可调光照明应用的电路和照明单元的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及用于可调光照明应用的电路和照明单元。
【背景技术】
[0002]可调光白炽灯光源通常具有相对低的色温，在全亮度对于传统氩灯泡大约为2700K，对于通常的卤素灯达到3000K，并且对于深调光等级降低到低至1800K的低得多的色温。所熟知的是，白炽灯光源在调光期间遵循所谓的黑体温度曲线。
[0003]相比之下，现代的高效光源(例如LED灯或CFL灯)通常具有独立于调光等级的几乎恒定的色温(例如大约3000K或3500K)。
[0004]在许多应用中，用户更喜欢白炽灯光源的颜色特征。结果，为了满足该需要，已经开发通过使用发射不同光谱成分的光的LED光源的混合来模拟白炽灯光的LED光源，并且正在变得可用。对于(例如由墙壁调光器或遥控)每个亮度等级，调节混合物以模拟白炽灯光源。该解决方案通常指的是“可调谐的白”或“互相关的颜色跟踪”。
[0005]另一方面，即使在低或深的调光等级，也存在优选高色温的应用，尤其是在具有较高温度的位置或区域。此外，对于场景设置或气氛照明，可能需要对照明输出的强度和颜色的独立控制。结果，需要其中可以独立地选择或设置亮度(或调光等级)和色温的可用灯，其用“可调谐的白灯”通常是不可能的。
[0006]这可以通过提供两个具有不同色温的LED串来实现，例如将2700K(暖白)和6500K(冷白)用于实现具有不同色温的光。通过改变两个LED串之间的平均电流的比值而保持总电流恒定，来调谐色温。相反地，通过改变通过LED串的总电流而保持电流的比值恒定，来改变亮度。
[0007]在其他应用中，提供两个类似的LED串可能是有用的，其安装以具有(例如)不同的方向性，或提供透镜以在不同的焦点聚焦，或提供一个“宽光斑”或一个“光斑”光源。再次，希望独立于两个串的比值(也就是说，两个方向性或波束展宽)来控制整个亮度。
[0008]希望为这种照明电路提供仅需要单个驱动器电路的电路，以保持材料成本低廉。
【发明内容】
[0009]根据发明的第一方面，提供了一种可调光照明应用的电路，所述电路包括:具有正极输出和负极输出并且用于向第一路径或第二路径供应电流的可控电流源，在使用中，所述第一和第二路径每一个均包括开关和LED串的串联结构；所述第一路径开关第二路径开关分别具有相应的输入端、相应的输出端和相应的控制端，相应的输入端共同与所述可控电流源的正极输出和负极输出之一连接，以及每个开关的关断/接通的开关状态可以由所述开关的相应控制端处的相应开关信号选择；其中所述第二路径开关控制端与所述第一路径开关输出电连接，使得所述第二开关信号相对于所述第一开关信号反相。
[0010]因此根据这一方面，电流可以不需要独立的或分离的反相器组件而在第一和第二串之间切换，原因在于第一路径开关可以提供开关和反相器的双重功能。由此可以避免与分离的反相器相关联的成本和/或电路复杂度。通常在这种电路中，优选地是在任意时刻引导电流只通过电流路径的至多一个，以避免由于负载输出电压之间的差异造成的高耗散(在两个LED串以不同的平均电流操作或者LED具有不同类型的情况下通常如此)，并且使用第一开关来附加地提供反相器功能可以确保这一点发生。
[0011]通常，第一和第二路径开关的相应输入端共同与电流源的负极输出连接。这种结构通常可以使能低侧开关，所述低侧开关与高侧开关相比可能较便宜或容易获得，其中第一和第二路径开关的相应输入端共同与电流源的正极输出连接的实施例中通常可能需要尚侧开关。
[0012]通常，可控电流源被配置为由干线电源供电。“使用”指的是可调光照明应用中电路的使用。
