照明控制电路，照明设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种具有LED灯(19)的照明设备，该LED灯通常由一系列单独的LED(18)组成，该LED灯由整流器(20，200)供电。控制电路(23，23&C1)插入在整流器和给整流器供电的交流电源之间。公开了用于例如通过相位切换进行调光、多相操作、滤波和功率因数控制的各种电路。特别地，由控制电路执行的控制发生在整流器的交流侧。还公开了控制电路本身和将高强度放电(HID)灯设备转换成发光二极管(LED)设备的方法。控制电路可以采取电感器、电感器和串联电容器、分流电感器、漏抗变压器、恒流变压器、自耦变压器、隔离变压器或铁磁谐振变压器的形式。

Lighting control circuit, lighting equipment and methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】照明控制电路，照明设备和方法
本专利技术涉及照明，并且特别地涉及诸如街道照明或体育场照明的室外照明。本专利技术还涉及室内照明(例如高棚灯)。迄今为止，这种照明是通过高强度放电(HID)灯来提供的。
技术介绍
HID灯实质上是交流设备，并且具有负电阻特性。因此，由交流市电供电并且镇流器或扼流圈与灯串联连接，以防止过电流对灯的损坏。典型的HID灯如1000W金属卤素灯，具有750V的点火电压峰值、260V的工作电压和4A的工作电流，提供大约1000W的灯功率和100,000流明的光输出。近年来，具有一个或更多个发光二极管(LED)的灯已经取代了白炽灯和低强度放电灯例如荧光灯。随着这种LED的功率容量的增加，因此LED开始用于需要相当大的功率(例如超过1kW)的室外照明，例如街道照明和体育场照明。显然，如词语“二极管”所暗示的，LED是直流(或单向电流)设备。此外，LED具有正电阻特性(其中电阻随着流过LED的电流而变化)。作为直流设备，其中LED由交流市电供电，通常存在由市电供电的某种类型的整流器，并且LED(连同其驱动器或控制电路)由整流器的输出供电。因此，用于LED灯的直流控制电路完全不同于用于HID灯的交流控制电路。高功率LED的一个示例具有6V的标称电压并且汲取2.1A的标称电流。然而，LED可以具有高达4.8A的电流。LED灯具通常可以包括24个串联连接的这种LED。这种LED灯具具有150V的工作电压和2.1A的标称工作电流，提供大约315W的灯功率和30,000流明的光输出。在一些情况下，匹配的LED并联连接，在这种情况下，总电流被共享的。高功率LED的另一个示例在一个串中具有36个LED，具有225V的标称电压、2.1A的标称电流、475W的标称瓦数和45,000流明的光输出。通常，需要某种电子驱动器形式的控制电路(恒流电路和/或恒压电路)来将LED电流维持在其额定限度内。该控制电路连接在整流器和LED之间，并且其最简单的形式包括单个电阻器。此外，整流器的输出可能具有不可接受的波纹，因此包括一个或更多个电容器的滤波器可以连接在整流器和LED之间。在需要一些其他控制功能(例如调光)的情况下，则这通过连接在整流器和LED之间的控制电路来实现。例如，脉冲宽度调制(PWM)经常用于控制LED的亮度。因此，PWM调制器形式的控制电路连接在整流器和LED之间。上述现有技术的一个具体问题是驱动器或控制电路通常包括一个或更多个具有高电容水平的电解电容器。这结果具有在启动时非常高的初始瞬态电流，因为(一个或更多个)电容器需要大量电荷以达到其操作电压。在构思本专利技术之后进行的现有技术新颖性检索已经公开了美国专利第9,497,811号(Schiffelen)，其说明了该现有技术。所有控制在整流器和LED串之间执行。此外，高压半导体非常昂贵。因此，出于经济原因，设计者径常被迫使用结合较低电压和较不昂贵的半导体的多驱动器系统。多驱动器系统意味着更多的控制线和更大的复杂性，并且增加了在服务中发生电路故障的可能性。本专利技术的成因本专利技术的成因是期望通过采用用于LED灯的替代控制布置来避免这些问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，公开了一种用于LED灯单元的控制电路，所述电路包括交流输入、一对灯输出以及整流电路，所述交流输入用于连接至交流市电，所述一对灯输出用于连接至所述LED灯单元，所述整流电路从所述交流输入供电并向所述灯输出供电，其中控制电路插入在所述交流输入和所述整流电路之间。根据本专利技术的第二方面，公开了一种照明设备，包括由整流器供电的LED灯具，以及插入在所述整流器和所述交流市电之间的控制电路，所述整流器由交流市电供电。根据本专利技术的另一方面，提供了一种将高强度放电HID灯设备转换成LED灯设备的方法，HID灯设备由交流市电供电并包括HID灯具、镇流器和相关控制装置，LED灯设备包括LED灯具并由所述电源供电，所述方法包括以下步骤：用所述LED灯具替换所述HID灯具，用具有输入和输出的整流器替换所述镇流器和相关控制装置，将所述整流器的输出连接至所述LED灯具，以及在所述交流市电和所述整流器输入之间插入控制电路。