专利名称：控制电子镇流器的方法、电子镇流器和发光控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制用于发光电路的电子镇流器的方法，并且涉及ー种用于发光电路的电子镇流器。
背景技术：
在用高能效照明设备来代替传统的白炽灯泡方面变得越来越令人感兴趣，相当重要的原因是环境关系。然而，紧凑的荧光灯(CFL)目前在高能效照明方面占支配地位，由于发光二极管照明甚至相对于CFL也提供能耗显著减小的前景，高能效照明设备正逐渐转移到发光二极管(LED)照明。然而，与CFL —祥，LED照明典型地采取高欧姆负载的形式。这对于包含调光器电路的现有照明电路提出了挑战最普通类型的调光器电路是切相(Phase cut)调光器，其中在干线周期的一部分切断干线电源，或者是在半周期的周期前沿或者在其后沿。大多数后沿调光器是基于晶体管电路，而大多数前沿调光器是基于三端可控硅器件电路。晶体管和三端可控硅器件调光器要求保证低欧姆负载。为了满足这种要求，已知是提供ー种具有“分压器”的LED驱动电路(也已知为电子镇流器)，所述“分压器”对于调光器电路表现出相对较低的欧姆负载，以便确保其正确エ 作。然而，如果包括分压器的电路与非调光干线连接相连，所述分压器不必要地操作，结果是效率下降，典型地所述效率下降最高可达10%，并且如果动态地控制分压器，则潜在地增加了电磁干扰(EMI)问题。LED驱动器电路是已知的，其中在不存在调光器电路的情况下可以断开分压器。例如在英国专利申请公开GB-A-24357^中公开了这种电路。
发明内容
本发明的目的是提供ー种控制用于照明电路的电子镇流器的方法，以及控制所述照明电路的方法，在不需要分压器时，所述方法可以更加有效地避免分压器损耗。本发明的另ー个目的是提供一种根据存在的调光器电路调节分压器损耗的方法。根据本发明，提供一种控制电子镇流器的方法，所述电子镇流器用于照明电路，并且具有与调光器电路一起使用的分压器，所述方法包括响应于与所述照明电路相连的干线电源，确定在所述照明电路中是否存在调光器电路；以及响应于确定不存在调光器电路， 至少直到断开干线电源之前，将所述分压器从所述照明电路断开，其中确定在照明电路中是否存在调光器电路包括在多个干线周期的每ー个期间检查指示存在调光器的參数；以及根据指示存在调光器的检查的比率或者绝对数来确定是否存在调光器。通过在多个干线周期进行检查，因为例如可以消除线路上的噪声或尖峰的效果，所以显著地改善了可靠性。在实施例中，所述多个干线周期是从干线电源与照明系统相连的时刻开始的至少前8个干线周期，或者在替代方案中，所述多个干线周期可以是从干线电源与照明系统相连的时刻开始的不超过前25个干线周期或15个干线周期。应该理解的是，可以使用较少个数的干线周期，甚至少到2个周期，只要数量是多个就可以。方便的范围是与300ms到 500ms相对应的15和25个干线周期之间，因为这通常与人类交互的速度相对应。根据实施例的调节分压器电流的特別优选个数的干线周期是8个或近似8个周期。在实施例中，至少直到断开干线电源之前，存储有关是否存在调光器电路的信息。 因此，当与干线相连时可以进行单独的一组测试，并且当与干线相连时假设所述结果在所有时刻都成立。因为在干线接通并且照明设备工作的同时，调光器电路是不可能移入或移出照明电路的，所以这是恰当的。在实施例中，所述參数是整流电压小于预定电压阈值期间的时间间隔，并且其中大于预定阈值间隔的时间间隔指示存在调光器电路。在其他实施例中，所述參数是从干线周期的预定相位开始的预定延迟结束时的电压，并且其中大于预定阈值电压的电压指示存在调光器电路。在另外的实施例中，所述參数是干线电压相对于时间的ニ阶微分，并且其中超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路。在再一实施例中，所述參数是干线电压相对于时间的ー阶微分，并且其中超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路。在实施例中，响应于确定存在调光器电路，根据所述调光器来调节通过分压器的分压电流。本发明可以适应不同类型的分压器，并且不需要事先知晓其类型，其结果是更加通用的电路。在实施例中，调节分压器的阻抗包括将通过所述分压器的分压电流设置为初始值；测量表示分压器两端电压的电压；以及如果表示分压器两端电压的电压没有超过预定限制，减小通过所述分压器的电流。根据本发明的另ー个方面，提出了一种用于照明电路的电子镇流器，包括用于确定在照明电路中是否存在调光器电路的电路；以及存储装置，用于存储是否存在调光器电路的确定结果；以及分压器，与调光器电路一起使用，并且配置成在不存在调光器电路时从所述照明电路断开。