用于可调光低电压发光二极管(led)灯的驱动器的有源阻尼和额外负载电路的制作方法
【专利摘要】本发明名称为“用于可调光低电压发光二极管(LED)灯的驱动器的有源阻尼和额外负载电路”。一种用于抑制输入电流尖峰的有源控制的阻尼装置，具有感测电路和复位电路。感测电路感测输入电压的上升以便检测输入电流尖峰并且确定用于抑制输入电流尖峰的阻尼操作的时间段。有源控制的阻尼装置将输入电流尖峰阻尼和稳定在可接受水平之内。提供开关，其与有源控制的阻尼装置并联。当出现输入电流尖峰或者当输入电压为低时，感测电路启动开关导通以便执行阻尼操作。复位电路被连接到感测电路以便为感测电路提供放电路径并且在输入电流尖峰消失之后快速地复位感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备。
【专利说明】用于可调光低电压发光二极管(LED)灯的驱动器的有源阻尼和额外负载电路
【技术领域】
[0001]本公开通常涉及LED电路中的阻尼。特别是，本公开涉及使用在多种前缘(leading edge)调光变压器应用中利用的可调光低电压发光二极管(LED)灯来替代卤素灯泡。
【背景技术】
[0002]随着商业和住宅消费者从白炽灯和卤素灯泡更换到LED照明，LED灯的市场已经成指数增长。典型的原因是功率效率更高和寿命更长。相比较而言，LED灯很容易被设计使其效率是白炽灯和卤素灯泡效率的三到六倍。因此，LED灯被设计成在线电压设备(fixture)中替代卤素灯泡，其从AC电力线中抽取的功率远远少于最初为卤素灯泡设计的照明设备从AC电力线中抽取的电能。结果，可以认识到通过使用可比较的LED灯来代替卤素灯泡可以大大节约电能。
[0003]除了能够节约能源，消费者也希望LED灯能够提供与卤素灯泡相同的特性；确切地来说，能够调节光线，因为这样可以提供宜人的氛围。在许多情况中，照明系统和线路已经安装，而需要使用LED灯替代这些卤素灯。或者，需要增加LED灯到现有的系统并且使他们与非基于LED的照明灯和设备协调地工作。尝试着使用LED灯替代卤素灯泡时，出现调光的兼容性问题。最初，可能似乎在调光器中进行设计比较简单，但是事实上，其具有挑战性，因为LED和卤素灯泡以不同方式操作，并且如果不正确，调光器将导致LED灯中的闪烁，同时调光范围的减小和不一致的性能。
[0004]可能利用MR16应用的现有卤素灯变压器来调节LED替代灯。在许多应用中，将可调光低电压灯泡(比如MR16卤素灯泡)与传统的前缘调光器加变压器一起使用。然而，如果变压器、调光器和LED灯的组合不能合适匹配，那么可能导致显著的闪烁、可闻的嗡嗡声以及低调光水平下较高的输出。
[0005]当LED灯被替代到现有系统中时，在LED替代灯中由于多种原因可能会发生闪烁。在调光期间闪烁的一个来源是当附连到传统的前缘调光电路中时LED灯能呈现显著和明显的闪烁。闪烁的另一个来源是直接连接到线电压白炽灯或卤素灯调光器的LED驱动器也可能接收不到足够的功率以便在较低的调光水平下操作。闪烁的又一个来源是输入电流尖锋可能导致调光器、变压器或LED灯的损坏。
[0006]当调光器与变压器进行匹配时，利用低电压卤素灯的许多新LED替代灯安装现在采用电子变压器。尽管一些电子变压器宣称与前缘调光器协同工作，但是调光器仍然必须适合于与电子变压器一起使用，否则可能发生调光器、变压器或者LED灯的过早损坏。当利用LED灯替代卤素灯泡、和电子变压器一起安装到传统的前缘调光器时，在实际中，有必要为合适的负载选择合适的调光器。
[0007]当选择合适的负载来与LED替代灯相匹配时，大多数电子变压器在无(或轻)负载时将不能起作用。例如，60W单元在其将正常起作用之前，典型地将需要至少消耗20W的负载。在非常轻的负载的情况下，没有足够的电流流过开关变压器的初级以维持振荡。
[0008]即使一些电子变压器，其可以在较轻负载下起作用，也会存在另一种输入电流尖峰的现象，其当驱动LED替代灯时会存在问题。如果电子变压器起作用并且灯也在操作，LED替代灯可能会出现由于输入电流的尖峰引起的输入元件过热以及早期寿命终止。输入电流尖峰是重复性的尖峰电流，例如，在调光器导通时能达到每秒发生1000到10000次。
