本发明涉及一种用于led灯的灯驱动器以及一种用于布置在荧光灯灯具中的led灯。
背景技术
作为白炽灯泡的有效替代物，荧光灯已经成为众所周知且广泛应用的照明装置。然而，随着led灯(led是发光二极管的缩写)的出现，可获得更有效和使用寿命长的照明装置。此外，与荧光灯相比，led灯的材料由于例如不需要汞而更安全。因此，存在这样一种需求，优选地在无需改变整个照明器或灯具的情况下利用led灯替换现有的荧光灯。
目前可用的荧光灯灯具通常包括用于调节和限制提供给荧光灯的电流的所谓的电子镇流器(也称为电子控制装置，ecg)。电子镇流器通常在高达50khz的高频下操作灯。对电子镇流器的频率进行选择以使荧光气体的谐振频率被满足，从而能够主动控制流经荧光灯的电流并由此提高荧光灯的效率。
然而，一些电子镇流器具有不稳定的输出，因此，在镇流器输出时可能会发生不稳定的纹波，特别是在普通荧光灯已由替代led替代的情况下。纹波通常是由ecg的pfc电路(功率因数校正电路)的不稳定性能造成的，并且在一些实施例中，纹波可以处于但不限于350hz的频率区域内。然后，该纹波将被直接传输至led，特别是在使用了无源线性led驱动器的情况下。
在普通荧光灯连接至电子镇流器的情况下，由于荧光灯对纹波不是特别敏感，所以这些纹波将不会使荧光灯闪烁。然而，在led灯(特别是无源led灯管)连接至电子镇流器的情况下，这些纹波可能会导致led灯的不期望的闪烁和/或闪光。
为了将替代led灯连接至包含电子镇流器在内的常规荧光灯灯具，led灯通常包括led灯驱动器，led灯驱动器将由电子镇流器提供的电压和/或电流调节至led需要的电压和/或电流。使用虚拟负载和lc无源负载来满足这些需要。lc无源负载旨在改变ecg的谐振特性，以增大ecg的恒定输出电流，并且为了避免ecg的轻负载模式而增大ecg的负载。然而，lc无源负载会在高效led灯中引起不期望的损耗。
因此，目前可用的灯驱动器不能解决由于纹波而引起的led灯的闪烁和/或闪光的问题。
技术实现要素：
鉴于目前已知的灯驱动器的上述缺点，本发明的目的是提供一种减少(优选地消除)led灯的闪烁的灯驱动器。本发明的另一个目的是提供一种待被布置到荧光灯灯具中的具有这些特性的led灯。
该目的由根据独立权利要求的灯驱动器和led灯来实现。优选实施例由从属权利要求、说明书和附图给出。
由此，本发明提供了一种用于led灯的灯驱动器。灯驱动器包括：led驱动器，其用于驱动led；电压输入端，其适于将led驱动器连接至作为电源的荧光灯灯具的电子镇流器；电压输出端，其用于将led连接至led驱动器；以及纹波电流抑制电路。纹波电流抑制电路(特别是用于抑制纹波电流的电子电路)串联连接在led驱动器和电压输出端之间。
特别地，这种布置能够使led与驻留在普通荧光灯灯具中的电子镇流器或电子控制装置的不稳定输出解耦。
特别地，使用有源电路来吸收纹波电流，从而能够高效地实现对纹波电流的有效抑制。
优选地，led驱动器是ecg。
led驱动器可以包括无源组件，特别是二极管。此外，led驱动器可以是电子电路。优选地，电子控制装置或led驱动器的二极管互相连接为桥接电路。桥接电路可以包括两个支路上的四个二极管，每个支路包括串联连接的两个二极管。
纹波电流抑制电路可以包括诸如晶体管的有源组件。优选地，晶体管适用于吸收电子镇流器或电子控制装置的输出的不稳定部分，特别是吸收低频纹波电流。
例如，在电源的额定频率是50hz的情况下，低频纹波电流可呈现小于50hz的频率，高频纹波电流可呈现至少在50hz以上(优选地，100hz以上)的频率。
