CN112136364A - 针对可更换模块的峰值电流消除的放电电路装置设计 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于耦合到LED驱动器的可替换LED电路。可替换LED电路包括：输入引脚对，用于接收由LED驱动器提供的功率；LED串，被耦合在输入引脚对之间以用于接收功率；以及浪涌保护电路，与LED串并联耦合。浪涌保护电路包括：电容器，被布置为在功率被提供至LED串时进行充电；以及电流调节器，与电容器串联耦合，并且被布置为使得其允许电容器充电，并且防止电容器放电到LED串中。

Description

针对可更换模块的峰值电流消除的放电电路装置设计

技术领域

本发明涉及可替换LED电路。本发明还涉及包括可替换LED电路的灯具。

背景技术

将来，LED模块将变为在现场可更换。这由立法(循环经济)以及在现场替换偶然失效的模块的需求所驱动。在替换这些模块时，预期并非在所有情况下，将在更换LED模块之前关断为***供电的LED驱动器。在该情况下，当在新的LED模块和LED驱动器之间建立电连接时，LED驱动器的输出级可能会将峰值电流传递到模块，这可能会损坏LED。

发明内容

此处描述的本发明使得，在不关断LED驱动器的情况下更换LED模块时，由LED驱动器输出级传递的峰值电流将在其到达LED并且可能损坏LED之前减小。由于该峰值电流是源自LED驱动器的输出的峰值电流，因此也被称为涌出(outrush)电流。发明人的见解是，当LED模块被另一LED模块替换并且峰值电流由LED驱动器传递时，在将新的LED模块连接至LED驱动器时，LED将被损坏，从而导致较低的期望寿命。因此，重要的是甚至防止该单个峰值电流流过LED。

本发明的一个目的是提供可替换LED电路，可替换LED电路减小通过LED的峰值电流，使得LED不被峰值电流损坏。

为了克服该问题，在本发明的第一方面，可替换LED电路包括：

-输入引脚对，用于接收由电源提供的功率，

-LED串，被耦合在输入引脚对之间，以用于接收功率；以及

-与LED串并联耦合的浪涌保护电路，浪涌保护电路包括：

-电容器，被布置为在LED串被供电时进行充电，

-电流调节器，与电容器串联耦合，并且被布置为使得其允许电容器充电并防止电容器放电到LED串中。

当可替换LED电路被耦合到有源LED驱动器时，浪涌保护电路将使得LED驱动器的输出级放电，使得通过LED串的涌入(inrush)电流被减小，从而减小涌入电流对LED串的寿命的影响。电流调节器防止任何电流从电容器流到LED串。这样的电流可能会对LED驱动器的行为产生负面影响。

在另一示例中，浪涌保护电路还包括用于使得电容器放电的放电电路。

这允许在LED驱动器停止向可替换LED电路供应电流之后，电容器放电。在将可替换LED电路与另一LED驱动器再次重新连接的情况下，电容器被放电，从而允许吸收另一涌入电流。

在另一示例中，电流调节器是二极管。

这提供了简单且廉价的实现方式，以允许涌入电流被电容器吸收并且防止电容器借助LED串放电。

在另一示例中，电流调节器是半导体开关。

这提供了更加通用的实现方式，以允许涌入电流被电容器吸收，并且防止电容器借助LED串放电。

在另一示例中，当可替换LED电路板被连接至LED驱动器时，半导体开关被闭合，使得通过可替换LED电路板的涌入电流保持在可替换LED电路板的安全操作区域内。

当可替换LED电路被耦合到有源LED驱动器时，浪涌保护电路将使LED驱动器的输出级放电，使得通过LED串的涌入电流被保持在LED串的安全操作范围内。如果涌入电流保持在LED串的安全操作范围内，则不会对LED串的寿命产生负面影响。

