用于驱动多个大功率LED单元的系统和设备的制作方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动多个大功率发光二极管(LED)单元的系统和设备。所述设备尤其适合但不限于在诸如筒灯、T5、T8、暗灯槽、Hi-Bay灯和MR 16灯泡等大功率LED灯单元中使用。

背景技术：

本发明的背景的以下论述旨在有利于理解本发明。然而应理解，该论述并非确认或承认提及的任何材料截至本申请的优先权日在任何权限中是公开的、已知的或公知常识的一部分。

传统照明系统通常具有单独驱动系统中使用的灯产品的配置。例如，诸如筒灯的灯产品具有其内置电源或镇流器，其将输入的AC电源转换为更高的AC电压和所需的电流，需要该电压和电流来提供电力，以便例如点燃和激发气体(指的是CFL灯)来点亮筒灯。这种其他灯产品的实例包括T5、T8、暗灯槽、Hi-Bay灯、路灯和泛光灯。

类似地，当在照明系统中引入发光二极管(LED)时，LED所采用的配置基于传统照明系统的类似“一个镇流器(控制器)”对“一个灯”的布置。因此，每一个LED灯单元都具有其自己的内置LED驱动器或控制器，其将输入的AC电源转换为DC电压和电流，以点亮LED筒灯。这意味着存在于照明系统中的每一个LED灯单元都具有附带的专用于该特定LED灯单元的控制器，用以将输入的AC电源转换为DC电压和电流，以点亮该特定LED灯单元，即，照明系统中一连串的10个LED筒灯会相应地需要10个LED控制器电路。这些LED控制器增大了每一个灯单元的成本和整体形状因数。

图1和图2中分别示出现有技术的LED灯单元和系统。LED灯单元包括经由AC输入端4的AC电源、AC-DC LED驱动器3、LED光/灯模块1和散热器2。

当被连接时，AC电源电流会流向AC-DC LED驱动器3的输入。经由AC-DC LED驱动器3中的开关模式电源电路对AC电源电流整流，以向LED光模块1提供所需的DC电压和电流。对于连续点亮操作，由于AC-DC LED驱动器3和LED光模块1上的LED都将产生热，引入散热器2对于确保将在点亮操作期间产生的热从热源相应地引出并耗散掉是重要的。散热器2必须应对从LED光模块和AC-DC LED驱动器二者的散热。结果，如果在点亮操作期间的任何时间，由于针对特定LED照明单元的标准形状因数的尺寸的设计限制，散热器2达到其最大散热能力，这一实现会导致光性能和产品使用寿命的下降。

上述的配置具有如下几个缺点：

·由于每一个LED光单元都需要其自己的内置控制器电路3用于点亮，当LED光单元处于连续操作中时，LED和控制器电路都会产生相当大的热量。为了减少热量，必须在每一个LED光单元中提供散热器，用于从热源吸热并将热量耗散到周围环境中，以便为LED和控制器提供冷却的环境在其中运行。LED和控制器电路在冷却的环境中运行是重要的，因为这会减小功耗，并因此改善效率。然而，由于标准形状因数，对于每一个LED光单元中的散热器的尺寸存在限制。由于在每一个LED光单元中存在两个产热源(即，LED灯单元和LED控制器)，散热器2在产生相当大热量的连续运行期间通常达到其最大散热能力。结果，这将导致LED光单元的光性能和产品使用寿命的下降。

·制造具有内置控制器电路和散热器2的LED光单元通常成本较高，因为它们增加了制造所需的组件数量。而且，散热器还必须设计为在存在由于标准形状因数的其尺寸的约束的情况下，应对从两个热源散热。这进一步增加了生产LED光单元的总体成本。

·由于由控制器电路3在LED光单元中将AC电源转换为DC电压和电流，就必须解决与安全性相关的问题。因此，LED光单元必须设计为使得它们满足由标准形状因数强加的标准安全要求和尺寸限制。

因此，本发明的目的是克服或者至少减轻前述的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种系统和设备，用以减轻以上的问题，并提供“一个驱动器对多个大功率LED灯单元”解决方案。为了实现此，系统和设备适于至少提供与指定额定电流小于5％的相对“无纹波”电流。指定额定电流通常在(但不限于)每个灯单元约350mA到700mA。

另外，所提及的“流”、“连接”指的是电流和电连接，除非另有说明。

根据本发明的第一方案，一种用于驱动多个大功率LED单元的系统，该系统包括单个驱动器，用于向多个大功率LED灯单元提供无纹波恒定直流，其中，所述单个驱动器包括数字控制器，其可编程为基于对将能量释放到LED灯单元所花费的持续时间的检测和计算，以每一个预定时间间隔调整无纹波恒定直流，从而调整所述无纹波恒定直流。

优选地，所述单个驱动器以隔离的交流反激配置操作，其具有作为变压器的感应元件，用于隔离变压器的次级端处的多个大功率LED。

优选地，所述数字控制器是专用集成电路(ASIC)；所述ASIC进一步可操作为检测并计算由变压器的铁芯将能量释放到多个大功率LED的持续时间，以调节并提供无纹波输出DC电流。优选地将ASIC编程为基于由变压器的铁芯释放能量的持续时间，以每一个时钟周期接收反馈作为输入，以确定下一个时钟周期的无纹波恒定DC电流的量。更优选地，将所述ASIC编程为以每一个时钟周期提供电压波形，以接通或关断电子开关。

