CN107409454A - Led照明系统 - Google Patents

Abstract

一种LED灯布置结构，其为适以取代在照明器具中的荧光灯，该照明器具具有镇流器以将电力供应到该灯。该种LED灯布置结构包含其配置在多个群组中的多个LED，其中所述群组的LED可连接在多个电路组态中，其包括至少第一电路组态、与第二电路组态，第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路。该种LED灯布置结构还包含：第一电路，其适以产生输出而指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器；及，第二电路，其适以基于该第一装置的输出而在第一电路组态与第二电路组态之间改变该多个群组的LED的连接。该种LED灯布置结构产生至少200流明的光通量，且/或用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量。

Description

LED照明系统

技术领域

本发明总体涉及LED灯与LED照明，且特别涉及适以取代在照明器具之中的荧光灯的LED灯，该照明器具具有用于和荧光灯所一起使用的镇流器(ballast)。

背景技术

荧光照明已经出现在周遭许多年。此形式的照明在开始时作为对于白炽灯泡的一种很有效率的替代物，但近来在效率与功率消耗方面而言在某个程度上已经被LED照明所超越，而且在如下文所述的其他方面亦然。

荧光灯一般包含灯管，其填充有惰性气体与少量的水银，且在二端为覆盖有双销的端盖。端盖含有一条发热线以预热在灯管之内的气体且使水银蒸发，以便帮助该荧光灯的点火。一旦该荧光灯点火，由导通的电流所产生的热量使该荧光灯保持在操作状态。为了有利于此等启动条件且限制在操作期间通过该荧光灯的电流，且因此限制所消耗的功率，一种电气镇流器连接在干线电源供应器与该荧光灯之间且电力经由该镇流器而供应到该灯。

当最初采用时，仅有可用的镇流器为与电源供应器串联放置到荧光灯的纯为电感或电抗的组件，其由于电感器的依赖于频率的阻抗来限制AC电流而限制所消耗的功率。不合意的结果是相当低的功率因子与相当高的电抗功率。此等类型的镇流器通常称作为磁性镇流器。

近来，电子镇流器已经被采用。此类的电子镇流器通常先将AC干线电力转换成为DC电力，且随后将DC电力转换成为高频的AC电力以驱动荧光灯。较新近的电子镇流器有源控制通过荧光灯的电流且有源控制由该镇流器其本身所吸收的AC功率。此允许该系统为具有接近1的值的功率因子。即使由组合的电子镇流器与荧光灯所吸收的功率仅稍微低于一种具有磁性镇流器的系统，电抗功率大为降低。该镇流器其本身的效率亦为改善。

虽然LED照明其本身仅比荧光照明为稍微更有效率，其具有诸多其他的优点。举例来说，对于LED照明而言不需要任何的水银，LED照明方向性更好，LED不需要太多尽力以控制或调节所消耗的功率，且使用寿命优于荧光照明而大为提高。

因此，用LED照明系统来取代现存的荧光照明系统通常为合意。然而，对于该种取代的成本相当高。缺乏适当的电路以处理该镇流器的替换LED灯归因于该镇流器而无法插入在其设计用于荧光灯的照明器具中，故用于荧光灯的现存的照明器具必须作替换。结果，即使是考虑到LED灯的明显优点，许多的用户仅仅用另一个荧光灯来取代损坏的荧光灯。当在一种多灯管的照明器具中的仅有单个荧光灯管已经损坏时，用LED灯来取代荧光灯的动机进一步减弱。更换该照明器具将造成抛弃仍在运作状况的荧光灯管。

结果，对于当安装在设计用于荧光灯的一种现存照明器具中时可进入操作的一种LED灯有所需要。

目前，在市面上有可放置在一种现存照明器具中而形状为类似于荧光灯管的LED灯。然而，此等LED灯要求该照明器具将镇流器拆除且重新接线以在没有镇流器的介入的情况下而将LED灯直接连接到干线电源供应器。拆除与重新接线该照明器具所需的工作抵消在切换到LED照明所涉及的许多(若非所有)节省，或甚至造成更高的成本。