上述方法的特别优点在于，它能够使用先前用于HID设备的现有布线和控制装置壳体，从而导致简单且成本有效的转换过程。作为上述的变型，公开了各种形式的控制电路，其中交流市电是三相电源。附图说明现在将参考附图仅通过示例的方式描述本专利技术的优选实施方式，在附图中：图1是示出用于LED灯的电子驱动器的现有技术电路，图2是利用第一实施方式的单电感器控制电路和可选的滤波电容器以及可选的功率因数校正电容器的LED灯的操作的电路图，图3是对图2的电路图的修改以改进其电流控制，图4是结合了高漏抗变压器的第三实施方式的电路图，图5是结合了隔离恒流变压器的第四实施方式的电路图，图6是作为图2和图3的电路的组合的第五实施方式的电路图，图7是第六实施方式的三相电路图，图8是图7的电路图的修改，图9是结合了调光功能的第七实施方式的电路图，图10是图7和图9的电路的组合，图11是作为图3的电路的三相版本的第九实施方式的电路图，图12是作为图4的电路的三相版本的第十实施方式的电路图，图13是另一三相实施方式的电路图，图14是在控制电路中结合了铁磁调节器的第十一实施方式的电路图，图15是作为图14的电路的三相修改的第十二实施方式的电路图，图16是作为单相双整流电路的又一实施方式的电路图，图17是具有分流可饱和电感器的再一单相电路，图18是作为图17的电路的三相修改的另一实施方式的电路图，图19和图20是结合了自耦变压器的单相实施方式，图19A和图20A示出了能够对图19和图20的电路进行的变型，并且更一般地进行的变型，图21至图24是结合了具有双输出绕组的隔离高泄漏变压器的单相电路，图25是结合了倍压器的单相电路，图26是具有单个次级绕组的单相恒流变压器电路，以及图27是具有两个次级绕组的另一单相恒流变压器电路。具体实施方式如图1所示，现有技术的LED灯电路采取由交流市电供电的变压器11和提供必要直流电压的全波桥式整流器20的形式。整流器20包括四个常规二极管21。LED灯19采取一串发光二极管18的形式。为了控制具有市电电压波动的灯电流，提供了电阻器R1和R2、晶体管Q1和受控电压形式的控制电路。不需要调光的受控电压可以采取反向偏置齐纳二极管的形式。受控电压等于晶体管Q1的基极发射极电压和电阻器R1两端的电压。由于基极发射极电压不随流过晶体管的集电极发射极电流以任何显著的方式变化，这意味着电阻器R1两端的电压基本上恒定。这又使得通过灯19的电流基本上恒定。在灯19要被调光的情况下，受控电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制电路，用于LED灯单元，所述电路包括交流输入、一对灯输出以及整流电路，所述交流输入用于连接至交流市电，所述一对灯输出用于连接至所述LED灯单元，所述整流电路从所述交流输入供电并向所述灯输出供电，其中控制电路插入在所述交流输入和所述整流电路之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170901 AU 2017903526;20171211 AU 20179049601.一种控制电路，用于LED灯单元，所述电路包括交流输入、一对灯输出以及整流电路，所述交流输入用于连接至交流市电，所述一对灯输出用于连接至所述LED灯单元，所述整流电路从所述交流输入供电并向所述灯输出供电，其中控制电路插入在所述交流输入和所述整流电路之间。


2.一种照明设备，包括LED灯具以及控制电路，所述LED灯具由整流器供电，所述整流器由交流市电供电，所述控制电路插入在所述整流器和所述交流市电之间。


3.一种将高强度放电HID灯设备转换成LED灯设备的方法，所述HID灯设备由交流市电供电并包括HID灯具、镇流器和相关控制装置，所述LED灯设备包括LED灯具并由所述交流市电供电，所述方法包括以下步骤：
用所述LED灯具替换所述HID灯具，
用具有输入和输出的整流器替换所述镇流器和相关控制装置，
将所述整流器的输出连接至所述LED灯具，以及
在所述交流市电和所述整流器输入之间插入控制电路。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的发明，其中，滤波器电路连接至所述整流器的输出。


5.根据权利要求4所述的发明，其中，所述滤波器电路包括分流电容器。


6.根据权利要求4或5所述的发明，其中，所述滤波器电路包括串联电感器。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的发明，其中，所述控制电路包括电感器。


8.根据权利要求7所述的发明，其中，所述控制电路包括所述电感器和串联电容器。


9.根据权利要求7或...

【专利技术属性】
技术研发人员：多纳特·马耶夫斯基，沙恩·马耶夫斯基，
申请(专利权)人：特雷斯托托私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU