专利名称：Led改装灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明领域并且具体地涉及被适配为用于利用交流进行操作的LED改装灯。
背景技术：
最近，已针对各种照明应用利用发光二极管(LED)开发照明设备。由于用于照明应用的LED的日益增加的使用，开发LED灯以代替普通白炽灯或荧光灯即用于改装应用。除了该LED灯与普通灯相比的寿命的增加以及因此更低的成本之外，LED灯典型地包括更少的危险材料，因此可以更有效地执行该灯的回收过程。对于上述改装应用，LED灯典型地被适配为适应相应的将要被改装的灯具的灯座。此外，由于典型地由用户执行灯的维护，所以应该容易地利用任意类型的适当的灯具操作该LED灯而无需对该灯具的精心修改。LED典型地比普通光源展示更高的发光效率并且因此对于给定的光通量从电源汲取更少电流。虽然该事实对于节能的当前努力有利，但是当改装被设计为用于标称功率的灯具时可能出现困难。依赖于灯具的电路设计，不同的电流汲取可能导致显著的电气问题如当利用该灯具操作LED灯时镇流器的过热或者不可接受地低的功率因子。因此，本发明的一个目的在于提供一种可以节约成本地制造并且允许特别地利用普通类型的灯具来多样化和优化操作的利用交流操作的LED改装灯。
发明内容
由根据权利要求1的LED灯、根据权利要求16的照明系统和根据权利要求17的操作LED灯的方法解决该目的。从属权利要求涉及本发明的优选实施方式。本发明的基本思想在于提供一种具有至少一个LED单元的交流的LED改装灯，其中可以对应于给定电气规范(如根据应用的功耗、电流和/或光通量)——即给定电源单元或灯具的灯镇流器的规范——操作该灯。该发明性的LED灯因此允许优化的操作而无需改变例如所述电源单元或灯具的配置。根据本发明的LED灯因此在改装应用即用于代替普通荧光灯或气体放电灯的使用中特别有利，因为在灯具的配线中无需更改。当与具有功率因子校正(PFC)电路的灯镇流器连接使用时，该发明性的LED灯特别有利，因为对于该应用重要的是维持经过该灯的平均电流处于限定范围内，以获得满意的补偿结果并且因此高的功率因子。然而，该发明性的装置有利地允许利用不具有PFC电路的灯镇流器操作该灯，因而用户可以在各种各样的灯具中使用该灯而无需该电路和镇流器的类型的详细的知识。因此，仅需要一种类型的灯来改装给定类型的灯具，这提供了简单的安装过程和节约成本的灯。根据本发明，该LED灯被适配为利用交流操作，并且包括:至少一个LED单元；具有可控切换设备的补偿电路，其并联连接到该LED单元以提供交流路径；以及控制单元，被适配为在补偿模式中控制该切换设备，在该补偿模式中在该交流的每个半周期中将该切换设备设置到导通状态以持续分流时段的持续时间。依赖于该控制，该发明性的LED灯允许将电气规范如LED灯和/或LED单元的电流或功耗适配为预定的补偿值。该发明性的灯被适配为利用如由50/60HZ的市电经由适当的电源单元例如灯具的镇流器单元提供的交流进行操作。根据本发明的LED灯包括至少一个LED单元，就本发明而言，该LED单元可以包括任意类型的固态光源如无机LED、有机LED或固态激光器(例如激光二极管)。对于通用照明应用，LED单元可以优选地包括至少一个高功率LED即具有大约Ilm的光通量。优选地，该高功率LED提供大于201m最优选地大于501m的光通量。对于改装应用，LED单元的总通量处于3001m-100001m的范围中是特别优选地，这对应于典型的5W-80W荧光管灯。最优选地，该LED单元的前向电压处于50V-200V特别是70V-150V并且最优选地95V-120V的范围中。该LED单元当然可以包括另外的电气或电子组件如驱动器单元例如以设置亮度和/或颜色、整流电路、平滑级、滤波电容器和/或放电保护二极管。例如在期望颜色控制发光的应用(如使用RGB-LED)中或者为了进一步增加LED灯的光通量，该LED单元可以包括多个LED。此外，该LED灯可以包括例如与所述补偿电路并联连接的多个LED单元。该补偿电路可以是用于提供交流路径(即与所述LED灯并联的电气连接，从而例如允许至少临时地旁路该LED单元)的任意适当的类型。该补偿电路包括至少一个可控切换设备，因而可以至少切换或控制该电路到导通状态和非导通状态。在所述导通状态中，该补偿电路提供交流路径，因而在操作期间，至少部分地经过该补偿电路导向该LED灯的操作电流。在该非导通状态中，该补偿电路显示高阻抗，因而基本上没有电流通过该电路，即残余电流应该优选地小于10mA。最优选地，该补偿电路在非导通状态中开启，因而全部电流可用于驱动至少一个LED单元。该切换设备可以具有将被反复控制到导通状态和非导通状态的任意适当的类型。如将在下文中讨论的，可以由控制单元设置该状态中的至少一个状态。另外在最大电压和电流方面以及关于切换频率(即在交流的每个半周期中被设置到导通状态)，该切换设备应适配于该应用的电气规范。该切换设备可以优选地包括晶闸管、三端双向交流开关(tiac)或任意适当类型的晶体管(如MOSFET或双极性晶体管)以设置补偿电路的状态。除了该切换设备之外，取决于应用，该补偿电路还可以包括另外的电气或电子设备，如限流设备(如电阻器或无功元件)。然而，该补偿电路的该阻抗优选地低于LED单元的阻抗，因而在该导通状态中，跨该补偿电路以及因此该LED单元的电压比在非导通状态中更低。更优选地，在导通状态中跨该补偿电路的电压低2V。特别优选地，该补偿电路是低阻抗电路，即具有200hm的最大阻抗。根据本发明，将该补偿电路与所述LED单元并联连接。该LED灯当然可以包括另外的组件，如外壳、适配于各自灯具类型的一个或多个灯座、平滑级、闪烁滤波电路和/或另外的控制电路例如以在RGB LED单元的情况中设置发光的颜色。可以直接或经由另外的电气组件将补偿电路与LED单元的并联电路配置连接到所述灯座。该LED灯优选地包括串联连接在该灯座与该补偿电路和LED单元的所述并联电路配置之间的整流电路，用于提供直流以驱动所述LED单元。可替换地，还可能一体形成如上所讨论的所述整流电路与所述LED单元。 该LED灯可以被适配为连接到PL型荧光灯具。然而，根据本发明的优选实施方式，该LED灯至少包括第一灯头和第二灯头。该灯头应该被适配为向LED单元与补偿电路的电气连接提供各自的固定装置以及因此功率。因此可以例如向灯头提供对应的接触元件如双管脚(b1-pin)底座。灯头可以例如具有T5或T8荧光灯的电气和/或机械属性。该LED灯优选地是LED管灯如线性管灯。该LED灯最优选地是双帽管灯例如具有被排列在外壳的相对端部的第一和第二灯头。根据本发明的LED改装灯，还包括被适配为在补偿模式中控制所述切换设备的控制单元。在该模式中，在可以例如由50Hz或60Hz的灯镇流器提供的所述交流的每半周期中，将所述切换设备设置到导通状态持续所述分流时段的持续时间。因此反复地激活该补偿电路，从而在操作期间该电路在交流的每个半周期中向LED单元提供交流路径，并且因此从镇流器或电源汲取限定的电流。根据本发明的控制单元可以是具有允许在如上所述的补偿模式中控制切换设备的任意适当的类型。该控制单元因此可以包括例如具有适当编程的离散的和/或集成的电气或电子组件、微处理器和/或计算单元。优选地，将该控制单元与该切换设备集成以提供最紧凑的设置。取决于相应的应用，可以应用各种控制策略。例如，该控制单元可以被配置为将该LED单元的功耗控制到预定的补偿值(例如基本上与将要被替换的荧光灯的光通量相对应(+-10% )。