发光二极管灯的制作方法
【专利说明】发光二极管灯
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年9月15日提交的美国临时专利申请第62/050，704号“Dynamic Bleeder Current Control For LED Dimmer(用于LED调光器的动态泄放电流控制)”的优先权，通过引用将其全部内容合并至本文中。
技术领域
[0003]本公开内容涉及对LED (发光二极管)灯进行驱动，并且更具体地涉及对LED灯进行自适应调光。
【背景技术】
[0004]现在各种电子应用使用LED灯。这些应用包括建筑照明、汽车头灯和尾灯、用于液晶显示装置的背光灯、闪光灯和电子标志。LED灯与常规照明源如白炽灯和荧光灯相比具有显著优点。这些优点包括高效率、良好的方向性、颜色稳定性、高可靠性、长寿命、小尺寸和环境安全性。因此，LED灯在很多应用中取代了常规照明源。例如，LED灯常用于对光源的亮度进行调节的应用如可调光照明系统中。
[0005]可调光照明系统常使用切相式调光开关，切相式调光开关采用三端双向可控硅开关元件装置(triac device)通过在供应至三端双向可控娃开关元件的交流(AC)电压的一定时段期间的导通来调节传递至灯的功率。为将三端双向可控硅开关元件维持在导通状态，需要将最小保持电流供应至三端双向可控硅开关元件。然而，因为LED灯负荷变化很大，所以三端双向可控硅开关元件装置可能不能可靠地工作。此外，最小保持电流在三端双向可控硅开关元件装置间变化很大，这可能进一步使基于LED的可调光照明系统的设计复杂化。当通过三端双向可控硅开关元件装置的电流小于最小保持电流阈值时，三端双向可控硅开关元件装置复位并且过早地关断。因此，LED灯会当它们应该导通时过早地关断，这会导致可察觉的灯光闪烁或LED灯的完全失效。
【实用新型内容】
[0006]本文描述的LED灯系统包括调光开关和泄放电路(bleeder circuit)。泄放电路提供泄放电流(bleeder current)以防止调光开关过早地关断。三端双向可控娃开关元件调光器在触发操作模式期间通常需要约10mA至200mA来导通。当被触发时，三端双向可控硅开关元件调光器进入三端双向可控硅开关元件导通操作模式，其中，三端双向可控硅开关元件调光器持续导通直到通过三端双向可控硅开关元件调光器的电流下降至阈值电流水平(例如，5mA至20mA)以下。在导通操作模式期间，当通过三端双向可控娃开关元件调光器的电流下降至阈值电流水平以下时三端双向可控硅开关元件调光器可能关断，从而导致LED灯的可感知的闪烁。泄放电路可以监测由调光开关输出的AC输入电压。当AC输入电压小于第一阈值时，泄放电路提供泄放电流。当AC输入电压大于第二阈值时，泄放电路将泄放电流调节成低于预定水平。
[0007]根据一个实施例，一种发光二极管灯包括:发光二极管串，其包括一个或更多个发光二极管；整流电路，被配置成接收交流输入电压并且生成与交流输入电压对应的整流电压，整流电压是指示调光水平的切相式交流输入电压；泄放电路，被耦合至整流电路，并且被配置成响应于交流输入电压低于第一阈值电压而导通以提供第一电流水平的泄放电流，并且响应于交流输入电压超过第二阈值电压而将泄放电流降低至第二电流水平；以及发光二极管驱动电路，被配置成根据基于整流电压的占空比来导通或关断功率级开关，以调节通过发光二极管串的驱动电流。
[0008]根据一个实施例，交流输入电压包括交流输入电压为0的第一部分以及交流输入电压为非0的第二部分，第一部分与第二部分交替；并且第一阈值电压和第二阈值电压被设置成使得泄放电路被配置成在交流输入电压的第一部分期间导通，并且在交流输入电压的第二部分期间关断。
[0009]根据一个实施例，交流输入电压包括交流输入电压为0的第一部分以及交流输入电压为非0的第二部分，第一部分与第二部分交替；发光二极管驱动电路被配置成在交流输入电压的第二部分的一部分期间根据基于整流电压的占空比来导通或关断功率级开关；第一阈值电压被设置成使得泄放电路被配置成在交流电压的第一部分期间导通；第二阈值电压被设置成使得泄放电路在交流电压的第二部分的一部分期间将泄放电流降低至第二电流水平；并且泄放电路被配置成在交流电压的第二部分的剩余部分期间关断。