优选地，多个大功率LED灯单元中的每一个与其他大功率LED灯单元串联。

优选地，所述单个驱动器电连接到用于调整所述多个大功率LED灯单元的亮度的调光器电路。所述调光器电路优选地包括电位计、红外接口、运动传感器或环境传感器。

优选地，所述系统包括滤波电容器，其可操作为改变其电容，以在调整调光器时保持至少0.9的功率因数。

在调光器是电位计的情况下，所述电位计可操作为工作在0到10V电压内。

优选地，在隔离反激模式中，变压器的次级端电连接到短路保护电路。

优选地，所述ASIC与有源功率因数控制器耦合。更优选地，所述有源功率因数控制器包括至少一个电压跟随器。在此情况下，所述ASIC优选地是14管脚配置，以便控制所述有源功率因数控制器和无纹波恒定DC电流的调整。

优选地，每一个大功率LED灯提供有散热器，散热器成形并配置为仅从大功率LED散热。

优选地，所述系统进一步包括电子开关，其中，借助根据以下等式的电压控制来实现无纹波恒定DC电流：

其中，V_OUT是跨输出端的电压；V_IN是输入电压；T_OFF是隔离变压器的铁芯的放电时间；T_ON是电子开关的接通时间；L₁是变压器的初级绕组的电感值，L₂是变压器的次级绕组的电感值。

作为隔离配置模式的可替换方案，单个驱动器可以非隔离配置操作，具有根据以下等式操作于连续模式的感应元件：

其中，T_OFF固定为常数；T_ON是电子开关的接通时间；T是T_ON、T_OFF和T_CALC的总和，其中，T_CALC是感应元件的放电时间之后用以计算公式的时间；I₁是所需参考电流，I_MAX是峰值电流。在滞后控制器配置中，I_MAX和I₁的值可以是固定的，并且可以确定T_ON和T_OFF定时。

根据本发明的第二方案，一种LED驱动器，包括：

至少一个集成电路(IC)，所述IC可使用硬件描述语言进行编程；第一电子开关，可操作为提供第一开关时间段，以控制功率因数电压，所述第一开关时间段可由所述至少一个IC编程；以及第二电子开关，可操作为提供第二开关时间段，以调节流入至少一个LED的无纹波恒定DC电流，所述第二开关时间段可由所述至少一个IC编程。这样的LED驱动器以功率控制器的形式提供额外的电流控制，以实现无纹波DC电流。

优选地，第一和第二电子开关是功率MOSFET。

优选地，所述至少一个IC是ASIC。

根据本发明的第三方案，一种LED驱动器，包括：具有输入端口和多个输出端口的设备，包括反极性保护器，布置为电连接到所述输入端口和所述多个输出端口中的每一个；以及多个开路保护电路，多个开路保护器中的每一个都可操作为连接到输出端口；其中，所述反极性保护器可操作为在以错误极性将负载连接任何输出端口的情况下，拒绝极性要求；所述开路电路保护电路可操作为在没有负载连接到输出端口或者负载击穿的情况下，形成闭环串联连接。

优选地，所述反极性保护器是二极管桥式整流器。

优选地，每一个输出端口包括相应的开路保护器。

优选地，所述输入端口适合于与LED驱动器连接，每一个输出端口适合于与包括大功率LED灯单元的负载连接。

根据本发明的第四方案，根据第一方案的一种系统，其中，所述负载处于串联连接，进一步包括根据本发明权利要求22到25所述的第二和第三个方案的设备；其中，权利要求22到25所述的设备的输入端口可操作为连接到单个驱动器。

根据本发明的第五方案，一种调光器电路，与LED驱动器一起使用，所述调光器电路包括至少一个调光接口，可操作为连接到至少一个调光控制器；以及电容性元件，可调整为在调光器电路内保持至少0.9的功率因数。

