CN105794318B - 动态控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种实现为与LED装置(2)串联的动态控制电路(1)，其特征在于，第一开关元件(Q1)实现为提供用于LED电流(I_LED)的路径，以及监控装置(M)实现为根据LED电流(I_LED)的水平控制第一开关元件(Q1)，使得动态控制电路(1)呈现串联阻抗(Z_dyn)，其中串联阻抗(Z_dyn)响应于通过LED装置(2)的LED电流(I_LED)的降低而逐渐增加。本发明还描述了可调光照明装置(10)，包括：LED装置(2)；驱动器(3)，实现为向LED装置(2)提供输入电压(Vin)和输入电流(I_LED)；以及这种动态控制电路(1)，与LED装置(2)串联。本发明还描述了改装LED灯泡(100)以及驱动LED装置的方法。

Description

动态控制电路

技术领域

本发明描述了动态控制电路、可调光照明装置、改装LED灯泡以及用于驱动可调光LED照明装置的方法。

背景技术

随着发光二极管变得越来越便宜并且越来越具有吸引力来用于改装的照明应用，要求低成本的驱动器解决方案。现有技术已知各种驱动器拓扑，例如在US 8,698,407B1、US2014/0049730A1、US 2007/0097043A1、US 2012/0181940A1和US 2010/0156324A1中所描述的。

在改装的LED照明产品中，在标准灯泡安装装置(诸如GU10安装装置)中，一个或多个功率LED与驱动器电路结合到一起。具有多种方式来从市电电源或功率转换器向改装LED灯供电。然而，由于期望在一定程度上灵活地管理不同LED的不同正向电压，所以驱动器电路通常基于开关模式电源(SMPS)。例如，驱动器可以包括单级自激振荡SMPS。

优选地，改装LED照明应用应该能够与现有的调光器结合使用。广泛使用类型的遗留前沿调光器通常被配置为通过对整流的市电电压的前沿部分执行相切来跟随整流器和操作。“相切角”是指调光器抑制或切割整流市电电压信号的半波所达到的角度(0°和180°之间)。必须配置在这种遗留调光器和LED之间的LED灯驱动器接收该相切输入电压，并且必须能够满足特定要求，诸如提供最小保持电流。这例如可以通过具有连接在开关模式电源的输出两端的缓冲电容器的功率转换器来实现。缓冲电容器平滑驱动器输出处的相切电压，但是缓冲电容器上的电压波纹会导致LED电流的一定程度的波纹。在不调光或者LED操作的仅略微调光模式期间(小相切角)，LED电流相对较高，使得与调光模式相比电流波纹效应较小，例如在90°导通角的情况下，并且不会对光输出产生不利的影响。然而，随着增加LED效率，功率LED的等效串联电阻(ESR)降低，并且LED的ESR大概与其额定电流成反比。因此，对于具有低ESR的LED来说，缓冲电容器上的电压波纹将对LED电流波纹具有显著的影响，这在大约90°的相切角处达到最大，并且会在LED的光输出上引起明显的闪烁。

降低LED电流波纹以达到抑制闪烁目的的一种方式可以使用较大的缓冲电容器。然而，由于驱动器和LED通常在改装的灯泡产品中实施，所以物理灯泡尺寸存在排除使用较大电容器的设计约束，这是因为物理尺寸通常会随电容而增加。解决不期望的波纹的另一种方式可以是使用与LED串联的附加功耗电阻器。然而，当以非调光操作模式驱动LED时，这些功耗电阻器由于功率损失而降低了照明电路的效率。因此，从环境角度来说功耗电阻器不具有吸引力，因为趋势是朝向能量效率更高的照明解决方案。