[0009]输入电流尖峰是由从调光器到灯的导线的小电容引起的。电压的非常快速上升时间引起极高的瞬时电流流入到该电容器。非常快速的上升信号引起较大电流流过主滤波电容器，该主滤波电容器是灯镇流器电路的一部分。这就是极其快速上升时间，其引起电子负载困难，即使是与调光器兼容的LED灯。输入电流尖峰对于前缘调光器尤其是问题。对于前缘调光器，在调光器和变压器侧都会发生尖峰电流。
[0010]因此，必须抑制该尖峰电流。然而，许多灯制造商不努力去解决这个问题。时常地，灯制作者将只在产品说明中设立一个免责声明，指出前缘调光器务必不得与电容性负载(大多数电子镇流器电路)一起使用，因为电压的非常快速上升时间引起大的瞬时电流流入电容器。
[0011]很少灯制造商尝试着去抑制电流尖峰以便使用LED光源替代MR16的卤素光源和其他低电压灯。在先前应用中所使用的抑制尖峰电流的方法包括在灯的桥二极管之前设置电阻器或者电感器以便阻尼尖峰电流。该方法在输入线中使用串联的电阻器来阻尼尖峰电流。该方法的缺点是考虑到MR16的输入电流是非常大的(接近1A)，会引起巨大的功率损耗。其引起大的功率耗散以及不节省能量。
[0012]抑制电流的另外一种已有尝试包括感测输入电流。一旦输入电流到达预定值，阻尼电阻器将导通以便阻尼尖峰电流；在其他时间中，没有电流流过电阻器。该方法产生较少的功率损耗。然而，从感测尖峰电流到激活阻尼电路存在延时。该延时使得其难于阻尼所有的尖峰电流。
[0013]由于这些原因，现有的白炽灯和卤素灯照明设备中的电子变压器不能与改造到该设备中的LED灯合适地起作用。
[0014]因此，上述的缺点大大地限制了使用LED光源替代MR16的卤素光源和其也低电压灯。因此，需要一种能抑制输入电流尖峰到可接受水平的装置和方法。也需要一种仅引起很小的功率耗散同时仍然提供节能的系统和方法。
[0015]进一步需要一种系统和方法，其提供一些额外负载来满足电子变压器在低调光应用期间的操作需求。还额外需要一种系统和方法，其将可调光低电压LED替代灯改造到为MR16尺寸的卤素灯泡设计的现有照明设备中。
[0016]需要一种系统和方法，其提供为了确保有效地将尖峰电流阻尼而为阻尼电阻器操作预设的时间段。还需要一种系统和方法，其为低电压LED灯的前缘调光器提供更好的兼容性和更安全的操作。进一步需要一种系统和方法，其由于有源控制方法的执行而几乎不对驱动器效率产生影响。需要一种系统和方法，当输入电压为低时，提供额外负载，以便在低调光水平中为灯提供更好的稳定性。
【发明内容】
[0017]在某些实施例中，一种用于抑制输入电流尖峰的有源控制的阻尼装置，其具有感测电路和复位电路。该感测电路感测输入电压的上升来检测输入电流尖峰，和确定用于阻尼操作的时间段以便抑制输入电流尖峰。一种有源控制的阻尼装置将输入电流尖峰阻尼并且稳定在可接受水平之内。提供一开关，其与有源控制的阻尼装置并联。当出现输入电流尖峰或者当输入电压为低时，感测电路启动开关导通以便执行阻尼操作。复位电路连接到感测电路，用于为感测电路提供放电路径并且快速复位感测电路以便在输入电流尖峰消失之后为下一个输入电流尖峰做准备。
[0018]在某些实施例中，提供一种用于低电压灯的可调光的LED替代装置。照明设备组装件包括设备壳体以及在设备壳体中提供至少一个光源。驱动器被支撑在设备壳体中并且被电耦接以便为光源提供功率。电流控制器包括阻尼电路和调光电路。阻尼电路包括感测电路、有源控制的阻尼装置、开关以及复位电路。
[0019]感测电路感测来自变压器的输入电压的上升以便检测输入电流尖峰并且确定用于阻尼操作以便抑制输入电流尖峰的时间段。有源控制的阻尼装置配置成执行阻尼操作以便将输入电流尖峰阻尼并且稳定在可接受水平之内。该开关与有源控制的阻尼装置并联，以便感测电路配置成当出现输入电流尖峰或者当输入电压为低时启动开关导通来执行阻尼操作。
[0020]复位电路被连接到感测电路用于为感测电路提供放电路径以及在输入电流尖峰消失之后快速地复位感测电路以便为下一个输入电流尖峰做准备。调光电路配置成接收来自驱动的调光信号以便提供来自光源的可调光输出。