在实施例中，用于确定照明电路中是否存在调光器电路的电路操作用于检查在多个干线周期的每ー个期间指示存在调光器的參数，并且操作用于根据指示存在调光器电路的检查的比率或者绝对数来确定是否存在调光器电路。在实施例中，至少存在以下之一(a)所述參数是整流电压小于预定电压阈值期间的时间间隔，使得小于预定阈值间隔的时间间隔指示存在调光器电路；(b)所述參数是从干线周期的预定相位开始的预定延迟结束时的电压，使得大于预定阈值电压的电压指示存在调光器电路；(c)所述參数是干线电压的ニ阶微分，使得超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路；以及(d)所述參数是干线电压的ニ阶微分，使得超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路。根据本发明的另ー个方面，提出了ー种LED照明控制器，所述LED照明控制器包括上述的电子镇流器。本发明的这些和其他方面根据下文所述的实施例将变得清楚明白，并且參考下文所述的实施例进行描述。
将參考附图只作为示例描述本发明的实施例，其中
图1说明了对于每一个前沿和后沿切相的切相干线调光器的理想电压；图2说明了对于具有高欧姆负载的后沿切相干线调光器的实际干线电压；图3示出了现有的LED驱动电路一部分的框图，具有强分压器和弱分压器；图4示出了根据本发明实施例的LED驱动电路一部分的框图；图5示出了根据本发明实施例的LED照明电路的框图；图6示出了检测是否存在调光器的时间检测方法；图7示出了检测是否存在调光器的电压检测方法；图8示出了电压的一阶时间微分和ニ阶时间微分，说明了检测是否存在调光器的另ー种检测方法；图9是根据本发明实施例的方法的框图；图10是根据本发明其他实施例的方法的框图；以及图11在图11(a)和11(b)示出了用于得出电压的ー阶微分的模拟电路的示例，以及在图11(c)示出了用于得出电压的ニ阶微分的模拟电路的示例。应该注意的是附图是示意性的并且没有按比例绘制。在图中为了清楚和方便的目的，尺寸上夸大或者縮小地示出了这些图中一部分的相对尺寸和比例。相同的參考符号通常用于指代在修改的和不同的实施例中的相应或类似的特征。
具体实施例方式图1说明了对于每一个前沿和后沿切相的切相干线调光器的理想电压；曲线1 (虚线)示出了所述前沿切相，例如可以通过三端可控硅器件调光器来产生，但是经常也由晶体管调光器产生；曲线2 (虚线)示出了后沿切相，例如可以通过晶体管调光器产生。每ー 条曲线示出为沿垂直方向彼此略微错开，以便示出它们是重叠还是不重叠。对于诸如白炽光之类的低欧姆负载，所述电压与所示理想电压严密地匹配。然而，对于诸如与LED或CFL 照明结合使用的DC-DC转换器之类的高欧姆负载，所述电压不会严密地遵循理想电压图2 说明了对于具有高欧姆负载的后沿切相干线调光器的实际干线电压。再次地，将实际电压 M示出为沿垂直方向与正弦波23略微错开，并且在该图中示出了整流电压而不是图1的未整流电压。而对于低欧姆负载，所述电压在时刻21将直接下降为0，并且直到标称0与时刻22相交之前保持为零，对于高欧姆阻抗，实际电压M不会如此迅速地下降，并且可能更加近似地遵循未截切正弦波23 所述电压在与干线电源电压本身相同的时间段只缓慢地减小为零。该图说明检测调光器的存在，如图1所示的曲线所建议的那样，在高欧姆负载的情况下，在21之后的时刻仅仅寻找零电压通常是不恰当的。此外，由于其他连接的设备导致的干线干扰的存在进ー步妨碍调光器存在的精确检测，所述干线干扰在非严格调制的环境中特別普遍。图3示出了现有LED驱动电路的一部分的框图，例如来自NXP半导体的SSL2105 驱动器，其能够区分可能存在的不同类型调光器，并且其具有强分压器和弱“分压器”。在该示例中，强分压器功能和弱分压器功能組合到単独的可控元件中。在其他设备中(例如同样来自NXP半导体的SSL2010和SSL2103驱动器)，可以分离地提供强分压器功能和弱分压器功能。下面将更加详细地解释“分压器”(bleeder)。所述驱动电路包括可干线连接的桥型整流器31，其与开关模式电源SMPS相连。桥型整流器31的输出与晶体管检测器32和三端可控硅器件检测器33相连。将来自晶体管检测器32和三端可控硅器件检测器33的每ー个的输出输入到逻辑电路；34，用于确定是否与调光器相连，并且如果与调光器相连，确定存在哪种类型的调光器(三端可控硅器件或晶体管)。通过各自的使能器35和36将所述逻辑设置为使能弱分压器37和强分压器38的至少ー个如果逻辑34确定更可能存在晶体管调光器，其永久地使能弱分压器；然而在替代方式中如果所述逻辑确定更可能存在三端可控硅器件检测器，在桥型整流器电压小于200V的情况下其使能弱分压器，而在桥型整流器电压小于50V的情况下其使能强分压器。如果所述电压大于200V，不便能任一个分压