因此，本发明的目的在于提供一种从可调光电源驱动LED装置同时避免上述问题的改进方式。

发明内容

本发明的目的通过权利要求1的动态控制电路、权利要求8的可调光照明装置、权利要求13的改装LED灯泡以及权利要求14的驱动LED装置的方法来实现。

根据本发明，动态控制电路实现为与LED装置串联，并且包括：第一开关元件，实现为为LED电流提供路径；以及监控装置，实现为根据LED电流的水平控制第一开关元件，使得动态控制电路针对LED装置的驱动器呈现串联阻抗，其中串联阻抗响应于通过LED装置的LED电流的降低而逐渐增加。这里，术语“LED电流”的可接受含义应该理解为通过LED装置的平均LED电流。LED电流在调光器(先前的驱动器)对市电电压执行相切时降低，使得一部分市电电压传输到LED驱动器上。因为串联阻抗响应于平均LED电流改变，所以根据本发明的动态控制电路可以认为是“可控串联阻抗”。用于描述动态控制电路的串联阻抗的术语“逐渐增加”理解为含义为阻抗响应于平均LED电流的降低而平滑增加而不存在任何显著的不连续或中断，并且随后动态控制电路的串联阻抗将响应于平均LED电流的增加而逐渐降低。换句话说，动态控制电路的串联阻抗与平均LED电流成比例地平滑改变，例如成反向的非线性比例。

根据本发明的动态控制电路的优势在于，在非调光或稍微调光的操作模式期间，其仅呈现较低的串联阻抗，使得不会不利地影响LED照明电路的效率。然而，在非常低的调光水平下，动态控制电路呈现的阻抗相对较高。LED装置的包括缓冲电容器的灯驱动器将“看见”这种较高的阻抗，并且将更加有效地利用驱动器输出处的缓冲电容器。根据本发明的动态控制电路的另一优势在于，可以显著降低LED电流上的波纹。这将在以下进行详细解释。根据本发明的控制电路可以响应缓冲电容器上的变化或对其作出反应(其显示出由于调光器和驱动器的正弦输入电压所引起的波纹)，并且可以在瞬时功率低于开关模式功率转换器的平均输出功率期间控制缓冲电容器的放电。为此，根据本发明的控制电路可以认为是“动态放电电路”。

根据本发明，可调光照明装置包括LED装置；驱动器实现为向LED装置提供输入电压和输入电流；以及根据本发明的动态控制电路与LED装置串联。

根据本发明的可调光照明装置的优势在于，当在未调光操作模式或仅稍微调光模式下操作时，在具有大相切角的调光水平下改进了LED的行为，同时照明装置的高效率保持不受影响。

根据本发明，改装LED灯泡包括：壳体，具有用于连接至可调光电源的GU10插座连接器；LED装置，安装在壳体中的电路板上；以及根据本发明的动态控制电路，与LED装置串联。

具有GU10插座的灯泡被广泛用于各种照明应用，诸如家庭照明。老旧的照明安装装置通常被设计用于与多切面反射器光源(例如，MR16卤素灯)一起使用，并且通常设计用于与诸如前沿相切调光器的调光器一起使用。根据本发明的改装灯泡的优势在于，其可用于替代诸如MR16卤素灯的光源，并且可以结合大部分遗留的前沿相切调光器来使用。因此，根据本发明的改装LED灯泡可朝向降低平均家庭能耗的方向做出显著贡献。

根据本发明，驱动LED装置的方法包括以下步骤：将根据本发明的动态控制电路与LED装置串联；向LED装置提供LED电流；以及操作动态控制电路，以响应于降低通过LED装置的LED电流而实现串联阻抗的增加。

根据本发明的方法的优势在于，通过随着LED电流的降低增加电路的串联阻抗，可以改进低ESR LED和遗留调光器的兼容性。这使得可以改进驱动器输出处连接的缓冲电容器的利用。由动态控制电路呈现的增加串联阻抗将补偿有效LED的低ESR。同时，根据本发明的方法可以确保LED的改进的输出性能，因为可以有利地降低或消除低调光模式的闪烁。

从属权利要求及以下描述特别公开了本发明的优势实施例和特征。实施例的特征可以适当组合。一个权利要求类别的背景中描述的特征可以同样地应用于另一权利要求类别。

以下但不以任何方式限制本发明，可以假设驱动器包括开关模式电源，例如单级自振荡电源。还可以假设驱动器包括横跨其输出连接的缓冲电容器，以确保与遗留调光器(优选为前沿相切调光器)的兼容性。