可替换地或另外地，该控制单元可以被配置为将灯的总功耗和/或经过该灯的电流控制为预定的补偿值以便利用具有PFC电路的镇流器进行操作。如上所讨论的，当与电源或具有PFC电路的镇流器一起使用时，本发明的LED灯特别有利，因为在该情况中重要的是将电流维持处于限定范围中以获得无功功率的期望补偿。特别是在并联补偿镇流器的情况中，重要的是维持经过灯的给定电流，因为经过并联电容的电流通常是固定的。因此，总配置的功率因子主要依赖于经过串联电感和LED灯的电流。因此，特别是在该电源或镇流器的情况中，该控制单元优选地被配置为将经过灯的电流控制为基本上对应于(+-10% )例如将要被替换的荧光灯的电源或镇流器的标称电流。本发明的LED灯进一步有利地与不具有PFC电路的电源兼容，因为分流时段的控制允许弹性控制。另外，本发明的LED灯主要是电阻性负载并且有利地基本上不导致电源(即交流和电压)中的相位偏移。该LED灯因此可以与各种各样电源电路和各自的灯具一起使用，这导致该LED灯对于改装应用特别有利。根据一个优选实施方式，该控制单元被配置为将该LED单元的功耗适配到预定的补偿值。因为，如上所述在导通状态期间，该补偿电路提供交流路径，所以相应地降低跨LED单元的电压。因此，控制单元可以通过该分流时段的持续时间的变化，设置LED单元的功耗，因而可以容易地将该功耗设置为预定的补偿值。该补偿值可以是固定设置点值，例如通过控制单元的设计的出厂设置。可替换地，该预定的补偿值可以是可变的例如由安装人员使用对应的用户接口设置并且存储在与控制单元相连接的存储器设备中。因此，安装人员可以根据相应的应用容易地设置灯的功耗。当然，术语预定的补偿值可以涉及一个范围，即最小和最大的补偿值。在导通状态中，该补偿电路例如从电源或镇流器汲取特定电流。因此，可以与LED单元和补偿电路的并联电路配置串联地提供限流设备，以避免补偿电路中的电流超过安全级别。可替换地或另外地，LED灯可以被适配为利用无功灯镇流器例如典型的荧光灯具的磁镇流器单元进行操作。在这里，至少一个无功元件例如电感和/或电容被串联连接到该灯并且因此限制经过该灯的最大电流。因此，控制单元可以提供LED单元的功耗到预定的补偿值的控制而无需该灯中的附加限流设备。根据本实施方式，因此能够通过对应的控制适配LED单元的功耗，而同时即便在所述分流时段期间也提供经过该灯的电流路径，从而可以根据相应的镇流器的标称电流(例如将要被替换的荧光灯的标称电流)维持经过该灯的电流。当然，该电源或镇流器可以包括多个无功元件。例如并且在典型的并联补偿荧光灯的镇流器中，由具有适当电容的并联PFC电路补偿串联的电感。如上所讨论的，在所述补偿模式中的控制单元被适配为在所述交流的每个半周期中将该切换设备设置到导通状态持续分流时段的持续时间。特别是在无功灯镇流器的情况中，该切换设备优选地在所述交流的无功阶段期间被设置到导通状态。当结合无功镇流器或电源使用该灯时，串联无功元件导致供给电流到电压的相位偏移。因此，电源提供具有有效和无功阶段的功率。在本申请的上下中，术语“无功阶段”涉及这样一个间隔，其中在该间隔中向镇流器提供的电压与电流的乘积是负的，因而没有向负载(即镇流器与LED灯的设置)传递有效的或真实的功率。根据本实施方式，在所述交流的无功阶段期间该切换设备被控制到导通状态。由于在有功阶段期间，有效功率从例如市电网被传送到镇流器，因此其有利地能够降低镇流器的功率耗散，因此本实施方式提供了该电源或镇流器中的降低的热量生成；导致相应地降低损耗。根据本发明进一步优选的实施方式，控制该切换设备，从而所述分流时段的分流开始时间或分流结束时间对应于所述交流的零交叉。在本发明的上下文中，术语“分流开始时间”和“分流结束时间”分别指代该切换设备从非导通状态到导通状态以及从导通状态到非导通状态的状态改变的时刻，即交流的半周期中的分流时段的开始和结束定时。术语“零交叉”指代在每个半周期中基本上没有电流流动即当交流例如在交流的零交叉之前或之后的+-1ms的间隔中接近零点时的时刻。本实施方式特别有利，因为在每个半周期中该切换设备的，至少一个状态改变是在这样一种时刻执行的，其中在该时刻中电流基本为零，这导致切换设备的更高寿命以及LED灯的改进的电磁兼容性。此外，本设置允许进一步的简化并且因此更加节约成本的电路设置。例如，切换设备可以包括自锁(self-latching)切换设备，当电流低于限定的保持电流例如接近零时该自锁切换设备被设置到非导通状态并且因此被称为零交叉检测器。该自锁切换设备可以例如包括至少一个晶闸管或三端双向交流开关(triac)，它们在激活时在当交流接近所述零交叉时提供自制动复位。因此，进一步简化该电路的控制和对应的设置。 在该灯到无功电源的连接例如在电感性灯镇流器中具有串联电感的特定情况中，优选地控制切换设备，因而所述分流结束时间对应于所述交流的零交叉，以进一步减小镇流器中的功率耗散。然后由控制单元例如通过分流开始时间的定时的对应的控制，控制分流时段的功耗和持续时间。因此，该功率控制又被称为“上升沿控制”。在电容性串联补偿镇流器(即电容性镇流器)例如针对电路的电容性分支的一个灯用于一些典型的“duo”荧光灯具的情况中，优选地控制切换设备，从而所述分流开始时间对应于所述交流的所述零交叉。因为在这里串联电容的相位偏移导致电流领先电压，所以根据本实施方式的控制有利地减小所述电容性镇流器中的功率耗散。本控制在下文又被称为“下降沿控制”。为了设置以上讨论的优选操作方式，该控制单元可以包括对应的开关，因而安装人员可以将切换设备的控制模式在电感性镇流器的情况中设置为上升沿控制或者在电容性镇流器的情况中设置为下降沿控制。可替换地或另外，控制单元可以优选地被适配为操作在一个或多个检测模式中，以自动确定在下文中参考本发明的优选实施方式的讨论中的最适当的控制方法。根据一个优选实施方式，将电压控制单元并联连接到该LED单元和补偿电路，以例如依赖于经过该LED单元的电流适配该LED单元的前向电压。该电压控制单元可以例如通过一部分LED的可控分流来提供LED单元的总前向电压的降低。因此，能够通过前向电压的对应的降低提供LED单元的功耗的进一步增强的控制。电压控制电路例如包括适当的开关以激活另外的电路，从而分流LED单元的至少一个LED，但是前提是该至少一个LED仍然与电源相连。可以根据达到的给定电流级别操作该开关。控制单元可以优选地包括用于确定所述交流的零交叉的检测器。本实施方式有利地提供定时并且特别地为该交流的每个半周期中的分流时段的定相/位置的更加弹性的控制。该检测器可以是用于确定电流的零交叉的任何适当的类型。控制单元可以例如包括与适当的电流检测器一起的、与LED单元和补偿电路的并联电路配置相连接的微处理器单元。控制单元然后可以例如根据如上文所讨论的分流时段的希望的持续时间和相应的镇流器类型，控制所述切换设备并且因此分流开始和/或分流结束时间。该检测器可以例如包括用于确定经过该灯的电流的电流测量电路，例如补偿电路和LED单元的并联电路。可替换地或者另外地并且特别地在上述自锁切换设备的情况中，该控制单元优选地包括连接到所述切换设备的阈值设备。该阈值设备可以例如包括适当类型的DIAC、UJT(可编程单结型晶体管)或者具有适当的参考电压的比较器电路。在电压驱动阈值设备如DIAC的情况中，驱动电路可以被配置为向该阈值设备提供电压，该电压与交流具有限定的关系。所述驱动电流可以另外地提供延迟时段和/或包括电压平均级。该驱动电路可以是例如与所述阈值设备相连接的RC电路。在与所述自锁切换设备结合地使用该阈值设备的情况中，该阈值设备可以例如用于根据与所述零交叉的预定关系，触发所述切换设备到导通状态。然后在下一个零交叉时复位该自锁切换设备，并且在交流的接下来的半周期中重复该过程。根据本发明的进一步优选的实施方式，该控制单元被适配为控制所述分流时段的分流开始时间，因而在所述交流的零交叉之后的第一延迟时段之后将该切换设备设置到导通状态。