[0021]在某些实施例中，提供一种用于抑制输入电流尖峰的有源控制阻尼装置的方法，其包括提供一感测电路用于感测输入电压的上升来检测输入电流尖峰；确定用于抑制输入电流尖峰的阻尼操作的时间段；提供有源控制的阻尼装置以便执行阻尼操作，从而将输入电流阻尼和稳定在可接受水平之内；当出现输入电流尖峰或者当输入电压为低时启动开关；为感测电路提供放电路径，并且在输入电流尖峰消失之后快速地复位感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备。
[0022]根据应用的一个方面，一种用于抑制输入电流尖峰的有源控制的阻尼装置，该装置包括:
[0023]感测电路，被连接来感测输入电压的上升以便检测输入电流尖峰并且用来确定用于抑制输入电流尖峰的阻尼操作的时间段；
[0024]有源控制的阻尼装置，配置成执行阻尼操作以便将输入电流尖峰阻尼并且稳定在可接受水平之内；
[0025]开关，与有源控制的阻尼装置并联，其中感测电路配置成当出现输入电流尖峰或者当输入电压为低时启动开关导通以便执行阻尼操作；以及
[0026]复位电路，被连接到感测电路，用于为感测电路提供放电路径并且在输入电流尖峰消失之后快速地复位感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备。
[0027]其中用于阻尼操作的时间段大于输入电流尖峰的时间段。
[0028]其中有源控制的阻尼装置包括可控电阻器，其中该可控电阻器被控制以便当出现尖峰电流或输入电压为低时可控电阻器为0N。
[0029]其中，当输入电压为低时，为变压器提供额外负载。
[0030]其中，感测电路配置成在输入电流尖峰消失之后将开关短接以便将有源控制的阻尼装置旁路。
[0031]其中，该有源控制的阻尼装置只要存在输入尖峰电流就被自动触发来运行阻尼操作。
[0032]其中有源控制的阻尼装置包括阻尼电阻器以及开关包括与阻尼电阻器并联的MOSFET或晶闸管。
[0033]其中电阻-电容加电容((RC) + (C))电路被设置在MOSFET的栅极以便在阻尼操作期间控制阻尼电阻器操作的时间段。
[0034]其中复位电路包括二极管加电阻器(D+R)电路，用于为栅极电容放电以便复位有源控制的阻尼装置来为下次尖峰电流做准备。
[0035]根据应用的另一方面，一种用于低电压灯的可调光LED替代装置，包括:
[0036]照明设备组件，包括:
[0037]设备壳体，
[0038]至少一个光源，被提供在设备壳体中，以及
[0039]驱动器，被支撑在设备壳体中，并且被电气耦接以便为光源提供功率，以及
[0040]电流控制器，包括:
[0041]阻尼电路，包括:
[0042]感测电路，被连接来感测来自变压器的输入电压的上升以便检测输入电流尖峰并且用来确定用于抑制输入电流尖峰的阻尼操作的时间段；
[0043]有源控制的阻尼装置，配置成执行阻尼操作以便将输入电流尖峰阻尼并且稳定在可接受水平之内；
[0044]开关，与有源控制的阻尼装置并联，其中感测电路配置成当出现输入电流尖峰或者当输入电压为低时启动开关的导通以便执行阻尼操作；以及
[0045]复位电路，被连接到感测电路，用于为感测电路提供放电路径并且在输入电流尖峰消失之后快速地复位感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备；以及
[0046]调光电路，配置成从驱动器接收调光信号以便从光源提供可调光输出。
[0047]其中变压器包括电子变压器并且调光电路包括前缘调光器。
[0048]其中有源控制的阻尼装置配置成将接收自变压器和前缘调光器的输入电流尖峰阻尼并且稳定到可接受水平。
[0049]其中设备壳体可兼容低电压灯。
[0050]其中设备壳体可兼容MR16齒素灯壳体。
[0051]其中，当输入电压为低时，为变压器提供额外负载。
[0052]其中，感测电路配置成在输入电流尖峰消失之后短接开关以便有源控制的阻尼装直被芳路。