附图说明

将参考附图来说明以下的发明，在附图中：

图1是具有驱动器和散热器的现有技术的LED灯单元的透视侧视图；

图2是现有技术的LED灯系统的“一个驱动器一个灯单元”配置的系统配置；

图3是根据本发明的实施例的“一个驱动器多个灯单元”或“串式驱动器”的系统图；

图4是根据本发明的实施例的用于隔离的交流(AC)应用的LED驱动器电路的电路图；

图5a和5b是根据本发明的另一个实施例的用于隔离的交流(AC)应用的具有由14管脚ASIC驱动的功率因数变换器的LED驱动器电路的电路 图；

图6是概括与现有技术的系统相比，本发明在多个MR 16LED灯上的优点的表；

图7示出基于MR 16负载的无纹波恒定DC电流的模拟结果；

图8示出具有电路布置的另一个实施例，其中，去耦变压器操作于连续模式；

图9示出在连续模式中流过整流器电路的电流；

图10示出用于电路的连续操作的滞后控制器的结构；

图11是根据本发明另一个实施例的在LED驱动器与负载之间的中间连接器的PCB布置；

图12是示出在驱动器与负载之间使用中间连接器的照明系统的可能的布置；

图13是示出使用两个中间连接器的照明系统的另一个可能的布置；

图14示出中间连接器的电路图；以及

图15示出调光器电路上总体方框图。

本发明的其他布置是可能的，因此附图不应理解为代替本发明在前说明的普遍性。

具体实施方式

在本发明的上下文中，所提及的“无纹波”电流和接近无纹波电流指的是与指定额定电流小于(<)5％的可允许的纹波。

在本发明的上下文中，大功率LED灯单元指的是需要至少5瓦的功率的任何LED灯单元。

根据本发明的实施例，有一种LED驱动器10，用于驱动多个大功率LED灯100，如图4所示。LED驱动器10尤其适于隔离的交流(AC)应用，并且包括初级侧和次级侧。LED驱动器10的初级侧借助去耦变压器11与次级侧去耦。初级侧包括电子开关14、桥式整流器电路16和集成电路(IC)控制器18。尽管图4显示了隔离的配置，但技术人员会理解，可以修改电路以用于非隔离的配置，其中，去耦变压器11可以由其他感应元件代替。

为了满足去耦功能，变压器11是隔离变压器，优选地可以是平面变压器。变压器11可操作以工作在连续或不连续的模式中，尽管为了说明，图4、5a和5b示出了适于工作在不连续模式中的变压器11的电路。在连续模式中，如图8或10所示，可以省略某些输出电容器。在变压器11是基于印刷电路板技术的平面变压器的情况下，印刷电路板可以是FR4PCB、聚酰亚胺或其他厚铜箔(引线框)。

电阻器R_P和电容器C_P以并联配置与变压器11的初级端连接。二极管D_P连接到电阻器R_P、电容器C_P和变压器11。二极管D_P的导电端以串联配置连接到变压器11的初级端。二极管D_P的非导电端以串联配置连接到电阻器R_P和电容器C_P。

电容器C_S并联连接到变压器11的次级端，用于对输出电压滤波。D_S二极管连接到变压器11的次级端和电容器C_S。二极管D_S的导电端以串联配置连接到变压器11的次级端。二极管D_S的非导电端以串联配置连接到电容器C_S的正端(在适用的情况下)。LED负载100以并联配置连接到电容器C_S。每一个LED负载100都可以与另一个LED负载100串联连接。次级侧可任选地包括短路保护电路44，将在稍后详细阐述。

电子开关14通常是功率晶体管。在这个具体实施例中，电子开关14更优选地是功率MOSFET。在MOSFET配置中，电子开关14的漏极连接到二极管D_P的导电端和变压器11的初级端。电子开关14的栅极连接到IC18的输出管脚，电子开关14的源极连接到地电位。

应理解，电子开关14可以由其他功能上等效的组件代替。

IC控制器18包括内部振荡器，其被配置为以由内部振荡器确定的每一个时钟周期的特定接通时间段T_ON(开关频率)接通电子开关14的栅极。IC控制器18优选地是专用集成电路(ASIC)，其可编程以感测并计算作为主输入的感应元件L₁和L₂的放电时间。ASIC 18可编程并配置为基于以下输入以每一个时钟周期接通具有T_ON的接通时段的电子开关14的栅极：

(a.)基于感应元件L₁和L₂的放电时间的参考常数K；

(b.)用于LED I_OUT的所需输出DC无纹波电流；

(c.)从分压器22分接并数字化的数字化电压值V_DD(V_in)，分压器22与桥式整流器16并联连接；

(d.)通过电压分压器30测量并与参考电压比较的变压器11的铁芯的放电时间值T_OFF；以及

(e.)开关周期T(即，由振荡器确定的电子开关14的开关周期)。

使用接收的五个输入，IC 18计算输出T_ON，其是以等式(1)数学表达的电子开关14的接通时间。

如公式2所述地基于变压器11的初级绕组和次级绕组的电感值计算参考常数K。

其中，L₁是变压器11的初级绕组的电感值，L₂是变压器11的次级绕组的电感值。参考K的值可以存储在IC 16内的存储器中。对于非隔离直流(DC)反激配置，按照以下数学表达式计算参考常数K：

其中，L₃是反激配置中的感应元件的电感值。

利用等式(1)和(2)，如下导出I_OUT：

IC控制器18可以进一步包括调光管脚，其耦合到可变电阻器40，用于对LED负载100执行调光。调光管脚有利于经由诸如电位计、运动传感器或红外传感器的各种调光设备执行调光的灵活性。

上述的IC控制器18通常是8管脚的。为了细调IC控制器18的控制的电平，可以使用高分辨率IC控制器。除了所需无纹波电流I_OUT的细调控制以外，有源功率因数控制器(PFC)改善电路的性能。

在以下的另一个实施例中说明了高分辨率IC控制器，其具有细调所需 无纹波电流的控制并提供有源功率因数控制的能力。

图5a和图5b中示出用于驱动多个大功率LED灯单元100的LED驱动器500形式的本发明的另一个实施例(强调初级侧)。LED驱动器500包括第一电子开关513；第二电子开关514；桥式整流器电路516和集成电路控制器518。LED驱动器500进一步包括有源功率因数控制器(PFC)电路520。与在前实施例相比，有源功率因数控制器(PFC)可操作以构成额外的电流控制器级，用以实现改善的无纹波恒定DC电流。集成电路控制器518可操作以控制第一电子开关513和第二电子开关514的开关频率，以实现所需的功率因数并输出无纹波电流I_OUT。