该实施方式允许容易地关于交流的零交叉设置分流开始时间，这允许分流时段并且因此LED单元的功耗的弹性控制。在进一步优选的实施方式中，该控制单元还被适配为控制该分流时段的分流结束时间，因而在所述分流时段的分流开始时间之后的第二延迟时段之后将该切换设备设置到非导通状态。本实施方式展示了分流时段并且因此灯和/或LED单元的功耗/电流的最弹性的控制的优点，同时仍然提供相当简单的设置。例如能够控制该分流时段，从而所述分流开始时间和所述分流结束时间不对应于交流电压的零交叉，在下文被称为“双沿控制”。控制单元可以例如包括至少一个电子定时器以在第一延迟时段和/或第二延迟时段到期之后提供各自的控制信号。当然，可以与微处理器一体地提供该定时器。可替换地或另外，可以使用RC电路来提供所述第一延迟时段和/或第二延迟时段。该第一延迟时段和/或第二延迟时段可以是固定的或者例如出厂设置的。可替换地，可以由安装人员使用上述讨论的所用的接口来设置该延迟时段。为了进一步增强本发明的LED灯的操作，控制单元可以优选地包括反馈电路，又被称为“反馈单元”，以测量所述LED灯的电流和/或电压。该反馈电路可以是任意适当的类型以测量LED灯的电流和/或电压并且因此例如功耗，因而在操作期间，LED灯和/或LED单元的功耗可以根据实际消耗的测量即在闭环操作中被适配为补偿值。该实施方式是特别有利的，因为电子组件的电气特征可能随着温度或由于老化而改变。可以例如提供该反馈电路以测量LED单元与补偿单元的并联电路配置的电流和/或电压。可替换地或另外，可以提供该反馈电路以测量LED单元和/或补偿电路的电流和/或电压。测量的电流和/或电压可以例如根据上文讨论的控制模式和定时程序，用于设置分流时段的持续时间。具体地，控制单元可以包括PI控制器或PID控制器，以允许功率的可靠并且迅速的控制以满足预定的补偿值。优选地，将反馈电路耦合到所述控制单元，以根据所述测量的电流和/或电压设置所述第一延迟时段和/或第二延迟时段。根据本发明的研究，控制单元进一步被适配为操作在第一检测模式中，其中在第一检测模式中利用定时控制参数的第一集合操作切换设备，因而所述分流时段的分流结束时间对应于所述交流的零交叉。然后确定所述LED灯的电流。在该测量之后，用定时控制参数的第二集合操作切换设备，因而所述分流结束时间不对应于所述交流的零交叉。再次确定所述LED灯的电流，并且在根据所述第一集合的所确定的电流小于根据所述第二集合的所述确定的电流的情况中，利用定时控制参数的所述第一集合操作切换设备。在以上第一检测模式中的操作允许最有效地操作LED灯，这特别地在如前文所述的，结合无功镇流器单元来使用该灯的情况中。如上文所讨论的，优选地当使用具有上升沿控制的电感性镇流器时操作该切换设备，其中该分流结束时间被设置为对应于电流的零交叉。在例如使用下降沿控制来驱动电感性镇流器的情况中，可能导致相对高的镇流器损耗，这可能导致温度问题。由于哪种类型的灯镇流器存在于将要改装的灯具中通常对安装人员不显而易见，所以本实施方式有利地允许确定具体类型的镇流器以允许最适当的控制方法。可以在LED灯连接到电源时自动开始第一检测模式。可替换地或另外，可以由安装人员例如使用已经讨论的用户接口开始该第一检测模式。
一旦开始第一检测模式，控制设备利用定时控制参数的第一集合操作切换设备，因而所述分流结束时间对应于所述交流的零交叉，即上升沿控制方法。可以根据应用选择分流时段的持续时间，即分流开始时间。例如，可能从适用于将灯的功耗适配为适用于大部分应用的补偿值的默认持续时间开始。优选地，针对该交流的多个半周期即稳定性时段，利用定时控制参数的所述第一集合操作切换设备，因而灯功率并且因此电流达到稳定级别。然后LED灯的电流被确定并且例如被存储在控制单元的适当的存储器中，诸如微控制器的存储器中。可以由如上文所讨论的所述反馈电路确定该电流，其中可以提供该反馈电路以测量LED单元与补偿单元的并联电路配置的电流和/或电压。可替换地或另外，可以提供该反馈电路以测量LED单元和/或所述补偿电路的电流。接下来，利用与定时控制参数的所述第一集合不同的具有分流结束时间的定时控制参数的第二集合操作切换设备。定时控制参数的第二集合可以对应于所述下降沿控制，因而将所述分流开始时间设置为对应于电流的零交叉。然而，优选地根据定时控制参数的第二集合，该分流时段将针对根据定时控制参数的第一集合的分流时段被偏移预定的检测偏移量。更优选地，针对50Hz到60Hz的市电频率，该检测偏移量处于Ims到3ms的范围中并且特别优选地为2ms。特别优选地，控制参数的所述第二集合的分流时段的持续时间对应于所述第一集合的持续时间。然后，优选地在所述稳定化时段之后，再次确定所述LED灯的电流。例如由所述微控制器比较至少两个所确定的电流。在灯的功耗并且因此根据所述第一集合的电流(因为该电压是恒定的)低于根据所述第二集合的电流的情况中，确定为电感性镇流器。因此，利用下降沿控制来操作该切换设备，以提供降低的镇流器损失。第一检测模式然后结束并且可以优选地在所述补偿模式中利用如上文讨论的所确定的控制参数操作该灯。在上述比较导致控制参数的所述第二集合的降低的功耗的情况中，最优选地根据所述下降沿控制操作切换设备，即从而所述分流开始时间对应于所述交流的零交叉。根据本发明的进一步优选的实施方式，提供附加的可控负载开关，该开关与所述LED单元串联布置以至少临时地从电源断开所述LED单元。该负载开关可以是任意适当的类型，以例如被控制单元通过对应的控制连接至少控制为导通状态和非导通状态。该负载开关可以例如包括一个或多个晶体管，诸如双极晶体管或M0SFET。负载开关提供对空闲状态中的灯的操作，而无需将LED单元连接到电源，即无须提供所述交流。该负载开关在下文所述的第二检测模式中特别有用。如上文所讨论的，负载开关被布置为控制所述LED单元与电源的连接。因此，该负载开关可以在一个示例中被配置为与所述补偿电路并联，优选地与所述LED单元一体。为了提供上述在空闲状态中的操作，所述补偿电路的切换设备在该情况中应该被设置为非导通。可替换地，可以提供负载开关以控制LED单元和补偿单元的整个并联配置与电源的连接。根据上文，负载开关允许在空闲状态中操作该灯。该操作可能对于第二检测模式中的操作特别有利。根据本发明的研究，该控制单元被适配为在第二检测模式操作中，在该第二检测模式中，控制该负载开关从电源断开LED单元。然后确定在所述LED灯的电压并且将该电压与电源阈值比较。在所确定的电压对应于所述阈值即等于或高于所述阈值的情况中，利用定时控制参数的第三集合操作切换设备。否则，即当所确定的电压低于所述阈值时，利用定时控制参数的第四集合操作切换设备，其中在所述交流的每个半周期中，根据定时控制参数的所述第三集合的分流时段基本上与根据定时控制参数的所述第四集合的分流时段不重叠。本实施方式因此依赖于出现在没有负载的灯(即处于所述空闲模式)上的电压，根据参数的第三集合和第四集合提供所述切换设备的操作。当然，应该优选地在根据定时控制参数的所述第三集合和第四集合的操作之前关闭负载开关，以使LED单元可操作。