以下，表述“非调光操作模式”或“未调光操作模式”可以理解为调光器导通角接近180°的任何操作模式，例如LED装置的相对输出功率接近100％的范围。表述“调光操作模式”可以理解为调光器导通角使得光输出显著小于全光输出的任何操作模式。术语“非常低调光”或“深度调光”可以理解为调光器导通角相对较小(例如，在大约45°或以下的范围中)的操作模式，此时LED的光输出达到最小而实际上没有关断。由于遗留调光器通常结合全波整流器使用，所以调光器导通角可以为至多180°。典型使用的前沿调光器切掉整流信号的前沿部分或一部分，使得“相切角”通常等于180°减去调光器导通角，反之亦然。例如，45°的相切角对应于135°的调光器导通角。

如上所述，可以实现可控串联阻抗，其中，动态控制电路包括：第一开关元件，实现为为通过电流感测电阻器的LED电流提供路径；以及监控装置，实现为根据通过LED装置的电流(即根据通过驱动器“看到”的串联阻抗的水平)控制第一开关元件。因此，如果LED电流降低，则监控装置可以相应地控制第一开关元件。

优选地，监控装置包括被配置为生成用于第一开关元件的控制信号的第二开关元件。开关元件可以使用任何适当的分立开关部件来实现，例如双极结型晶体管(BJT)或场效应晶体管(MOSFET)。在本发明尤其优选的实施例中，第一开关元件(以下称为“开关晶体管”)可以使用PNP BJT实现，并且第二开关元件(以下称为“控制晶体管”)可以使用NPN BJT来实现，从而开关晶体管和控制晶体管可以以闸流管类的布置来连接，使得当控制晶体管为“接通”时，其从开关晶体管的基极端牵引电流。优选地，至少开关晶体管具有高电流增益。例如，具有100范围内的电流增益或h_FE的PNP BJT可用作开关晶体管。

在非调光操作模式期间，照明装置的平均输入电流相对较高，并且电流路径(即，晶体管的集电极-发射极结)两端的压降较低。在所有操作模式中，平均驱动器输出电流通过LED装置、开关晶体管和控制晶体管来导通。在基于BJT的实施例中，例如，控制晶体管的集电极将总是为开关晶体管提供所要求的平均基极电流，开关晶体管又传导LED驱动器的平均输出电流。为了为开关晶体管提供发射极电流，控制晶体管要求基极电流，其可以以下面解释的多种方式来提供。

然而，在调光操作模式期间，调光器导通角减小，并且相应地减小照明装置的平均输入电流，使得电流感测电阻器两端的压降将降至控制晶体管可仅向开关晶体管提供弱驱动器电流时的水平。因此，缓冲电容器两端的电压开始上升。由于LED装置的正向电压恒定，所以LED装置输出处的电压也将开始上升。如利用附图所解释的，LED装置输出处的电压在低LED电流水平变化处显示出较大的摆幅，导致动态控制电路的“高阻抗”行为。

由于LED的输入电流基本上是电流脉冲的平滑序列，所以在LED电流中存在一定程度的波纹，其可以在动态控制电路的部件之间传播。因此，在本发明的又一优选实施例中，监控装置包括被配置为抑制开关晶体管的控制信号上的波纹电流。

如上所述，新一代的LED更加有效，使得趋向于较低的等效串联电阻。在利用低ESRLED代替高ESR LED的传统设计中，缓冲电容器的尺寸必须增加以避免过量的闪烁。然而，具有较大电容的电容器的物理上也较大，并且可能难以或不可能在诸如GU10照明安装装置的小壳体内结合这种大电容器。因此，在本发明的特别优选实施例中，基于特定LED电流水平处的期望串联阻抗来选择动态控制电路的电路部件。例如，可以选择部件以针对0.01mA区域中的平均LED电流呈现接近1.0kΩ的串联电阻，以及对于0.08mA区域中的平均LED电流呈现至多10.0Ω的串联阻抗。平均LED电流是相切角或调光导通角的函数，使得串联阻抗还可以表示为相切角的函数。例如，可以选择部件，以针对小于45°的相切角呈现接近1.0kΩ的串联电阻，而针对大于135°的相切角，呈现至多10.0Ω的串联电阻。