在另一示例中，LED串被配置为使用光保真技术或可见光通信协议来操作。

在该情况下，可能没有电容与LED串并联。这可能会干扰通信协议。电流调节器防止电容器在常规操作模式下对LED串电流产生任何影响。

在另一示例中，在电容器的充电期间，通过LED串的电流不超过LED串的标称电流的四倍。

只要通过LED串的涌入电流保持低于标称电流的四倍，LED串的寿命就可以被保证至少为20,000h。

在另一示例中，LED串和浪涌保护电路被放置在同一印刷电路板上。

将浪涌保护电路与LED串放置在同一印刷电路板上确保了保护电路将至少保护一次LED串。

在另一示例中，电容器是多层陶瓷电容器类型。

该类型的电容器最适合用于吸收涌入电流。

在另一示例中，灯具包括：

-根据前述权利要求中任一项所述的可替换LED电路，

-用于为可替换LED电路板提供功率的LED驱动器。

灯具具有可替换LED电路，该可替换LED电路允许在不关断灯具的情况下安全替换LED串。

附图说明

现在将参考附图来描述本发明的示例，其中：

图1示出了可替换LED电路的一个示例，可替换LED电路被布置为当被连接到有源LED驱动器时，减小通过LED的峰值电流。

图2示出了可替换LED电路的另一示例，可替换LED电路被布置为当被连接到有源LED驱动器时，减小通过LED的峰值电流。

具体实施方式

图1示出了可替换LED电路1的一个示例。可替换LED电路1具有用于接收由LED驱动器提供的功率的输入引脚In。可替换LED电路1还具有LED串3，当LED驱动器提供电流时，LED串3发出光。浪涌保护电路2与LED串3并联耦合。浪涌保护电路2包括与电容器C1、C2、C3串联的电流调节器D1。在该示例中，电流调节器D1是二极管，该二极管被放置为使得电容器C1、C2、C3可以通过LED驱动器的电流充电，但不经由LED串3来放电。

电阻器R1可以被引入来防止太大的电流流过浪涌保护电路2，否则会损坏二极管D1和电容器C1、C2、C3中的一者。

当可替换LED电路1没有接收任何电流时，放电电路R2可以被引入，以使电容器C1、C2、C3放电。在该示例中，放电电路R2被体现为电阻器。放电电路R2还可以是如下的有源电路：仅在LED驱动器不向可替换LED电路1提供任何电流时，才使电容器C1、C2、C3放电。

电容器C1、C2、C3可以具有任何值，并且主要取决于LED串3和LED驱动器的电流能力。电容器C1、C2、C3的值可以被微调，使得峰值电流减小到不再损坏LED串3的水平。

向LED串3提供功率的LED驱动器可以是恒定电流源。LED驱动器为LED串3发光提供电流。当串中的LED发生故障时，LED串3的光输出被减小。LED因此被安装在可替换LED电路1中，使得故障的LED可以被替换。在某些情况下，LED驱动器未关断或无法关断。当可替换LED电路1从LED驱动器断开连接时，LED驱动器的输出处的电压将达到LED驱动器的最大允许电压。这通常由LED驱动器中的过压保护来调节。当新的可替换LED电路1被耦合到LED驱动器的输出时，峰值电流将流过LED串3，因为LED驱动器的输出电压远大于LED串3的正向电压。该电压差将导致峰值电流从LED驱动器流向LED串3。浪涌保护电路2可以与LED串3被放置在同一印刷电路板PCB上。该浪涌保护电路2将吸收大部分峰值电流，使得LED串3不会被剩余电流损坏。电流调节器D1对于峰值电流具有低阻抗，从而允许电流容易地流过浪涌保护电路2并且将峰值电流能量存储在电容器C1、C2、C3中。

由于电容器C1、C2、C3在吸收峰值电流之后被(部分地)充电，因此浪涌保护电路2将不能够提供针对峰值电流的进一步保护。在某些情况下，可能期望针对例如LED驱动器每次启动时的多个峰值电流提供进一步的保护。当没有电流被提供给可替换LED电路1时，放电电路R2可以与电容器C1、C2、C3并联使用，以使电容器放电。图1所示的放电电路R2被实现为电阻器。当没有电流被提供给可替换LED电路1时，而且在LED串3的操作期间，这提供了电容器C1、C2、C3的放电，从而在可替换LED电路1中引入了附加损耗。放电电路R2的另一实现方式用于引入仅在LED驱动器不提供电流时，才对电容器C1、C2、C3放电的智能电路。检测是否没有电流被提供的一个方法是通过感测输入引脚上的高频信号来提供。高频信号来自LED驱动器的切换行为，并且将作为三角电流波形移向LED串3，从而在LED正向电压上产生电压纹波。