虽然在前文中所述的上述第一检测模式中的操作可用于确定灯是否被连接到50Hz市电网系统中的电感性或电容性镇流器，但是当与典型地用于60Hz市电网系统中的所谓的“双灯快速启动镇流器”一起使用时，在所述第二检测模式中的操作特别有利。与上文讨论的镇流器类型相反，在这里将两个灯彼此并且与自动变压器串联连接。该镇流器进一步典型地包括与该灯和辅助阴极加热器电路之一并联连接的启动器电容器，其中提供该启动器电容器以点亮连接的荧光灯。当使用根据本发明的具有快速启动型镇流器的两个灯时，根据所述第三和第三定时控制参数的操作允许增强的操作，因为两个灯的分流时段基本上不重叠。由于所述快速启动型镇流器的设计，在两个灯的切换设备将被同时设置到导通状态的情况中，由于过度电流流动可能发生不想要的损耗。因此，当使用具有双灯快速启动型镇流器的本发明的灯时，可以增强总设置的功率因子。在本发明的上下中，因此将“不重叠”理解为当同时操作两个灯时，在交流的每个半周期中，第一个灯的分流时段的定位与第二个灯的分流时段的定位不同，从而所述两个灯的切换设备不会被同时设置到导通状态。然而，可能并且包括根据本解释的小的重叠(+/-2ms)是的，因为本类型的镇流器中的自动变压器即使在该重叠的情况中也延迟过多的电流流动。根据本实施方式，为了提供利用所述第三参数操作所述快速启动型镇流器中的一个灯并且利用所述第四参数操作相应的另一个灯，则确定处于空闲状态中的灯的电压。因为如上所述，典型地双灯快速启动镇流器包括与其中一个灯并联的启动器电容器，比所述阈值电压更高的对应的电压将出现在其中一个处于空闲状态中的灯上，而所述电压不出现在相应的另一个灯上。因此，本实施方式允许依赖于所述空闲状态中的电压，根据参数的所述第三集合设置其中一个灯并且根据参数的第四集合设置相应的另一个灯。因此可以有利地避免同时分流。只要分流时段基本上不重叠，就可以选择根据应用选择根据定时控制参数的第三集合和第四集合的分流时段和持续时间。例如，根据所述第三集合的切换设备的操作可以对应于下降沿控制，即所述分流时段的分流开始时间对应于交流的零交叉。为了提供不重叠，可以进一步配置该控制单元，使得根据参数的所述第四集合的切换设备的操作对应于上升沿控制，即分流结束时间对应于零交叉。然而，根据参数的所述第四集合，所述切换设备的操作优选地对应于双沿控制，以提供甚至进一步增加的功率因子。最优选地，选择所述第三和第四集合的定时控制参数，使得分流时段是连续的，即根据其中一个控制参数集合的操作的分流结束时间对应于(+-4ms)根据相应的另一个控制参数集合的操作的分流开始时间。应该根据应用并且优选地依赖于分别使用的快速启动型镇流器的启动电容器上的电压来选择根据本实施方式的电压阈值。优选地，该电压阈值基本上对应于175V(+-10% )，其提供典型的快速启动镇流器中的上文讨论的操作。最优选地，该电压阈值是一个排除范围，从而提供增加的稳定性。可以例如在所确定的电压高于190V的情况中利用所述第三集合，以及当该电压低于160V时根据所述第四集合操作该切换设备。虽然在所述控制单元被适配为用于分别根据第一或第二检测模式进行操作的实施方式中，当然可以操作本发明的灯，但是优选地该灯允许根据所述第一和第二检测模式两者进行操作。在这里，安装人员可以使用上述的用户接口，设置相应的检测模式。可替换地或另外并且鉴于以上类型的双灯快速启动镇流器典型地用于60Hz电网而在50Hz电网中使用电感性/电容性类型，所以控制单元可以进一步优选地包括频率检测器，使得该控制单元在确定50Hz (+-4Hz)交流的情况中根据所述第一检测模式操作，并且在确定60Hz (+-4Hz)交流的情况中根据所述第二检测模式操作。
本发明的上述以及其他目的、特征和优点将从优选实施方式的描述变得显而易见，其中:图1在示意性侧视图中显示了根据本发明的LED改装灯的一个实施方式，图2a显示了用于与本发明的LED灯一起使用的一个示例性灯具的示意性电路图，图2b显示了用于与本发明的LED灯一起使用的第二示例性灯具的示意性电路图，图3显示了利用根据图1的实施方式的连接的LED灯的图2的示意性电路图，图4示出了用于根据第一实施方式的LED改装灯的电灯电路的示意图，图5a显示了在电感性镇流器中的电流和电压的定相的定时图，图5b显示了根据图4的实施方式的操作的定时图，图6显示了根据第二实施方式的电灯电路的示意图，图7显示了图6的实施方式的定时图，图8a显示了根据第三实施方式的电灯电路的示意图，图8b显示了根据第四实施方式的电灯电路的示意图，图9显示了根据第五实施方式的电灯电路的示意图，图10显示了根据第六实施方式的电灯电路的示意图，图11显示了根据图10的实施方式的LED灯的操作的进一步的定时图，图12显示了根据第七实施方式的电灯电路的示意图，图13显示了在电容性镇流器中的电流和电压的定相的进一步的定时图，图14显示了根据图12的实施方式的操作的流程图，图15显示了根据第八实施方式的电灯电路的示意图，图16显示了用于与本发明的LED灯一起使用的第三示例性灯具的示意性电路图，图17显示了根据图15的实施方式的两个LED灯的操作的进一步定时图，以及
图18显示了根据图15的实施方式的操作的流程图。
具体实施例方式图1在示意性侧视图中显示了根据本发明的LED改装灯I的一个实施方式。LED灯I包括沿纵向灯轴3延伸的管状外壳2。外壳2由透明塑料材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制造。在灯I的每个纵向末端提供具有对应的接触管脚6的灯头5，以便连接到典型的灯具(lamp fixture)(如图2a和2b的示意图中所示的突光灯具20、20’)。除了电气连接之外，灯头5还在相应的灯具20、20’中提供灯I的机械固定和支撑。该LED灯因此是适配于连接到荧光线性管状灯的灯具20、20’的改装灯。在本情况中，LED灯I是典型的TL-D36W荧光灯即具有近似120cm的长度的T8-管的替代。LED改装灯I的接触管脚6与电灯电路4连接，如下文中详细解释的。图2a显示了荧光灯具20的典型实施方式的示意性电路图。灯具20包括用于连接到市电源22如110/220V AC电源线的端子21。为了灯(如LED灯I)的连接，提供两个灯座27，根据本示例该两个灯座是G13型。灯座27并且因此已安装的灯I通过灯镇流器26与市电源22相连接。灯镇流器26包括串联电感15例如适当的线圈，其通常在荧光灯被安装在灯具20的情况中，因为荧光灯的负阻抗行为而限流。灯镇流器26在下文中又被称为“无功镇流器”。如图5a中可见的，当利用交流操作时串联的电感25导致相位偏移，所以将功率因子校正(PFC)电路28与串联的电感和灯I的配置并联连接，即镇流器20因此被称为并联补偿的“电感性或磁性镇流器”。PFC电路28包括适当的电容器23因而可以校正相位偏移即以获得足够高的功率因子。如图2a中可见的，典型的荧光灯镇流器26提供提供有并联的PFC电路28。因此，为了提供高功率因子，经过串联电感25并且因此灯I的电流需要与PFC电路28的设计即镇流器2并且因此灯具20的标称负载匹配。镇流器26进一步包括用于启动依附到灯具20的荧光灯的辅助电路24。当与本发明的LED灯I 一起使用灯具20时，该辅助电路是非必要的并且可以不变，因为电路24不阻碍LED灯I的操作。在图2b中在示意图中显示了典型的荧光灯具20’的第二实施方式。