用于LED照明模块的电子驱动器和LED灯的制作方法

本申请涉及用于led照明模块的电子驱动器和led灯。

背景技术：

多年来，荧光灯作为白炽灯泡的有效替代物已经成为众所周知并且普遍的照明模块。然而，随着led灯的出现，可获得更加高效和长寿命的照明装置。因此，存在用led灯代替现有荧光灯的需求。

通常用电子镇流器(还被称为电子控制装置，ecg)来操作当前可用的荧光灯，所述电子镇流器用于调节和限制提供至荧光灯的电流并且用于在荧光灯的启动过程期间提供点火电压。电子镇流器是荧光灯的灯架的一部分。

更换现有灯具中的现有电子镇流器将是劳动密集的，因此需要大量费用。因此，用已经安装的电子镇流器来操作led灯是有利的。为了提供与电子镇流器兼容的led灯，目前可用的led灯包括电子驱动器，其用于使由镇流器提供的电压和/或电流适用于包括发光二极管的led灯的照明模块的要求。否则，led灯的电子部件和/或光电子部件可能由于在启动程序期间产生的高电压而被镇流器损坏或破坏。此外，由于led灯的功耗低于荧光灯的功耗，因此在没有电子驱动器的情况下，电子镇流器将以不稳定的状态工作。

然而，当前可用的电子驱动器具有一些缺点。例如，在预热阶段期间，可能因电子镇流器提供的不稳定的输入电流而发生led灯的闪烁。此外，在点火以后，可能发生led灯的闪烁，特别是在利用调光器来对led灯调光的情况下。通常，闪烁可能是因较低输出功率和由电子镇流器提供的波纹电流的组合造成的。

这些问题的一个解决方案是增加led灯的功耗。因此，led灯的工作电压将大于在预热阶段期间由电子镇流器提供的输入电压。然而，这将需要增加led灯中的发光二极管的数量，因此将是昂贵的。又一解决方案是检测高点火电压，并且仅在点火已经完成后，将led灯的照明模块连接到电子镇流器。可是这种做法可能会导致点火后照明模块处的过电流。为了减少闪烁，可以将用于对由电子镇流器提供的波纹电流进行滤波的线性电路添加至电子驱动器，但是由于线性电路中的损耗，这将导致led灯的高功耗。

技术实现要素：

鉴于现有系统的上述缺点，本发明的一个目的是提供一种用于led照明模块的改进的电子驱动器。另一个目的是提供一种改进的led灯。

这些目的通过根据独立权利要求的电子驱动器和led灯来解决。优选实施例由从属权利要求、说明书和附图给出。

因此，提供了一种用于将由电子镇流器提供的输入电压转化为led照明模块的工作电压的电子驱动器。电子驱动器包括闪烁消除电路，其适用于：在输入电压低于阈值电压时以饱和模式工作，以及在输入电压高于阈值电压时以开关模式工作，其中，闪烁消除电路在饱和模式中的电压降高于在开关模式中的电压降。

优选地，电子驱动器具有：输入端，用于接收由电子镇流器提供的输入电压和输入电流，以及输出端，用于向led照明模块提供输出电压和输出电流。电子驱动器优选地适用于提供与led照明模块的工作电压相对应的输出电压，以及提供与led照明模块的工作电流相对应的输出电流。工作电压和工作电流可以是led照明模块的固有特征。

电子镇流器可以提供由电子驱动器转换成dc输入电压的ac输入电压。由于电子镇流器体现电流限制，因此输入电压取决于连接到电子镇流器的负载和/或电子镇流器的工作模式(即，预热模式、点火模式或正常模式)。在轻负载的情况下，例如在调光期间或在预热期间，由电子镇流器提供低输入电压。在高负载的情况下，例如对于正常工作和/或在点火期间，由电子镇流器提供高输入电压。

由于在轻负载情况下，闪烁消除电路中存在高电压降，因此在这种情况下，闪烁消除电路可以允许减少和/或消除闪烁。优选地，电压降对应于由电子驱动器提供的输出电压。在高负载的情况下，闪烁消除电路的损耗因低电压降而降低。优选地，阈值电压由闪烁消除电路来限定。

在开关模式下，闪烁消除电路可以基本上显示欧姆接触的特性。在饱和模式中，闪烁消除电路的电阻可以随着闪烁消除电路处的电压降的增大而增加。优选地，在开关模式中，闪烁消除电路可以构成电压控制电流源。

在下文中，术语将电压和/或电流“提供”、“施加”、“耦合”(等等)至电子驱动器的电子部件不排除其他电子部件位于电压源和/或电流源与电子部件之间。

此外，在本申请中，诸如“一”或“一个”的不定冠词可以被理解为单数或复数，特别是“至少一个”、“一个或多个”等的含义，除非其例如通过术语“恰好一个”等被明确排除在外。