因此，不需要照明器具的修改的一种替换灯较佳。先前，LED灯的设计将必须就电子器件方面而修改以允许新的LED灯被插入到一种现存的荧光照明器具的灯座且受到一种磁性或电子镇流器的影响，即使经常事先未知照明器具是包含较旧的磁性电感器式镇流器还是较新的电子式镇流器。

可能的组态的实例针对于一种磁性镇流器5而显示在图1且针对于一种电子镇流器6而显示在图2，镇流器5、6连接到干线电源供应器7。LED灯1包含LED 2与LED驱动器电路3、以及保证LED驱动器的适当运作的安全装置4。该种安全装置4确保的是，在电路被实际建立以点亮该荧光灯之前，先前的荧光灯在两侧上被连接到镇流器5、6与干线电源7的组合。

此方式需要电力的一种二阶段的转换以(至少大约)再次得到用于LED 2的干线电源供应。第一转换由镇流器5或6所实行，且第二转换由LED灯1之中的内部LED驱动器3所转换。关于调整对于LED的电力，借由LED灯1之中的LED驱动器3的转换步骤或阶段应至少大约为反向于镇流器5或6的转移特性，对于电子镇流器而言需要LED驱动器3的二个操作模式，由于当将LED灯1插入到现存的照明器具时通常不知道镇流器的精确类型(基于磁性电感器的镇流器或电子镇流器)。

很期望为能够制造单一类型的LED灯，而非数种类型以顺从该镇流器的类型，此亦将避免在购买所需类型的替换LED灯之前而必须确定该镇流器的类型的问题。除了造成的组态(configuration)的复杂度、成本与无效率之外，至少就制造方面而言，为了提供其取决于镇流器的类型的此选择，图1与图2的优选为一致的LED驱动器3将要求检测实际配置在照明器具中的镇流器的类型且针对于不同类型的镇流器而不同地操作。

本发明对付上述的问题。

发明内容

本发明的第一方面包含一种LED灯布置结构，其适以取代在照明器具中的荧光灯，该照明器具具有镇流器以将电力供应到该灯。该种LED灯布置结构包含配置在多个群组中的多个LED，其中所述群组的LED可连接在多个电路组态中，其包括至少第一电路组态、与第二电路组态，第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路。该种LED灯布置结构还包含：第一装置，其适以产生输出而指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器(例如：电子镇流器)；及，第二装置，其适以基于该第一装置的输出而在第一电路组态与第二电路组态之间改变该多个群组的LED的连接。该种LED灯布置结构产生至少200流明(lumen)的光通量(luminous flux)，或用于所述LED的LED芯片(die)各者具有至少1流明的光通量，或该种LED灯布置结构产生至少200流明的光通量且用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量。

所述群组的LED可配置为多个群组的LED。所述群组的LED优选地为各自包含多个LED，且优选地为均为含有相同类型的相同数目个LED，但所述群组亦可能为不同。

该第一与第二电路组态以所述群组的LED被连接在一起以形成一串的LED的方式不同。该第一电路组态可对应于所有的所述群组的LED被串联连接，例如：跨于该LED灯布置结构的电源供应线路，且该第二电路组态可对应于所有的所述群组的LED被并联连接到彼此。举例来说，所述LED可被配置在三个群组中，且该第二装置可包含二个开关，该二个开关被配置以在所有三个群组的LED被串联连接的电路组态与所有三个群组的LED彼此被并联连接的电路组态之间将该三个群组切换。

替代而言，该第一与第二电路组态可在被串联连接的LED的群组的数目相对(vs.)被并联连接的群组的数目方面不同。该第一电路组态可包含比该第二电路组态为更多个的连接在串联串中的LED。在一个实施例中，该第一电路组态对应于所有所述群组的LED的一种串联连接，即：所有所述群组被一起连接在串联电路。当来自该第一装置的输出指出该镇流器是磁性镇流器时，该第二装置可适以将该多个群组的LED连接为该第一电路组态。因此，当该LED灯布置结构由磁性镇流器所供应电力时，所述群组的LED可被一起连接在串联电路，导致跨于该灯的整个LED串的较高的电压降。