图2示出了可替换LED电路1的一个示例。可替换LED电路1具有用于接收由LED驱动器提供的功率的输入引脚In。可替换LED电路1还具有当LED驱动器提供电流时发光的LED串3。浪涌保护电路2与LED串3并联耦合。浪涌保护电路2包括与电容器C1、C2、C3串联的电流调节器Q1。在该示例中，电流调节器Q1是切换元件，在该示例中，切换元件还被实现为晶体管。当输入电压超过晶体管的基极-源极节点的正向电压时，晶体管开始导通。电容器C1、C2、C3充电至LED串的正向电压减去晶体管上的压降。晶体管还可以经由外部控制信号来控制。晶体管然后还可以被用于可控地允许电流流入电容器C1、C2、C3中。如果例如LED串3由标准恒定电流源驱动，则附加电容可以帮助改进电流稳定性。在这种情况下，晶体管可以保持闭合，使得电容器C1、C2、C3可以借助LED串3放电。如果例如在调光期间或在针对编码光或LiFi来操作LED串3期间，LED串3使用脉宽调制电流来驱动，则与LED串3并联的附加电容是不期望的。晶体管然后可以保持断开，使得电容器C1、C2、C3不能借助LED串3放电。

在所有示例中，LED串3和浪涌保护电路2可以被放置在同一印刷电路板上。

在所有示例中，电容器C1、C2、C3可以是多层陶瓷类型、薄膜电容器、钽电容器或电解电容器中的一个。

Claims (10)

1.一种可替换LED电路(1)，被布置为耦合到有源LED驱动器，所述可替换LED电路包括：

-输入引脚对(In)，用于接收由所述LED驱动器提供的功率，

-LED串(3)，被耦合在所述输入引脚对(In)之间以用于接收所述功率，以及

-浪涌保护电路(2)，与所述LED串(3)并联耦合，所述浪涌保护电路(2)包括：

-电容器(C1、C2、C3)，被布置为当所述功率被提供至所述LED串(3)时进行充电，

-电流调节器(D1、Q1)，与所述电容器(C1、C2、C3)串联耦合，并且被布置使得允许所述电容器(C1、C2、C3)充电并且防止所述电容器(C1、C2、C3)放电到所述LED串(3)中。

2.根据权利要求1所述的可替换LED电路(1)，其中所述浪涌保护电路(2)还包括用于使所述电容器(C1、C2、C3)放电的放电电路(R2)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的可替换LED电路(1)，其中所述电流调节器(D1、Q1)是二极管。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的可替换LED电路(1)，其中所述电流调节器(D1、Q1)是半导体开关。

5.根据权利要求4所述的可替换LED电路(1)，其中当所述可替换LED电路(1)被连接到所述驱动器时，所述半导体开关闭合，使得通过所述可替换LED电路(1)的涌入电流保持在所述可替换LED电路(1)的安全操作范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可替换LED电路(1)，其中所述LED串(3)被配置为使用光保真技术或可见光通信协议进行操作。

7.根据前述权利要求中任一项所述的可替换LED电路(1)，其中所述LED串(3)和所述浪涌保护电路(2)被放置在同一印刷电路板上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的可替换LED电路(1)，其中所述电容器(C1、C2、C3)是多层陶瓷电容器类型。

9.一种灯具，包括：

-根据前述权利要求中任一项所述的可替换LED电路(1)，

-LED驱动器，用于向所述可替换LED电路提供功率。

10.根据权利要求10所述的灯具，其中所述LED驱动器是恒定电流驱动器。

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