一种照明装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种照明装置，包括交流整流装置和连接至交流整流装置的线性调节装置，以及连接至线性调节装置的至少两个照明模块和连接在照明模块之间的使得照明模块以串联或并联的形式连接的桥接单元，其中每个照明模块包括至少两个照明组和与照明组串联连接的第一开关单元，其中照明装置还包括与至少一个照明模块中的其中一个照明组并联的第二开关单元。根据本实用新型的照明装置具有简单的电路结构和低廉的成本，并且具有提高的效率和高的输入电流导通时间。
【专利说明】一种照明装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种照明装置，特别可以是一种LED照明装置。
【背景技术】
[0002]采用LED照明技术的照明装置所需要面对的其中一个问题就是实现具有高电源功率的照明装置的问题，随着LED照明装置的光输出功率越来越高和具有高额定电压LED的应用，可将多个LED组合在一起使用来实现上述目的。其中，将LED布置为串联的形式，这使得电路具有在同样的电流下的较高的电压降，或者将LED布置为并联的形式，这会使得电路在同样的电压下需要更高的电流。因此，电源的成本会提高，同时技术人员还需要解决电磁干扰所造成的问题以符合电气标准的要求。
[0003]为了解决因为多个LED而造成电源功率的所不期望的提高，避免增加电源的成本，现有的技术提出使用线性调节器，将线性调节器和LED进行串联连接，通过使用检测电阻来检测电流以控制晶体管的工作电极的电流，从而限制LED的电流大小。在该解决方案中，输入电压必须得大于LED的正向电压，这样LED才能被导通并被打开，通常会在整流电路后增加一个电解电容，使得LED有一个较高利用率，但输入功率因数会降低。或不使用电解电容，可能获得一个较高功率因数，但功率损失会随着功率因数的增加而增加。如果使得LED的功率因数降低的话，较低的功率因数并不适合用于进行LED的调光功能，而多数的调光器需要较宽的输入电流导通时间，以达到最小保持电流的要求，并且在LED具有高峰值电流时，LED的运行 效率会被降低。
实用新型内容
[0004]为了解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种新型的照明装置，根据本实用新型的照明装置，通过开关单元来改变照明装置中的多个照明单元的连接方式，以使得照明单元的电压匹配输入电压的变化，从而获得高效率的和高输入电流导通时间的照明装置。
[0005]本实用新型的目的通过这样一种照明装置来实现，即一种照明装置，包括交流整流装置和连接至交流整流装置的线性调节装置，以及连接至线性调节装置的至少两个照明模块和连接在照明模块之间的使得照明模块以串联或并联的形式连接的桥接单元，其中每个照明模块包括至少两个照明组和与照明组串联连接的第一开关单元，其中，照明装置还包括与至少一个照明模块中的其中一个照明组并联的第二开关单元。根据本实用新型的照明装置用于驱动多个照明单元，并且通过多个开关单元的各自导通或者关断的组合，以实现优化的电路连接，使得照明单元的电压能够匹配输入电压的变化。借助不同的电路连接，照明装置具有与变化的输入电压相对应的不同的负载阻抗的可能性，从而使得例如照明组的电压与变化的输入电压相匹配。此外，根据本实用新型的设计方案还提供了照明装置的良好的扩展性能，即可在例如只有两个照明模块的基础上，无需对已经形成的电路做较大的改变，通过继续添加照明模块，以实现更优化的大规模的电路连接，满足对不同的照明装置的功率的需求。
[0006]根据本实用新型的照明装置，优选的是，桥接单元包括第三开关单元和第四开关单元，第三开关单元导通并且第四开关单元关断时，至少两个照明模块彼此并联，第三开关单元关断并且第四开关单元导通时，至少两个照明模块彼此串联。借助该第三开关单元和第四开关单元，可实现多个照明模块之间的特定的连接方式，即多个照明模块之间是例如以串联的形式连接，或者以并联的形式连接，亦或者以并联和串联的形式互相连接，从而根据所述的不同的连接方式而改变照明装置的负载的总阻抗，以配合输入电压的变化。
[0007]优选的是，第三开关单元连接在第一照明模块的输入端和第二照明模块的输入端之间，第四开关单元连接在第一照明模块的输出端和第二照明模块的输入端之间。第三开关单元具有使得第一照明模块和第二照明模块实现互相并联的可能性，而第四开关单元具有使得第一照明模块和第二照明模块实现互相串联的可能性。