集成IC控制器518类似于IC控制器18，包括内部振荡器、内置模数转换器等。它还包括更多管脚，用于PFC控制器的进一步控制。在这个实施例中，IC控制器518包括14个管脚。总体分辨率更高(10比特)，从而允许对电子开关513、514的开关频率和I_OUT的更好调整和细调。

桥式整流器516可操作以接收AC输入并产生整流电压输出。将整流电压输出传送通过电容器C₄。C₄可操作以起到输入电压滤波器的作用，以进一步对来自整流器电路516的整流电压滤波。电容器C₄并联连接到电阻器R₈和R₉，并与电感器L₄串联连接。

电阻器R₈和R₉构成输入分压器，在操作中，R₈和R₉之间的电压作为输入电压(表示为V_inP)分接到ASIC。

电感器L₄与电阻器R₁₀和R₁₁串联连接。电阻器R₁₀和R₁₁构成PFC分压器，其用于经由用于PFC输出电压测量的T_2P管脚输入，向控制器518提供PFC反馈电压。

第一电子开关513串联连接到感应元件L₄，且并联连接到PFC分压器。第一电子开关513提供可变频率，以控制PFC输出电压。第一电子开关513和第二电子开关514都可以是N沟道功率MOSFET。第一电子开关513的栅极由ASIC(MOSOUT管脚)触发，其漏极与L₄串联连接，并且源极接地。

在操作中，控制器518驱动第一电子开关513，以在第一电子开关513的漏极提供必要的功率因数电压。

应理解，第一电子开关513可以由其他功能上等效的组件来代替。

功率二极管D₃与感应元件L₄串联连接。其允许整流PFC电流的正向通过；这由第一电子开关513来调节。

C₅是电容性滤波器，用于对PFC输出电压滤波。

感应元件L₄可以是如图5a所示的标准电感器，或者是如图5b所示的变压器。对于L₄是变压器的情况，变压器包括L_4p初级电感和L_4s次级电感。如图5b所示，L_4p从管脚1连接到管脚6；L_4s从IC控制器518的管脚1连接到管脚7。

以下等式(4)应用于变压器变型，用以控制PFC的输出电压：

V_PFC,OUT是PFC的输出电压，L_4p是PFC变压器初级电感器值，L_4s是PFC变压器次级电感器值，V_in是输入电压，T_Q2on是第一电子开关513的接通时间，T_Q2off是PFC变压器的放电时间。经由控制器518的MOSOUT管脚来控制T_Q2on，V_in和T_Q2off是反馈值，用于确保并验证V_PFC,OUT正确地跟踪所需输出电压V_OUT。

等式(4)被称为电压跟随器，其中V_PFC,OUT跟随V_OUT；在求解等式后的意义上，如果V_PFC,OUT小于预期(在可允许的偏差内)，就增大T_Q2on，否则就减小T_Q2on。

基于LED单元的总数和要提供给LED单元的所需电流I_OUT来确定V_OUT。

对于第二电子开关514，用于调整和计算I_OUT的操作和等式与在等式(1)到(3)中说明的相同。

如上所述，LED驱动器10、500的次级侧可以进一步包括电压保护电路44。参考图4，尽管在图5a和5b中没有明确示出，对于可以包含在LED驱动器500的次级侧中的电压保护电路，电压保护电路44包括齐纳二极管46、可控硅整流器(SCR)48和电阻器50。当检测到短路时，齐纳二极管46将导电，从而使能SCR 48并减小LED 100的输出电压。

在驱动一串LED光单元的操作的背景下，在以下实例中来说明LED驱动器10、500：

为了运行电路，调整可变电阻器来为V_R(LED驱动器10)或V_inP(用 于LED驱动器500)产生电压值N，其中，值N是与用以驱动多个LED灯单元100的最大近似无纹波恒定电流的产生相对应的电子开关14、514的接通时间期间T_ON的调整。调整N值的递减或递增将基于反馈，并直接导致T_ON、T的变化，从而基于可变电阻器V_R相应地改变I_OUT，以使得LED灯单元100变暗或变亮。

对于等式(1)到(3)的最优化，可以以可替换的形式来表达电路的方程

A＝V_IN*T_ON*T_OFF (5)

B＝1/K*I_OUT*(T_ON+T_OFF+T_CALC) (6)

其中，T_CALC是感应元件放电时间后用以计算公式的时间，电子开关的开关时间周期是T_ON、T_OFF和T_CALC的总和；

在I_OUT的每一个调整周期中，比较A和B的值。

如果A大于B，即A>B，那么将T_ON调整为T_ON–N，用于下一个时间周期T。

如果A小于B，即A<B，那么将T_ON调整为T_ON+N。

在A等于B的情况下，不更新T_ON，T_ON保持不变。

根据灯单元100的数量和所需电流I_OUT，用户如下通过改变几个关键组件执行设计优化：

变压器11的电感器L₁和L₂；

电子开关14、514的开关频率、漏极-源极电压V_DS和漏极电流I_D；

电容器C_S和二极管D_S的值。必须注意确保电容器C_S两端的电压应高于LED负载100的电压。

二极管的正向电流I_F和重复峰值反向电压V_RRM是选择适合的二极管D_S所考虑的参数。

一旦将以上组件调节到负载规格，IC控制器18、518就检测并计算到LED负载100的经由变压器11的铁芯(或者用于非隔离反激配置的感应元件)释放到负载的能量的持续时间，以调节恒定输出电流。因此，控制器 18、518可以在用于大功率LED灯100的宽范围的负载电压和恒定电流上工作。