在ecg的具体实施例中，纹波电流的频率可以是350hz，但这取决于ecg(特别是ecg所使用的pfc电路)以及取决于其它组件的性能，纹波的频率可能还会出现在其它频率处。如本文所提出的形式的灯驱动器的纹波电流抑制电路适用于抑制各种情况的频率下的纹波电流。
此外，纹波电流抑制电路还可以包括用于吸收高频电流(例如，具有超过50hz的频率的纹波电流)的无源组件。优选地，无源组件是互相连接为rc电路的电阻器和电容器。
优选地，灯驱动器适于包括多个led的led组。多个led可串联连接。在另一优选实施例中，灯驱动器适于发出可见光的led，尤其是发出白光的led。
在灯驱动器的优选实施例中，灯驱动器还包括并联连接至led驱动器并且适于吸收高频纹波电流的电解电容器。
优选地，电解电容器可以是铝电解电容器、钽电解电容器或铌电解电容器。此外，电解电容器可并联连接至纹波电流抑制电路和/或led。可替代地，电解电容器是具有高通滤波器的性能的rc电路。
额外地或者作为替代地，电解电容器可以经由一个或多个二极管(例如，桥接电路)连接至led驱动器。优选地，电解电容器是纹波电流抑制电路的一部分，或者可以例如作为rc电路而被实现在纹波电流抑制电路中。
根据灯驱动器的至少一个实施例，纹波电流抑制电路包括至少一个晶体管。
晶体管是有源组件，特别是半导体。晶体管适用于过滤电流。晶体管可以是双极结型晶体管或达林顿(darlington)晶体管。优选地，所述晶体管是例如mosfet的场效应晶体管。有利地，晶体管可以工作在可变电阻区域中，因此晶体管可以控制电子控制装置或led驱动器的纹波电压输出。
根据灯驱动器的至少一个实施例，所述至少一个晶体管适于控制由led驱动器提供的任何电压。
额外地或者作为替代地，所述至少一个晶体管适于控制由电子镇流器或电子控制装置提供的任何电压。因此，所述晶体管的反向电压大于电子镇流器或电子控制装置或led驱动器的额定输出电压。
根据灯驱动器的至少一个实施例，纹波电流抑制电路包括并联连接至led驱动器的至少一个电阻器。
可以将所述电阻器设计为滤波器或滤波器的一部分，以避免纹波电流抑制电路中的谐振。可替代地或者额外地，所述至少一个电阻器被实现为阻尼电阻器。
根据灯驱动器的至少一个实施例，纹波电流抑制电路包括并联连接至led驱动器的至少一个电容器。
可以将所述至少一个电容器集成为滤波器或滤波电容器。所述电容器也可用于对电压进行缓冲或用作为去耦电容器。因此，所述电容器也使纹波电流平滑。
根据灯驱动器的至少一个实施例，纹波电流抑制电路的至少一个电阻器并联连接至纹波电流抑制电路的至少一个电容器。
优选地，所述至少一个电容器和所述至少一个电阻器形成具有低通滤波器的性能的rc电路。rc电路可适用于电子控制装置的谐振。
根据灯驱动器的至少一个实施例，纹波电流抑制电路适用于由led驱动器提供的任何电压。
额外地或者作为替代地，纹波电流抑制电路适用于由电子镇流器或电子控制装置提供的任何电压。因此，纹波电流抑制电路的输入工作电压范围至少与led驱动器或电子镇流器或电子控制装置的输出电压的范围一样宽。
根据灯驱动器的至少一个实施例，纹波电流抑制电路能够用于大于0.9的功率因数。
因此，纹波电流抑制电路包括至少一个晶体管、以及构成抑制电路的第一电阻器和第一电容器。优选地，组件的参数和/或抑制电路的设计适用于大于0.9的功率因数。因此，纹波电流抑制电路可以在宽电压带内工作。
此外，本发明提供了一种led灯。led灯包括如上所述的灯驱动器以及至少一个led。也就是说，针对led驱动器所公开的所有特征对于led灯来说也是公开的，反之亦然。