该第一与第二电路组态亦可能或替代而言在跨于该布置结构的电源供应线路连接的所述群组的LED的数目相对(vs.)被旁路或断开的所述群组的LED的数目方面不同。

在缺少供应到该LED灯布置结构的电力的情况下，所述LED可配置在第一电路组态。以此方式，该第一电路组态可为默认组态，例如：可适合用于具有磁性镇流器的照明器具的一种串联组态。若该LED灯布置结构置放到具有例如磁性镇流器的照明器具中，则该布置结构可适以维持在该默认组态中。若该布置结构置放到具有不同类型的镇流器(例如：电子镇流器)的照明器具中，则该布置结构可适以切换到该第二电路组态。

在一个实施例中，该第二电路组态对应于所述群组的LED的至少一部分的一种并联连接。当来自该第一装置的输出指出该镇流器是非磁性镇流器，例如：电子镇流器，该第二装置可适以将该多个群组的LED连接为第二电路组态。因此，当该LED灯布置结构由非磁性镇流器(例如：电子镇流器)来供应电力，所述群组的LED可连接在一起，使得所述群组的LED的一些或全部并联连接于彼此，导致跨于该灯的整个LED串的较低的电压降，即：低于针对于第一电路组态。

当来自该第一装置的输出指出该镇流器是磁性镇流器时，该第二装置可适以将该多个群组的LED连接为其中该多个群组的LED被串联连接的该第一电路组态，而当来自该第一装置的输出指出该镇流器是非磁性镇流器，例如：电子镇流器时，该第二装置可适以将该多个群组的LED连接为其中所述群组的LED的至少一部分被并联连接的该第二电路组态。

该种LED灯布置结构可被装配使得在操作期间，跨于该第一电路组态的电压降高于跨于该第二电路组态的电压降。

该第一装置可包含下列之一者或多者：(a)感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电力的频率，该第一装置基于该感测的频率而产生其输出；(b)感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电压或电流的谐波含量，该第一装置基于该感测的谐波含量而产生其输出；(c)感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电压或电流的变化率，该第一装置基于该感测的变化率而产生其输出；(d)感测电路，其适以感测该镇流器的输出阻抗，该第一装置基于该感测的输出阻抗而产生其输出；(e)感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电流或电压的振幅，该第一与第二装置合作以感测当该布置结构被连接在该第一或该第二电路组态之一者的电流或电压，该第一装置基于该感测的振幅而产生其输出。

若该感测的频率在某个预定频率范围内，该第一装置与该第二装置可适以将该多个群组的LED连接在该第二电路组态中。该预定频率范围对应于从磁性镇流器或电子镇流器之一者所输出的频率范围。

当该第一装置包含适以感测供应到该LED灯布置结构的电力的频率的感测电路时，若该感测的频率在第一预定频率范围内，该第一与第二装置可适以将该多个LED连接在该第一电路组态中，且若该感测的频率在不同于该第一预定频率范围的第二预定频率范围内，该第一与第二装置可适以将该多个LED连接在该第二电路组态中。该第一预定频率范围可对应于从磁性镇流器所输出的频率范围且该第二预定频率范围对应于从电子镇流器所输出的频率范围。用于感测供应到该布置结构的电力的频率的该感测电路可包含滤波器(例如：RC网络或有源滤波器)、或用于区别不同频率的其他电路。

该第二装置可包含单个开关，诸如：一个晶体管或多个晶体管(经配置例如为达灵顿(Darlington)对)、机械或机电开关等，且可包含多个开关。

该多个LED、该第一装置、与该第二装置可配置在单个(整体)外壳中且在适合来取代在照明器具中的荧光灯的一种组态，例如：在具有允许该LED灯布置结构被装配到针对于荧光灯管所设计的照明器具中的尺寸、形状、与端子位置的一种组态。该外壳可为管状的形状，一般为符合一种习用的荧光灯管的形状。替代而言，所述LED、该第一装置、与该第二装置可配置在一个或多个单独的外壳之中，其装配在一起以形成其适合来取代在照明器具中的荧光灯的一种组态。

在操作中，该种LED灯布置结构可设计或适以产生在和磁性或电子镇流器之一者所一起使用的该第一电路组态中的该多个LED的功率输出，其为实质等于在和磁性或电子镇流器的另一者所一起使用的该第二电路组态中的该多个LED的功率输出。该种LED灯布置结构可设计使得在照明器具的操作中，由连接在和磁性镇流器所一起使用的该第一或第二电路组态之一者中的该多个LED所产生的光通量水平实质等于由和该磁性镇流器所一起使用的荧光灯管所产生的光通量水平。这使该种LED灯布置结构能够提供来自该第一与第二组态二者中的所述LED的大约相同的光输出，即：不论安装在该照明器具中的镇流器的类型为何。