灯具20’被适配为保持两个灯I并且因此装配第一灯座对27和第二对应灯座对27’。第一灯座对27通过如上文所讨论的串联电感25与电源相连接。第二灯座对27’利用另一个电感25’和串联的电容器23’与电源串联相连接。根据本示例，电容器23’被选择为具有足够高的电容，因而补偿两个电感25、25’的电感性功率。因此，利用该电路设计可以省略如图2a中所示的专用PFC电路28。无功镇流器26’因此包括电感性分支即电感25和灯座27的电路以及电容性分支即电容器23’、电感25’和灯座27’的电路。虽然在电感性分支中，定相对应于图5a，即电流51滞后于电压52，但是在电容性分支中，定相对应于图13，即在这里电流51超前于电压52。因此，向连接到灯座27的灯I提供电感性镇流器，而向连接到灯座27’的另一灯I提供电容性镇流器，因而只要两个灯I中的电流并且因此功耗基本上彼此对应，经过两个灯I的电流就彼此补偿。为了清楚起见，在图2b中省略了被连接到灯座27和27’的用于启动荧光灯的辅助电路24。图3显示了利用根据图1的连接的LED灯I的根据图2a的灯具20。为了不模糊本解释的主要方面，在图3的示意图中去除了全部纯机械组件，如LED灯I的外壳2或灯具20的灯座27。如该图可见的，LED灯I的灯电路4通过串联电感25连接到市电源22。如上所述，在本实施方式中未使用辅助电路24。LED灯I的电路4包括整流器8，整流器8将图5a中所示的输入交流51转换成如图5b的上部所示的恒定极性的输出电流53。将整流器的输出连接到LED单元7，LED单元7在本实施方式中包括多个串联连接的高(或中等)功率LED。将LED单元7并联连接到具有可控切换设备9的补偿电路。由控制单元10驱动可控切换设备9，以在施加于灯I的交流51的每个半周期中，临时地短路LED单元7持续分流时段57的持续时间。灯电路4因此允许与LED的前向电压电平无关地适配LED单元7的功耗。因此，当与图2a中所示的并联补偿无功镇流器26结合运用时，灯I特别有利，因为在这里重要的是经过灯I的电流满足灯具20的标称负载以实现高功率因子。然而，由于灯I自身不导致任何实质的相位偏移，所以可以与非补偿的磁性镇流器(未显示)一起利用灯1，因为不增加无功功率。LED灯I因此高度多样化。在图4中在示意图中显示了灯电路4的详细的实施方式。经由对应的端子40将电流4与灯I的灯座27 (图4中未显示)接通。将该端子连接到整流器8，根据本实施方式的整流器8是包括4个二极管41的全波桥型整流器。电容器43被配置为降低电磁干扰。在图5a的定时图中，显示了当在例如灯具20中操作灯I时向电路4施加输入电流51，连同用于电流51的全周期的端子21处的灯具20的线电压52。在图5b的上部分显示了整流器8的输出电流53。将整流器8的输出连接到切换设备9、控制单元10和LED单元7的并联电路。如图所示，LED单元7包括多个高功率LED 44。LED 44的总前向电压是100V并且因此近似地匹配典型的荧光灯的操作电压。此外，LED单元7包括并联连接的平滑(smoothing)电容器45和二极管46，以当切换设备9短路LED单元7时避免电容器45的放电。根据本实施方式，由晶闸管47即自锁设备形成切换设备9，该晶闸管47的栅极端子连接到控制单元10的DIAC 48。DIAC 48作为阈值设备以提供关于电流51的零交叉55的分流时段57的开始的限定的定时。控制单元进一步包括定时电容器49和对应的电阻器50。电容器49和电阻器50形成RC电路以向DIAC 48提供定时驱动信号，因而DIAC 48、电容器49和电阻器50的配置形成“定时电路”。如下面所讨论的，驱动信号跟随电流51，但是由于RC电路的特征而在每个零交叉55之后提供给定的延迟时段，直到达到DIAC 48的阈值电压为止。下文中参考图5a和5b解释在使用期间灯电路4的操作。如已经讨论的，图5a和5b显示了输入交流51和在整流器8的输出处的输出电流53的定时图。由于串联电感25的无功功率，线电压52关于输入电流51相位偏移。输入电流51因此提供无功阶段54，如图5a中所指示的。在无功阶段54期间，没有有效功率从电源22传递到串联连接的电感25和灯I。从该电流的零交叉55的时刻开始一或者参考图5b中所示的输出电流53“零点”一通过电阻器50对定时电容器49充电。由于在该阶段期间的电压粗略地恒定处于LED 44的前向电压的电平，所以电容器49的充电近似线性斜坡，直到到达DIAC 48的阈值电压为止。当该电压到达DIAC 48的阈值电压时，电流流动进入晶闸管47的栅极端子、从而控制晶闸管47到导通状态。LED单元7因此被短路。由于晶闸管47的特征，设备在交流的下一个零交叉55时复位其自身。在图5b的下部分中显示晶闸管47的状态和分流时段57的相应定时即分流开始时间和分流结束时间，其中“0”表示晶闸管47的非导通状态并且“I”表示晶闸管47的导通状态。如从图5a和5b变得显而易见的，晶闸管47的使用DIAC 48和RC电路的控制提供在电流51的每个零交叉之后的延迟时段。根据本示例，将分流时段57设置为与无功阶段54相对应。因此，在导通状态期间，镇流器26、26’中的功率耗散基本上不增加。然而，在分流时段57期间将LED单元7短路，因而没有电压被施加到LED单元7。因为经过灯I的电流51受到串联电感25、25’限制，所以LED单元7的功耗被降低。当使用如上所述的普通类型的高功率LED 44时，这特别有利。当使用具有近似100V的前向电压的高功率LED 44的所示串联连接以满足将要被替换的荧光灯的电压时，由LED 44汲取的结果电流显著高于典型的荧光灯的电流并且因此典型的镇流器26、26’的标称电流，以提供足够高的功率因子。因此，本实施方式允许将LED灯I的功耗设置到希望的级别。图6在示意图中显示了 LED灯I的灯电路4’的第二实施方式。本实施方式基本上对应于图4的实施方式，例外在于控制单元10’包括反馈电路60。虽然在图4的实施方式中，由DIAC 48、电阻50和定时电容器49的配置确定在零交叉55之后直到晶闸管47被设置到导通状态为止的延迟，但是反馈电路60允许根据LED 44的实际功耗来适配该延迟并且因此分流时段57的持续时间。因此，可以补偿由于老化和温度而导致的LED 44的功耗的变化。反馈电路60被连接到LED单元7’的电流传感电阻器61，以确定与经过LED 44的当前电流相对应的电压。因此将获得的电压与例如来自适当的电压源的参考电压62相比较，以确定假定LED 44的恒定电压时的功耗的变化。反馈电路60进一步被连接到DIAC 48的输入。依赖于所确定的变化，反馈电路60 “分流”或汲取来自定时电容器59的对应的电流，以适配延迟时间并且因此分流时段57的持续时间，如根据图7的定时图的下部分中所示的。图8a在示意图中显示了灯电路4”的第三实施方式。图8的实施方式基本上对应于图6的实施方式，例外在于反馈电路60’和对应的低电压源电路62’。低电压源电路62’包括电阻器81和两个齐纳二极管82的配置。经由二极管83向外耦合用于反馈电路60’的低电压源并且提供具有操作功率的OP-amp 84。另外，从分流电压参考85例如TL 341、电阻器93和电阻器86、87的用于形成分压器的配置生成电压参考信号。提供电容器94作为能量缓冲器以平滑掉低电压源中的波纹。OP-amp 84与电容器88相连接，以形成用于反馈控制的误差积分器。0P_amp 84的输出驱动晶体管89，晶体管89从定时电容器49汲取对应的电流。