根据电子驱动器的至少一个实施例，闪烁消除电路在开关模式中的电阻高于闪烁消除电路在饱和模式中的电阻。优选地，在轻负载的情况下，在闪烁消除电路以饱和模式工作的情况下，闪烁消除电路中的电流是恒定的。在高负载的情况下，在闪烁消除电路以开关模式工作的情况下，闪烁消除电路中的电流可以随着输入电压增加而增加。

根据电子驱动器的至少一个实施例，闪烁消除电路包括电压开关，其中电压开关的栅极耦接到电压检测电路，该电压检测电路适用于在输入电压低于阈值电压时将低电流提供至栅极，以及在输入电压高于阈值电压时将高电流提供至控制栅极。

电压开关的栅极可以是电压开关的控制输入端。也就是说，施加到电压开关的栅极的电压(所谓的栅极电压)，具体地输入电压，可以用于操作电压开关。电压开关还可以包括漏极和源极(也被称为：发射极和集电极)。漏极和源极可以分别构成电压开关的输入端和输出端，反之亦然。电子驱动器的输出端可以耦接(优选直接耦接)到源极或漏极。优选地，取决于栅极电压，电压开关可以处于饱和模式或处于开关模式。

根据电子驱动器的至少一个实施例，电压开关是mosfet，具体地，是增强型mosfet。特别优选地，mosfet是增强型p沟道mosfet。电压开关的源极耦接到电子驱动器的输出端，且电压开关的漏极耦接到电子驱动器的输入端，反之亦然，电压开关的漏极耦接到输出端，且电压开关的源极耦接到输入端。饱和模式可以对应于mosfet的激活模式。开关模式可以对应于mosfet的三极管模式。

根据电子驱动器的至少一个实施例，闪烁消除电路包括彼此并联连接并且连接至输出端的去耦电容器和去耦电阻器。去耦电容器和去耦电阻器的并联连接可以构成用于调节闪烁消除电路的时间常数的虚设负载。具体地，通过提供去耦电容器和去耦电阻器，可以分别调节在输出端提供的输出电压增加和/或减小时的上升时间和/或下降时间。

根据至少一个实施例，电子驱动器包括用于检测输出端处的开路负载的开路负载检测电路。开路负载对应于开路。开路负载检测电路适用于当输出端存在开路负载时将控制电压提供至电路开关使得电路开关将闪烁消除电路和/或输出端与输入端断开连接。电路开关可以是晶体管，具体地，可以是mosfet晶体管。控制电压可以被施加到电路开关的栅极。

根据电子电路的至少一个实施例，开路负载检测电路包括并联稳压器，其适用于调节控制电压。优选地，并联稳压器耦接到电路开关，使得在开路负载的情况下，低控制电压被提供至电路开关。特别优选地，在开路负载的情况下，电路开关的栅极连接到地。因此，在开路负载的情况下，电路开关可以打开(即，不导通)。

根据电子驱动器的至少一个实施例，瞬态电压抑制器(tvs)耦接至开路负载检测电路，其中，在电子驱动器的输出端处存在开路负载时，瞬态电压抑制器击穿。优选地，瞬态电压抑制器耦接到电子驱动器的输出端和/或开路负载检测电路和/或闪烁消除电路，使得在开路负载的情况下，电子驱动器的输出端和/或开路负载检测电路和/或闪烁消除电路与输入端去耦接。特别优选地，瞬态电压抑制器与电子驱动器的输出端和/或开路负载检测电路和/或闪烁消除电路并联连接。

根据电子驱动器的至少一个实施例，电路开关的响应时间和/或瞬态电压抑制器的响应时间使得在输出端处存在开路负载时，闪烁消除电路处的电压(具体地，去耦电容器处的电压)在响应时间期间仅上升至预定最大电压，其中，最大电压低于输入电压。如果在电子驱动器的输出端处存在开路负载，则闪烁消除电路和/或输出端与电子驱动器的输入端的去耦接需要较短时间，例如在几毫秒的范围内。这个短时间的时间尺度主要由电路开关的响应时间和/或瞬态电压抑制器的响应时间给出。在响应时间期间，闪烁消除电路处的电压(具体地，去耦电容器处的电压)可以增加到由电子镇流器提供的输出电压。这可能导致闪烁消除电路的毁坏，特别是去耦电容器的毁坏。通过调节电路开关和/或瞬态电压抑制器的响应时间，可以在闪烁消除电路(具体地，去耦电容器)处的电压达到危险电平之前发生闪烁消除电路的去耦接。

