兼容的产品区分。
<第四实施例>
图4示出根据本发明的第四实施例的LED照明***的配置。在图4中使用相同的附图标记来指代与图3中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图4所示的根据本发明的第四实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4D。LED驱动电路4D是根据本发明的LED驱动电路的示例，且被配置成从上述LED驱动电路4C的配置中省略开关11，并且用能够改变第一基准电压值的第一基准电压生成电路6′替换第一基准电压生成电路6。
第一基准电压生成电路6′根据电流检测电路12的检测结果改变第一基准电压值，以使流入LED模块3的LED驱动电流和电流提取电路9的提取电流(根据第一基准电压的提取电流)的和是某一值。因此进一步提高效率。
<第五实施例>
图5示出根据本发明的第五实施例的LED照明***的配置。在图5中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图5所示的根据本发明的第五实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4E。LED驱动电路4E是根据本发明的LED驱动电路的示例，且被配置成将电压检测电路13添加到上述LED驱动电路4A的配置，用能够改变第一基准电压值的第一基准电压生成电路6′替换第一基准电压生成电路6，并用能够改变第二基准电压值的第二基准电压生成电路7′替换第二基准电压生成电路7。
电压检测电路13检测电源馈送线LN1的电压VLN1。第一基准电压生成电路6′根据电压检测电路13的检测结果改变第一基准电压的值，第二基准电压生成电路7′根据电压检测电路13的检测结果改变第二基准电压的值。在世界各国中商业交流电源在100V至240V的电压范围内改变，并且因为提取电流 的最优值根据交流电源1的电压值改变，通过采用如本实施例的电流提取电路9的提取电流值根据电源馈送线LN1的电压VLN1改变的配置，一种类型的LED照明用具可与各种商业电源兼容。
<第六实施例>
图6示出根据本发明的第六实施例的LED照明***的配置。在图6中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图6所示的根据本发明的第六实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4F。LED驱动电路4F是根据本发明的LED驱动电路的示例，且被配置成用上升/下降边缘检测电路14替换上述LED驱动电路4A的配置中的边缘检测电路5，用能够改变第一基准电压值的第一基准电压生成电路6′替换第一基准电压生成电路6，并用能够改变第二基准电压值的第二基准电压生成电路7′替换第二基准电压生成电路7。
相位控制调光器包括其中通过将相位控制元件(参见图21A至21D)(例如相位控制调光器2)从断开切换到接通来执行相位控制的一种类型，以及其中通过将相位控制元件(参见图7)从接通切换到断开来执行相位控制的一种类型。
上升/下降边缘检测电路14检测电源馈送线LN1的电压VLN1的边缘，而且确定所检测的边缘是上升边缘还是下降边缘。第一基准电压生成电路6′根据由上升/下降边缘检测电路14检测的边缘是上升边缘还是下降边缘来改变第一基准电压值，并且第二基准电压生成电路7′根据由上升/下降边缘检测电路14检测的边缘是上升边缘还是下降边缘来改变第二基准电压的值。通过由此采用其中电流提取电路9的提取电流值根据相位控制调光器的类型改变的配置，即使对于不同类型的相位控制调光器也可设置提取电流的最优值。因此可提高调光性能和效率。
<第七实施例>
图8示出根据本发明的第七实施例的LED照明***的配置。在图8中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图8所示的根据本发明的第七实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4G。LED驱动电路4G是根据本发明的LED 驱动电路的示例，且具有上述LED驱动电路4A的配置并添加线圈15。
线圈15被设置在电源馈送线LN1上边缘检测电路5和电流提取电路9之间。通过向电流提取电路9的提取电流——根据第二基准电压的提取电流——赋予脉冲形状，能将能量存储在线圈15中，因此可提高效率。
<第八实施例>
图9示出根据本发明的第八实施例的LED照明***的配置。在图9中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图9所示的根据本发明的第八实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4H。LED驱动电路4H是根据本发明的LED驱动电路的示例，且具有上述LED驱动电路4A的配置并添加电压检测电路13、时差检测电路16和开关17。