二极管95禁止电流从晶体管89流向定时电容器49。电阻器96确保电容器49不直接被分流。电阻器61被用作如上所述的电流传感电阻器。电容器90、91和电阻器92的电路形成低通滤波器，以提取跨电阻器61的电压的DC分量。然后将DC电压与在OP-amp 84的正输入处的参考电压比较。然后由电容器88和OP-amp 84对误差进行积分以形成用于晶体管89的控制信号。图Sb显示了 LED灯I的电路4”’的第四实施方式。图8b的实施方式基本上对应于图8a的实施方式，例外在于简化的反馈电路60”，其有利地进一步降低LED灯I的总成本。与图8不同，在图9的实施方式中不使用运算放大器来控制晶体管89。相反，跨分流电压参考85放置积分电容器97。根据本实施方式由分流电压参考85和电容器97提供误差积分器和电压参考这两个功能，这进一步简化设置。图9显示了 LED灯I的电路4””的第五实施方式.图9的实施方式基本上对应于图4的实施方式，例外在于LED单元7”和附加的滤波器电路98和电压控制电路99。滤波器电路98稳定化LED单元7”的电流，以避免LED 44的可见的闪烁。因此电容器45的电容可以被选择为相对小。电容器45降低向LED单元7”提供的电压的“波纹”。由达林顿晶体管131、电阻器133、134和电容器132形成第二滤波器级。电阻器133和电容器132形成RC高通滤波器，其被设计成具有相对小的电容和高阻抗，因此允许小的并且廉价的组件的使用。由晶体管131将该滤波器级的低波纹输出电压放大到全LED电流级别。电阻器134的规格设置RC滤波器输出上的最大负载。在输入电压下降的阶段中，电阻器133和电容器132的输出导致放大晶体管131不再操作。电流从电容器132经过电阻器134和晶体管131流向LED 44。这将电容器132的电压降低到这样一种值，其中该值使得该阶段被最小化并且大部分时间保持晶体管131处于操作电压范围内。附加的齐纳二极管130在启动期间防止电容器45上的高电压电平。由于在启动之后在第一周期中不再充电电容器132，所以晶体管131不导通并且没有电流流向LED 44，因此用全市电压充电电容器45。此时，二极管130提供第二电流路径并且只要在电压一达到二极管130的齐纳电压，就立刻允许电流流动。在正常操作期间，跨二极管130的最大电压大约为电容器45上的波纹电压并且因此被设置到非导通状态。电压控制电路99允许一部分LED 44通过晶体管110的可控的分流，降低LED单元7”的总前向电压。因此能够通过前向电压的相应的降低，提供LED单元7”的功耗的进一步增强的控制。由经过LED 44的电流控制晶体管110。如果经过LED 44的电流增加到由电阻器111限定的阈值之上，例如如果电阻器111上的电压增加到高于0，7V，则将晶体管110设置为导通，并且通过二极管112短路所述部分LED 44。同时，通过电阻器114和115激活晶体管113。经过电阻器116的对应的电流保持晶体管110处于导通状态，同时将跨电阻器111的电压降低到0，因为电流现在流经晶体管110。电路99的锁状态成功，直到灯I被关闭为止，因此，一旦检测到高电流，电路4””则被切换到“高电流”模式并且被锁到该模式。虽然前述实施方式允许相对简单并且因此高度节约成本的电路设计，但是控制当然由于晶闸管47受到限制，该晶闸管47将分流时段57的结束时间与交流51的零交叉55关联。
图10显示了灯电路4””’的第六实施方式，其允许高度弹性的控制。根据本实施方式，切换设备9’包括MOSFET 101，以至少临时地分流LED单元7’。使用适当的栅极驱动器单元103，将MOSFET 101的栅极端子连接到微处理器102。微处理器102包括被连接到电流检测器104和120的反馈电路，该电流检测器例如可以是参考图6所解释的简单传感电阻器。进一步将温度传感器105连接到微处理器102以提供过热保护。此外，电压检测器106感测整流器8的输出的电压。低电压电源108提供适当的电压到栅极驱动器单元103、微处理器102和温度传感器105。如上文所讨论的，根据图10的实施方式允许分流时段57的定时和持续时间的更加弹性的控制，从而本实施方式有利地允许更大的控制范围。根据应用向微处理器102提供适当的编程。可以例如用第一和第二定时器编程微处理器102，以响应于电流53的零交叉55，根据第一延迟时段设置分流开始时间。然后由所述第二定时器设置分流时段的持续时间并且因此功率降低的量，其中第二定时器在开始分流时段之后在被设置到第二延迟时段之后控制分流结束时间。如图11中的定时图所示的，本实施方式因此允许控制分流时段57，从而将分流开始时间设置为电流51的零交叉55。可替换地，进一步可能将分流结束时间调整为零交叉55，如图11中由虚线所示的。进一步地，有可能控制分流时段57，因而分流开始时间和分流结束时间都与零交叉55不同，如图17的下部分所示的。因此可以在电流51的所述半周期中自由地定位分流时段57，也被称为“双沿控制”，例如在第一半周期中开始并且在接下来的半周期中结束以允许最弹性的控制。另外，本实施方式在如下文参考图12-14所讨论的电容性镇流器的情况中允许进一步改进的操作。为了允许设置灯I的功耗，微处理器102被编程为控制MOSFET 101。微处理器102通过电压检测器106和电流检测器104的测量，在规律的间隔中确定LED灯I的功率。对相应的结果进行滤波，因而确定LED单元7’的平均功耗。微处理器102将LED单元7’的平均功耗与预定的补偿值相比较。根据本实施方式，该预定的补偿值被出厂设置在存储器(未显示)中，微处理器102根据与LED 44的希望的通量相对应的额定功率即LED单元7’的功耗访问该存储器。基于该计算，微处理器102计算所述第一和第二延迟时段以设置第一定时器和第二定时器。然后因此在电流51的每个半周期中控制MOSFET 101。微处理器102使用电流检测器120确定输入电流51的零交叉55。在零交叉55的检测时，激活第一定时器，第一定时器在第一延迟时段之后将MOSFET 101设置到导通状态。此外，第一定时器触发第二定时器。在第二延迟时段到期之后，第二定时器控制MOSFET 101到非导通状态。然后接下来在电流51的每个半周期中重复该控制周期。在检测到LED单元7’的功耗例如由于温度或老化改变时，相应地调整第一和第二延迟时段。由于向微处理器102提供与当前电压和电流级别相对应的信号，所以能够与市电频率同步并且补偿零交叉55的畸变。使用所述微处理器102的本实施方式进一步允许提供向LED单元7’传递的功率的滤波和平滑。可以例如可替换地或另外地利用第三定时器编程微处理器102，测量随后的零交叉55之间的时间间隔。通过比较真实零交叉55发生的时间点与例如根据零交叉55的以前的定时的预期时间点，检测畸变或扰动。向非对称波形施加固定的分流定时可能导致光输出的脉动和/或畸变的放大。本实施方式因此允许确定市电源中的DC偏移量或者例如在磁性(非补偿或并联补偿的)镇流器中导致DC磁化电流的积聚的任意其他畸变。在该畸变的情况中，关于零交叉55的定时适配分流时段57的定时。因此提供控制单元10’以检测并且补偿一些畸变或者至少接收所述畸变而没有进一步放大。在所检测的畸变高于预定畸变限制的情况中，例如通过可复位的保险丝(未显示)搁置灯I的操作，因而中断LED单元7”到电源的连接，以防止过度的DC输入电流。图12在另一个示意图中显示了用于LED灯I的灯电路4”””的第七实施方式。