[0008]优选的是，照明装置还包括开关控制单元，第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元分别根据开关控制单元的控制信号进行导通或关断。通过开关控制单元实现自动地或者根据预定的方式控制各个开关的导通和关断情况，以实现自动地根据输入电压的变化而改变多个照明模块或者多个照明组之间的连接方式。
[0009]根据本实用新型的实施例，有利的是，第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元分别设置为晶体管。将各开关单元可设计为例如三极管或者MOS等开关元件，实现低成本的和高效率的对各个开关的开关状态的切换。
[0010]有利的是，第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元的控制电极分别连接至开关控制单元，并且第二开关单元的工作电极和参考电极分别连接至照明模块的其中一个照明组的两端，第四开关单元的正极连接至第一照明模块的输出端并且负极连接至第二照明模块的输入端，第三开关单元的工作电极和参考电极分别连接至第一照明模块的输入端和第二照明模块的输入端。根据这样的布置，根据本实用新型的照明装置具有简单的电路结构，并且能够利用可自动控制的开关单元自动形成具有不同连接方式的电路。
[0011]根据本实用新型的实施例，线性调节装置设置为线性限流器和线性稳压器中的任一种。例如实施为线性限流器的线性调节装置能够实现两种基本控制方式，一种是限制照明元件的电流幅值，保持每个照明元件的电流峰值；另一种则是限制输入电流幅值。
[0012]根据本实用新型的实施例，照明组包括至少一个设计成LED的照明元件。根据本实用新型的照明装置能够随着输入电压的变化而改变电路的连接方式，从而向各个LED照明元件提供更匹配的正向电压。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表不。图中不出:
[0014]图1示出根据本实用新型的照明装置的功能结构示意图；
[0015]图2示出根据本实用新型的照明装置的电路结构示意图；
[0016]图3示出根据本实用新型的照明装置的运行状态的示意图；
[0017]图4示出根据本实用新型的另一实施例的照明装置的电路结构示意图。【具体实施方式】
[0018]图1示出根据本实用新型的照明装置100的功能结构示意图。如图1所示，照明装置100包括交流整流装置I和连接至交流整流装置I的线性调节装置2，以及连接至线性调节装置2的输出端的照明模块。其中照明模块例如设置为两个，即第一照明模块Ml和第二照明模块M2，并且在两个照明模块M1、M2之间设置有桥接单元3，该桥接单元3设置为可使得第一照明模块Ml与第二照明模块M2进行串联连接或者进行并联连接。此外，每个照明模块Ml、M2还分别包括多个照明组，优选为两个照明组，即第一照明模块Ml例如包括第一照明组Gl和第二照明组G2，并且第二照明模块M2例如包括第三照明组G3和第四照明组G4。在第一照明模块Ml中还设置有与第一照明组Gl和第二照明组G2进行串联连接的开关单元(未示出)，以及与第一照明组Gl或第二照明组G2进行并联连接的开关单元(未示出)。借助设置在照明模块Ml、M2中的多个开关单元，照明模块M1、M2中的照明组G1、G2、G3、G4可以实现多种不同的连接方式。
[0019]图2示出根据本实用新型的照明装置100的电路结构示意图。根据本实用新型的设计，照明装置100还包括控制照明装置100中每个开关的开关控制单元4，即由该开关控制单元4自动的或以预定的方式分别控制每个开关的导通和关断。照明装置100的交流整流装置I包括由四个二极管，即第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成的整流桥，将交流电源转换成直流电源输入至线性调节装置2。该线性调节装置2可设计为线性限流器或者线性稳压器，例如将线性调节装置2设计为线性限流器时，线性限流器可向包括设计为LED的照明元件的照明组提供两种限流方式，其中一种是限制输入电流幅值，另一种是限制LED照明元件的电流幅值，保持每个LED照明元件的电流峰值恒定。