[0053]其中在轻负载时，有源控制的阻尼装置包括可控电阻器，其中控制可控电阻器以便当出现尖峰电流或输入电压为低时可控电阻器为0N。
[0054]根据应用的另一方面，一种用于抑制输入电流尖峰的、有源控制阻尼装置的方法，包括:
[0055]提供感测电路，来感测输入电压的上升以便检测输入电流尖峰；
[0056]确定用于抑制输入电流尖峰的阻尼操作的时间段；
[0057]提供有源控制的阻尼装置以便执行阻尼操作将输入电流阻尼和稳定在可接受水平之内；
[0058]当出现输入电流尖峰或输入电压为低时启动开关；
[0059]为感测电路提供放电路径；以及
[0060]在输入电流尖峰消失之后快速地复位感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备。
[0061]该方法进一步包括:当输入电压为低时为变压器提供额外负载。
[0062]该方法进一步包括:在输入电流尖峰消失之后，短接开关以便有源控制的阻尼装直被芳路。
[0063]本发明的其他特征和优点，与本发明的多种实施例的结构和操作一起，将在下面参考附图而被详细描述。应该注意的是，本发明不限于这里所描述的特定实施例。这里所有的实施例仅为了阐述的目的。基于这里所包含的教导的其他实施方式将对相关的领域技术人员来说是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0064]图1是与包括根据本公开的有源阻尼电路的前缘调光器加变压器一起使用的可调光低电压灯的框图；
[0065]图2是与包括根据本公开的有源阻尼电路的前缘调光器加变压器一起使用的可调光低电压灯的框图；
[0066]图3是根据本公开的有源阻尼电路的展开框图；
[0067]图4是根据本公开的有源阻尼电路的主要元件的展开框图；
[0068]图5是根据本公开的示例性有源阻尼电路的示意性图表示；
[0069]图6是根据本公开的实施本发明的示例性方法的流程图；
[0070]图7是根据本公开的有源阻尼电路的操作期间示例性尖峰电流输出的图形示意；
[0071]图8是根据本公开的实施本发明的另一示例性方法的流程图；以及
[0072]图9是根据本公开内容的用于在LED灯上产生额外负载的示例性灯电流的波形图。
[0073]本公开内容可以以多种元件和元件的多种布置，和以多种程序操作和程序操作的布置而形成。本公开内容在附图中，通过，在各个图中以类似的附图标记可以指示对应的或相似的部分，而被图示。这些附图仅是为了阐述优选实施例而不是为了限制本发明。给定附图的以下使能性描述，本公开的新颖性方面对于本领域普通技术人员来说应该是显而易见的。
【具体实施方式】
[0074]以下具体描述仅示例其本质并且不为了限制这里所公开的应用和使用。进一步的，不被任何前面提及的【背景技术】或
【发明内容】
或后面提及的详细描述所呈现的理论所限制。尽管这里所描述的本技术的实施例主要与卤素照明设备连接，该概念也应用到具有任何电气或电子调光控制的其他类型的照明设备中，其中该电气和电子调光控制调节灯的照明的亮度，比如其他的低电压灯，白炽照明或高亮度灯/在灯中填充高密度气体。
[0075]在至少一个方面，本公开提供有源阻尼电路，输入电流流过该有源阻尼电路，以使输入电流尖峰被阻尼，同时产生附加量的额外功率耗散以满足电子变压器的操作需要。在至少一个方面，该装置和方法引导灯电流仅在两种情况下流过阻尼电阻器:(1)尖峰电流开始时或(2)输入电压为低时。
[0076]在多种实施例中，有源阻尼电路包括感测和时间延迟电路以及复位电路。该感测和时间延迟电路感测输入电压的上升并且为阻尼操作提供预定的时间段。复位电路放电并且在尖峰电流消失后复位感测和时间延迟电路。在多种实施例中，复位电路能快速复位并且为下次尖峰电流做准备。
[0077]在多种实施例中，系统和方法对于具有前缘调光器加变压器的低电压灯是兼容的，以便在前缘调光器和变压器上的尖峰电流都能得以有效地抑制。所提供的装置和方法能将输入电流尖峰抑制在可接受水平。
[0078]在有源阻尼电路的另一实施例中，当输入电压低于预定值(即低水平调光的正常值)时，开关不被触发并且输入电流将流过阻尼电阻器，该配置使得灯消耗更多功率以使灯甚至在低水平调光状态中更加稳定。