电压检测电路13检测电源馈送线LN1的电压VLN1。时差检测电路16基于电压检测电路13的检测结果和边缘检测电路5的检测结果，检测电压VLN1达到接近0值的点P1和电压VLN1快速改变的点P2之间的时差ΔT(参见图10)。
开关17并联连接至LED模块3，并且当电压检测电路13检测的时差ΔT等于或大于设定范围时切换为接通。在本实施例中，当相位控制调光器2的三端双向可控硅在大相位中从截止切换到导通时，LED模块3完全熄灭。因此，本实施例是对于在相位控制调光器2的输出有限时LED不熄灭的情况的有效对策。
<第九实施例>
图11示出根据本发明的第九实施例的LED照明***的配置。在图11中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图11所示的根据本发明的第九实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4I。LED驱动电路4I是根据本发明的LED驱动电路的示例，且具有上述LED驱动电路4A的配置并添加开关17和延迟电路18。
延迟电路18是用于延迟边缘检测电路5的输出的电路。开关17并联连接至LED模块3并根据延迟电路18的输出操作。在通过边缘检测电路5的边缘检测之后过去了某一时间时，开关17从接通切换到断开。
本发明的实施例的配置作为防止在相位控制调光器2的输出有限的状态下用于打开照明的主开关(未示出)切换为接通之后LED模块3立即发光的手段是有效的。
<第十实施例>
图12示出根据本发明的第十实施例的LED照明***的配置。在图12中使用相同的附图标记来指代与图1中相同的组件，并且将不再给出其详细描述。图12所示的根据本发明的第十实施例的LED照明***设置有相位控制调光器2、LED模块3以及LED驱动电路4J。LED驱动电路4J是根据本发明的LED驱动电路的示例，并且具有边缘检测电路5、电流提取电路9′、调节器电路10、电流检测电路12、低电源电压保护电路19、过压保护电路20和热保护电路21。电流提取电路9′对应于由图1所示的第一基准电压生成电路6、第二基准电压生成电路7、开关8和电流提取电路9构成的电路。
当二极管电桥DB1的输出电压增加时，电流经由起动电阻器RIN1流入齐纳二极管D1，并且齐纳电压(22V)出现在高电压晶体管M1的栅极处。边缘检测电路5的输入端子连接至高电压MOS晶体管M1的源极，从高电压MOS晶体管M1的源极输出的是通过将高电压MOS晶体管M1的栅极电压减去与高电压MOS晶体管M1的栅极-源极电压相当的量而获得的电压。
因此，当相位控制调光器2的输出升高时，阶梯状电压被输入到边缘检测电路5。在边缘检测电路5中，边缘检测电路5的输入电压通过由电阻器R9和电容器CTP构成的低通滤波器滤波，然后反相；所得信号与边缘检测电路5的输入电压在逻辑积门AND1中相乘。边缘检测电路5因此输出与二极管电桥DB1的输出电压的边缘同步的具有某一恒定脉冲宽度的脉冲信号。可通过适当地选择电阻器R9的电阻值和电容器CTP的电容值可变地调节该脉冲宽度。
基于基准电压VREF PULL(1[V])由放大器AMP1缓冲电流提取电路9′的输入信号。当边缘检测电路5的输出信号是高电平时，开关SW1断开，且放大器AMP1的输出因此如下所示。
(R10+R11)/R11×1[V]
当边缘检测电路5的输出信号是低电平时，开关SW1接通，且放大器AMP1的输出因此是1[V]。通过配置一种设置使得例如R10(电阻值)∶R11(电 阻值)＝4∶1，可在放大器AMP1中选择性地输出1[V]和5[V]。
通过这种配置，第一基准电压是1[V]，第二基准电压是5[V]，且这些基准电压可与二极管电桥DB1的输出电压的边缘同步地切换。由放大器AMP2、高电压MOS晶体管MPULL和电阻器RPULL构成的恒流电路生成具有根据放大器AMP1的输出电压值的值的提取电流。在上述恒流电路中，施加反馈以使放大器AMP2的非反相输入端子和反相输入端子处于相同电势。根据第一基准电压的提取电流(第一提取电流)的值因此是1/RPULL[A]。
根据第二基准电压的提取电流(第二提取电流)是5/RPULL[A]。
调节器电路10是由放大器AMP3、高电压MOS晶体管MLED和电阻器RLED构成的恒流电路，其中基准电压是VREF_LED(1[V])。施加反馈以使放大器AMP3的非反相输入端子和反相输入端子处于相同电势。流入LED模块3的LED驱动电流因此是1/RLED[A]。
电流检测电路12是将高电压MOS晶体管MLED和电阻器RLED两端的电压作为其输入的电路。当电阻器RLED的端子两端的电压超过0.8[V]时，电流检测电路12的输出改变为低电平，并且根据电流检测电路9内的或非门NOR1，MOS晶体管M3切换为导通，放大器AMP2的输出改变为GND电平，且电流提取操作切换为关。
如从以上描述所显而易见的，通过图12所示的配置，第一基准电压和第二基准电压可与二极管电桥DB1的输出电压的边缘同步切换，且可通过确定电阻器R10和电阻器R11的电阻值比来按需自由设置第一基准电压和第二基准电压的比。可采用一种配置，其中通过外部输入改变电阻器R10的电阻值从而改变第一基准电压和第二基准电压的比。图13示出二极管电桥DB1的输出电压VDB1、提取电流I9和流入LED模块3的电流I3的波形的示例。