[0010]根据一个实施例，第一阈值电压小于第二阈值电压。
[0011]根据一个实施例，泄放电流流过在发光二极管串、整流电路和泄放电路外部的三端双向可控硅开关元件。
[0012]根据一个实施例，泄放电路包括:第一开关，被配置成导通以提供泄放电流或者关断以停止泄放电流；以及第一控制器，被配置成基于交流输入电压来生成第一控制信号以导通或关断第一开关。
[0013]根据一个实施例，发光二极管驱动电路包括:功率级开关，被配置成导通以将整流电压连接至发光二极管驱动电路，以及关断以将整流电压与发光二极管驱动电路断开；以及第二控制器，被配置成生成具有占空比的第二控制信号，功率级开关响应于第二控制信号根据占空比来导通或关断。
[0014]根据一个实施例，第一控制器和第二控制器被封装在集成电路中。
[0015]根据一个实施例，第二电流水平是根据占空比以及在发光二极管串、整流电路和泄放电路外部的三端双向可控硅开关元件确定的。
[0016]本说明书中描述的特征和优点并未包括全部，并且特别地，鉴于附图和说明书，大量另外的特征和优点对本领域的普通技术人员而言是明显的。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要被选择用于可读性和指导的目的，并且不被选择用于划定或限定实用新型主题。
【附图说明】
[0017]通过结合附图考虑下面的详细描述易于理解本公开内容的教导。
[0018]图1是示出根据一个实施方式的LED灯系统的电路图。
[0019]图2是示出根据一个实施方式的LED灯系统的电路图。
[0020]图3A示出根据一个实施方式的图2的LED灯系统的示例电压波形。
[0021]图3B示出根据一个实施方式的图2的LED灯系统的示例控制信号波形。
[0022]图3C示出根据一个实施方式的图2的LED灯系统的示例泄放电路控制信号波形。
[0023]图4A示出根据另一个实施方式的图2的LED灯系统的示例电压波形。
[0024]图4B示出根据另一个实施方式的图2的LED灯系统的示例控制信号波形。
[0025]图4C示出根据另一个实施方式的图2的LED灯系统的示例泄放电流波形。
【具体实施方式】
[0026]附图和下面的描述涉及仅为说明目的的本公开内容的实施方式。应当注意，根据下面的讨论，本文所公开的结构和方法的替选实施方式会容易被认为是在不偏离本公开内容的原则的情况下可以采用的可行替选方案。
[0027]现在将详细参考本公开内容的几个实施方式，其示例在附图中示出。注意，只要可行，类似或相同的附图标记可以用于附图中，并且可以表示类似或相同的功能。附图描述本公开内容的实施方式仅用于说明的目的。本领域的技术人员会根据下面的描述容易地认识到:在不偏离本文描述的公开内容的实施方式的原则的情况下可以采用本文示出的结构和方法的替选实施方式。
[0028]图1是示出了包括交流(AC)电源114、调光开关104和LED灯电路102的LED灯系统100的电路图。AC电源114向LED灯电路102提供AC电压122。调光开关104与AC电源114和包括LED串112的LED灯电路102串联耦合。LED串112包括一个或更多个LED。调光开关104通过对AC电源114进行相位调制以将经调节的AC输入电压提供至LED灯电路102来控制由LED串112输出的光量(即，强度)。在一个实施方式中，调光开关104是包括三端双向可控硅开关元件装置(未示出)的切相式调光器。调光开关104中所包括的三端双向可控硅开关元件装置是当其导通(或触发)时能够沿任一方向传导电流的双向装置。美国专利第7，936，132号中描述了包括三端双向可控硅开关元件装置的调光开关的一个示例。当包括三端双向可控硅开关元件装置的调光开关104导通时，调光开关104持续导通直到通过调光开关104和LED串112的电流下降至保持电流阈值以下。
[0029]调光开关104基于施加至调光开关104的调光输入信号116的值来确定施加至由AC电源114提供的AC电压122的调节量。即，基于调光输入信号116的值来生成由调光开关输出的AC输入电压。在一些实施方案中，调光输入信号116是由旋钮、滑动开关或能够提供具有可变调节设置范围的调节信号的其它合适的电气或机械装置产生的模拟信号。在其它实施方案中，调光输入信号116是数字信号。调光开关104向LED灯电路102输出AC输