图12的实施方式对应于图10的实施方式，例外在于用于向微处理器102’提供电路4”””的平均电流消耗的低通滤波器121。电流检测器120进一步被适配为检测零交叉55并且向微处理器102’提供对应的信号。如图所示，可以可替换地提供第二电流检测器120，以测量经过补偿电路并且因此切换设备9’和M0SFET101的电流。然后可以通过经过切换设备9’和LED单元7’的电流的简单的加法确定总电流。根据本实施方式，微处理器102’被编程为例如在将LED灯I连接到灯具20、20’并且因此电源22时在第一检测模式中操作。在第一检测模式中，确定LED灯I是否被连接到如图2a中所示的电感性镇流器或图2b中所示的电容性镇流器例如灯具20’的电容性分支。由于当利用电容性镇流器操作灯I时，电流51超前于线电压52，所以在每个半周期中的无功阶段54和有功阶段的定时与图5a中所示的电感性镇流器中的定相相反。图14显示了在第一检测模式期间图12的电路4”””的操作的流程图。如上文所讨论的，在将LED灯I连接到灯具20、20’时，从步骤140开始第一检测模式。在步骤141中微处理器102’根据第一控制参数集合控制切换设备9’，因而分流结束时间对应于交流的零交叉55，即处于上升沿控制模式中。在交流51的多个周期内维持该控制，因而，稳定化灯的功率。在步骤142，第二电流检测器120确定平均灯电流，并且微处理器102’对应地确定灯I的平均功耗。接下来在步骤143中，微处理器102’利用第二控制参数集合操作切换设备9’。如从图14的右侧可以看出的，根据步骤143的操作的分流时段57关于步骤141中的操作偏移例如2ms。在交流的一些周期之后，在步骤144中再次使用第二电流检测器120确定平均电流。然后在步骤145中微处理器102’确定步骤142所确定的电流是否小于步骤144中所确定的电流。如是这样，则确定为电感性镇流器。因此在步骤146中，控制切换设备9’，因而分流时段的所述结束对应于交流的零交叉55即上升沿控制。因此确信分流时段57被设置到电流51的无功阶段，因而当短路LED单元7’时电感25中的电流基本上不增加。该控制因此提供降低的镇流器损耗。另一方面，如果在步骤142中测量的电流高于步骤144的电流，则确定为电容器镇流器。在这里，在步骤147中控制切换设备9’，因而分流开始时间对应于交流51的零交叉55即下降沿控制模式。因此，当利用电容性镇流器操作灯I时，再次将分流时段57设置到电流51的无功阶段。第一检测模式然后结束，并且利用所确定的控制模式操作切换设备9’。如参考图10所解释的，根据LED单元7’的所测量的功耗控制分流时段57的持续时间。根据上文讨论的实施方式，确定经过灯的电流，以选择对应于各自的镇流器类型的定时控制方法。在步骤142和144中所测量的电流基本上没有彼此不同的情况中，用于选择适当的控制方法的进一步的标准是确定零交叉55的定时，如上文参考图10所讨论的。因此，微处理器102’可以另外或可替换地被适配为在步骤142和144中确定随后的零交叉55的时间点，以确定根据步骤141和143的控制参数集合中的哪个集合在交流51中提供最小畸变，并且然后相应地控制切换设备9’。图15在另一个示意图中显示了 LED灯I的灯电路4”””’的第八实施方式。图15的实施方式对应于图10的实施方式,例外在于通过栅极驱动器(未显不)与微处理器102”相连接的MOSFET负载开关150。开关105允许控制LED单元7”与电源的连接，并且允许使用电压检测器106确定空闲状态中的电压。当然，在操作期间栅极驱动器(尽管没有显示)与低电压源109连接。根据本实施方式，微处理器102”被编程为例如在将LED灯I连接到电源22时在第二检测模式中操作。当利用根据图16的灯具20’来操作灯I时，根据所述第二检测模式的操作特别有利，其中灯具20”包括如典型地在60Hz的市电网系统中所使用的双灯快速启动镇流器26”。根据图16的灯具20”被适配为夹持两个灯I并且因此总体对应于如图2b所示的灯具20’的设置。然而，如从附图将显而易见的，对应的灯座27、27’被布置成使得灯I彼此串联连接。除了上述串联电感25和电容器23’之外，快速启动镇流器26”进一步包括启动电容器160，其与自动变压器161和辅助阴极加热器电路162的结合允许在被附接到灯具20”时点亮荧光灯。尽管在根据图2b的实施方式中，LED灯I可以彼此独立地操作，但是由于根据灯具20”的设置的LED灯I的串联连接，应该避免两个已安装的灯I的MOSFET 101的同时操作并且因此重叠的分流时段57，以增强总设置的功率因子。在第二检测模式中，因此确定灯I是连接到灯座27(图16中的右侧)还是灯座27’ (左侧)并且根据定时控制参数的第三集合或定时控制参数的第四集合来控制该灯，以避免两个已安装的灯I的MOSFET 101的同时操作并且因此同时的分流。图18显示了第二检测模式期间的电路4”””’的操作的流程图。在步骤180中在将LED灯I与灯具20”即与电源22连接时，开始第二检测模式中的操作。在步骤181中微处理器102”然后控制负载开关150和切换设备9’到断开、非导通状态。接下来，微处理器102”在步骤182中在交流的一些周期之后查询电压检测器106，以确定LED单元7”上的空闲电压而无需LED单元7”与电源连接并且因此处于所述空闲状态中。在步骤183中负载开关150然后被闭合即回到导通状态。在步骤184中微处理器102”确定在步骤182中确定的空闲电压是否等于或高于根据快速启动镇流器26”的当前示例所设置的175伏特的电压阈值。在空闲电压等于或高于该阈值电压的情况中，确定灯I被连接到灯具20”的灯座27即图16的右手侧。根据本示例，在该情况中根据参数的所述第三集合操作切换设备9’ (步骤186)，因而分流开始时间对应于交流的零交叉55即下降沿控制。在空闲电压低于阈值电压的相应的其他情况中，确定灯I被连接到灯具20”的灯座27”并且因此图16的左手侧。在这里，根据参数的所述第四集合利用双沿控制(即分流开始时间和分流结束时间均不对应于零交叉55)操作切换设备9’ (步骤185)。第二检测模式然后结束并且根据控制参数的所确定的集合操作切换设备9’。当根据上文，在根据图16的双灯快速启动型灯具10”中根据第二检测模式相应地操作两个灯I时，其遵循利用下降沿控制操作其中一个灯I并且利用双沿控制操作相应的另一个灯。因此并且如图17的定时图可见的，在操作电流51或整流器8的对应的输出电流53的每个半周期中，所述第一灯I的分流时段57a与所述第二灯I的分流时段57b不重叠，如图17所示。本实施方式因此当在快速启动型镇流器26”中操作灯I时提供了高功率因子。虽然为了清楚起见，独立地描述根据图14的第一检测模式中和根据图18的第二检测模式中的以上操作，但是可能在应用两个检测模式以获得高度多样化的LED灯I的实施方式中操作本发明。在这里，安装人员可以使用用户接口或开关设置相应的检测模式。可替换地或另外地并且鉴于以上类型的双灯快速启动型镇流器典型地用于60Hz的电网而电感型/电容型用于50Hz的电网，所以控制单元10’可以进一步优选地包括频率检测器，因而在确定50Hz的交流的情况中控制单元10’和微处理器102”根据所述第一检测模式操作，并且在确定60Hz的交流的情况中控制单元10’和微处理器102”根据所述第二检测模式来操作。在附图和前文的描述中详细地示出并且描述了本发明。