[0020]照明装置100还包括由两个照明组，即第一照明组Gl和第二照明组G2以及一个作为第二开关单元的第一开关Ql构成的第一照明模块M1，由两个照明组，即第三照明组G3和第四照明组G4以及一个作为第二开关单元的第三开关Q3构成的第二照明模块M2。并且其中每个照明组G1、G2、G3、G4可包括至少一个优选为LED的照明元件，即例如第一照明组Gl可由例如三个LED照明元件构成。其中，第一开关Ql与第二照明组G2并联，第三开关Q3与第四照明组G4并联。第一开关Ql和第二开关Q2均可设计为三极管或者MOS等类似的器件，例如，在第一开关Ql和第二开关Q2均设计为MOS时，如图2所示，第一开关Ql的栅极连接至开关控制单元4，而漏极和源极分别连接在第二照明组G2的两端，以此形成第一开关Ql与第二照明组G2的并联连接。类似的，第三开关Q3的栅极连接至开关控制单元4，漏极和源极分别连接在第四照明组G4的两端，以此形成第三开关Q3与第四照明组G4的并联连接。本领域技术人员可以理解的是，将第一开关Ql更改成与第一照明组Gl并联连接，或者将第三开关Q3更改成与第三照明组G3并联连接也是可以实现本实用新型所达到的技术效果。
[0021]照明装置100的作为第三开关单元的第二开关Q2和作为第一开关单元的第四开关Q4也可设计为三极管或者MOS等类似的器件。在例如将第二开关Q2和第四开关Q4也设计为MOS时，第二开关Q2的栅极连接至开关控制单元4，漏极和源极分别连接至第一照明组Gl的输入端和第三照明组G3的输入端。同时，照明装置100的第四开关Q4的栅极也同样连接至开关控制单元4，漏极和源极分别连接至第二照明组G2的输出端和第四照明组G4的输出端。照明装置100还具有作为第四开关单元的第五二极管D5，该第五二极管D5作为第五个开关连接在第一照明模块Ml和第二照明模块M2之间，即连接在第二照明组G2的输出端和第三照明组G3的输入端之间。
[0022]此外，在对照明装置100进行扩展的时候，一种可实施的方法例如只需根据第一照明模块Ml和桥接单元3的形式在第二照明模块M2的上游和桥接单元3的下游之间添加其他的照明模块，这样可以形成具有多于两个照明模块的照明装置；或者另一种可实施的方法为例如在第二照明模块M2中设置另一个设计为第一开关单元的开关(未示出)，该开关与第二照明模块M2的第三照明组G3和第四照明组G4串联连接，从而，在对照明装置100进行扩展时，可根据桥接单元3和第二照明模块M2的形式直接在第二照明模块M2的下游添加其他的照明模块，以形成具有至少三个照明模块的照明装置。
[0023]图3示出根据本实用新型的照明装置100的运行状态的示意图。根据由开关控制单元4所控制的第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4的导通和关断的状态的不同，照明装置100的各个照明组可具有不同的电连接方式。根据本实用新型的最优选的实施例，如图3所不,在例如输入电压为第一输入电压Ul时,开关控制单兀4可例如使得第一开关Ql、第二开关Q2和第三开关Q3导通，以及第五二极管D5为阻断状态，从而第二照明组G2和第四照明组G4被短接，而第一照明组Gl和第三照明组G3并联连接；在输入电压从第一输入电压Ul升至第二输入电压U2时，第一开关Ql和第三开关Q3关断，第二开关Q2导通，并且第五二极管D5为阻断状态，从而第一照明组Gl和第二照明组G2的串联连接与第三照明组G3和第四照明组G4的串联连接形成并联连接；在输入电压继续上升至第三输入电压U3时，第一开关Ql和第二开关Q2关断，并且第三开关Q3导通、第五二极管D5呈导通状态，从而第一照明组G1、第二照明组G2和第三照明组G3形成串联连接；在输入电压从第三输入电压U3升至第四输入电压U4时，第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3关断，但是第五二极管D5成导通状态，从而第一照明组G1、第二照明组G2、第三照明组G3以及第四照明组G4形成串联连接。在输入电压从第四输入电压U4开始下降至第一输入电压Ul的过程中，各个照明组的连接方式与以上所述的照明装置100的运行状态类似，此处就不再赘述。根据本实用新型的设计，照明装置100可根据输入电压的变化形成大致上四种连接方式，每种连接方式能够使得各照明组上的电压与输入电压匹配，即能够使得照明组中的每个LED照明元件的前向电压与输入电压尽可能匹配，以实现较高的照明组使用率，以尽可能地提高照明装置的效率。
[0024]此外，图4示出根据本实用新型的另一实施例的照明装置100的电路结构示意图。如图4所示，为了降低照明装置100中可能的波纹电流并避免IOOHz或者120Hz的频闪问题，照明装置100还可包括设置为与例如第一照明组Gl和第二照明组G2分别并联连接的第一电容器和第二电容器C1、C2，并且还包括在例如第一照明组Gl和第二照明组G2之间串联的第六二极管D6 ;而且为了降低照明装置100的全谐失真(THD)，还可以在照明装置100中设置功率因数校正电路，以检测输入电压和调整线性调节器而使得电流与输入电压的变化一致。