根据电子驱动器的至少一个实施例，限流电路耦接在输入端与闪烁消除电路之间，其中，限流电路适用于限制和/或平滑由电子镇流器提供的输入电流。优选地，限流电路包括电容器。

根据电子驱动器的至少一个实施例，电子镇流器适用于根据用户输入来调节(具体地，来调低(dim))输入电压，其中，闪烁消除电路适用于在调光期间消除led照明模块的闪烁。特别地，闪烁消除电路适用于平滑提供给闪烁消除电路的波纹电流。

此外，提供一种led灯。led灯优选地包括如本文所述的电子驱动器。也就是说，关于led灯还公开了参照电子驱动器公开的所有特征，反之亦然。

led灯包括电子驱动器(具体地，本文所述的电子驱动器)以及具有至少一个发光二极管的led照明模块。led照明模块连接到电子驱动器的输出端。优选地，led灯是用于代替荧光灯的改进型led灯。

附图说明

下面将参照附图来说明本发明的优选实施例。图中：

图1和图2示出如本文所述的电子驱动器的示例性实施例；

图3示出电子驱动器的替代实施例；以及

图4a和图4b示出本文所述的电子驱动器的示例性实施例。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述本文所述的电子驱动器和led灯的示例性实施例。在多个图中，相同或相似的元件或具有相同效果的元件可以用相同的附图标记来表示。可以省略对这些元件的重复描述，以防止冗余描述。图和图中所示元件彼此之间的大小关系不应被视为成比例。相反地，个别元件可以用夸大的尺寸来图示，以便更好地说明和/或更好地理解。

参考图1的示意电路图，详细说明本文描述的电子驱动器100的示例性实施例。电子驱动器100包括输入端121、122、123、124、电压检测电路101、闪烁消除电路102、瞬态电压抑制器103、开路负载检测电路104、电路开关105、灯丝电路111、限流电路112、整流桥113和输出端131、132。

输入端121、122、123、124调整为连接至电子镇流器200。输出端131、132调整为连接至led照明模块300。灯丝电路111可以提供电子驱动器100的剩余部分与输入端121、122、123、124的电磁去耦接。

整流桥113适用于将由电子镇流器200提供的ac电压和/或ac电流转化为dc电压和/或dc电流。限流电路112耦接在输入端121、122、123、124与整流桥113之间。限流电路112适用于限制和/或平滑由电子镇流器200提供的输入电流。

瞬态电压抑制器103和开路负载检测电路104并联连接。在输出端131、132处的开路负载的情况下，瞬态电压抑制器103和/或开路负载检测电路104优选击穿(即，导通)，从而提供与地的连接，并且将闪烁消除电路102和输出端131、132与输入端121、122、123、124去耦接。此外，在开路负载的情况下，电路开关105打开，即不导通，从而将闪烁消除电路102从电子驱动器100的电路中去除。电路开关105可以是晶体管，特别地，可以是增强型p沟道mosfet。

电压检测电路101耦接到输入端121、122、123、124。电压检测电路101适用于：如果输入端121、122、123、124提供高电压，则将高电压提供至闪烁消除电路102，如果输入端121、122、123、124提供低电压，则将低电压提供给闪烁消除电路102。

图2示出了如本文所述的电子驱动器100的示例性实施例的更详细的电路图。优选地，图2的电路图对应于图1中所示的示例性实施例的详细电路图。

电压检测电路101包括检测二极管141、检测电容器143和齐纳二极管142。优选地，齐纳二极管142的阈值电压(也被称为击穿电压)对应于上述阈值电压。如果电子镇流器200将高输入电压提供至电子驱动器100，具体地如果输出端131、132处的负载从轻负载变为高负载，则第一点b处的电压将增大，因此在电压检测电路101的齐纳二极管142之前的第二点a处的电压将增大。第二点a处的电压对于轻负载来说较小，而对于高负载来说则较高。对于轻负载，齐纳二极管142处的电压低于齐纳二极管142的阈值电压。因此，齐纳二极管142阻断，即不导通。如果齐纳二极管142处的电压升高到阈值电压以上，则齐纳二极管142将击穿并变为导通。

电压检测电路101的输出端耦接至闪烁消除电路102的电压开关146(具体地，增强型p沟道mosfet)的栅极g3。对于低负载，低电压被提供至电压开关146的栅极g3。因此，电压开关146处于饱和模式。对于高负载，在电压检测电路101的齐纳二极管142处的电压高于齐纳二极管142的阈值电压的情况下，栅极g3处的电压缓慢增大。由于电压开关146的源极s3和漏极d3处的电流是恒定的，因此增加栅极g3处的电压导致从电压开关146的饱和模式转变至移位模式(shiftmode)(三极管模式)。电压开关146的漏极d3和源极s3处的电压降降低，因此电阻降低。因此，如果高负载连接到输出端131、132，则电压开关146上的损耗减小。