[0079]在关于MR16加前缘调光器应用的多种实施例中，提供一种有源阻尼电路，串联连接在灯的输入线中以便操纵尖峰电流。一个MOSFET (金属氧化硅场效应晶体管)或晶闸管与阻尼电阻器并联。只要存在尖峰电流，阻尼电阻器就被自动触发以便操作。在尖峰消失之后，阻尼电阻器通过MOSFET或晶闸管旁路以便在正常条件下操作来节省功率。在多种实施例中，电阻-电容加电容((RC) + (C))电路设置在MOSFET的栅极以便控制阻尼电阻器操作的时间量。在多种实施例中，二极管加电阻器负责泄放栅极电容的电荷以便复位阻尼电路并且为下次尖峰电流做准备。
[0080]可调光的低电压照明控制系统100的一个示例性实施例，其控制提供给照明设备的光线水平，如图1所示。系统100可以被用以代替现有的照明设备，比如MR16卤素灯泡，具有用于多种前缘调光器变压器应用的可调光低电压LED灯。一有源阻尼电路，输入电流流过该有源阻尼电路，以便输入电流尖峰被阻尼同时产生少量的额外功率以便满足系统100中所提供的电子变压器的操作需求。因此，该系统和方法能有效抑制尖峰电流同时几乎不影响灯的驱动器的效率。
[0081]通过有效地抑制输入电流尖峰，系统100进一步显著提高具有前缘调光器加变压器的低电压灯的兼容性。系统100也提供阻尼功能，以消除LED灯的涌流。当输入电压为低时，系统和方法产生额外负载，其为低调光水平中的灯提供更好的稳定性以及与变压器更好的兼容性。
[0082]图1详细的示出了示例性可调光的低电压控制系统，包括调光器102、变压器104和LED灯驱动器106。调光器102能被连接到墙壁。调光器102由相控AC输入电压控制光线输出。调光器102输出到变压器104。变压器104能被连接到LED灯驱动器106中的元件。变压器104能被连接到灯驱动器的其他部分108以及有源阻尼电路110。
[0083]在多种实施例中，调光器102可以是相控调光器并且有源阻尼电路110可以配置成阻尼输入电流尖峰。在多种实施例中，调光器是相控前缘调光器。在多种实施例中，前缘调光器可以包括三端双向可控硅开关元件装置。调光器102减少到负载的功率，该负载为可调光的LED114。三端双向可控硅开关元件是双向开关装置，并且仅要求短脉冲即可使其导通。通过AC电路，当AC电压极性反转时，其自动关断。这个现象的发生是因为电压(并因此电流)过零。三端双向可控硅开关元件在零电流时不能导通，因此其关断。开关导通和关断的程序能，例如，每秒发生100次。因此，在调光操作期间，调光器电路102中三端双向可控硅开关元件的触发引起流入LED驱动器电路112的电流出现巨大的尖峰和振荡。
[0084]在图2中，有源阻尼块110被串联连接在接地(GND)线中，接地线在GNDl和GND之间。有源阻尼电路110与灯输入线串联以便阻尼来自如图1所示的变压器104的输入尖峰电流。输入电压是输入电容器(输入电容)中的信号。LED驱动器112基于12V输入电压对LED114调光。在调光操作期间当出现电流尖峰时，有源阻尼块110感测输入电压以便阻尼输入尖峰电流。因此，来自前缘调光器102的电流被阻尼。当电流尖峰过去时，有源阻尼块110被旁路。
[0085]图3是图1-2中所示的有源阻尼电路的组件的展开框图。控制逻辑116接收自变压器104的输入电压并且产生操作开关122的信号，以便当存在输入尖峰电流时，灯输入电流流过阻尼电阻器124。开关122包括MOSFET Q101，如图5所示。当尖峰电流流过时，开关122短接阻尼电阻器124，其包括R103、R104、R105和R106,如图5所示。
[0086]控制逻辑116包括复位电路118和感测和时间延迟电路120。感测和时间延迟电路120感测输入电压的上升并且设置时间段T。时间段T应该持续不长于尖峰电流的时间。感测和时间延迟电路120为输入电压提供两个流通路径。一个路径朝向开关122而另一路径朝向复位电路118。感测和时间延迟电路120输出某电压，其上升幅度比输入电压的上升幅度慢。直到该电压上升到足以驱动开关122，灯输入电流流过阻尼电阻器124。感测和时间延迟电路120由C102、R102和ClOl组成，如图5所示。