在本发明的优选实施例中，动态控制电路的部件是被选择为仅使用在LED装置的输出处施加的电压进行操作的分立部件。根据本发明的动态控制电路的又一优势在于，其不要求到供电电压(通常称为Vcc)的明确连接，这可以是被实现为集成电路(IC)的电路模块的情况。相反，根据本发明的动态控制单路可以使用LED装置的输出处的波动电压来操作。

根据本发明的动态控制电路的又一明显优势是，LED装置的输出节点处的电压根据调光水平上升，即，在低调光水平(小调光器导通角)处，LED装置的输出节点处的电压相对较高，而LED电流相对较低。如上所解释的，这是因为调光器导通角在调光操作模式期间减小，并且缓冲电容器两端的电压因此也将开始上升。由于LED装置的正向电压接近恒定，所以LED装置的输出处的电压也开始上升。在根据本发明的照明装置的优选实施例中，这种关系可以通过泄放电路装置来良好地使用，其中泄放电路装置根据LED装置的输出处的电压泄放输入电流的一部分。随着LED装置的输出节点处的电压增加，由泄放器消散的功率量成比例增加。以这种方式，可以进一步提高SMPS驱动器与遗留调光器的兼容性，因为在低调光水平下由调光器提高的过多能量可以容易地“处理”，从而在低调光水平下允许非常低的光输出。

在根据本发明的照明装置的优选实施例中，泄放电路装置包括NPN双极结型晶体管，其基极连接至LED装置的输出。第一功耗电阻器连接在集电极和驱动器的正输出端之间，并且第二功耗电阻器连接在泄放晶体管的发射极和开关晶体管的集电极之间。优选地，泄放晶体管具有20至100的区域中的电流增益或h_FE。清楚地，随着LED装置的输出节点处的电压的增加，相应地增加可通过泄放晶体管的电流量。由驱动器提供的总LED电流仍然将有效地穿过电流感测电阻器，使得泄放器的存在不会不利地影响动态控制电路的性能。

本发明的其他目的和特征将从以下结合附图的详细描述中变得明显。然而，应该理解，附图仅是说明的目的而不作为用于限制本发明的限定。

附图说明

图1示出了单级功率转换器和LED光源的简化电路图。

图2示出了用于不同的LED等效串联电阻值的电流波纹的示图。

图3示出了根据本发明的照明装置的实施例的框图。

图4是结合到照明装置中的根据本发明的动态控制电路的第一实施例的电路图。

图5示出了根据本发明的动态控制电路的串联阻抗的示图。

图6是示出根据本发明的动态控制电路的又一实施例的电路图。

图7示出了用于图6的照明装置的泄放电流对调光器导通角的示图。

图8示出了根据本发明的照明装置和现有技术的照明装置的调光曲线。

图9示出了处于根据本发明的照明装置的不同调光模式中的示例性电压和电流波形。

图10是根据本发明的改装灯泡的实施例的示意性表示。

在附图中，类似的参考标号始终表示类似的对象。附图中的对象没有必要按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了传统照明装置的简化电路图，其基于全波整流器4和单级功率转换器3或驱动器3以驱动LED光源2(其可以是一个或多个功率LED，通常为LED结的串联布置)。LED光源2可以认为是对应于其LED的总正向电压的恒定电压源V_fw，其与等效串联电阻器R_ESR串联。

图2示出了用于不同的LED等效串联电阻值的LED电流对时间的示图。第一曲线R_{ESR_HI}表示对于具有相对较高ESR的LED的相对较低水平的电流波纹。该LED输出的光将显示出相对低水平的闪烁，即使在被调光时。第二曲线R_{ESR_LO}(对应于具有较低ESR的LED)示出了显著增加的电流波纹，即使平均电流Iav与具有较高ESR的LED相比基本相同。因此，当调光至较低水平时(例如，90°或以下的导通角)，具有低ESR的LED(例如，高功率LED)可显示出更加显著的闪烁。

图3示出了根据本发明的照明装置10的实施例的框图，其中，SMPS驱动器3驱动与根据本发明的动态控制电路1串联的LED光源2。照明装置10例如可以实现为改装灯泡来连接至可调光电源。LED光源2可以包括任何数量的LED，例如串联的功率LED结的串。可以使用任何适当的LED，例如给出具有60-120V的正向电压和100-50mA输出电流的5-6W的LED装置。

