在调光器与驱动器之间具有电绝缘结构的照明设备和系统的制作方法

本发明涉及一种具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备，该设备包括：输入电力供应单元；转换器，该转换器用于将输入电力转换成照明单元电源；照明单元，该照明单元被施加有照明单元电源以发射光；调光器，该调光器用于输入用于控制照明单元的调光信号；PWM生成单元，该PWM生成单元用于接收调光信号并且生成PWM信号；以及PWM控制单元，该PWM控制单元用于根据PWM信号来控制照明单元电源，其中输入电力供应单元、转换器、照明单元以及PWM控制单元被连接到第一接地，调光器和PWM生成单元被连接到第二接地，并且第一接地与第二接地电气地分离。

背景技术：

发光二极管(LED)是一种用于将电能转换成光的一种半导体器件。与诸如荧光灯、白炽灯等等的现有的光源相比较，LED具有功耗低、半永久寿命、响应时间快、安全和环保的优点。特别地，LED照明设备可以通过控制接通和关断被安装在多个阵列中的LED的顺序、被发射的光的颜色和亮度等等来执行各种性能。

因此，正在对将LED代替传统的光源进行大量的研究，并且作为诸如灯、LED器件、电子招牌、街灯等等的在室内或者室外使用的各种照明设备的光源的LED的使用正在上升。特别地，LED被用于室内内部的普通照明、用于制造特定气氛的舞台照明、广告照明、风景照明等等。

照明设备可以作为风景照明设备被安装在建筑物的外墙上、被安装在公园里、作为街灯被安装在街上、被安装在桥形钢轨中、被安装在电影院中等等，并且尺寸和被应用的系统可以根据被应用的目的、目标或者位置而变化。即，用于建筑物的外墙的照明设备被用于以仅用于以单个或者被组合的颜色闪烁的条纹的形状被简单地显示在建筑物的外墙上，并且根据闪烁或者改变颜色的目标对象的形状，被安装在公园里、在街上、在桥形钢轨上等等的照明设备被不规则地安装。

另外，与传统的照明相比较，由于寿命长并且效率高，LED照明被快速地普及，并且能够根据气候和时间的变化改变照度的调光器被商业化。调光器的控制方法能够被划分成无线和有线通信方法，并且特别地，当无线通信方法被使用时，通过操控每个驱动器中的Dim(+-)线路来调节亮度。

另外，应非常精确地执行近来在各种领域中不同地使用的照明设备的调光控制。这不只是接通和关断照明设备，并且要求根据用户的要求在诸如低、低中、中等、中高、高等等的各种照度水平精确地控制照明设备。

同时，为了照明设备的有线调光控制，应该电气地连接调光器和LED驱动器。在传统的照明设备中，因为由于电连接，调光器的接地被电气地连接(等电势)到LED照明单元，所以存在缺陷的潜在风险。

在这一点上，将一个调光器连接到数个LED驱动器和LED照明单元的条件作为一般现场实现条件存在，并且可能存在其中多个无意地连接到的LED照明单元具有相同的公共电势的状态。因此，如果用于操控调光器的单独的接口不存在，则可能存在当用户操控调光器时LED照明单元的漏电流流过人体的问题。

技术实现要素：

因此，鉴于上述问题已经提出本发明，并且本发明的目的是为了提供一种用于通过分离调光器和驱动器的接地来防止LED照明单元的漏电流的照明设备。

要通过本发明完成的技术目的不限于在上面提及的技术目的，并且，各种技术目的可以被包括在对于本领域的技术人员来说显然的范围内。

为了完成上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种照明设备，该照明设备具有调光器和驱动器的电绝缘结构，该设备包括：输入电力供应单元；转换器，该转换器用于将输入电力转换成照明单元电源；照明单元，该照明单元被施加有照明单元电源以发射光；调光器，该调光器用于输入用于控制照明单元的调光信号；PWM生成单元，该PWM生成单元用于接收调光信号并且生成PWM信号；以及PWM控制单元，该PWM控制单元用于根据PWM信号来控制照明单元电源，其中输入电力供应单元、转换器、照明单元以及PWM控制单元被连接到第一接地，调光器和PWM生成单元被连接到第二接地，并且第一接地与第二接地电气地分离。

