用于照明元件的驱动单元及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于照明元件的驱动单元及其操作方法以及一种包括这样的驱动单元的照明元件。更具体地，本发明涉及一种用于包括至少一个发光二极管并且具有工作模式和待机模式的照明元件的驱动单元，以及一种操作用于这样的照明元件的这种驱动单元的方法。
【背景技术】
[0002]在许多领域，包括一个或多个发光二极管(LED)的照明元件作为白炽灯的替换一特别是作为卤素灯的替换一而被研发。
[0003]除了常规灯具通过控制电源而提供的简单开/关(0N/0FF)状态之外，(包括LED的)照明元件目前可以提供包括通信(即，具体照明元件的远程控制)在内的更为复杂的操作，上述通信尤其涉及到调光，其中这使得照明元件的控制单元即使在光学引擎关闭的情况下也必须被提供以功率。照明元件在没有提供照明的同时准备进行通信以及被控制的这种模式被称作待机模式。
[0004]优选地，在待机模式期间，照明元件的功耗总体上应当很低。例如，在MR16灯泡的情况下，CLEMA(欧盟针对灯具和用于灯具的电气技术组件的国家制造协会的联盟)具有0.5瓦的待机功率要求。
[0005]实现所期望的功率效率和待机功耗所面临的困难在于，为此常规所采用的器件与设计上的如可用空间和成本考虑的其它约束形成矛盾。
【发明内容】
[0006]本发明的目标是提供一种用于照明元件的驱动单元，一种用于驱动单元的操作方法，以及一种包括这样的驱动单元的照明元件，它们在照明元件设计的空间和成本约束下允许更好的功率效率和待机功耗。
[0007]在本发明的第一方面，提供了一种用于照明元件的驱动单元，该照明元件包括至少一个光源，后者包括至少一个发光二极管，该驱动单元包括:第一功率转换器，其被配置为通过汲取预定义电流波形的至少一部分来接收输入功率并且输出总线电压;控制单元，其被配置为控制该驱动单元;第二功率转换器，其用于向该控制单元提供功率，该第二功率转换器的输入至少耦合至该总线电压，其中该驱动单元在该控制单元的控制下具有工作模式和待机模式，在工作模式中利用该总线电压而提供LED电压以便对该至少一个发光二极管进行操作，以及在待机模式中，并不提供用于操作该至少一个发光二极管的LED电压，但同时提供功率至该控制单元，其中该控制单元被配置为将该第一功率转换器所输出的总线电压的电平从工作模式中的工作电平调节为待机模式中的待机电平，反之亦然。
[0008]在本发明的第二方面，提供了一种照明元件，包括:第一功率转换器，其被配置为通过汲取预定义电流波形的至少一部分来接收输入功率并且输出总线电压;控制单元，其被配置为控制该照明元件;第二功率转换器，其用于向该控制单元提供功率，该第二功率转换器的输入至少耦合至该总线电压，包括至少一个发光二极管的至少一个光源，其中该照明元件在该控制单元的控制下具有工作模式和待机模式，在工作模式中至少一个发光二极管利用该总线电压进行操作，以及在待机模式中该至少一个发光二极管并不进行操作但同时提供功率至该控制单元，其中该控制单元被配置为将该第一功率转换器所输出的总线电压的电平从工作模式中的工作电平调节为待机模式中的待机电平，反之亦然。
[0009]在本发明的第三方面中，提供了一种用于包括至少一个发光二极管的照明元件的驱动单元的操作方法，上述驱动单元被配置为使得该照明元件具有工作模式和待机模式，在工作模式中至少一个发光二极管利用总线电压进行操作以及在待机模式中该至少一个发光二极管并不进行操作但同时提供功率至该控制单元，该操作方法包括步骤:通过汲取预定义电流波形的至少一部分来接收输入功率并且输出总线电压，转换输入电压并输出总线电压，在该工作模式和待机模式之间进行切换时调节所输出的总线电压，并且在待机模式中对总线电压进行转换以便向控制单元提供功率。
[0010]本发明所基于的想法在于，通过在整个驱动单元的不同级处使用不同电压有选择地向控制单元提供功率，增加了自由度，其可以被用于提高功率效率特别是用于降低待机功耗同时仍然满足具体的空间和成本约束。
[0011]该预定义电流波形可以根据环境和特定实施方式而采取各种形式。这样的预定义电流波形的示例可以如以下列表中所指示地进行定义:周期的预定义部分(特别是周期的一个或多个部分，例如该周期的前χ%，峰值输入电流功率高于平均功率或者与均方根输入电压乘以因数成预定关系，等等)。
[0012]注意到，该预定义电流波形(或预定义负载)可以优选地或有利地被提供以允许该照明元件由包括电子变压器的常规装置进行供电，后者需要特定负载进行操作。
[0013]根据本发明，甚至在待机模式中，该第一功率转换器也进行操作并且根据预定义机制汲取功率(即使待机模式的机制与工作模式可能有所不同)，而使得该照明元件可以在提供输入电压的电子变压器的环境中使用。
[0014]然而，在待机模式中，该预定义电流波形(或负载)并非严格必须被持续提供:如果所提供的负载在待机模式的周期部分期间是充足的，则可以从输入取得充足能量并将其存储(例如，在电容器中)以供控制单元保持操作(例如，被电容所支持直至下一个这样的周期)。
[0015]有利地，即使在待机模式期间，该照明元件所给出的负载也可以足够高以供电子变压器进行操作，而使得多个照明元件也可以由一个电子变压器进行供电，而无论该多个照明元件中的一个或多个可以处于待机模式。
[0016]在优选实施例中，在该驱动单元中或者在该照明元件中，该第二功率转换器的输入经由开关电路耦合至该第一功率转换器，该开关电路还将该第二功率转换器的输入耦合至在该驱动单元或照明元件内所提供的另外的电压。
[0017]特别地，在有利的修改形式中，该开关电路被配置为用于在待机模式期间向该第二功率转换器提供总线电压并且在工作模式期间提供该另外的电压。
[0018]作为针对该修改形式的附加选项，可能提供第三功率转换器，其输出用于对该至少一个发光二极管进行供电的LED电压，该第三功率转换器的输入至少被耦合至总线电压，其中该另外的电压是该第三功率转换器所提供的LED电压或另一个电压。
[0019]针对控制单元的供电并不局限于直接从总线电压获取功率，而且在该照明元件的工作模式期间所提供的其它电压也可以被用于对该控制单元进行供电。如果在工作期间期间对该控制单元进行供电的第二功率转换器被提供以低于总线电压的LED电压，则由于第二功率转换器中所进行的转换所导致的功率损失有所减少，由此尤其减少了该照明元件内的总体发热。
[0020]在以上实施例的另一种修改形式中，在工作模式和待机模式期间，该开关电路被部署为使得该第二功率转换器的输入在总线电压高于预定阈值电平时被电连接至另外的电压，并且在总线电压低于预定阈值电平时被电连接至该第一功率转换器的输出。
[0021]有利地，利用总线电压这样的阈值，在工作模式和待机模式之间切换时可以使用简单的电路在总线电压和LED电压之间进行切换，另外其中对总线电压的控制还会导致对用于为该控制单元供电的电压进行选择。
[0022]所要注意的是，以上所讨论的两种修改形式可以在某种程度上可以是相符的:除了变换周期(如启动或者工作模式和待机模式之间的变化)之外，阈值方法实际上可以被用来确保在待机模式期间的(有所减小的)总线电压以及在工作模式期间的另外的电压(例如，LED电压)被用于对控制单元进行供电。