[发明专利]改型灯以及使用该改型灯的照明系统

说明书

一种与镇流器一起使用的改型灯。提供分流开关以与输出负载并联，并且适于使用脉冲宽度控制来分流灯的输入端子，以便调节通过照明元件的电流。该电流控制用于实现与不同镇流器的兼容性并且用于提供调光控制。检测电路用于检测改型灯的异常驱动状况，并且然后可以通过在一定持续时间内将分流开关保持在稳定状态来超驰分流开关的脉冲宽度控制。这防止过载状况并且避免在部件故障的情况中的DC信号。

技术领域

本发明涉及改型灯，特别是用于与AC荧光灯镇流器和AC高强度放电(HID)灯镇流器一起使用的DC驱动灯(诸如LED)。

背景技术

HID或荧光灯照明装置通常用于照亮工业建筑或住用建筑。通常，这种照明装置包括包含汞的荧光灯管或HID灯，其中流过该灯的电流导致其发射光。

气体放电照明装置通常包括适于向气体放电灯提供交流电流的电磁(基于电感器的)或电子(基于半导体开关的)镇流器。镇流器调节流过气体放电灯的电流，以确保失控电流不会对灯造成损坏。

最近，越来越期望用LED装置代替气体放电灯。这可以是由于以下原因：诸如延长的使用寿命、更高的效率以及减少的潜在有害物质(诸如汞)的使用。因此，需要可以将电磁镇流器的输出转换成适合于LED装置的形式的装置。

在最简单的情况下，可以使用二极管桥和电容器将LED串连接到镇流器，该二极管桥用于将高频AC功率转换为DC，该电容器用于消除纹波电流。如果LED串电压被选择为基本上接近荧光灯管的稳定/放电电压，则LED串将接收与气体放电灯相似的功率和电流。

但是，有时LED灯的额定功率大幅低于传统镇流器的额定功率。此外，LED灯中的调光功能是期望的。因此，用作为改型灯的LED灯需要与镇流器兼容。诸如在US2013/221867A1中，已知使用将LED装置与镇流器旁路的分流开关来提供该兼容性。为了使镇流器顺利工作，该分流开关使镇流器的输出短路。在每个半周期中，分流开关的作用是在一定时间内提供短路来调节输出电流。通过调整LED电压和占空比可以控制LED电流。这实现兼容性以及启用调光功能。US2014/320007A1还公开了一种用于将荧光照明镇流器连接到发光二极管灯的功率转换器，并且其包括用于分流DC输出电流的晶体管。US2013/0278161A1还公开了一种使用用于荧光灯的镇流器的LED照明设备，并且其公开了使用MOSFET来将整流器的输出分流为远离LED。来自本申请人的US2015/181667A1公开了在整流器之前、之后使用或集成在整流器中的分路开关。来自本申请人的US2013/320869A1公开了在整流器之后的分路开关。

但是，如果存在异常供电事件(例如对电源的干扰)，则可能会出现不稳定和饱和。例如，如果存在半周期的电压中断，则电磁镇流器将变得不平衡并且将饱和。这可能会导致灯中不受控制的高电流，并且电源/镇流器的断路器功能可能会被触发。该问题是由于使用了分流开关拓扑，因为分流开关在导通时具有很高的阻抗并且导致高电流(而这对于传统的灯并不是一个实质问题，因为其总是具有足够高的阻抗)。

通常，镇流器以随时间的平衡电压工作，所以励磁电流和消磁电流将始终相等。中断会破坏该平衡。

还期望在故障情况下防止DC电压水平保持活动状态。在任何单一故障状况下，镇流器中输入电流和电压的DC分量应当例如低于2％，以便满足一些安全标准，诸如UL认证。对于分流开关拓扑，当整流桥二极管中的一个二极管被短路时，镇流器上的压降将再次变得不对称，并且具有很高的DC电流分量。这是另一类型的异常供电事件。因此，存在由向灯的外部供电造成的异常供电事件，以及由灯中的部件问题造成的异常供电事件。

为了解决该整流二极管故障的问题，提出的一些驱动器在每个桥臂中使用串联的两个二极管代替一个二极管，从而为整流桥提供总计8个二极管。这增加了成本、功率损耗，并且需要更多空间。在高流明分流开关驱动器中，二极管功率损耗是显著的，因此使用双二极管变得不可接受。

因此，分流开关驱动器拓扑在容忍由外部干扰或内部部件故障造成的异常驱动状况方面引入了一些困难。