另外，在根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备中，转换器包括：第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管和第二晶体管被连接到PWM控制单元；以及第一变压器，该第一变压器用于根据第一晶体管和第二晶体管变换输入电力。

另外，在根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备中，调光器输入在0到10V调光信号、1到10V调光信号以及PWM调光信号之中的至少任意一个调光信号。

另外，根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备进一步包括第一滤波器，该第一滤波器包括：第一电阻器，该第一电阻器被串联地连接到调光器；以及第二电容器，该第二电容器被并联地连接到第一电阻器，其中第一滤波器去除调光信号的噪声。

另外，在根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备中，PWM生成单元包括比较器，该比较器用于通过将调光信号与输入信号进行比较来生成PWM信号。在这一点上，输入信号是锯齿脉冲或者斩波脉冲。

另外，根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备进一步包括偏置电源，该偏置电源包括第二变压器、整流器以及电容器，其中比较器被供应有来自于偏置电源的驱动电力。在这一点上，偏置电源被连接到第二接地。

另外，在根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备中，PWM生成单元进一步包括光耦合器，该光耦合器被连接在PWM生成单元的输出端子和转换单元之间以转换PWM信号。

在这一点上，在根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备中，PWM生成单元进一步包括第二滤波器，该第二滤波器包括：第二电阻器，该第二电阻器被串联地连接到光耦合器；以及第二电容器，该第二电容器被并联地连接到第二电阻器，其中第二滤波器去除被反转的PWM信号的噪声。

另外，根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备进一步包括：反馈控制单元，该反馈控制单元以反馈的形式被连接在PWM控制单元和照明单元之间。

另外，根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备进一步包括放大器，该放大器包括：第一输入端子，该第一输入端子用于接收转换器的输出端子的电流值或者电压值；以及第二输入端子，该第二输入端子用于接收PWM信号，其中放大器放大PWM信号。

在这一点上，在根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备中，第一输入端子通过OR门(OR gate)来接收转换器的输出端子的电流值和电压值。另外，根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备进一步包括转换单元，该转换单元用于将PWM信号转换成基准值以将PWM信号输入到放大器中。

另一方面，根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明系统包括：调光器，该调光器用于输入用于控制照明设备的调光信号；以及至少一个或者多个照明设备，该至少一个或者多个照明设备用于接收调光信号，生成PWM信号以及根据PWM信号来调光照明单元，其中照明设备被连接到第一接地，调光器被连接到第二接地，并且第一接地和第二接地被电气地分离。

附图说明

图1是示出传统的照明设备的配置的视图。

图2是示出根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备的配置的视图。

图3和图4是示出根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备的调光器和PWM生成单元的示例性视图。

图5和图6是示出具有不同的接地的、传统的和本发明的照明设备的配置的示例性视图。

具体实施方式

将会参考附图详细地描述根据本发明的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备和系统。提供被公开的实施例以使本领域的技术人员容易地理解本发明的范围，并且这样的实施例不限制本发明。此外，在附图中图示的事宜被图表化以便于更加容易地描述或者解释本发明的实施例并且因此可以不同于实际体现的形式。

同时，在下面表达的组成构件仅是用于实现本发明的示例。因此，在没有脱离本发明的精神和范围的情况下其他组成构件可以在本发明的其他实施方式中被使用。

另外，“包括”构件的表达是仅指的是相对应的构件存在的“开放式”的表达，并且其不应被解释为排除附加的构件。

另外，诸如“第一”、“第二”等等的表达是仅被用于区分多个构造的表达并且没有限制构造的次序或者其他特征。

另外，本发明的术语“电源”可以包括在一般电气电路中能够使用的所有种类的电能，诸如“电压”、“电力”、“电流”等等。

图1是示出传统的照明设备的配置的视图。

参考图1，传统的照明设备100可以包括输入电力供应单元110、照明单元120、反馈控制单元120以及调光器140。

在这一点上，传统的照明设备的调光器将调光信号直接地输入到反馈控制单元或者PWM控制单元中以及被直接地且电气地连接到转换器、照明单元等等。因此，在接地和照明单元之间产生电连接，并且当调光器被连接到多个LED照明单元时可以存在公共电势的状态。

因此，当用户操控照明设备时可能存在照明单元的漏电流流过人体的问题，并且这可能在诸如照明设备的寿命、稳定性、性能等等的各种方面存在缺点。

本发明的照明设备通过以下方式解决传统的照明设备的问题：使用用于调光器和驱动器的不同的接地，将驱动器连接到第一接地并且将第二调光器连接到第二接地，并且电气地分离第一接地和第二接地。将会参考图2至图6描述其详情。

图2是示出根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备的配置的视图。

参考图2，本发明的照明设备200可以包括输入电力供应单元210、转换器211、照明单元220、调光器240、PWM生成单元260以及PWM控制单元212。

输入电力供应单元210供应照明设备的整体输入电源。在这一点上，被输入到输入电力供应单元210中的输入电力优选地是220V商用电力，并且220V商用电力可以具有在-311V和+311V之间周期性地交替的正弦波。更加具体地，输入电力供应单元可以执行将电力供应到在照明设备中使用的各种元件的功能。

转换器211将输入电力转换成照明单元电源。转换器执行接收主电力并且转换主电力以供应系统所要求的稳定有效的电力的电力控制功能。特别地，本发明的转换器可以被实现为用于将AC电力转换成DC电力的AC/DC转换器并且可以使用诸如二极管镇流器、相位控制整流器、桥式整流器等等的各种整流电路，以及多个开关和变压器来执行AC/DC转换以完成期望的电力转换同时最小化电力损失。

更加具体地，转换器211可以包括第一晶体管、第二晶体管以及第一变压器213。第一晶体管和第二晶体管被连接到PWM控制单元以根据PWM控制单元的PWM信号执行切换操作，并且根据切换操作，变压器以匝数比变换输入电力。

PWM控制单元212根据PWM信号控制照明单元电源。PWM控制单元接收由PWM生成单元生成的PWM信号并且根据PWM信号控制照明单元。特别地，PWM控制单元执行脉冲宽度调制以获得变压器的能量并且可以执行与所需要的周期(占空比)或者频率一样多的PWM或者频率调制。

照明单元220被施加有照明单元电源并且发射光。转换器将输入电力转换成照明单元电源并且将被转换的电力施加到照明单元。特别地，本发明的照明单元220可以由发光二极管(LED)配置。LED是基于半导体的光源，由于LED具有诸如低价格、寿命长、尺寸小、废物处理环保、能量消耗低、效率高、线性度高等等的各种优点，所以被普通和广泛地使用。

调光器240输入用于控制照明单元的调光信号。这样的调光器是用于通过连续地增加或者减少来改变灯的强度、照度或者颜色的器件，并且允许有线操控和无线操控(远程操控)两者。

特别地，本发明的调光器输入在0至10V调光信号、1至10V调光信号以及PWM调光信号之中的至少任意一个调光信号。0至10V调光信号通过变化从0V到10V的控制线路的电压来控制照明单元，并且1至10V调光信号通过变化从1V到10V的电压来控制照明单元。另外，PWM调光信号通过调制控制电力的频率的宽度来调节电流量。可以通过输入除了上述的调光信号之外的各种普遍使用的调光信号来使用本发明的调光器。

另外，第一滤波器261和262可以从通过本发明的调光器输入的调光信号去除噪声。第一滤波器包括第一电容器261，该第一电容器261被串联地连接到调光器；以及第二电容器261，该第二电容器262被并联地连接到第一电阻器，并且可以执行RC降噪滤波器(低通滤波器)。

PWM生成单元260从调光器接收调光信号并且生成PWM信号。由模拟信号配置的调光信号或者PWM信号被转换成PWM信号以被用于照明单元的调光控制。图3和图4是示出根据本发明的实施例的具有调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备的调光器和PWM生成单元的示例性视图。

参考图3，调光器的调光信号可以经过第一滤波器或者被直接输入到比较器263中。在这一点上，比较器263可以通过将调光信号与输入信号进行比较来生成PWM信号。通常，比较器通过比较表达某一信息的两种方法来确定在尺寸、顺序、特性等等中是否存在不同。特别地，比较器评估多个信号并且在输出端子处生成高电平或者低电平的PWM信号。

更加具体地，比较器在输入端子的一端处接收调光信号并且在输入端子的另一端处接收输入信号并且比较两个信号。在这一点上，输入信号是锯齿脉冲或者斩波脉冲。另外，如果在被输入到比较器的(+)端子的信号和被输入到(-)端子的信号之间的差是正数，则PWM信号被反转成高电平，并且如果信号的差是负数，则PWM信号被反转成低电平。

参考图4，当调光信号和输入信号被输入到比较器中时生成的PWM信号的周期宽度能够被确认。在图4(a)中，可以通过比较高电平的调光信号和锯齿脉冲来确认生成的PWM信号的周期宽度是高周期宽度。另外，在图4(b)中，可以通过比较低电平的调光信号和锯齿脉冲来确认生成的PWM信号的周期宽度是低周期宽度。

例如，当调光信号是0到10V信号中的8V信号时，在调光信号与锯齿脉冲相比较之后可以生成80％的周期宽度的PWM信号。另外，如果调光信号是2V信号，则在调光信号与锯齿脉冲相比较之后可以生成20％的周期宽度的PWM信号。因此，通过调节调光器的电平也可以调节PWM信号的周期宽度。

另外，PWM生成单元可以进一步包括光耦合器265，该光耦合器265被连接在PWM生成单元的输出端子和转换单元之间以转换PWM信号。光耦合器是用于组合电信号与光的器件，其中发光单元和光接收单元被彼此电绝缘。另外，因为光耦合器使用光，所以其可以产生低噪声，绝缘配置系统的器件之中的电流，并且分离地接地每个器件。本发明的光耦合器可以包括光电二极管，该光电二极管用于接收从比较器输出的PWM信号；以及光电晶体管，该光电晶体管用于将光电二极管的光信号转换成电信号。

特别地，本发明的光耦合器可以转化生成的PWM信号。当在高-低-高-低-高电平处生成PWM信号时，在光电耦合器的光电晶体管的顶部施加的值可以被反转成低-高-低-高-低电平。

在这一点上，第二滤波器266可以从通过本发明的光耦合器产生的PWM信号来去除噪声。第二滤波器包括第二电阻器288，该第二电阻器288被串联地连接到调光器；以及第二电容器267，该第二电容器267被并联地连接到第二电阻器，并且可以执行RS降噪滤波器(低通滤波器)的功能。经过RC滤波器的被反转的PWM信号被改变成DC值，并且根据调光器的尺寸的改变也可以改变DC值的大小。

同时，本发明的PWM生成单元可以被分开地连接到第一接地和第二接地。更加具体地，PWM生成单元的光电晶体管和第二滤波器可以被连接到第一接地，并且调光器240、第一滤波器以及比较器263可以被连接到第二接地。在这一点上，因为第一接地和第二接地被电气地分离，所以调光器可以与照明设备电绝缘。因此，即使用户操作调光器，由于漏电流造成的电流泄漏的可能性也可以被降低。

另外，通过连接到第二接地也可以分离比较器的电源。特别地，虽然通用电源可以被用作电源，但是单独的偏振电源270也可以被产生并且在照明设备的变压器中使用。

在这一点上，本发明的偏振电源270可以包括第二变压器、整流器和电容器。第二变压器是来自转换器的变压器的绕组线的连接，并且优点在于，可以通过如原样使用商用电源来变换电力。另外，因为偏振电源变换照明设备的输入电力，所以偏振电源也可以被连接到第二接地以被电绝缘。

反馈控制单元230接收PWM信号并且以反馈的形式在PWM控制单元和照明单元之间被连接。在反馈控制的情况下，可以以如下方式补偿误差：如果PWM信号的误差值大则将脉冲宽度调节成大，并且如果误差值小则将脉冲宽度调节成小。