可以假设整体的LED光源2具有相对较低的ESR。动态控制电路1被表示为多个交互元件Q1、R1、M。开关元件Q1连接在LED装置2的输出处。电流感测电阻器R1连接至开关元件Q1的输出处，并且通过电流感测电阻器R1的电流I_R1提供LED电流I_LED的强度的指示。监控电路M监控LED装置2的输出处的节点N的电压V_{E_Q1}以及通过电流感测电阻器R1的电流I_R1，并且相应地控制开关元件Q1的操作。动态控制电路1用于在任何水平的LED电流下保持开关元件Q1导通。在LED的未调光操作或较大调光导通角期间，动态控制电路1看起来具有低阻抗。在操作的调光模式期间，节点N处的电压将增加，使得动态控制电路1看起来具有高阻抗。有效地，在调光操作期间，动态控制电路1以与功耗电阻器表现成减小电流波纹相同的方式来动作。然而，不同于这种附加的功耗电阻器，动态控制电路1在正常的非调光操作期间不需要消耗功率，因为当调光导通角较大时其呈现低阻抗而仅当调光导通角较小时呈现高阻抗。

图4是示出根据本发明的动态控制电路1的第一实施例的电路图，该动态控制电路与驱动器的输出两端的LED装置2串联。为了说明，示出了缓冲电容器C_buf，但是应该理解，缓冲电容器C_buf通常结合到驱动器中。在该示例性实施例中，开关元件Q1是具有较大h_FE的PNP双极结型晶体管(以下称为开关晶体管Q1)，其发射极连接至LED装置2的输出节点N。开关晶体管Q1的基极连接至第二晶体管Q2(在这种情况下为NPN BJT，以下称为控制晶体管Q2)的集电极。在这种晶闸管类的布置中，当控制晶体管Q2导通或“接通”时，提供通过开关晶体管Q1的基极的驱动电流I_{B_Q1}。

通过电容器C1过滤电压和电流信号以减少闪烁。电容器C2用作“加速电容器”以使得电路更加响应于突变(诸如调光水平的快速再调整或者初始上电状态)。控制晶体管Q2的基极电流可以通过两个电流路径(即通过电阻器R4和/或经由与电容器C2并联的电阻器R3)来提供。充分高的驱动电流I_{B_Q1}将确保在所有操作模式下基本所有的LED电流I_LED将通过开关晶体管Q1，同时少量的LED电流I_LED被转移为通过控制晶体管Q2的驱动电流I_{B_Q1}。

在未调光模式或者较大调光器导通角期间，电流感测电阻器R1两端的压降足以保持控制晶体管Q2安全导通。横跨开关Q1的发射极-集电极压降较小，使得在未调光操作模式期间可忽略功率损失。在这种操作模式中，控制晶体管Q2的基极驱动电流将主要通过电阻器R4来提供。开关和控制晶体管Q1、Q2将完全导通，结果，节点N处的电压将是最小。这种大电流区域中的小电流变化仅在节点N处导致小的电压变化，使得动态控制电路1有效地显示出低阻抗电路的行为。

然而，在调光的操作模式期间，调光器导通角减少，并且相应地减少照明装置2的平均输入电流，使得电流感测电阻器R1两端的压降将降低到控制晶体管Q2仅可以向开关晶体管Q1提供弱驱动电流I_{B_Q1}的水平。因此，缓冲电容器C_buf两端的电压将开始上升。由于LED装置2的正向电压是恒定的，所以LED装置2的输出节点N处的电压也将开始上升。因此，控制晶体管Q2的基极驱动电流将越来越多地由电阻器R3提供，并且在低调光水平下通过R3的电流取决于节点N处的电压V_{E_Q1}。优选地，电阻器R3具有相对较大的值(例如，47kΩ)，并且节点N处的电压必须上升(在该阶段，缓冲电容器C_buf两端的电压将增加例如几伏特)以向控制晶体管Q2提供充分的基极驱动电流。这允许缓冲电容器C_buf放电，使得LED电流I_LED上的电流波纹的水平被最小化，结果上光输出上的闪烁也有利地最小化。有效地，输出节点N处的电压V_{E_Q1}将在低电流变化下示出较大的摆幅，这通常对应于较高阻抗的行为。