通过将放大器AMP2配置为电流输出型运算放大器并将电容器CPG***在放大器AMP2和GND之间，可能控制根据第二基准电压的提取电流的波形的上升和下降时间。取决于相位控制调光器2的类型，当根据第二基准电压的提取电流中出现急剧变化时，相位控制调光器2有时由于谐振而故障，并且在调光期间出现闪烁。因此可通过减慢提取电流的变化而防止相位控制调光器2的故障。
<第十一实施例>
图14示出根据本发明的第十一实施例的LED照明***的配置的相关部件。图14所示的根据第十一实施例的LED照明***具有图12所示的根据本发明第十实施例的LED照明***的配置，其中电流提取电路9′、调节器电路10和电流检测电路12的具体配置改变。
在本实施例中，电流提取电路9′具有梯形波生成电路22。梯形波生成电路22设置有运算放大器AMP2、二极管D2、NMOS晶体管M3、NMOS晶体管M4和电容器C1，且可通过NMOS晶体管M4的放电电流按需设置根据第二基准电压的提取电流(第二提取电流)的下降时间。如图15所示，第二提取电流的下降时间由此延长，且可防止伴随急剧电流变化的相位控制调光器2的故障。
<第十二实施例>
图16示出根据本发明的第十二实施例的LED照明***的配置的相关部件。图16所示的根据第十二实施例的LED照明***具有图12所示的根据本发明第十实施例的LED照明***的配置，其中电流提取电路9′、调节器电路10和电流检测电路12的具体配置改变。
在本实施例中，通过向用于设置电流提取电路9′的提取电流值的基准电压的切换提供三个电平，例如，当LED模块3的LED运行时可生成根据第三基准电压的提取电流(第三提取电流)，且可将根据第三基准电压的提取电流(第三提取电流)设置成根据第一基准电压的提取电流(第一提取电流)的1/2。图17示出二极管电桥DB1的输出电压VDB1、提取电流I9和流入LED模块3的电流I3的波形的示例。
本实施例在LED驱动电流小的LED照明用具中是有效的，并且在LED驱动电流单独不足以产生用于防止相位控制调光器2的故障的提取电流的情况下，防止在LED模块3的LED运行时提取电流完全减少到0，并且从相位控制调光器2的观点上看确保了充足的提取电流。
<修改>
本发明的LED驱动电路的输入电压不限于日本国内100V的商业电源电压。通过将本发明的LED驱动电路的电路常数设置为适当值，可将外国电源 电压或降压交流电压用作本发明的LED驱动电路的输入电压。在第十五实施例中，如上所述，一种类型的LED驱动电路可与各种商业电源兼容。
还可通过将电流保险丝或其它保护元件添加到本发明的LED驱动电路来提供更安全的LED驱动电路。
在上述根据本发明的LED驱动电路的配置中，电流提取器设置在二极管电桥的输出端，但电流提取器也可设置在二极管电桥的输入端。
输入本发明的LED驱动电路的电压不限于基于正弦波交流电压的电压，且可以是另一种交流电压。
上述所有LED驱动电路还设置有二极管电桥，但二极管电桥不是本发明的LED驱动电路的必要构成元件。在不提供二极管电桥的配置中，提供具有相互不同的正向的两个LED模块，且为每个LED模块提供电流提取电路和其它组件。这种配置的优点在于不需要二极管电桥，由于不需要二极管电桥的事实在某种程度上提高了电源效率，且LED驱动电流的占空比是在全波整流后驱动LED的***的一半，从而延长了LED的寿命(意味着较少的光通量降低)。然而，这种配置的缺点在于，LED元件的数量翻倍，由此增加成本。
可以任何方式组合并实现上述实施例和修改，只要其特征不彼此不兼容即可。
<根据本发明的LED照明用具>
最后，将描述本发明的LED照明用具的总体结构。图18示出根据本发明的LED照明用具、根据本发明的LED照明装置以及根据本发明的LED照明***的总体结构的示例。图18示出本发明的紧致自镇流LED照明用具200的部分剖视图。外壳或衬底202、由设置在外壳或衬底202的前表面(面向灯泡的顶部)的一个或多个LED元件构成的LED模块201、以及设置在外壳或衬底202的后表面(面向灯泡的底部)的电路203设置在本发明的紧致自镇流LED照明用具200中。例如，上述本发明的LED驱动电路的示例可在电路203中使用。电路203不限于上述根据本发明的LED驱动电路的示例，且显然电路203可以是其中输入交变电压且驱动LED的任意LED驱动电路，且该LED驱动电路可连接至相位控制调光器；该LED驱动电路包括：边缘检测器，用于检测相位控制调光器的输出电压的边缘；以及电流提取器，用于从电流馈送 线提取电流以将LED驱动电流馈送到LED；其中由电流提取器从电流馈送线提取的电流的值根据边缘检测器的检测结果改变。
本发明的紧致自镇流LED照明用具200固定于其中的LED照明用具底座300和光控制器(相位控制调光器)400串联连接至交流电源1。本发明的紧致自镇流LED照明用具200和LED照明用具底座300构成LED照明装置(顶灯、吊灯、厨房灯、凹灯、落地灯、聚光灯、脚踏灯等)。本发明的LED照明***500由本发明的紧致自镇流LED照明用具200、LED照明用具底座300和光控制器400构成。例如，LED照明用具底座300设置在内部的天花板墙面上，并且例如光控制器400设置在内侧墙面上。