[0087]当调光器102关闭时，复位电路118泄放感测和时间延迟电路120的电荷。二极管DlOl和电阻器RlOl (如图5所示)组成用于图3所示的感测和时间延迟电路的复位电路118。该配置提供一放电路径以便感测和时间延迟电路120可以在很短的时间内复位以便即使当多尖峰电流同时发生时也能实现有效阻尼尖峰电流。因为尖峰电流的上升和下降时间都较快，复位电路118的定时必须短而精确以便快速复位从而为下次尖峰电流做准备。
[0088]在多种实施例中有源阻尼电路的另一功能是，当输入电压低于预定值(在低水平调光中正常操作)时，开关122将不被触发并且输入电流将一直流过阻尼电阻器124。该配置使得灯消耗更多的功率，因此该灯甚至在低水平调光状态下变得更加稳定。因此，输入电流流过阻尼电阻器124，同时输入电压为低于预定值，例如，在低水平调光状态中的操作。
[0089]图4是根据本公开的有源阻尼和额外负载电路110的主要组件的展开框图。阻尼和额外负载电路110抑制来自电子变压器和前缘调光器的输入电流尖峰并且为电子变压器提供额外负载。在图4中，由点划线包围的部分等价于有源阻尼和额外负载电路110，其由时间延迟块120和阻尼块124组成。
[0090]时间延迟块120在桥二极管126之后(或之前)感测输入电压信号以确定反复尖峰电流的发生，然后确定覆盖峰值电流的整个时间段的预定延迟时间。阻尼块124包括与阻尼电阻器R并联的开关Q。在延迟时间段期间，开关Q打开并且灯电流流过阻尼电阻器R0在预定延迟时间结束和尖峰电流过去以后，开关Q短接并且阻尼电阻器被旁路。
[0091]一般来说，如图5所示，提供一种有源阻尼电路，串联在灯的输入线中以便操纵尖峰电流。一个MOSFET(金属氧化硅场效应晶体管)或晶闸管与阻尼电阻器并联。只要存在尖峰电流，那么阻尼电阻器就会自动触发操作。在尖峰消失之后，阻尼电阻器被MOSFET或晶闸管旁路并且在正常条件下操作以节省功率。电阻-电容加电容((RC)+ (C))电路被设置在MOSFET的栅极以便控制阻尼电阻器操作的时间量。二极管加电阻器负责泄放栅极电容的电荷以便复位阻尼电路并且为下次尖峰电流做准备。
[0092]特别地，图5示出了示例性有源阻尼电路110的示意图示，该有源阻尼电路可以被用于可调光的低电压LED灯，例如，能在多种前缘变压器应用中被实现。阻尼电阻器，R103、R104、R105和R106与MOSFET QlOl并联，以便灯电流仅基于两个条件流过阻尼电阻器_ (I)当出现尖峰电流时或(2)当输入电压为低时。当出现尖峰电流时，电压低。因此，阻尼电阻器能被用于消耗来自电流尖峰阻尼的能量。
[0093]有源阻尼电路110被串联在灯输入线中以便阻尼来自变压器104的输入尖峰电流以便来自前缘调光器102的尖峰电流也被阻尼。另外，阻尼电阻器124也用作额外负载。当输入电压为低时，灯电流也流过阻尼电阻器124，为电子变压器104提供额外负载。
[0094]当输入电压为低时，灯电流也流过阻尼电阻器124，为电子变压器104提供额外负载。例如，当LED灯被改造成MR16卤素灯时，MR16电子变压器需要足够的负载来一直保持运行。当输入电压为低时，灯的功率变得更低。这使得变压器更易于停止工作或故障。然而，根据本公开，当输入电压为低时，这个区域的阻尼电阻器将不会被旁路并且在该灯上产生的额外负载。这有助于电子变压器更好的工作并且提高整个操作的效率。
[0095]在图5中，有源阻尼电路110能被串联到灯驱动器112的GND线中以便有源阻尼电路110阻尼灯输入线上的反复的峰值电流。输入电压是输入电容器(输入电容)上的信号。有源阻尼电路110由延迟时间块120和阻尼块124组成。当尖峰电流发生时，用于阻尼操作的预定时间延迟开始。电阻器R102、电容ClOl以及电容C102包括用于阻尼操作的预定时间延迟的组件。