在一种照明器具中，由装配在和磁性镇流器所一起使用的该第一或第二电路组态之一者中的该多个LED所产生的光通量水平优选地为实质等于由和该磁性镇流器所一起使用的荧光灯管所产生的光通量水平。该种配置因此优选地为设计以如同当其置放在安装有磁性镇流器的照明器具中时的一种习用荧光灯管而提供来自所述LED的大约相同的光输出。该种配置亦可设计以如同当其置放在安装有电子镇流器的照明器具中时的一种习用荧光灯管而提供来自所述LED的大约相同的光输出。

在本发明的第二个方面中，该种LED灯布置结构可选用为还包括：第三装置或电路，其用于感测指出通过该多个LED的至少一部分的电流为低于阈值的条件，且产生输出；及，第四装置或电路，其用于基于该第三装置的输出而切换该多个LED的电路组态(例如，在不同电路组态之间改变LED灯布置结构的多个群组的LED的连接)。

用于切换电路组态的该第四装置可适以某个占空比而在该第一电路组态与第二电路组态之间、在该第一电路组态与另一个电路组态之间、或在该第二电路组态与另一个电路组态之间切换。用于切换电路组态的该第四装置可设计以在具有某个占空比的不同电路组态之间切换，例如：在电源供应电压的各个周期期间。举例来说，该占空比可包含对于该电源供应电压的周期的第一部分而切换到该第一电路组态且对于该电源供应电压的周期的其余部分而切换到另一个不同电路组态。在此实例中，该其他电路组态可为该第二电路组态，或可为不同于该第一与第二电路组态的第三电路组态。该第三与第四装置可设计以利用装配在照明器具中的磁性镇流器的电感而用于切换该电路组态，这是由于该磁性镇流器的电感发挥作用以缩短通过所述LED的零或几乎为零的电流的时间周期。结果，单独的电感可从所述电路所省略，或相较于将用其他方式为所需要者的较小电感可被使用。

该占空比可选择以降低在该第一与第二电路组态中的该多个LED的功率输出之间的差异。举例来说，当在该第二电路组态中的光输出可借由以某个占空比而在该第二电路组态与另一个(第三)电路组态之间切换来作调整，该占空比可选择以达成较接近于该第一电路组态者的光输出。以此方式，该种配置可输出相同或类似量的光，不论被装配在照明器具中的镇流器的类型为何，例如：磁性或电子式。

用于切换电路组态的该第四装置亦可能或附加为适以占空比而在所述电路组态之间切换，该占空比至少部分基于该第一装置的输出而确定。以此方式，可调整以某个占空比而在电路组态之间的切换，附加或替代而言，这取决于被装配在照明器具中的镇流器的类型，例如：磁性或电子式。举例来说，用于一个类型的镇流器(例如：磁性镇流器)的占空比可为不同于当该种配置为和另一个类型的镇流器(例如：电子镇流器)所一起使用时的占空比。镇流器的类型可例如借由用于感测其供应到本发明的第一个方面的该种配置的功率的频率的该第一装置的输出而确定。

用于感测当通过该多个LED的至少一部分的电流为低于阈值时的条件的该第四装置可适以测量流过该多个LED的至少一部分的电流、测量施加到该多个LED的至少一部分的电压、且/或测量施加到该多个LED的至少一部分的电压的相位。该第四装置可因此使用不同的测量以检测通过所述LED的低电流的该条件。

用于切换电路组态的该第四装置可类似于本发明的第一个方面的该第二装置而构成，且该第二装置与该第四装置可至少部分实施在相同的电路组件。以此方式，该第二与第四装置可使用一些或全部的相同电路组件以降低所需要的构件的数目。举例来说，构成该第二装置的相同的一个或多个晶体管开关亦可构成该第四装置。