因为本发明的紧致自镇流LED照明用具200可附连至LED照明用具底座300和从其分离，所以可仅通过在使用常规白炽灯泡、荧光灯等现有照明装置和照明***中用本发明的紧致自镇流LED照明用具200替换白炽灯泡、荧光灯或其它照明用具，来减少由于电源线的电压波动连同相位控制调光器输出的振荡导致相位控制元件的保持电流不足时发生的LED的闪烁或闪光。
图18示出在光控制器400是图20所示的相位控制调光器的情况下光控制器400的外观，并且光控制器400被配置成调光度可通过使用亮度旋钮来改变。还可采用其中调光度可通过使用亮度滑块代替旋钮来改变的配置。
以上将光控制器400描述为直接通过人使用亮度旋钮或亮度滑块来操作，但这种配置不是限制性的；且人还可使用遥控或其它无线信号来远程操作光控制器400。换言之，通过将无线信号接收机提供给光控制器的主体作为接收端，并且提供发射机主体(例如，遥控发射机、移动终端等)作为具有向无线信号接收机发射光控制信号(例如，调光器信号、光开/关信号和其它信号)的无线信号发射单元的发射端，远程操作是可能的。
本发明的LED照明用具不限于紧致自镇流LED照明用具，并且可以是图19所示的灯型LED照明用具600、环型LED照明用具700或直管型LED照明用具800。在这些类型的照明用具中的任一种中，本发明的LED照明用具内部至少设置有LED和LED驱动电路，在该LED驱动电路中输入交变电压且驱动LED，且该LED驱动电路可连接至相位控制调光器；LED驱动电路，其包括用于检测相位控制调光器的输出电压的边缘的边缘检测器；以及电流提取 器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送到LED；其中由电流提取器从电流馈送线提取的电流值根据边缘检测器的检测结果改变。

Claims (21)

1.一种LED驱动电路，其中输入交变电压并且驱动LED，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路包括：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流的值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述电流提取器从所述电流馈送线提取第一提取电流，以使在所述相位控制调光器内的相位控制元件切换接通/断开状态并且所述LED发光之后在所述交变电压达到0V之前所述相位控制调光器内的相位控制元件不切换为断开；以及
当所述边缘检测器检测到所述相位控制调光器的输出电压的边缘时，在预先设定的时间所述电流提取器从所述电流馈送线提取第二提取电流，所述第二提取电流的值与所述第一提取电流不同。
3.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述LED驱动电路通过切换所述电流提取器使用的基准电压的值来在所述第一提取电流和所述第二提取电流之间切换。
4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，
在特定时间段内所述边缘检测器没有检测到所述相位控制调光器的输出电压的边缘的情况下，所述LED驱动电路不操作所述电流提取器。
5.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述LED驱动电路包括用于检测所述LED驱动电流的电流检测器；以及
所述LED驱动电路根据所述电流检测器的检测结果通过所述第一提取电流来控制所述电流提取器的电流提取操作的开/关状态。
6.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述LED驱动电路包括用于检测所述LED驱动电流的电流检测器；以及
所述LED驱动电路根据所述电流检测器的检测结果改变所述第一提取电流的值。
7.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述LED驱动电路包括用于检测所述交变电压或通过整流所述交变电压获得的电压的电压检测器；以及
所述LED驱动电路根据所述电压检测器的检测结果改变所述第一提取电流的值和所述第二提取电流的值。
8.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述边缘检测器能够在上升边缘和下降边缘之间进行区分。
9.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，
线圈被设置为比所述电流提取器更靠近所述电流馈送线的输入侧；以及
所述第二提取电流具有脉冲形状波形。
10.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述LED驱动电路包括：
电压检测器，用于检测所述交变电压或通过整流所述交变电压获得的电压；以及