所述实施例向多个大功率LED灯单元100提供近似无纹波的恒定DC电流。一个驱动器对多个灯的所述配置被申请人称为“串式配置”。

作为可任选的特征，IC控制器18、518可以进一步包括多点控制单元(MCU)，以实现与诸如电力线、数字可寻址照明接口(DALI)、用于总照明控制系统的无线协议的智能控制模块通信。

所述实施例基于用以驱动多个大功率LED灯单元100的单个LED驱动器10、500的概念，与每一个LED灯单元4需要一个LED驱动器3的现有技术的MR 16系统相比较，每一个大功率LED灯单元提供有散热器和单个驱动器，散热器成形并配置为仅从大功率LED散热，单个驱动器被配置为向多个大功率LED灯单元提供近似无纹波恒定DC电流。这个标准ASIC驱动器设计解决方案以恒定电流驱动，并提供宽范围的灵活性，以驱动整个照明系统内一系列任意数量的LED，图6中概括出其优点。

图7示出从大功率LED负载100测量的I_OUT，示出了无纹波恒定DC电流的范围。

图4、5a和5b中所示的以上实施例说明了作为电流控制器(即，利用I_OUT)的IC控制器实现方式；和工作在不连续模式中的变压器11、511。由于对基于ASIC的控制器18、518编程的灵活性，可以如下实现四个不同组合和/或模式：

A.代替电流控制的电压控制；

B.利用初级电感器电流反馈而非基于T_OFF的反馈(或监控)的不连续

模式；

C.利用初级电感器电流反馈而非基于T_OFF的反馈(或监控)的连续模

式；以及

D.用于滞后控制器的连续模式。

A.代替电流控制的电压控制

对于使用电压控制代替电流控制，可以将等式(3)重写为：

其中，V_OUT是输出电压。其中，L₁等于L₂，将等式修改为：

B.利用初级电感器电流反馈而非基于T_OFF的反馈(或监控)的不连续模式

对于代替基于T_OFF的反馈(或监控)的借助初级电感器电流反馈的不连续模式，可以将峰值电流I_MAX、输入电压V_IN与感应元件L之间的关系数学表达为：

在感应元件L是在例如非隔离配置情况下使用的单个电感器的情况下，

将等式(6)代入等式(3)中，得到：

并且，在感应元件L是变压器，L₁和L₂分别表示初级和次级电感的情况下，

为了应用等式(7)或(8)，可以修改图4、5a和5b所示的电路，以使得初级电流可以由ASIC控制器通过从电子开关14、514的源极到地的电阻器读取，或者使用与电子开关14、514串联的变流器读取，或者如果是正向结构情况下的滤波电感器读取。

C.利用初级电感器电流反馈而非基于T_OFF的反馈(或监控)的连续模式

对于代替基于T_OFF的反馈(或监控)的借助初级电感器电流反馈的连续模式，应理解，流过整流器二极管串的到LED的电流与LED上的电流相 同。

图9中示出在连续模式中的电流的波形。对于给定接通时间T_ON，如果T_OFF固定，那么横跨二极管的电流可以计算为：

其中，T＝T_ON+T_OFF+T_CALC；T_CALC是变压器或电感器元件的放电定时。

可以从初级感应元件L获得全部以上信息。具体地，图8中所示的电路布置包括：

i.与电子开关串联的电阻器；

ii.与电子开光串联的变流器；以及

iii.滤波电感器。

图8中所示的电路布置包括第一变压器811，用以隔离负载。以与滞后控制器中的电感器相同的方式使用滤波电感器820。

借助来自连接到电子开关的源极的电阻器822的反馈控制输出电流I_OUT。

电阻器822用于保护目的而非用于控制目的。在正向结构中使用包括电感器823和二极管824的复位电路812，以使变压器铁芯完全释放残余能量。这用于避免铁芯在特定工作时间后饱和。

D.用于滞后控制器的连续模式

滞后控制器的结构如图10所示。为了实现，可以根据等式(9)和确定的T_ON和T_OFF定时来固定I_MAX和I₁的值。然而，电流I_OUT会是图下方的区域。

应理解，上述的连续模式仅特别适于非隔离的反激和前馈配置。然而，其减小了所需的组件的最小数量，并能够在无需负载电容器的情况下提供无纹波电流。从而可以实现节约成本。

在所述实施例中，调光器40可以用作用于SSL照明调光控制的模块，用于节省能量，以代替传统的三端双向可控硅开关元件调光器。调光器40被布置并可操作为仅在需要光时使用能量；否则，就自动调暗光，以降低 强度或完全关断(与光完全开启相比都能够省电)。

如图4、5a和5b所示，IC控制器连接到调光器40，用于更好的调光性能和节能，例如以低调光电平，小于总光的10％的光输出，将功率因数保持在大于或等于0.9，以满足节能的目的。尽管在图4、5a和5b中示出了调光器40，但技术人员容易理解，调光器40易于包含在隔离/非隔离配置以及连续或不连续模式中所示的电路中。