[0096]时间延迟块120在桥二极管DlOl之后(或之前)感测输入电压信号以便确定反复的峰值电流的发生，并且设置覆盖尖峰电流的整个时间的预定延迟时间。阻尼块124包括开关装置QlOl，其可以是M0SFET，与阻尼电阻器R103、104、R105和R106并联。在该延迟时间段内，开关QlOl打开并且灯电流流过阻尼电阻器R103、R104、R105和R106。在尖峰电流时刻，栅极电容ClOl上的电压低。MOSFET QlOl的栅极电压不足以打开MOSFET QlOl (用作MOS开关)，因此灯电流将流过阻尼电阻器R103、R104、R105和R106。
[0097]在充电期间，在栅极电容ClOl上存储功率并且在所需的时刻释放。在预定延迟时间过后，并当栅极电容ClOl被充足电到预定水平，MOSFET QlOl短接并且旁路阻尼电阻器R103到R106，因此节省了功率。
[0098]如图5所示，在时间延迟块120中，提供了两个路径来控制MOSFET QlOl的运动。分压器(包括电容ClOl和C102)分割MOSFET QlOl的栅极上的电压。一个路径是设置在MOSFET QlOl的栅极上的串联的电阻-电容(RC)路径(电阻器R102和电容C102)以便控制阻尼电阻器工作的时间。另一路径是与电容ClOl串联的二极管DlOl，其也被设置在MOSFETQlOl的栅极上，并且其负责泄放MOSFET QlOl栅极上的电压，因此，复位电路118快速复位阻尼电路124并且为下次尖峰电流做准备。二极管DlOl和电阻器RlOl构成复位电路118。
[0099]电阻器RlOl和二极管DlOl为电容ClOl提供放电路径，因此阻尼电路110能快速复位并且为下次尖峰电流做准备。这一点在MR16调光应用中是非常重要的特征，因为在一个60HZ循环中能多次发生反复的快速尖峰电流。D102是齐纳(ZENER) 二极管，用于保护开关(MOSFET)的栅极不受过电压的损坏。
[0100]进一步地，在有源阻尼电路的另一实施例中，当输入电压为低时，灯电流也流过阻尼电阻器R103、R104、R105和R106。该行为为电子变压器提供额外负载，因为变压器在低输入电压状态中易于变得不稳定(因为没有足够的灯功率)。
[0101]图6是实现本发明第一实施例的示例性方法600的流程图。图6结合本公开的方面示出了，当尖峰电流在系统内发生时，描述有源阻尼步骤的一个实施例的流程图600。有源阻尼步骤适宜于快速抑制任何尖峰电流的上升。当尖峰电流变大并且达到预定的电压水平，所提供的输入电流流通路径消失。随着感测和时间延迟电路中的电压上升并且超过输入电压，尖峰电流减小并且消失。
[0102]在步骤610中，时间延迟块感测在桥二极管之后或之前的输入电压信号以确定反复峰值电流的发生。在步骤620中，设置预定延迟时间T，其覆盖峰值电流的全部时间。因此，预定延迟时间T应该被计算为长于尖峰电流持续的时间。阻尼块包括与阻尼电阻器R并联的开关Q。
[0103]在步骤630，在预定延迟时间段期间，开关Q开路并且灯电流流过阻尼电阻器R。当存在输入尖峰电流时，灯输入电流流过阻尼电阻器。通过为栅极电容器充电，电压(其上升得比输入电压慢)上升直到电压水平足以驱动开关。灯输入电流流过阻尼电阻器直到电压足够高以驱动开关。在步骤640中，当电容充电得足够高、达到预定水平时，开关Q变为短接以便阻尼电阻器R被旁路。在尖峰电流消失之后，开关立刻短路阻尼电阻器。
[0104]在步骤650中，在预定延迟时间结束之后，电路为充电电容提供放电路径并且为下次尖峰电流而迅速复位以便即使在多个尖峰电流同时发生时也能实现尖峰电流的有效阻尼。
[0105]图7示出了当尖峰电流发生时以及然后尖峰电流被阻尼电阻器阻尼的波形。然后，阻尼电阻器被MOSFET开关旁路。
[0106]图8是实施本发明第二示例的示例性方法800的流程图。图8根据本公开的多个方面，示出了流程图800，其图示了当输入电压为低时为变压器提供额外负载的一个实施例。在步骤810，用于确定输入电压是否低于预定值(低水平调光中的正常值)。
[0107]如果在步骤810中确定了输入值不低于预定值(例如，在低水平调光状态中的操作)，该系统根据步骤820中的正常操作条件进行操作。如果在步骤810中确定该输入低于预定值，开关将不被触发并且在步骤830中输入电流将流过阻尼电阻器。这使得灯消耗更多的功率以便灯甚至在低水平调光状态中更加稳定。