在不具有动态控制电路的情况下，仅通过LED装置2两端的小电压变化来确定缓冲电容器的能量存储容量的使用。利用与LED装置2串联的动态控制电路1，更为有效地使用缓冲电容器C_buf，这是因为由缓冲电容器存储的能量现在通过LED装置2和动态控制电路1两端的压降来确定，并且这随着LED电流I_LED响应于调光活动而改变。因此，由缓冲电容器C_buf存储的能量E_Cbuf可以表示为：

其中，C是缓冲电容器C_buf的电容，以及Vmax和Vmin是最大和最小电容器电压。例如，调光模式(此期间电容器充电和放电电流较小)下缓冲电容器C_buf两端相对较大的电压波纹表示缓冲电容器C_buf的存储能量容量更加有效地被动态控制电路1使用，导致通过LED装置2的波纹电流中有利的平滑或降低。

图5示出了根据本发明的动态控制电路的串联阻抗的示图Z_dyn。Y轴表示半个市电循环内的平均阻抗[Ω](平均阻抗被认为考虑半个市电循环内的电流变化)，而X轴表示半个市电循环的调光器导通角[°]。该示图示出了由根据本发明的动态控制电路表示的串联阻抗Z_dyn在大导通角下(即，当LED没有调光或者仅稍微调光时)表现为低，使得驱动器仅“看到”低串联阻抗。然而，当LED被调光时，驱动器“看到”较大的阻抗Z_dyn，其随着导通角的增加而增加。对于图4的动态控制电路，基于使用BJT的实施方式，串联阻抗Z_dyn显示出作为调光导通角的函数的指数衰减。在LED电流和动态控制电路的串联阻抗Z_dyn之间存在类似的关系，因为LED电流随着导通角的降低而降低。动态控制电路的部件可以被选择以在结合具体的LED装置和具体驱动器使用时提供期望的串联阻抗值Z_LO、Z_HI。例如，部件可以被选择为使得动态控制电路在“深度调光”(例如，小于10°的调光器导通角)下显示出1KΩ的高串联阻抗Z_HI，而在135°或以上的调光器导通角下显示出仅大约为10.0Ω的低阻抗。

图6是示出根据本发明的照明装置的又一实施例的电路图。这里，泄放电路6被实施为改善深度调光水平下照明装置的行为。泄放电路6包括晶体管Q3(这里为NPN BJT)以及多个电阻器R5、R6、R7，它们用于在LED被调光到低水平时消耗功率。泄放器6通过源于节点N的控制信号激活，因为节点N处的电压V_{E_Q1}提供关于LED的平均输入电流的信息。如上所述，节点N处的电压V_{E_Q1}将在调光期间随着LED的输入电流I_LED降低而增加。一旦电压V_{E_Q1}达到一定水平，即一旦平均LD电流I_LED下降到一定水平，晶体管Q3就导通。然后，一些电流可以通过功耗电阻器R5、R6。在该示例性实施例中，可以假设泄放器6被实现为“水平2泄放器”，即泄放器6的部件安装在承载LED装置2的LED的印刷电路板上。这确保了功耗元件R5、R6与电路板的紧密热接触，使得可以有效地耗散低调光水平下由遗留调光器提供的过量的能量。根据本发明的动态控制电路1允许泄放电路部件R5、R6、R7、Q3与LED位于同一电路板上的有利放置，因为控制信号V_{E_Q1}直接源自LED装置2的输出N处，并且因此可以直接用于那里来根据需要的激活或去激活泄放器6。图7示出了针对图6的动态控制电路的泄放电流I_bleed[mA]对调光器导通角[°]的示图。该示图示出了在调光器导通角接近180°时泄放器6保持无效。泄放器6仅在小于约120°的调光器导通角下接通，以确保朝向深度调光模式的逐渐过渡。随着调光器导通角的降低，节点N处的电压V_{E_Q1}增加，并且更多的电流可以通过泄放器6的功耗元件R5、R6旁路。因此，通过泄放器6消耗的功率量随着相切角增加或调光器导通角降低而增加。

