[发明专利]功率可控的LED灯装置

说明书

一种用于照明设备(2)的LED灯(1)，该LED灯包括：多个LED(14)，以多组LED(15、16)的方式连接在一起；一个或多个整流电路(10、10a、10b)，用于整流从照明设备(2)接收的电流以提供给LED(14)；第一控制电路(24)，适于估计由LED灯(1)接收或使用的电流或电功率，并适于基于所估计的结果产生输出；以及开关电路(20)，包括第一开关(21)，用于以至少300kHz的开关频率并根据占空比在多个不同的电路配置之间切换多组LED(15、16)，其中，开关电路(20)配置为根据第一控制电路(24)的输出来调节占空比，以调整LED灯(1)所使用的电功率。

技术领域

本发明一般涉及发光二极管(LED)灯和LED照明，更具体地，涉及适用于取代具有用于荧光灯的镇流器的照明设备中的荧光灯的LED灯。

背景技术

荧光照明已经存在很多年。这种方式的照明最初是作为白炽灯泡的高效替代品，但近年来在效率和功耗方面以及在如下所述的其它方面已被LED照明超越。

荧光灯通常包含灯管，其填充有惰性气体与少量的汞，且在两端覆盖有双销端盖。端盖包含发热丝用于预热管内的气体并蒸发汞，从而有助于荧光灯的点亮。在用户打开主开关(例如墙壁上的开关或天花板上的拉线开关)之后，荧光灯点亮，由传导电流产生的热量使荧光灯保持工作状态。为了便于灯的启动并限制在工作期间流过灯的电流，从而限制所消耗的功率，通常在荧光照明设备中安装镇流器，镇流器连接在市电电源与荧光灯之间，通过镇流器向该灯供电。

在最初采用时，唯一可用的镇流器是与荧光灯的电源串联设置的简单的电感或电抗(reactive)元件，由于电感器的频率相关阻抗，镇流器通过限制AC电流来限制所消耗的功率。不良结果是相对较低的功率因子和相对较高的电抗功率。这些类型的镇流器通常被称为磁性镇流器(magnetic ballast)。近来还采用了其它类型的镇流器(例如，电子镇流器)。这些镇流器通常首先将AC市电电力转换成DC电力，随后将DC电力转换成高频AC电力来驱动荧光灯。

电子镇流器可进一步分为两类：恒流镇流器和恒功率镇流器。大多数电子镇流器是设计为以基本恒定的振幅传输电流的恒流镇流器。这些镇流器可以建模为恒定AC电流源。这些镇流器通常包括自保护/自校正机构，以避免保持恒定电流的潜在问题。恒功率镇流器被设计为输送基本恒定的功率，并且输出电流将根据负载而变化以试图保持设计功率输出。如果工作功率低于设计输出水平，则恒功率镇流器通常试图增加输出电流以更接近设计功率水平。

LED灯比荧光灯更高效，并具有诸多其他优点。例如，LED灯不需要汞，从LED灯输出的光更具方向性，可以更容易地控制或调节功率，并且LED的寿命通常比荧光灯长得多。因此，通常期望用LED灯代替荧光灯，并且还期望能够在不需要改动照明设备的情况下，将替换的LED灯装配到为荧光灯设计的现有照明设备中。然而，当与不同类型的镇流器一起使用时，LED灯的工作方式通常不同。在一些情况下，在荧光照明设备中直接用LED灯替换荧光灯会造成整个照明设备出现故障。

在申请人的美国专利第9,832,837号中描述了与上述所有三种类型的镇流器(磁性镇流器、恒流镇流器和恒功率镇流器)兼容的LED灯装置，通过引用将其全部内容并入本文。该灯装置包括：布置在多个群组中的多个LED，可根据镇流器是磁性镇流器还是电子镇流器而在串接连接和并列连接之间切换，并且该灯装置还包括：电感元件和开关，该开关可根据电子镇流器是恒功率镇流还是恒流镇流器而闭合，以短接电感元件。