参考图15来详细阐述与调光器40的操作有关的进一步的说明，以便满足以上节能和保持高功率因数的目的，图15构成另一个实施例，包括与LED驱动器一起使用的调光器电路，调光器电路至少包括可操作以连接到至少一个调光控制器的调光接口；以及可调整以在调光器电路内保持至少0.9的功率因数的电容性元件。

如图15所示，调光器40可以包括能够与调光接口1670连接的各种设备，该连接包括用于照明调光控制的IC控制器18、518管脚。

当接通电源时，电流流向整流器1516，其随后开启包括ASIC控制器18、518的开关电源1600。提供无纹波恒定DC输出电流1610的隔离或非隔离供应。开关电源1600可以是隔离的或非隔离的，并且取决于配置，感应元件1511可以是隔离变压器。感应元件1511的输出向LED负载1700提供隔离或非隔离的无纹波恒定DC输出电流1610，以开启光。缺省地，LED负载1700消耗100％能量来开启光，除非关断电源。

调光器40可以是0-10V调光器1708。当调光器设定为10V，DC输出电流1610将光输出设定为100％。当调光器设定为5V，DC输出电流1610将光输出设定为总光的50％。在0V，不提供光。

红外(IR)远程控制1711也可以用于远程照明控制。这种配置需要调光接口具有适合的IR接收器，以便当IR发射器发送信号时，IR接收器将对信号解码，并从范围0－100％相应地产生PWM占空比以用于调光控制。当占空比设定为100％时，DC输出电流1610于是设定光输出100％，当IR发射器发送50％占空比时，DC输出电流1610将发送50％的总光输出。如果IR发射器发送0％占空比PWM信号，就不提供光。

另一类调光器可以体现为运动传感器1712。当运动传感器1712没有检测到运动时，DC输出电流1610将输出电流从100％改变为20％，用于调 暗的目的，或者甚至关断输出电流。这意味着只有在运动传感器1712检测到运动时才使用能量。

另一个选择是使用环境传感器1714，来检测环境条件，例如当黎明来临时，DC输出电流1610将关断输出电流并关断光1700。当环境传感器1714检测到环境变为黄昏时，DC输出电流1610将输出电流开启到100％。

应理解，以从0－100％的PWM输出占空比设计的任何其它设备都可以连接到调光器接口，用于LED照明调光控制。调光器接口是包括一个或多个微控制器设备的电路，用于检测来自各种调光器(IR远程、运动、环境……等)的调光信号，并将输入调光信号转换为到ASIC控制器的模拟电压，用于调光控制。它也可以包含在其它实施例中提及的ASIC控制器内。在实现方式方面，“调光器接口”可以是安装在电源PCB上的或者集成在电源电路PCB中的小模块板。

电容器1630是会影响功率因数的组件。当启动调光电路时，开关电源1600将自动为1630的电容充电，以保持功率因数≥0.9，以使得不论调光电平变得多么低，功率因数也总是保持在≥0.9。

依据多个实施例的调光器设计使得用户能够在没有任何闪烁现象的情况下将他们的LED照明单元调暗到低至原始驱动电流的1～2％。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种设备1100，与在前实施例中所述的任意LED驱动器10、500一起使用。如图11所示，设备1100是在LED驱动器10、500与LED负载100之间的中间连接器。在下文中将中间连接器称为“接线盒”。

图11显示了接线盒1100的PCBA设计。接线盒1100包括输入连接器1120和多个输出连接器1140，布置为实现以下：

a.易于安装大功率LED灯负载100；

b.对于多个串联连接的LED灯100有利，并减轻了大功率LED灯100损坏的情况下系统完全开路的问题；

c.减小或完全消除在安装过程中常见的错误，尤其是与电极性反向有关的错误。

关于以上的点(b.)，LED照明单元100的串联连接确保了会以完全相同的电流驱动每一个灯单元100，因此每一个LED照明单元100都将产生相 同的亮度。对于均匀亮度是重要的照明系统，串联连接相对于并联连接是有利的。

为了实现以上，接线盒包括反极性保护器1160和开路保护器1180。反极性保护器优选地是整流器1160。

如图11所示，有9个输出连接器1140。将输入连接器1120布置为与驱动器输出连接器连接，接线盒输出连接器1140布置为与LED负载100连接，LED负载100包括SSL无驱动器照明单元带材端头电缆。

输入连接器1120通常是接头式连接器，用于与通常是电缆引入插入式的LED驱动器10、500输出连接器耦合。输出连接器1140通常是电缆引入式，以使得例如带材端头SSL无驱动器电缆式的LED灯100的电连接器可以插入到其中，以产生闭合的电回路。

图12示出了灯系统，包括单个LED驱动器10、500，单个接线盒1100和SSL无驱动器光单元/负载100。

具有电缆插入式连接器1100的LED驱动器10、500连接到输入连接器1120，并且具有带材端头电缆的SSL无驱动器照明单元插入到输出连接器1140中，以便产生完全网络化的照明系统，用于一旦通电时的照明目的。

图13示出了另一个可能的布置，其具有两个接线盒1100，其中，整个系统包括单个串式驱动器10、500、双接线盒110和SSL无驱动器照明单元100。

由有资格的人员预先确定的所需驱动器输出电压将确定应该用于整个照明网络的SSL无驱动器照明单元100的总数或者接线盒的数量，其以便以所需设计的无纹波恒定电流驱动所有SSL无驱动器照明单元。

作为简化的实例，如果设计的驱动器10、500具有170V DC的最大输出额定电压，并且在照明系统中仅存在单个的接线盒，那么每一个SSL无驱动器照明单元正向电压就限于18.8VDC/单元(170VDC除以9个单元)。如果使用两个接线盒1100，那么SSL无驱动器照明单元正向电压就限于每单元10VDC(170VDC除以17个单元)。

图14显示了输入和输出连接器之间的电路图，及整流器1160与开路保护电路1180的布置。桥式整流器1160用作反极性保护，以使得安装过程中在驱动器10、500与接线盒1100之间不存在极性问题。如果安装者出 错，将灯单元100反极性连接，桥式整流器1160形式的反极性保护器就保护驱动器10、500和接线盒1100免于受损。开路保护电路1180优选地在每一个输出端口1140包括齐纳二极管1220、可控硅整流器(SCR)1240和电阻器1260。

可以将额外的整流器添加到照明单元100。这解决了以下问题：

尽管整流器1160在驱动器10、500与接线盒1100之间提供反极性保护，但特定的照明负载100必须以正确的极性连接，以便该特定照明单元正确工作。如果照明单元100反极性连接，系统将不工作，为了克服这一问题，照明单元也必须具有整流器以提供反极性保护。

当在任何输出连接器1140出现任何开路电路，和/或当电压超过齐纳二极管1220的指定反向击穿电压，从而导致齐纳二极管1220工作在反向偏置模式中时，将在栅极端触发可控硅整流器(SCR)1240，以使得电流能够流过可控硅整流器(SCR)1240，从而为整个照明系统保持闭环，以使得网络中的其它连接的照明单元100继续按常规工作。电阻器1260用作齐纳二极管1220的限流器，以避免过大的电流流过齐纳二极管1220。另一个电阻器1280可以与开路保护电路并联连接，并与输出连接器1140并联连接。

作为开路保护器1180的可替换方案或附加方案，应理解，电阻器1280可以配置为用作跨接/旁路电阻器，用于对特定输出连接器1140的布置，特定输出连接器1140没有连接到它的负载100，以便保持整个照明系统的闭环。在特定输出连接器1140永久假定为不连接任何负载的情况下，则可以去除连接到这些输出连接器的开路保护器。

因此，设计了接线盒1100并连同串式驱动器一起实现，以克服由串联连接所引起的上述的缺点。

操作技术规范的实例

如下列出为LED驱动器10，8管脚(低分辨率)配置推荐的操作技术规范：

操作电压：美国100到120VAC；欧洲220到240VAC

操作频率：50/60赫兹(Hz)

AC电流：美国0.2安培(A)；欧洲0.1A

涌流：美国最大可允许的为4A；欧洲最大可允许的为12A

漏电流：小于(<)0.7毫安

效率(满负载)：大于(>)83％

功率因数(满负载)：大于(>)0.98

如下列出基于120VAC(美国)/230VAC(欧洲)输入、额定负载和25摄氏度环境温度的输出规范(8管脚配置)：

输出通道：1

输出电压范围：12到36VDC

输出电流：600或700mA

电流容差：±5％

电流调整范围：不可调

额定功率：21.6W_MAX(在600mA)和25.2W_MAX(在700mA)

如下列出为LED驱动器10、500，14管脚配置推荐的操作输入规范：

操作电压：美国100到120VAC；欧洲220到240VAC

操作频率：50/60赫兹(Hz)

AC电流：美国1.3安培(A)；欧洲0.6A

涌流：美国最大可允许的为7A；欧洲最大可允许的为30A

漏电流：小于(<)0.7毫安

效率(满负载)：大于(>)86％

功率因数(满负载)：大于(>)0.96

如下列出基于120VAC(美国)/230VAC(欧洲)输入、额定负载和25摄氏度环境温度的具有两个输出通道的LED驱动器10、500，14管脚配置的输出规范：

输出通道：2

输出电压范围：35到85VDC(单通道)总计70到170VDC

输出电流：600或700mA

电流容差：±5％

电流调整范围：不可调

额定功率：102W_MAX(在600mA)和119W_MAX(在700mA)

LED驱动器10、500尤其适于LED筒灯、暗灯槽LED照明和MR 16， 特别是在0摄氏度到40摄氏度温度范围。

另外，以下优点也是显而易见的：

a.用于LED照明单元的更安全的方法

由于LED驱动器10、500是隔离的DC配置，仅与DC驱动的LED照明单元一起工作，不会存在与用于LED照明单元100的AC电流相关联的有关安全性的问题，LED照明单元100在次级侧，并与电力线干线隔离。由于LED驱动器10、500与LED照明单元100隔离，在设计上也不存在尺寸限制，由于在内置配置中，所以可以根据安全性要求来设计LED驱动器10、500。

b.高电气效率

称为“串式驱动器”的LED驱动器10、500在较冷的环境中工作，因为它与LED负载单元100隔离，不受在连续工作过程中LED单元100耗散的热量的影响。这减小了LED驱动器10、500上的热损失，因此在工作过程中耗费较少的功率，改善了效率。与每一个LED灯包括直接连接到AC干线的其自己的驱动器的现有技术相比，功率效率与在完整照明系统中的AC驱动器照明单元相比显著改善，因为总功率损失仅应用于特定单个驱动器，而AC驱动的照明单元由于在每一个照明单元上的损失，会具有较高的总功率损失。

c.高效率(流明/瓦)