用于感测当通过该多个LED的至少一部分的电流为低于阈值时的条件的该第三装置可装配以供在当通过该多个LED的至少一部分的电流实质为零的时间周期的至少一部分期间而致动用于切换该多个LED的电路组态的该第四装置。以此方式，该电路组态可在当通过所述LED的电流为零或近乎零(即：大约在电源供应电压的零交越点)时的电源供应周期的部分期间而改变。

注意，亦为可能的是，本发明的第二个方面的该种LED灯布置结构亦可被应用在其省略本发明的第一个方面的该第一装置与第二装置的一种配置中。

本发明的第三个方面包含一种控制电路，其适用于在照明器具中的操作，该照明器具具有镇流器以将电力供应到一种LED灯布置结构。该种LED灯布置结构包含配置在多个群组中的多个LED，其中所述群组的LED可连接在多个电路组态中，包括至少第一电路组态、与第二电路组态，该第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路，且其中至少该种LED灯布置结构产生至少200流明的光通量或用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量。该种控制电路包含：第一装置，其适以产生输出而指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器；及，第二装置，其适以基于该第一装置的输出而在该第一电路组态与第二电路组态之间改变该LED灯布置结构的多个群组的LED的连接。本发明的第三个方面的控制电路对应于上文所述且详述于下文的该种LED灯布置结构的第一装置与第二装置的组合，且可包含本文所述的特征的任一者或全部。例如，第一电路组态可包括比第二电路组态更多数量的连接在串联串中的LED。第一电路组态可对应于所有群组的LED的连接。当来自第一装置的输出指出镇流器为磁性镇流器时，第二装置可适以将多个群组的LED连接成第一电路组态。第二电路组态可对应于所述群组的LED的至少一部分的并联连接。当来自第一装置的输出指出镇流器是非磁性镇流器时，第二装置可适以将多个群组的LED连接成第二电路组态。当来自第一装置的输出指出镇流器是磁性镇流器时，第二装置可适以将多个群组的LED连接成多个群组的LED被串联连接的第一电路组态，并且当来自第一装置的输出指出镇流器是非磁性镇流器时，第二装置可适以将多个群组的LED连接成所述群组的LED的至少一部分被并联连接的第二电路组态。在操作期间，跨于第一电路组态的电压降可高于跨于第二电路组态的电压降。第一装置可包括适以感测由照明器具供应至该布置结构的电力的频率的感测电路，用于产生第一装置的输出的。第一装置可包括适以感测由照明器具供应至该布置结构的电压或电流的谐波含量的感测电路，用于产生第一装置的输出。第一装置可包括适以感测由照明器具供应至该布置结构的电压或电流的变化率的感测电路，用于产生第一装置的输出。第一装置可包括适以感测由镇流器的输出阻抗的感测电路，用于产生第一装置的输出。第一装置可包括适以感测由照明器具供应至该布置结构的电压或电流的感测电路，该第一和第二装置合作以感测当该布置结构连接在第一电路组态时和当该布置结构连接在第二电路组态时的电流或电压，并且第一装置适以基于此生成第一装置的输出。因此，本发明的第三个方面考虑一种控制电路，其用于和一种适合LED灯所一起使用，该LED灯具有可在不同电路组态之间切换的群组的LED。

本发明的第四个方面包含一种照明器具，其适用于使用一个或多个荧光灯，该种照明器具包含适用以供给所述荧光灯能量的一个或多个磁性或电子镇流器，其中该照明器具装配有如本文所述的一个或多个LED灯布置结构以取代该一个或多个荧光灯。

本发明的第五个方面提出一种操作LED灯布置结构的方法，该LED灯布置结构适以取代在照明器具中的荧光灯，该照明器具具有镇流器以将电力供应到该灯。该LED灯布置结构包含配置在多个群组中的多个LED，其中所述群组的LED可连接在多个电路组态中，包括至少第一电路组态、与第二电路组态，该第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路，且其中至少该LED灯布置结构产生至少200流明的光通量或用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量。该种方法包含：产生输出信号，其指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器；及，基于输出信号，在该第一电路组态与该第二电路组态之间改变该多个群组的LED的连接。

该第一电路组态可包含比该第二电路组态为更多个的连接在串联串中的LED。该第一电路组态可对应于所有所述群组的LED的一种串联连接。改变该多个群组的LED的连接可包含：当来自输出信号的输出指出该镇流器是磁性镇流器时，将该多个群组的LED连接为该第一电路组态。