闪烁消除电路102还包括去耦电阻器144和去耦电容器145，它们为闪烁消除电路102提供虚设负载以用于调节闪烁消除电路102的时间常数。具体地，通过该虚设负载可以确保：在输出端131、132处存在高负载时，输出端131、132处提供的电压仅缓慢增大。

由于闪烁消除电路102，可以将电子驱动器100在输出端131、132处提供的输出电压调节到电子镇流器200的不同工作模式。在预热阶段期间，例如，输出电压缓慢增加，且led照明模块300关闭。在预热阶段之后，输出电压和输出电流增加到与led照明模块300的工作电压和工作电流相对应的值。

在轻负载的情况下，闪烁消除电路102优选地消除led照明模块的发光二极管的闪烁。为此，平滑电容器147可以耦接到电压开关146和输出端131、132。满负载时，由于电压开关146在开关模式下工作，因此闪烁消除电路102的损耗减小。

在输出端131、132处开路的情况下，电子驱动器100中的电压增加。因此，输出端131、132处的输出电压也将增加。电路中的这中高电压将触发如下所解释的两个过程。优选地，第一过程在短时间内进行，例如最多20ms或最多10ms，而第二过程在更长的时间内进行，例如至少15ms或至少5ms。

首先，如果电路中第三点c处的电压大于预定值(例如2.5v)，则开路负载检测电路104中的并联稳压器106击穿。在这种情况下，电路开关105的栅极g2处的栅极电压下降，具体地被拉至接地，且电路开关105不导通。因此，闪烁消除电路102与电路中的高电压去耦接，且去耦电容器145被保护免受高电压的影响。

其次，由于电路中的较高的电压增加，瞬态电压抑制器103将变为导通(即击穿)，并且还将开路负载检测电路104与输入端121、122、123、124去耦接。然后，整流桥113之后的电压将变小。

参考图3的示意电路图，详细说明替代驱动器100'的示例性实施例。替代驱动器100'包括点火电压检测电路151，其用于检测在点火期间由电子镇流器200提供的高点火电压。只有在点火发生之后，点火电压检测电路151的第一电容器152处的电压才将增加，具体地高于32v，导致点火电压检测电路151的双向触发二极管153提供足够的电流以触发scr开关154。这种点火电压检测电路151具有在点火之后引起过电流的缺点。

参考图4a和图4b的电压测量，详细说明如本文所述的电子驱动器100的示例性实施例。图4a和图4b示出瞬态电压抑制器103处的第一电压401和去耦电容器145处的第二电压402。图4a和4b中，电压以任意单位(a.u.)示出。图4b示出图4a中所示的测量的按比例扩展。

例如，由电子镇流器200提供和/或提供至电子镇流器200的输入电压可以是277vac。满负载时，电压开关146的漏极d3与源极s3之间的电压降可以是0.4v，对应于电压开关146的损耗0.05w。轻负载时，漏极d3与源极s3之间的电压降可以是4.8v，对应于电压开关146的损耗0.024w。

图4a和图4b示出在电子驱动器100的输出端131、132处存在开路负载的情况下的示例性测量。在零点时间t0处存在开路负载。在该零点时间t0之前，在瞬态电压抑制器103处存在约100v的中间第二电压402，并且在去耦电容器145处存在中间第一电压401。在开路负载的情况下，第二电压402以及第一电压401在短持续时间内增加。该持续时间可以对应于瞬态电压抑制器103的响应时间。第一电压401增加到比去耦电容器145的损坏电压低的值。例如，如果277vac的电压被提供至电子驱动器100，则第一电压401可以增加到190v，其中去耦电容器145的损坏电压可以是200v。在持续时间之后，第一电压401和第二电压402下降到零。

本发明不受基于实施例的描述的限制。相反，本发明包括任何新特征以及特征的任意组合，具体包括专利权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或该组合本身并没有在专利权利要求或示例性实施例中明确指定。

附图标记列表

100电子驱动器

100'替代驱动器

101电压检测电路

102闪烁消除电路

103瞬态电压抑制器

104开路负载检测电路

105电路开关

106并联稳压器

111灯丝电路

112限流电路

113整流桥

121、…、124输入端

131、132输出端

141检测二极管

142齐纳二极管

143检测电容器

144去耦电阻器

145去耦电容器

146电压开关

147平滑电容器

151点火电压检测电路

152第一电容器

153双向触发二极管

154scr开关

200电子镇流器

300led照明模块

401第一电压

402第二电压

g3、d3、s3电压开关的栅极、源极、漏极

g2、d2、s2电路开关的栅极、源极、漏极

a、b、c电路中的第一点、第二点、第三点

t0零点时间

t1第一时间