[0013]在相应输入端共同与可控电流源的负极输出连接的一个或更多个实施例中，电路还包括将第二路径开关控制端与可控电流源正极输出电连接的上拉电阻器。上拉电阻器可以确保控制端的电压在需要时足以接通第二路径开关。在相应输入端共同与可控电流源的正极输出连接的一个或更多个实施例中，电路还包括将第二路径开关控制端与可控电流源的负极输出连接的下拉电阻器。在其他实施例中，电路还包括将第二路径开关控制端与第一和第二电流源输出端电连接的分压器。假如例如通过在开关接通时与第一路径开关切换的输出相连而没有将电压拉到不同的电平，分压器通过相对于电流源的电压固定第二路径开关控制端的电压可以具有类似的作用。
[0014]在一个或更多个实施例中，第二路径开关控制端通过阻塞二极管与第一开关的切换的输出电耦合。也就是说，存在阻塞二极管，其将第二路径开关控制端与第一开关的交换的输出电连接。阻塞二极管可以确保第二开关的控制端上的电压足够低，以确保开关不由于过压而受到损坏，过压可能在第一串中的LED上的电压为低时发生。这在其中开关被实现为双极晶体管的实施例中尤其有用，原因在于肖特基二极管可以防止第一路径LED串电流流经第二路径中的双极晶体管的基极-发射极结。在其他实施例中，第二路径开关控制端与第一开关的交换的输出直接连接。
[0015]在一个或更多个实施例中，第一路径开关和第二路径开关分别包括双极晶体管，并且阻塞二极管可以是肖特基二极管。肖特基二极管的正向电压小于通常NPN类型的双极晶体管的基极-发射极电压。在没有限制的情况下，在其他实施例中，第一路径开关和第二路径开关可以实现为M0SFET。相比于操作期间由双极晶体管提取的基极电流，M0SFET通常提取更低的(或可忽略的)栅极电流。
[0016]在一个或更多个实施例中，第一和第二路径的至少一个布置为:在使用中还包括与相应LED串并联布置的电容器。在一个或更多个实施例中，第一和第二路径的至少一个还包括串联结构的二极管。
[0017]在一个或更多个实施例中，电路还包括微控制器，配置为提供第一开关信号和平均电流源控制信号的至少一个。在电路中提供微控制器可以支持灵活的控制。在其中从切相干线电源供应电流的实施例中，可以利用微控制器从切相角来提取平均电流源控制信号。
[0018]在一个或更多个实施例中，微控制器配置为通过脉冲宽度调制来控制电流源。在这种实施例，将存在控制器电流源既不向第一电流路径也不向第二路径供应电流的时间段。在其他实施例中，可控电流源可以提供具有可变或受控电平的连续电流输出。在这种实施例中，微控制器可以提供指示电流输出电平可以是连续的、并且在任意时刻或者导引至第一路径或者指向第二路径的信号。
[0019]电路还可以包括在第一开关控制端和微控制器之间布置的光耦合器，用于将所述第一开关控制端与所述微控制器隔离。这种光耦合器可以提供LED与电源的隔离，其可能在电源是干线电源的情况下尤其适用。在其他实施例中，可能不需要LED与干线的隔离。
[0020]在一个或更多个实施例中，微控制器配置为接收色温控制信号，并且根据色温控制信号来确定第一开关信号。在其他实施例中，尤其在那些不利用LED串的比值来改变颜色但是例如用于改变两个方向之间的相对光输出强度的实施例中，微控制器接收的信号可以是相对强度信号或其他适用的信号。
[0021]在一个或更多个实施例中，微控制器包括无线接收机，配置为无线地接收至少色温控制信号。这可以支持独立于强度电平的对色温的遥控。类似地，在其中第一控制信号不用于颜色控制的实施例中，微控制器可以无线地接收合适的信号，从所述合适的信号推导第一控制信号。
[0022]在一个或更多个实施例中，可控电流源配置为从干线电源供电。干线电源可以是切相调光的；然而本公开不限于此，并且在实施例中，电路可以配置为使用未调光的干线电源。在这种实施例中，微控制器可以接收(例如它可以无线接收)第一控制信号和平均电流源控制信号二者。
[0023]在一个或更多个实施例中，可控电流源包括电源，并且微控制器配置为从电源供电。在其他实施例中，微处理器可以(例如)利用电池或利用光伏电源分离地供电。
[0024]在一个或更多个实施例中，电路还包括第一和第二路径的每一个中的LED串。LED串可以用相等