该第二电路组态可对应于所述群组的LED的至少一部分的一种并联连接，且改变该多个群组的LED的连接可包含：当输出信号指出该镇流器是非磁性镇流器时，将该多个群组的LED连接为该第二电路组态。改变该多个群组的LED的连接可包含：当输出信号指出该镇流器是磁性镇流器时，将该多个群组的LED连接为其中该多个群组的LED被串联连接的该第一电路组态，而当输出信号指出该镇流器是非磁性镇流器时，将该多个群组的LED连接为其中所述群组的LED的至少一部分被并联连接的该第二电路组态。跨于该第一电路组态的电压降可高于跨于该第二电路组态的电压降。

产生输出信号可包含下列之一者或多者：(a)感测供应到该LED灯布置结构的电力的频率，且基于该感测的频率而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出；(b)感测供应到该LED灯布置结构的电压或电流的谐波含量，且基于该感测的谐波含量而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出；(c)感测供应到该LED灯布置结构的电压或电流的变化率，且基于该感测的变化率而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出；(d)感测将电力供应到该LED灯布置结构的该镇流器的输出阻抗，且基于该感测的输出阻抗而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出；(e)感测当该LED灯布置结构被连接在该第一电路组态或该第二电路组态之一者时供应到该LED灯布置结构的电流或电压的振幅，且基于该感测的振幅而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出。

该种方法可包含：感测供应到该LED灯布置结构的电力的频率，且若该感测的频率在某个预定频率范围内，将该多个群组的LED连接在该第二电路组态中。该预定频率范围可对应于从磁性镇流器或电子镇流器之一者所输出的频率范围。该种方法可包含：若该感测的频率在第一预定频率范围内，将该多个LED连接在该第一电路组态中，且若该感测的频率在不同于该第一预定频率范围的第二预定频率范围内，将该多个LED连接在该第二电路组态中。该第一预定频率范围可对应于从磁性镇流器所输出的频率范围，且该第二预定频率范围可对应于从电子镇流器所输出的频率范围。

针对于本发明的第一个到第四个方面的在本文所述的相同特征与考虑亦适用于在本文所述的方法。

该种方法可还包含：配置该第一与第二电路组态，使得当操作在具有磁性或电子镇流器之一者的该第一电路组态中时的该多个LED的功率输出实质等于当操作在具有磁性或电子镇流器的另一者的该第二电路组态中时的该多个LED的功率输出。

该种方法可还包含：配置该第一与第二电路组态，使得由装配在和磁性镇流器所一起使用的该第一或第二电路组态之一者中的该多个LED所产生的光通量水平实质等于由和该磁性镇流器所一起使用的荧光灯管所产生的光通量水平。

该种方法可还包含：感测指出通过该多个LED的至少一部分的电流为低于阈值的条件且产生输出；及，基于输出而切换该多个LED的电路组态。

该切换电路组态的步骤可包含：以一个占空比在该第一电路组态与另一个电路组态之间、或在该第二电路组态与另一个电路组态之间切换。该占空比可被选择以降低在该第一与第二电路组态中的该多个LED的功率输出之间的差异。切换电路组态可附加或替代包含：以一个占空比在所述电路组态之间切换，该占空比至少部分基于用于感测频率的该第一装置的输出而确定。

该种方法还可包含：在当通过该多个LED的至少一部分的电流实质为零时的时间周期的至少一部分期间而切换该多个LED的电路组态。

该种方法可还包含：感测指出通过该多个LED的至少一部分的电流为高于第一阈值或低于第二阈值的条件，当通过该多个LED的至少一部分的电流为高于该第一阈值时，将提供到该布置结构的电能的至少一部分储存在能量储存装置中，且当通过该多个LED的至少一部分的电流为低于该第二阈值时，释放先前储存的能量。释放先前储存的能量可包含：将储存在该能量储存装置中的能量的仅有一部分供应到该多个LED的至少一部分。