图8示出了不具有“水平2”泄放器的现有照明装置的调光曲线81以及根据本发明的具有“水平2泄放器”的照明装置的调光曲线80。X轴表示半个市电循环的调光器导通角[°]，使得超过约160°的角度对应于最小或无调光，而小于约50°的角度对应于低或深度调光。Y轴以百分比表示相对输出功率。该示图示出了根据本发明的照明装置的泄放器的优势，因为可以在调光期间显著降低相对输出功率。功率的降低在深度调光水平处(相切角为75°或以下)变得更加显著，其中根据本发明的照明装置(通过LED装置的输出处的电压来控制泄放器)的相对输出功率80明显小于不具有这种泄放器的照明装置的相对输出功率81。

图9示出了对应于根据本发明的照明装置的三种操作模式的示例性电压和电流波形，其中SMPS驱动器用于驱动LED装置，并且如图3的实例所示缓冲电容器C_buf连接在驱动器3的输出两端。每一种操作模式都与特定线型相关联。第一模式(点线)示出了与操作的未调光操作模式(调光器导通角基本为180°)相关联的波形V_{RECT_1}、I_{PS_1}、V_{PS_1}、V_{CE_Q2_1}、V_{EC_Q1_1}；第二模式(虚线)示出了与操作的调光模式(大约100°的调光器导通角；大约80°的相切角)相关联的波形V_{RECT_2}、I_{PS_2}、V_{PS_2}、V_{CE_Q2_2}、V_{EC_Q1_2}；以及第三模式(实线)示出了与操作的深度调光模式(仅为约30°的调光器导通角；约150°的相切角)相关联的波形V_{RECT_3}、I_{PS_3}、V_{PS_3}、V_{CE_Q2_3}、V_{EC_Q1_3}。示图的上半部分示出了被前沿调光器相切之后的整流半市电循环V_{RECT_1}、V_{RECT_2}、V_{RECT_3}。在深度调光的情况下，如剧烈的相切信号V_{RECT_3}所示，仅小部分保留整流的输入电压。示图的下一部分示出了由SMPS提供给LED装置的总电流I_{PS_1}、I_{PS_2}、I_{PS_3}随着调光器导通角的降低而显著降低。通过驱动器输出两端的缓冲电容器C_buf平滑相切驱动器输出波形，并且示图的下一部分示出了针对三个不同的调光水平的平滑电压输出V_{PS_1}、V_{PS_2}、V_{PS_3}。

如上所述，调光期间的低电流值导致电流感测电阻器R1两端的低压降，结果是控制晶体管Q2关闭，并且开关晶体管Q1可以仅汲取非常小的电流。结果，缓冲电容器C_buf两端的电压开始增加，并且节点N处的电压V_{E_Q1}相应地上升，使得动态控制电路如图5所示呈现高串联阻抗Z_dyn。随着节点N处的电压V_{E_Q1}上升，最终在控制晶体管Q2的基极处达到充分的驱动电压，这随后可以汲取较大的驱动电流I_{B_Q1}。开关晶体管Q1具有大电流增益，因此能够随着其驱动电流I_{B_Q1}的增加而传导更多电流，使得缓冲电容器C_buf可以通过LED装置2放电。

示图还示出了用于三个调光水平的控制晶体管Q2的集电极-发射极压降V_{CE_Q2_1}、V_{CE_Q2_2}、V_{CE_Q2_3}以及开关晶体管Q1两端的发射极-集电极压降V_{EC_Q1_1}、V_{EC_Q1_2}、V_{EC_Q1_3}，从而图示了节点N处的增加电压V_{E_Q1}的效果。

图10是根据本发明的改装灯泡100的示意图，其可用于替代更为能量密集的卤素灯泡。灯泡100包括壳体101和GU10连接器。壳体和连接器在设计中例如可以对应于MR16卤素灯泡的壳体和连接器。代替卤素光源，有效功率LED结20的串被用于提供光。LED 20安装在电路板7上，并且根据本发明的动态控制电路1与LED 20串联以补偿它们的低ESR。SMPS驱动器结合到灯主体中，并且缓冲电容器C_buf连接在其输出的两端，使得当灯100连接至具有遗留调光器(未示出)的电源时确保兼容器性

尽管以优选实施例及各种变化的形式公开了本发明，但应该理解，在不背离本发明的范围的情况下可以对其进行各种附加的修改和变化。例如，根据本发明的动态控制电路可用于任何LED电路中的良好效果，其中市电正弦波纹应该被抑制以减少或消除闪烁。

为了清楚，应该理解，本申请全文中“一个”的使用不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。

Claims (15)

1.一种动态控制电路(1)，实现为与LED装置(2)串联连接，其特征在于，第一开关元件(Q1)实现为提供用于LED电流(I_LED)的路径，并且监控装置(M)实现为根据所述LED电流(I_LED)的水平控制所述第一开关元件(Q1)，使得所述动态控制电路(1)呈现串联阻抗(Z_dyn)，所述串联阻抗(Z_dyn)响应于通过所述LED装置(2)的LED电流(I_LED)的减小而逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的动态控制电路，其中，所述监控装置(M)包括第二开关元件(Q2)，其被配置为生成控制信号(I_{B_Q1})以控制所述第一开关元件(Q1)的操作。

3.根据权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，所述监控装置(M)包括被配置为对所述第一开关元件(Q1)的所述控制信号(I_{B_Q1})进行滤波的滤波器电路部分(C1、C2、R3、R4)。

4.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，所述动态控制电路(1)仅包括被配置为对在所述LED装置(2)的输出(N)处提供的电压(V_{E_Q1})进行操作的分立部件(Q1、Q2、R1、R2、R3、R4、C1、C2)。

5.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，基于特定LED电流水平处的期望串联阻抗(Z_LO、Z_HI)来选择所述动态控制电路(1)的部件。

6.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，所述开关元件(Q1、Q2)包括双极结型晶体管(Q1、Q2)。

7.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，被实现为：针对小于10°的调光器导通角，呈现1KΩ的串联阻抗(Z_dyn)；并且针对大于135°的调光器导通角，呈现10Ω的串联阻抗(Z_dyn)。

8.根据前述权利要求7所述的动态控制电路，被实现为针对0.01mA区域的平均LED电流呈现1KΩ的串联阻抗(Z_dyn)；并且针对0.08mA区域的平均LED电流呈现至多10Ω的串联阻抗(Z_dyn)。

9.一种可调光照明装置(10)，包括：

LED装置(2)；

驱动器(3)，被实现为向所述LED装置(2)提供输入电流(I_LED)；以及

根据权利要求1至8中任一项所述的动态控制电路(1)，与所述LED装置(2)串联连接。

10.根据权利要求9所述的照明装置，包括泄放电路装置(6)，其被实现为根据所述LED装置(2)的输出处的电压(V_{E_Q1})泄放所述输入电流(I_LED)的一部分。

11.根据权利要求10所述的照明装置，其中，所述泄放电路装置(6)包括NPN双极结型晶体管(Q3)，所述NPN双极结型晶体管的基极连接至所述LED装置(2)的输出(N)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的照明装置，其中，所述驱动器(3)包括开关模式电源(3)。

13.根据权利要求9至11中任一项所述的照明装置，包括连接在所述驱动器(3)的输出两端的缓冲电容器(C_buff)。

14.一种改装的LED灯泡(100)，包括：

壳体(101)，具有用于连接至可调光电源的GU10插座连接器(102)；

LED装置(2)，包括安装在所述壳体(101)中的电路板(7)上的多个LED(20)；以及

根据权利要求1至8中任一项所述的动态控制电路(1)，与所述LED装置(2)串联连接。

15.一种驱动LED装置(2)的方法，包括以下步骤：

将根据权利要求1至8中任一项所述的动态控制电路(1)与所述LED装置(2)串联连接；

向所述LED装置(2)提供LED电流(I_LED)；以及

响应于通过所述LED装置(2)的LED电流(I_LED)的减小，操作所述动态控制电路(1)以实现其串联阻抗(Z_dyn)的增加。