led灯用于布置在荧光灯灯具中并且包括采用如上所述形式的灯驱动器。至少一个led连接至灯驱动器的电压输出端，并且灯驱动器的电压输入端适于连接至荧光灯灯具的电子镇流器。
led灯包括：上述灯驱动器，其具有用于驱动led的led驱动器；电压输出端，其用于将led连接至led驱动器；以及纹波电流抑制电路，其串联连接在led驱动器和电压输出端之间，并且用于抑制纹波电流。
led可以包括在具有多个led的led组中。多个led可串联连接。
在led灯的正常工作期间，led可发出可见光，特别是白光。
附图说明
下面将参考附图来说明本发明的优选实施例。
图1示出了根据本说明书的led灯的示例性实施例。
图2示出了根据本说明书的纹波电流抑制电路的示例性实施例。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。这里，附图中相同、相似或具有相同或相似效果的元件设有相同的附图标记。为了防止冗余的描述，可以省略对这些元件的重复描述。
不应该将附图中所示的元件的图形和彼此之间的尺寸关系视为是成比例的。相反，可以以放大的尺寸来示出个别元件，以便能够更好地图示和/或更好地理解。
参考图1的电路原理图来详细说明根据本发明的led灯1的实施例，所述led灯1具有灯驱动器10和led电路20，特别是包括一组led21。
灯驱动器10包括led驱动器11、纹波电流抑制电路12、电解电容器13、两个灯丝电路14(每一个灯丝电路14均具有两个构成电压输入端15的引脚)、电压输入端15和电压输出端16。这些组件互相电连接(特别是串联电连接)以形成灯驱动器电路。
电压输入端15适于连接至常规的荧光灯灯具。
电压输入端15(特别是两个灯丝电路14的引脚)与两个灯丝电路14串联连接。两个灯丝电路14各自与用于驱动led21的led驱动器11串联连接。led驱动器11还与电解电容器13并联连接，电解电容器13与用于抑制纹波电流的纹波电流抑制电路12并联连接。
灯丝电路14旨在模拟荧光灯对ecg的行为，使得ecg的预热功能以及ecg的特别地是对灯丝进行感测的功能不会阻止ecg向电压输入端15提供电压。特别地，在不存在灯丝电路14的情况下可能是这样一种情况：常规荧光灯灯具的ecg不能向电压输入端15提供电压。为了实现常规荧光灯灯具的ecg的这一性能而提供灯丝电路14是众所周知的。
纹波电流抑制电路12与用于将led21连接至led驱动器11的电压输出端16串联连接。电压输出端16还与led电路20连接。
电压输入端15的引脚(特别是灯驱动器的电源连接引脚)可以连接至电源以接收电源电压uin。当灯驱动器(其与其它特征相结合以形成用于替代荧光灯灯具的替换灯)连接至常规荧光灯灯具时，电源电压uin由荧光灯灯具的电子镇流器提供。
然后，电源电压uin本身经由灯丝电路14而被转换成led驱动器端子电压uidr。因此，灯丝电路14在led驱动器11和为led灯1的led21提供电压的电源之间互相连接。
然后，驱动器端子电压uidr经由用于驱动led电路20(特别是用于驱动led电路20的led21)的led驱动器11而被转换成led驱动器输出电压uodr。
然后，通过纹波电流抑制电路12来转换led驱动器输出电压uodr。特别地，通过纹波电流抑制电路12来抑制led驱动器11的高频电流纹波。
优选地，通过连接在led驱动器11和纹波电流抑制电路12之间的电解电容器13来抑制低频电流纹波。可替代地，电解电容器可以是纹波电流抑制电路12的一部分或可将其实现在纹波电流抑制电路12中。纹波电流抑制电路12还适用于由led驱动器11提供的任何电压或任何电流或任何频率，特别是适用于任何led驱动器输出电压uodr。