[0025]以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。[0026]参考标号
[0027]I交流整流装置
[0028]2线性调节装置
[0029]3桥接单元
[0030]4开关控制单元
[0031]Ml第一照明模块
[0032]M2第二照明模块
[0033]Gl第一照明组
[0034]G2第二照明组
[0035]G3第三照明组
[0036]G4第四照明组
[0037]Dl第一二极管
[0038]D2第二二极管 [0039]D3第三二极管
[0040]D4第四二极管
[0041]D5第五二极管、第四开关单元
[0042]D6第六二极管
[0043]Ql第一开关、第二开关单元
[0044]Q2第二开关、第三开关单元
[0045]Q3第三开关、第二开关单元
[0046]Q4第四开关、第一开关单元
[0047]Ul第一输入电压
[0048]U2第二输入电压
[0049]U3第三输入电压
[0050]U4第四输入电压
[0051]Cl第一电容器
[0052]C2第二电容器
[0053]100照明装置。
【权利要求】
1.一种照明装置(100)，包括交流整流装置(I)和连接至所述交流整流装置(I)的线性调节装置(2 )，以及连接至所述线性调节装置(2 )的至少两个照明模块(Ml，M2 )和连接在所述照明模块(Ml，M2)之间的使得所述照明模块(Ml，M2)以串联或并联的形式连接的桥接单元(3)，其中每个所述照明模块(Ml，M2)包括至少两个照明组(Gl，G2，G2，G3，G4)和与所述照明组(Gl，G2，G2，G3，G4)串联连接的第一开关单元(Q4)，其特征在于，所述照明装置(100)还包括与至少一个所述照明模块(Ml，M2)中的其中一个照明组并联的第二开关单元(Ql，Q3)。
2.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，所述桥接单元(3)包括第三开关单元(Q2)和第四开关单元(D5)，所述第三开关单元(Q2)导通并且所述第四开关单元(D5)关断时，所述至少两个照明模块(Ml，M2)彼此并联，所述第三开关单元(Q2)关断并且所述第四开关单元(D5)导通时，所述至少两个照明模块(Ml，M2)彼此串联。
3.根据权利要求2所述的照明装置(100)，其特征在于，所述第三开关单元(Q2)连接在第一照明模块(Ml)的输入端和第二照明模块(M2)的输入端之间，所述第四开关单元(D5)连接在所述第一照明模块(Ml)的输出端和所述第二照明模块(M2)的输入端之间。
4.根据权利要求3所述的照明装置(100)，其特征在于，所述照明装置(100)还包括开关控制单元(4)，所述第一开关单元(Q4)、所述第二开关单元(Ql，Q3)和所述第三开关单元(Q2)分别根据所述开关控制单元(4)的控制信号进行导通或关断。
5.根据权利要求4所述的照明装置(100)，其特征在于，所述第一开关单元(Q4)、所述第二开关单元(Q1，Q3)、所述第三开关单元(Q2)和所述第四开关单元(D5)分别设置为晶体管。
6.根据权利要求5所述的照明装置(100)，其特征在于，所述第一开关单元(Q4)、所述第二开关单元(Ql，Q3)和所述第三开关单元(Q2)的控制电极分别连接至所述开关控制单元(4)，并且所述第二开关单元(Ql，Q3)的工作电极和参考电极分别连接至所述照明模块(Ml, M2)的其中一个照明组的两端，所述第四开关单元(D5)的正极连接至所述第一照明模块(Ml)的输出端并且负极连接至所述第二照明模块(M2)的输入端，所述第三开关单元(Q2)的工作电极和参考电极分别连接至所述第一照明模块(Ml)的输入端和所述第二照明模块(M2)的输入端。
7.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，所述线性调节装置(2)设置为线性限流器和线性稳压器中的任一种。
8.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，所述照明组(G1，G2，G3，G4)包括至少一个设计成LED的照明元件。
【文档编号】H05B37/02GK203814002SQ201420066732
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】胡飏 申请人:欧司朗有限公司