作为相关联的优点，串式配置提供了较冷的工作环境，这导致LED器件的较低的光学损失，因此由LED器件呈现的较高的光通量最终改善了整个照明系统的效率(流明/瓦)。

d.较长的使用寿命

使用ASIC控制的LED驱动器10、500无需使用诸如铝电解电容器之类的短寿命组件，这延长了LED驱动器10、500的使用寿命。至于LED灯单元100，较冷和以近似无纹波恒定电流工作显著改善了LED器件的性能和可靠性，并减缓了LED器件100上整体性能降级进程，最终延长了整个LED照明单元的使用寿命。

e.范围广的应用选择

用于单个LED驱动器10、500的灵活设计适用于任何类型的DC驱动 LED照明单元，借助于稍早所述的特定组件较小的细调，理论上能够驱动整个照明系统中不限数量的LED。

f.节省成本的解决方案

串式驱动器配置是成本有效的解决方案，因为单个LED驱动器10、500能够驱动一系列DC驱动的LED照明单元，而现有技术的配置对于每一个LED照明单元都需要一个驱动器。此外，该解决方案还提供了更有竞争力的制造成本以及设计部件成本，尤其是对于散热器。

g.易于维护

由于单个LED驱动器10、500与LED照明单元100隔离，如果在照明系统内出现起因于有故障的LED驱动器10、500的任何故障，用户仅需替换有故障的LED驱动器，而不必拆卸整个LED照明(内置概念)。这种维护过程简单并可以在相对短的时期内完成。

h.形状因数中的小型化

用于照明器的散热器在尺寸上会更小，在此散热器仅仅设计为耗散由LED照明单元100产生的热量，从AC-DC LED驱动器不产热，因为它们之间隔离。此外由于与集成概念相比，整个系统需要较少的组件数，从而使用较少的材料，可以以这个最佳的尺寸设计单个驱动器，并且代替庞大的形状因数的传统变压器，平面变压器的引入会进一步增强驱动器解决方案的纤细外观。

更明显地，与每一个LED灯单元都需要其自己的AC到DC驱动器的现有技术系统相比，LED驱动器10、500需要较少的组件数和较少的组件副本。从而减小了驱动器解决方案形状因数。除此之外，简化了制造过程，以使得生产量和良品率得到改善。

更明显地，在串式配置中会减小每一个LED照明单元100的散热器形状因数，因为每一个散热器都仅需处理由LED照明单元100散布的热量。这是因为LED驱动器10、500与LED照明单元100隔离。因为较少的材料使用，这会有益于部件成本。而且，整个设计周期会进一步缩短，因为可以同时实施LED照明单元100和LED驱动器10、500设计活动，这导致改进产品投放市场的时间。

接线盒1100进一步向串式驱动器概念提供如下的额外优点：

a.无误的安装

以“防误操作的”概念来设计接线盒1100，以便向最终用户提供无误的安装体验。极性是安装过程中所顾虑的，以确保整个照明系统按预期地工作。借助在每一个接线盒的桥式整流器提供与驱动器10、500和SSL无驱动器照明单元100的接口，在安装过程中消除了偶然的反极性连接。不用管极性考虑，只要在驱动器10、500与SSL无驱动器照明单元100之间存在连续性，在照明系统内的照明单元100就会正常工作。此外，在驱动器输出与接线盒输入之间的接口上存在接头和插入连接器设计，这会完全消除将驱动器输出连接到任何接线盒输出连接器的可能性。

b.易于安装

接线盒1100包括用于与驱动器10、500和无驱动器SSL照明单元100的连接目的的连接器设计。用户因此将发现易于将带材端头电缆连接或插入正确或专用的连接器。另外，由于安装的简化，在安装和系统设置上花费的时间更短，从而成本更低。

c.更安全的安装

由于在接线盒1100上仅存在DC电源，为安装创造了安全环境。

d.安装的灵活性

由于串式驱动器概念在安装过程中没有线长约束，用户可以按照他们偏爱的设计和/或需要灵活地布置SSL无驱动器照明单元。用户可易于将SSL无驱动器照明单元100的电线延长到他们希望的长度，以便满足具有特定线材规范的应用，例如美国线缆规格(AWG)16～24，以获得对接线盒输入/输出连接器1120、1140的完美匹配。而且，接线盒还设计为支持双重的(或者有可能更大数量的接线盒连接)，这会在安装上提供额外的灵活性。

e.易于维护

如实施例中所述的接线盒的特定设计特点使得用户/安装者能够易于识别故障单元，并实施必要的维护，如同他们在通常情况下所经历的，即使串式驱动器运行在串联连接中。

f.可靠的连接

由于照明系统内连接的所述的输入/输出连接器1120、1140或者是线引 入式的，或者是闩锁式的，与在市场上广泛使用的传统螺钉紧固方法相比，给予了良好的连接。

应理解，仅是作为本发明的示例而提供了以上实施例，对相关领域技术人员显然地，对其进一步的修改和改进被视为属于所述的本发明的宽泛范围和界限内。而且，尽管说明了本发明的单个实施例，但其意图是本发明还覆盖所述实施例的各种组合。