要将该说明和描述视为说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施方式。例如可能根据下面一种实施方式操作本发明，其中:-LED 单元 7、7'、7"、7"'仅包括单个 LED 44，-LED单元7、7'、7"、7"'包括OLED或激光二极管作为发光元件，-与其中一个灯头5—体地形成切换设备9、9'和/或控制单元10、10'、10"，-与LED单元7、7'、7"、7"'一体地形成整流电路来代替整流器8，-将根据图9的实施方式的配置与图8、8a或8b的实施方式中的一个实施方式即与反馈电路60、60’或60”组合，-在图10、12和/或15的实施方式中，由受微控制器102、102’、102”控制的模拟定时器电路实现用于MOSFET 101的控制信号的生成，-使用双极性晶体管、IGBT或不同类型的可控开关以代替MOSFET101，-在图10、12和/或15的实施方式中，提供用户接口，因而可以由用户设置预定的补偿值，-在图12的实施方式中，可替换地或除了步骤142和144中的电流的确定之外，确定LED单元7’的功耗，和/或-在图15的实施方式中，选择与175V不同的电压阈值或者该电压阈值是一个排除范围。
权利要求
1.一种被适配为用于利用交流进行操作的LED改装灯，至少包括: LED 单元(7、7'、7"、7"')； 具有可控切换设备(9、9')的补偿电路，其并联连接到所述led单元a、r、7"、 "')以提供交流路径；以及 控制单元(10、1(V、10")，被适配为在补偿模式中控制所述切换设备，在所述补偿模式中在所述交流的每个半周期中将所述切换设备(9)设置到导通状态以持续分流时段的持续时间。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其中所述控制单元(10、10'、10")被配置为将所述LED单元(7、7'、7"、7",)的功耗适配到预定的补偿值。
3.根据前述权利要求之一所述的LED灯，其被适配为利用无功灯镇流器(26、26'、26")操作。
4.根据前述权利要求之一所述的LED灯，其中在所述交流的无功阶段期间将所述切换设备(9、9')设置到所述导通状态。
5.根据前述权利要求之一所述的LED灯，其中控制所述切换设备(9、9')，使得所述分流时段的分流开始时间或分流结束时间对应于所述交流的零交叉。
6.根据前述权利要求之一 所述的LED灯，其中所述切换设备(9、9')是自锁切换设备。
7.根据前述权利要求之一所述的LED灯，所述控制单元(10、10'、10")包括用于确定所述交流的零交叉的检测器。
8.根据前述权利要求之一所述的LED灯，其中所述控制单元(10、10'、10")被适配为控制所述分流时段的分流开始时间，从而在所述交流的零交叉之后的第一延迟时段之后，将所述切换设备(9、9')设置到所述导通状态。
9.根据权利要求8所述的LED灯，其中所述控制单元(10、10'、10")进一步被适配为控制所述分流时段的分流结束时间，从而在所述分流时段的分流开始时间之后的第二延迟时段之后，将所述切换设备(9、9')设置到非导通状态。
10.根据前述权利要求之一所述的LED灯，所述控制单元包括用于测量所述LED灯的电流和/或电压的反馈电路(60、60'、60")。
11.根据权利要求10所述的LED灯，其中所述控制单元(10、10'、10")被适配为根据所测量出的电流和/或电压，控制所述分流时段的持续时间。
12.根据权利要求10-11之一所述的LED灯，其中所述控制单元(10、10'、10")进一步被适配为在第一检测模式中操作，在所述第一检测模式中: 利用定时控制参数的第一集合操作所述切换设备(9、9')，从而所述分流时段的分流结束时间对应于所述交流的零交叉， 确定所述LED灯⑴的电流， 至少利用定时控制参数的第二集合操作所述切换设备(9、9')，从而所述分流结束时间不对应于所述交流的零交叉， 确定所述LED灯(I)的电流，以及 在根据所述第一集合所确定的电流小于根据所述第二集合所确定的电流的情况中，利用定时控制参数的所述第一集合操作所述切换设备(9、9')。
13.根据前述权利要求之一所述的LED灯，还包括可控负载开关(150)，其与所述LED单元0、r、7"、7"')串联布置以至少临时地将所述LED单元(J、V、7"、7"')从电源断开。
14.根据权利要求13所述的LED灯，其中所述控制单元(10、10'、10")被适配为在第二检测模式中操作，在所述第二检测模式中: 控制所述负载开关(150)以将所述LED单元(J、V、7"、7"，)从电源断开， 确定在所述LED灯(I)的电压并且与将所述电压与电压阈值比较，以及 在所确定的电压等于或高于所述电压阈值的情况中，至少利用定时控制参数的第三集合操作所述切换设备(9、9')，以及 在所确定的电压低于所述电压阈值的情况中，至少利用定时控制参数的第四集合操作所述切换设备(9、9')，其中在所述交流的每个半周期中根据定时控制参数的所述第三集合的分流时段基本上不与根据定时控制参数的所述第四集合的分流时段重叠。
15.根据前述权利要求之一所述的LED灯，所述控制单元(10、10'、10")进一步包括频率检测器，使得在确定50Hz交流的情况中，所述控制单元(10、10'、10")根据所述第一检测模式来操作，并且在确定60Hz交流的情况中，所述控制单元(10、10'、10")根据所述第二检测模式来操作。
16.一种用于利用交流电源进行操作的照明系统，至少包括: 无功灯镇流器(20、20'、20");以及 被适配为用于连接到所述灯镇流器的LED改装灯(I)，所述LED灯(I)至少包括: LED 单元(7、7'、7"、7"')； 具有可控切换设备(9、9')的补偿电路，其并联连接到所述LED单元(J、V、7"、 "')以提供交流路径的；以及 控制单元(10、10'、10")，被适配为在补偿模式中控制所述切换设备(9、9')，在所述补偿模式中在所述交流的每个半周期中将所述切换设备(9)设置到导通状态以持续分流时段的持续时间。
17.一种利用交流操作LED改装灯(I)的方法，所述LED灯(I)包括至少一个LED单元(J、r、7"、7"')，具有可控切换设备(9、9')的补偿电路，所述补偿电路并联连接到所述LED单元以提供交流路径，其中在补偿模式中在所述交流的每个半周期中将所述切换设备(9、9')设置到导通状态以持续分流时段的持续时间。
全文摘要
本发明涉及一种被适配为利用交流进行操作的LED灯(1)。LED改装灯(1)包括LED单元(7、7′、7″、7″′)和具有可控切换设备(9、9′)的补偿电路，该补偿电路被并联连接到所述LED单元(7、7′、7″、7″′)以提供交流路径。控制单元(10、10′、10″)被适配为在补偿模式中控制所述切换设备(9、9′)，其中在该补偿模式中在该交流的每个半周期中，将所述切换设备(9、9′)设置到导通状态持续分流时段的持续时间，以允许适配本发明的LED灯(1)的功率/电流，使得该LED灯(1)的多样化和优化操作成为可能。
文档编号H05B33/08GK103181241SQ201180050418
公开日2013年6月26日 申请日期2011年10月11日 优先权日2010年10月19日
发明者C·德佩, G·绍尔兰德, H·J·G·拉德马赫尔, 陶海民, W·P·M·M·简斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司