ο图4示出了根据本发明实施例的LED驱动电路一部分的框图。该电路实质上与图 3所示的电路类似；然而在这种情况下，代替将各个晶体管和三端可控硅器件检测器32和 33的输出输入到逻辑电路34，将来自每ー个的“不存在的”输出配置为三端输入“与门”电路的三个输入之ニ。将所述“与门”电路的输出输入到S-R触发器42的“复位”输入。从初始化信号init提供触发器的“置位”输入。阈值检测器36測量整流的干线电压，并且当没有达到该电压并且利用来自42的信号使能信号装置(box)吋，分别激活强分压器37和弱分压器38的任一个或者两个。图5示出了根据本发明实施例的LED照明电路的框图。该图示出了照明単元11， 所述照明単元通过调光器12与干线输入13相连。调光器12包括缓冲电容器C和定时开关18，所述定时开关可以是晶体管或三端可控硅器件。照明単元11包括由S-R触发器15 控制的分压器单元14。通过初始信号init提供对于触发器15的置位输入，并且从调光器检测单元16提供触发器15的复位输入。所述照明単元11还包括SMPS 17，所述SMPS与调光器分压器单元14和检测单元16并联地与干线相连。如19所示，可以通过SMPS 17向一个或多个单独的灯供电，所述灯具体地可以是ー个或多个LED的串。图6示出了检测是否存在调光器的时间检测方法。图6在虚线曲线23中示出了不存在切相调光器的整流输入，并且在实线曲线M中示出了存在切相调光器的整流输入。 在这种检测方法中，预定參考电压电平61。将參考电压电平61选择地足够低，以小于切相的典型电压。例如对于230V的干线，可以将所述电压选择为50V。例如使用传统无源RC高通滤波器或者用于差分检测的运算放大器组来测量整流输入M的电压小于參考电压电平 61的时间间隔。根据未切相整流输入电压遵循正弦波的事实，通过知晓干线频率、干线电压和參考电压电平，对于未切相信号计算期待的时间间隔62是ー种简单的事情。如果实际的时间间隔63显著小于所计算的间隔63，可以得出结论存在切相调光器。在图7中示出了替代的检测方法。图7示出了检测是否存在调光器的电压检测方法，并且再次示出了两条曲线一条04)存在切相调光器，另一条03)不具有任何切相调光器。在这种方法中，在Ta处查找干线值的绝对峰值。然后在固定的间隔71之后测量电压。再一次地，通过简单的三角法，知晓干线的频率，容易计算与不存在切相调光器的情况相对应的期待值73。如果实际电压72明显不同于期待电压73，则可以得出结论存在切相调光器。应该注意的是，与參考图6所讨论的方案相比较，这种方法通常给出了更加稳定的指示。另外，也可以而通过检查干线电压从第一參考值(例如当通常可以接通强分压器时的200V)下降到小于第二參考值61 (例如50V)所花费的时间来检测这种差別。如果所述时间间隔小于由于根据期待正弦曲线的三角计算得到的期待值，可以得出结论存在三端可控硅器件调光器。图8示出了电压的一阶时间微分和ニ阶时间微分，说明了检测是否存在调光器的另ー种检测方法。附图示出了如图6和图7所示的相同输入电压23和对，但是在这种情况下也示出了在1 和123处的ー阶微分电压以及在2 和223处的ニ阶微分电压，分別与存在和不存在切相的情况相对应。本领域普通技术人员将容易理解如何在模拟电路中得出ー阶和ニ阶微分电压，如图8所示。例如可以通过如图11(a)所示的包括串联电容器C、接着是输出两端的电阻器 R的无源电路来获得ー阶微分。如图11(b)所示，非排除性的替代配置是具有运算放大器 (111)的电路，所述运算放大器具有对于电阻器/电容器組合而增加的电流源(11 。这两种电路的組合(例如如图11(c)所示)将产生ニ阶微分。这些另外的方法是基于以下事实在相对较低的电压下(例如在-100V和+100V 之间)，230V干线电压根据正弦函数的泰勒展开按照近似线性的方式变化
^_— r ι —滞τ 3
sill χ = > —-――-I2i1t1 = 1" — — + — ■ ■ ■ 对于所有的ぶ
(2 ι+ 1)13! 5!这意味着一阶导数只示出了较小的波动，并且因此ニ阶导数近似为零，也就是说
______ i/(sin t) Γ ,—^——'- = I ——+ h.o.t.
dt 2!
