[發明專利]涉及照明系統的改進有效
| 申請號: | 200880014283.8 | 申請日: | 2008-03-31 |
| 公開(公告)號: | CN101682950A | 公開(公告)日: | 2010-03-24 |
| 發明(設計)人: | 大衛·托馬斯·薩默蘭德;查爾斯·波洛克;海倫·波洛克 | 申請(專利權)人: | 霍爾迪普有限公司 |
| 主分類號: | H05B33/08 | 分類號: | H05B33/08 |
| 代理公司: | 北京集佳知識產權代理有限公司 | 代理人: | 朱 勝;李春暉 |
| 地址: | 英國*** | 國省代碼: | 英國;GB |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 涉及 照明 系統 改進 | ||
本發明涉及照明系統,并且具體地涉及用于固態光源的功率適配器。
近來,諸如發光二極管(LED)之類的固態光源已被結合到傳統照明 系統中,尤其是在家用設置中發現的那些照明系統。LED是電流驅動的 器件,其亮度基本上與它們的正向電流成比例。因此在傳統上,固態光源 會由功率適配器驅動,該功率適配器通常使用脈寬調制(PWM)來調節 通過光源的電流,并且調整電流以便控制光輸出的強度。具體地,如WO 2006/018604中描述的那樣,包括多個固態光源的固態照明單元已在家用 設置中變得流行,以便提供所謂的“情緒”照明。通過提供三種不同顏色 的發光二極管(通常為紅、綠和藍),并且通過獨立地改變來自每個不同 顏色組的光輸出的強度,可以改變LED照明單元的光輸出的總體顏色。
一種調節LED電流的傳統方法是用恒流電源驅動LED。具體地,恒 流電源通常調節電流感測電阻器兩端的電壓,使得驅動LED的恒定電流 由電源的參考電壓和電流感測電阻器的值來確定。然而,由于溫度和制造 偏差,LED通常具有公差范圍之內的在器件之間變化的正向電位差。因 此使用恒流電源的缺點在于,不同LED的光輸出的總功率并從而其強度 很可能不同。這可能導致照明單元之間不均勻的光輸出。
在WO?2006/018604中,對于具有白熾和固態照明單元兩者的照明系 統,描述了若干功率適配器和調光控制器。這些現有的功率適配器能夠使 用傳統的脈寬調制(PWM)或者使用如WO?2007/026170所述的平方冪 律鋸齒技術通過產生用于LED的驅動信號來控制光輸出的強度和/或顏色 特性,使得LED驅動電流的占空比(或接通持續時間)的變化引起經由 功率適配器可用于LED的平均電流量的相應變化。這個電流調節級通常 是處理器控制的閉環,其由開關式電源饋送以降低主電源的電壓。然而, 這樣的功率適配器可以造成從主電源汲取諧波電流,這可能違反了IEC 標準,IEC標準對可以從主電源汲取的電流諧波的范圍幅度施加了限制。
現在已設計了改進的功率適配器,其克服了或顯著減輕了與現有技術 相關聯的上述缺點和/或其它缺點。
根據本發明的第一方面,提供了一種用于具有固態光源的照明單元的 功率適配器,所述功率適配器包括:輸入端,用于連接到主電源;功率傳 送模塊,其耦合到所述輸入端,并且提供適合于驅動所述固態光源的輸出; 以及控制器,其能夠將控制信號遞送到所述功率傳送模塊,其中,所述功 率傳送模塊包括LCL串并聯諧振電路,并且所述功率適配器從所述輸入 端汲取作為所述輸入端處的電壓的函數的電流,以便來自所述固態光源的 光輸出的強度可由外部功率減少裝置控制。
根據本發明的功率適配器大體上是有利的,因為功率適配器和連接的 固態光源對于主電源會表現為可變電阻器,所以固態光源會像傳統的燈絲 燈泡一樣起作用。來自固態光源的光輸出的強度因此可以由外部功率減少 裝置控制。代替地,來自固態光源的光輸出的強度可以由外部功率減少裝 置和能夠減少從功率適配器的輸入端汲取的功率的內部控制器的組合來 控制。例如,內部控制器可以適合于當最大功率量可用時使從功率適配器 的輸入端汲取的功率減少,然后隨著可用的功率量下降而減輕該減少,從 而使固態光源遵循非線性調光曲線。
根據本發明的功率適配器的進一步優點在于,典型地為發光二極管 (LED)的固態光源可以被提供以預定平均功率,以便實現期望的光輸出 強度。功率適配器因此使得能夠實現具體的光輸出強度,而不管LED的 正向電位差。最優選地,提供給LED的平均功率基本上等于在功率適配 器的輸入端處汲取的平均功率。功率適配器和連接的LED因此會在以下 方面像連接到功率減少裝置時的傳統鎢絲燈泡一樣起作用:其光輸出的強 度會隨著從輸入端汲取的功率減少而固有地減少,因此功率適配器并不調 節對LED的恒定輸出。
功率適配器從輸入端汲取作為輸入端處的電壓的函數的電流,以便功 率適配器對于主電源表現為可變電阻器。這優選地通過以下實現:(i)使 功率適配器的輸入端處的電容最小化;(ii)從輸入端汲取正弦電流波形, 其與輸入端處的正弦電壓波形基本上同相;以及(iii)汲取與電壓成比例 的電流,使得電流隨著電壓下降而下降。這些特征減少了從主電源汲取的 諧波電流和電流失真,并且通過去除出現在主電源的電容性負載而增加了 功率適配器的功率因數和效率。事實上,這些特征使得功率適配器和連接 的固態光源能夠作為傳統的燈而出現在主電源。
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