另外，当反馈控制单元从PWM生成单元接收PWM信号时，PWM信号可以经过放大器282。放大器282包括用于接收转换器的输出端子的电流值或者电压值的第一输入端子和用于接收PWM信号的第二输入端子，并且放大器282可以放大PWM信号。

第一输入端子可以被配置为放大器的(+)端子并且可以通过OR门接收转换器的输出端子的电流值或者电压值。被连接到照明单元的转换器的输出端子可以取决于情形感测电流值或者电压值，并且PWM信号可以根据电流值或者电压值控制照明单元的调光。另外，因为电流值或者电压值被输入到OR门，所以如果电流值和电压值中的任何一个被满足则值可以被输入到第一输入端子。

第二输入端子可以被配置为放大器的(-)端子并且接收通过PWM生成单元生成的PWM信号。特别地，PWM信号可以经过将PWM信号转换成基准值以将PWM信号输入到放大器的转换单元281。因为转换器的输出端子的电流值或者电压值的电平可以不同于PWM信号的电平，所以在经过转换单元之后可以通过放大器放大PWM信号。例如，当随着转换器的输出端子的电压值以0至1V的电平改变，PWM信号的电平以0至10V的电平改变时，转换单元将PWM信号电平降低了十分之一并且将PWM信号输入到放大器中。

同时，图5和图6是示出具有不同的接地的、传统的和本发明的照明设备的配置的示例性视图。本发明的照明系统可以包括调光器340和至少一个或者多个照明设备331、332以及333，并且调光器与照明设备的接地电气地分离。

参考图5，调光器320和多个传统的照明设备331、332以及333的接地被彼此连接。另外，当多照明灯和一个调光器被彼此连接时，它们使用相同的接地，并且因此流过照明设备的电流或者电压具有非常高的值。特别地，当多个照明设备被连接时，它们彼此影响，并且因此由于影响产生的漏电流或者漏电压需要被防止。

参考图6，在本发明的照明设备中，调光器340与多个发光设备331、332以及333的接地分离。因为照明设备的第一接地和调光器的第二接地彼此独立并且LED照明设备的漏电流不流入调光器中，所以可以防止通过用户的操控产生漏电流流过人体。

因为具有本发明的调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备和系统使传统的二次接地和调光控制单元彼此电气地分离，所以能够去除潜在的缺陷因素。

更加具体地，具有本发明的调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备和系统可以最小化通过外部照明和浪涌噪声影响的损坏。此外，能够根本地防止LED照明设备的漏电流流入调光器中。

另外，虽然传统的照明设备积累漏电流的量并且限制调光器的允许容量，因为两个或者多个LED照明设备被连接到一个调光器，但是具有本发明的调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备和系统没有使漏电流流入调光器中，并且因此即使两个或者多个LED照明设备被连接，也可以在没有由于漏电流确定的调光器的允许容量的限制的情况下使用照明设备和系统。

另外，因为具有本发明的调光器和驱动器的电绝缘结构的照明设备和系统没有使LED照明设备的漏电流流入调光器中，所以可以防止通过用户的操控产生漏电流流过人体。

为了说明性的目的公开了在上面描述的本发明的实施例，并且本发明不限于此。另外，本领域的技术人员可以在本发明的精神和范围内做出各种修改和改变，并且所有的修改和改变应被视为属于本发明的范围。

符号的描述

100：传统的照明设备

110：传统的输入电力供应单元

120：传统的照明单元

130：传统的反馈控制单元

140：传统的调光器

200：照明设备 210：输入电力供应单元

211：转换器 212：PWM控制单元

213：第一变压器 220：照明单元

230：反馈控制单元 240：调光器

251：第一接地 252：第二接地

260：PWM生成单元 261：第一电阻器

262：第一电容器 263：比较器

264：输入信号 265：光耦合器

266：第二滤波器 267：第二电阻器

268：第二电容器 270：偏置电源

271：第二变压器 272：二极管

273：电容器 281：转换单元

282：放大器 283：OR门