!"ハへ--”ι 6 2 (sin t),~= -t + h.o.t
dt2(其中h.o.t表示更高阶项)如果连接晶体管调光器，因为干线电压比如图8所示的未切相的常规干线快得多地下降到零，ニ阶导数的绝对值将实质上较高。因此，如果监测干线电压的ニ阶导数，并且其绝对值超过特定电平，如2M处的峰值所示，可以得出结论连接了晶体光调光器。应该理解的模拟方法可以直接用于前沿切相调光器，或者是晶体管或者是三端可控硅器件；然而在这种情况下，ニ阶导数将为正。另外对于三端可控硅器件前沿调光器，开关时的电压通常接近为零，它们显示为更加陡峭的斜率，其结果是更加容易检测。此外，一阶导数也可以用于检测调光器的存在在存在调光器的情况下，如从1 可以看出的，一阶导数的绝对幅度増加，超过了对于未切相的常规干线电压的期待值。这种方法也可以与ニ阶导数方法类似地应用于前沿调光器，在这种情况下ー阶导数将为正。图9是根据本发明实施例的方法的框图。从起始状态90，当干线电源与照明电路相连时，在92处确定照明电路中是否存在调光器电路；如果确定存在调光器电路，所述方法在98处结束。然而如果确定不存在调光器电路，在94处继续所述方法，至少直到断开干线电源之前，将分压器从照明设备断开，然后在98处结束。在所述方法中，确定照明电路中是否存在调光器电路包括在多个干线周期的每ー个期间检查指示存在调光器的參数；以及根据指示存在调光器的检查的比率或者绝对数来确定是否存在调光器。图10是根据本发明另一个实施例的方法的框图。该方法与图9所示的方法类似， 其中图9所示的方法从起始状态90开始当干线电源与照明电路相连时，在92处确定照明
8电路中是否存在调光器电路；如果确定不存在调光器电路，在94处继续所述方法，至少直到断开干线电源之前，将分压器从照明设备断开，然后在98处结束。然而在该方法中，如果确定存在调光器电路，根据所述调光器电路来调节通过分压器的分压电流。更加详细地，在 95处将通过分压器的分压电流设置为初始值，在96处测量表示分压器两端电压的电压，并且如果表示分压器两端电压的电压不超过预定限制，在94处减小通过分压器的电流。直到表示分压器两端电压的电压超过预定限制之前，重复上述步骤，在表示分压器两端电压的电压超过预定限制的点，所述方法在98处停止。根据实施例的调节分压器电流的特別优选个数的干线周期是8个或近似8个周期。因而，在一方面，本申请公开了一种控制电子镇流器的方法，所述电子镇流器用于照明电路，并且具有与调光器电路一起使用的至少ー个分压器，所述方法包括响应于与所述照明电路相连的干线电源，确定在所述照明电路中是否存在调光器电路；以及响应于确定不存在调光器电路，至少直到断开干线电源之前，将所述分压器从所述照明电路断开。 所述方法可以在启动阶段工作，并且至少直到断开干线电源之前，存储有关是否存在调光器电路的确定結果。或者直接通过时间或电压偏差，或者间接通过检查电压相对于时间的二次微分，可以通过查找与期待的正弦电压之间的偏差来进行前沿或后沿切相调光器的确定。本申请还公开了ー种配置用于操作这种方法的电子镇流器以及包含这种镇流器的照明控制器。通过阅读本发明公开，其他改变和修改对于本领域普通技术人员而言也是清楚明白的。这种改变或者修改可以包括切相调光器领域已经知晓的等价或其他特征，并且可以代替这里所述的特征或者除了这里所述的特征之外附加使用。尽管所附权利要求涉及所述特征的具体組合，应该理解的是本发明所述公开的范围还包括任何新的特征，或在本文中明示或暗示公开的特征的任何新的組合，或其任何上位概念，而不管其是否涉及任意权利要求中所描述的相同发明，以及其是否如同本发明ー 样减轻相同技术问题。在独立实施例的上下文中描述的特征也可以在单个实施例中組合提供。相反地， 为了简明起见，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地提供或者按照任意合适的子組合方式来提供。因此，申请人需要提醒的是在本申请或者从本发明得出的任意另外申请的审查期间，可以撰写这些特征和/或特征组合的新权利要求。为了完整性起见，这里也声明术语“包括”不排除其他元件或步骤，术语“一个”不排除多个，单个处理器或其他単元可以满足权利要求中引用的几种装置的功能，并且权利要求中的參考符号不应该解释为限制权利要求的范围。
权利要求