[0108]图9示出了当输入电压为低时流过阻尼电阻器的灯电流的波形，以便将额外负载提供给变压器。
[0109]本领域技术人员可以完成该公开内容所包含的备选实施例、示例和修改，特别是根据前述的教导。进一步，应该理解的是用于描述公开内容的技术术语是为了描述字句的本质而不是其限制。
[0110]本领域的技术人员也可以理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对于上述的最佳和可选择的实施例的多种适宜性改动和修改是可以被配置的。因此，应该理解的是，在所附权利要求的范围内，本公开可以不同于这里的特定描述而被实施。
【权利要求】
1.一种用于抑制输入电流尖峰的有源控制的阻尼装置，所述装置包括: 感测电路，其被连接来感测输入电压的上升以便检测输入电流尖峰并且用来确定用于抑制所述输入电流尖峰的阻尼操作的时间段； 有源控制的阻尼装置，其配置成执行所述阻尼操作以便将所述输入电流尖峰阻尼并且稳定在可接受水平之内； 开关，其与所述有源控制的阻尼装置并联，其中所述感测电路配置成当出现所述输入电流尖峰或者当所述输入电压为低时启动所述开关的导通以便执行所述阻尼操作；以及复位电路，其被连接到所述感测电路，用于为所述感测电路提供放电路径并且在所述输入电流尖峰消失之后快速地复位所述感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备。
2.如权利要求1所述的阻尼装置，其中用于所述阻尼操作的所述时间段大于所述输入电流尖峰的时间段。
3.如权利要求1所述的阻尼装置，其中所述有源控制的阻尼装置包括可控电阻器，其中所述可控电阻器被控制以便在出现所述尖峰电流或所述输入电压为低时所述可控电阻器为ON。
4.如权利要求1所述的阻尼装置，其中当所述输入电压为低时，为所述变压器提供额外负载。
5.如权利要求1所述的阻尼装置，其中所述感测电路配置成在所述输入电流尖峰消失之后将所述开关短接以便将所述有源控制的阻尼装置旁路。
6.如权利要求1所述的阻尼装置，其中只要存在所述输入尖峰电流，则所述有源控制的阻尼装置被自动地触发来运行所述阻尼操作。
7.如权利要求1所述的阻尼装置，其中所述有源控制的阻尼装置包括阻尼电阻器以及所述开关包括与所述阻尼电阻器并联的MOSFET或晶闸管。
8.如权利要求7所述的阻尼装置，其中电阴-电容加电容((RC)+C)电路被设置在所述MOSFET的栅极以便在所述阻尼操作期间控制所述阻尼电阻器操作的时间段。
9.如权利要求1所述的阻尼装置，其中所述复位电路包括二极管加电阻器(D+R)电路，用于为栅极电容放电以便复位所述有源控制的阻尼装置来为下次尖峰电流做准备。
10.一种用于低电压灯的可调光LED替代装置，包括: 照明设备组装件，其包括: 设备壳体， 至少一个光源，被提供在所述设备壳体中，以及 驱动器，被支撑在所述设备壳体中，并且被电耦接以便为所述光源提供功率，以及 电流控制器，其包括: 阻尼电路，其包括: 感测电路，其被连接来感测来自变压器的输入电压的上升以便检测输入电流尖峰并且用来确定用于抑制所述输入电流尖峰的阻尼操作的时间段； 有源控制的阻尼装置，其配置成执行所述阻尼操作以便将所述输入电流尖峰阻尼并且稳定在可接受水平之内； 开关，其与所述有源控制的阻尼装置并联，其中所述感测电路配置成当出现所述输入电流尖峰或者当所述输入电压为低时启动所述开关的导通以便执行所述阻尼操作；以及 复位电路，其被连接到所述感测电路，用于为所述感测电路提供放电路径并且在所述输入电流尖峰消失之后快速地复位所述感测电路以便为下次输入电流尖峰做准备；以及调光电路，其配置成从所述驱动器接收调光信号以便从所述光源提供可调光输出。
【文档编号】H05B37/02GK104427710SQ201310507679
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】黄俊华 申请人:通用电气公司