时差检测电路，用于根据所述电压检测器的检测结果和所述边缘检测器的检测结果检测所述交变电压达到接近0值的点和所述交变电压快速改变的点之间的时差；以及
所述LED驱动电路根据所述时差检测器的检测结果在短路和不短路所述LED之间进行切换。
11.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述LED驱动电路包括用于延迟所述边缘检测器的输出的延迟单元；以及
所述LED驱动电路根据所述延迟单元的输出在短路和不短路所述LED之间进行切换。
12.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述电流提取器具有能够改变所述第二提取电流的下降时间的下降时间改变单元。
13.如权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述下降时间改变单元具有连接至电流输出运算放大器的误差放大器和连接至所述误差放大器的输出的电容器。
14.如权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述下降时间改变单元具有峰值保持电路和放电电路。
15.如权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，
当所述LED运行时，所述LED驱动电路不通过所述第一电流提取使电流提取操作切换为关。
16.一种LED照明用具，包括：
LED驱动电路；以及
连接至所述LED驱动电路的输出端的LED；
其中
所述LED驱动电路是其中输入交变电压并且驱动LED的LED驱动电路，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路包括：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
17.一种LED照明装置，包括：
LED驱动电路；
其中
所述LED驱动电路是其中输入交变电压并且驱动LED的LED驱动电路，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路包括：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流的值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
18.一种LED照明装置，包括：
LED照明用具；
其中
所述LED照明用具是包括以下组件的LED照明用具：
LED驱动电路；以及
连接至所述LED驱动电路的输出端的LED；
其中
所述LED驱动电路是其中输入交变电压并且驱动LED的LED驱动电路，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路包括：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
19.一种LED照明***，包括：
LED照明用具；以及
连接至所述LED照明用具的输入端的相位控制调光器；
其中
所述LED照明用具是具有以下组件的LED照明用具：
LED驱动电路；以及
连接至所述LED驱动电路的输出端的LED；
其中
所述LED驱动电路是其中输入交变电压并且驱动LED的LED驱动电路，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路包括：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
20.一种LED照明***，包括：
LED照明装置；以及
连接至所述LED照明装置的输入端的相位控制调光器；
其中
所述LED照明装置是具有以下组件的LED照明装置：
LED驱动电路；
其中
所述LED驱动电路是其中输入交变电压并且驱动LED的LED驱动电路，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路具有：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
21.一种LED照明***，包括：
LED照明装置；以及
连接至所述LED照明装置的输入端的相位控制调光器；
其中
所述LED照明装置是包括以下组件的LED照明装置：
LED照明用具；
其中
所述LED照明用具是包括以下组件的LED照明用具：
LED驱动电路；以及
连接至所述LED驱动电路的输出端的LED；
其中
所述LED驱动电路是其中输入交变电压并且驱动LED的LED驱动电路，并且所述LED驱动电路可连接至相位控制调光器；所述LED驱动电路具有：
边缘检测器，用于检测所述相位控制调光器的输出电压的边缘；以及
电流提取器，用于从电流馈送线提取电流以将LED驱动电流馈送至所述LED；其中
由所述电流提取器从所述电流馈送线提取的电流值根据所述边缘检测器的检测结果改变。
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