1.一种控制电子镇流器的方法，所述电子镇流器用于照明电路，并且具有与调光器电路一起使用的分压器，所述方法包括响应于与所述照明电路相连的干线电源，确定在所述照明电路中是否存在调光器电路；以及响应于确定不存在调光器电路，至少直到断开干线电源之前，将所述分压器从所述照明电路断开，其中确定在照明电路中是否存在调光器电路包括在多个干线周期的每ー个期间检查指示存在调光器的參数，以及根据指示存在调光器的检查的比率或者绝对数来确定是否存在调光器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个干线周期是从干线电源与照明系统相连的时刻开始的至少前8个干线周期。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多个干线周期是从干线电源与照明系统相连的时刻开始的不超过前25个干线周期。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多个干线周期是从干线电源与照明系统相连的时刻开始的不超过前15个干线周期。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中至少直到断开干线电源之前，存储有关是否存在调光器电路的信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述參数是整流电压小于预定电压阈值期间的时间间隔，并且其中大于预定阈值间隔的时间间隔指示存在调光器电路。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述參数是从干线周期的预定相位开始的预定延迟结束时的电压，并且其中大于预定阈值电压的电压指示存在调光器电路。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述參数是干线电压相对于时间的 ニ阶微分，并且其中超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述參数是干线电压相对于时间的 ー阶微分，并且其中超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中响应于确定存在调光器电路，根据所述调光器电路来调节通过分压器的分压电流。
11.根据权利要求9所述的方法，其中调节分压器的阻抗包括将通过所述分压器的分压电流设置为初始值；测量表示分压器两端电压的电压；以及如果表示分压器两端电压的电压没有超过预定限制，减小通过所述分压器的电流。
12.一种用于照明电路的电子镇流器，包括用于确定在照明电路中是否存在调光器电路的电路；存储装置，用于存储是否存在调光器电路的确定结果；以及分压器，与调光器电路一起使用，并且配置成在不存在调光器电路时从所述照明电路断开。
13.根据权利要求12所述的电子镇流器，其中用于确定在照明电路中是否存在调光器电路的电路操作用于检查在多个干线周期的每ー个期间指示存在调光器的參数，并且操作用于根据指示存在调光器电路的检查的比率或者绝对数来确定是否存在调光器电路。
14.根据权利要求13所述的电子镇流器，其中至少包括以下之一(a)所述參数是整流电压小于预定电压阈值期间的时间间隔，使得大于预定阈值间隔的时间间隔指示存在调光器电路；(b)所述參数是从干线周期的预定相位开始的预定延迟结束时的电压，使得小于预定阈值电压的电压指示存在调光器电路。(c)所述參数是干线电压的ニ阶微分，使得超过预定绝对检测电平的參数指示存在调光器电路；以及(d)所述參数是干线电压的ニ阶微分，使得超过预定绝对检测电平的參数指示存在调 光器电路。
15. ー种LED照明控制器，所述LED照明控制器包括如权利要求12至14中任一项所述的电子镇流器。
全文摘要
本发明公开了一种控制电子镇流器的方法，所述电子镇流器用于照明电路，并且具有与调光器电路一起使用的至少一个分压器，所述方法包括响应于与所述照明电路相连的干线电源，确定在所述照明电路中是否存在调光器电路；以及响应于确定不存在调光器电路，至少直到断开干线电源之前，将所述分压器从所述照明电路断开。所述方法可以在启动阶段工作，并且至少直到断开干线电源之前，存储有关是否存在调光器电路的确定结果。或者直接通过时间或电压偏差，或者间接通过检查电压相对于时间的二次微分，可以通过查找与期待的正弦电压之间的偏差来进行前沿或后沿切相调光器的确定。本发明还公开了一种配置用于操作这种方法的电子镇流器以及包含这种镇流器的照明控制器。
文档编号H05B37/02GK102548126SQ20111036304
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月17日
发明者彼得·多伦伯格, 格尔特-简·科林, 维克托·兹瓦南伯格 申请人:Nxp股份有限公司