纹波电流抑制电路12在灯驱动器的电压输出端16处提供输出电压uout。输出电压uout经由电连接而被提供至led电路20的端子(特别是led电路的电力输入端22)处。在抑制高频电流纹波和低频电流纹波后，提供至led端子处的电流比led驱动器电流本身更为平滑。因此，避免了led21的闪烁。
此外，led电路20包括经由电压输出端16(特别是灯驱动器的电压输出端)与灯驱动器10并联连接的多个led21和电力输入端22(特别是led电路的电力输入端)。而且，led电路20还与led驱动器11并联连接。led电路20的led21串联连接，并在led灯1的正常工作期间发射可见光(特别是白光)。
图2示出了上述纹波电流抑制电路的示例性实施例。
纹波电流抑制电路12包括至少一个晶体管121(特别是mosfet)、第一电阻器122和第一电容器123，以便抑制led驱动器输出电压uodr的电流纹波，并提供灯驱动器的输出电压uout。
优选地，晶体管121工作在可变电阻区域中并控制led驱动器输出电压uodr的纹波。因此，晶体管121的作用就像滤波器一样。第一电阻器122和第一电容器123构成并联连接至晶体管121的第一rc串联电路，以平滑电流(特别是led的电流)，从而避免闪烁。第一rc串联电路(也就是第一电阻器122和第一电容器123)具有去耦性能，并且还将改善ecg的兼容性，从而减少闪烁。
纹波电流抑制电路12还包括并联在端子方向上的第二rc电路(特别地，为第二电阻器124和第二电容器125)。该第二rc电路可以进一步减小纹波。优选地，第一rc串联电路和第二rc并联电路的传递函数不同，例如高通滤波器性能和低通滤波器性能。特别地，纹波电流抑制电路12适于解决例如由高频纹波导致的闪烁问题，并且还能平滑ac主纹波(特别是低频纹波)。
纹波电流抑制电路12还包括二极管126、第一齐纳二极管127、第二齐纳二极管128以及第三电阻器129。出于安全原因并且为了调节纹波电流抑制电路12的传递函数而实施这些组件。
特别地，纹波电流抑制电路12适于解决闪烁或w纹波问题，并且还能平滑ac主纹波。
利用本文所述的灯驱动器，提供了对电源或电子镇流器的纹波电流的简单控制，并且该简单控制具有良好的性能。此外，可以以划算的方式来制造灯驱动器。
特别地，ecg内部电路改善了ecg(包括高功率因数ecg和低功率因数ecg)的兼容性。此外，减小的电流纹波可以改善led的性能并延长其使用寿命。此外，由于灯驱动器中的能量损失减少，所以灯驱动器适用于低流明和低功率，同时与诸如lc无源负载解决方案的其它解决方案相比具有低成本。
本发明不限于基于实施例的描述。相反，本发明包括任何新特征以及特征的任何组合，特别是包括本专利申请权利要求书中的特征的任何组合，即使该特征或该组合本身没有在本专利申请权利要求书或示例性实施方式中明确规定。
附图标记列表
1led灯
10灯驱动器
11led驱动器
12纹波电流抑制电路
121晶体管
122第一电阻器
123第一电容器
124第二电阻器
125第二电容器
126二极管
127第一齐纳二极管
128第二齐纳二极管
129第三电阻器
13电解电容器
14灯丝电路
15电压输入端
16电压输出端
20led电路
21led
22电力输入端
uin电源电压
uidrled驱动器端子电压
uledled端子电压
uodrled驱动器输出电压
uout灯驱动器的输出电压