该种方法可还包含：感测由该照明器具所供应到该布置结构的电力的频率，提供连接为跨于该布置结构的二条输入电源连接线路的可变阻抗，且基于所感测的频率而改变该可变阻抗。

该种方法可还包含：若该感测的频率在某个预定频率范围内，则提高该可变阻抗的阻抗。该预定频率范围可对应于从磁性镇流器或电子镇流器之一者所输出的频率范围。该种方法可还包含：将该可变阻抗的阻抗提高到这样一个阻抗，其为足以使当磁性镇流器使用以将电力供应到该布置结构时，存在于该照明器具中的启动器组件不被致动。

在本发明的第四个方面中，可选择地还包括：第五装置或电路，用于感测指出通过该多个LED的至少一部分的电流为高于第一阈值或低于第二阈值的条件；及，能量储存装置或电路，用于储存提供到该布置结构的电能的至少一部分，其中该能量储存装置适以当该第五装置的输出是指出通过该多个LED的至少一部分的电流为高于第一阈值时储存额外的能量，且适以当该第五装置的输出是指出通过该多个LED的至少一部分的电流为低于第二阈值时释放先前储存的能量。以此方式，能量可在电源供应周期的峰值(例如：当通过所述LED的电流为高于第一阈值)期间而储存在该能量储存装置中，且先前储存在该能量储存装置中的能量可在电源周期的谷值(例如：当通过所述LED的电流为低于第二阈值)期间而释放以使得其流过所述LED。

该种配置可装配以将储存在该能量储存装置中的能量的仅有一部分供应到该多个LED的至少一部分。释放所储存能量的仅有一部分导致该能量储存装置的更有效率的操作。

用于感测指出通过该多个LED的至少一部分的电流为高于第一阈值或低于第二阈值的条件的该第五装置可类似于本发明的第一方面的第三装置而构成，且该第三装置与该第五装置可至少部分实施在相同的电路组件。以此方式，该第三与第五装置可使用一些或全部的相同电路组件以降低所需要的构件的数目。

在本发明的第五方面中，该种配置可选择地还包括：第六装置或电路，用于感测由照明器具所供应到该布置结构的电力的频率，且产生输出；及，可变阻抗，其连接为跨于该布置结构的二条输入电源连接线路，该可变阻抗提供根据用于感测频率的该第六装置的输出而改变的阻抗。如上所述，感测供应到该布置结构的电力的频率可区别磁性或电子镇流器，故该可变阻抗可取决于装配到该照明器具的镇流器的类型而改变。

若所感测的频率在某个预定频率范围内，用于感测频率的该第六装置与该可变阻抗可适以提高该可变阻抗的阻抗。该预定频率范围可对应于从磁性镇流器或电子镇流器之一者所输出的频率范围。

用于感测频率的该第六装置可类似于本发明的第一方面的该第一装置而构成，且用于感测频率的该第一装置与用于感测频率的该第六装置可至少部分实施在相同的电路组件。以此方式，该第一与第六装置可使用一些或全部的相同电路组件以降低所需要的构件的数目。

该可变阻抗可包含阻抗与开关，该开关用于将该阻抗连接或断开在跨于该布置结构的二条输入电源连接线路。该可变阻抗可替代为包含第一阻抗、第二阻抗、与开关，该开关用于将该第一阻抗或第二阻抗之一者连接在跨于该布置结构的二条输入电源连接线路。

该种配置可包含二个导电插销，其位于外壳的一端且适用于连接到该照明器具，所述插销连接到该布置结构的二条输入电源连接线路，其中该可变阻抗连接在所述导电插销之间。

该可变阻抗可适以当用于感测频率的该第六装置的输出为指出关于磁性镇流器的操作时增大阻抗。该可变阻抗可适以增大阻抗到这样一个阻抗，其为足以使当使用磁性镇流器以将电力供应到该布置结构时，存在于该照明器具中的启动器组件不被致动。

附图说明

下文本发明的某些考虑、方面与实施例的说明，参考伴随的附图，其中相同或类似的组件、构件与方面以相同的参考标号来标示，且其仅作为举例而提出且绝不应解释为限制根据本发明的实施例。在所述附图之中：

图1显示用于在具有基于电感器的磁性镇流器的照明器具中的配置的一种组态；

图2显示用于在具有电子镇流器的照明器具中的配置的一种组态；

图3显示对于电子镇流器的功率特性，纵轴为功率，横轴为电压；

图4显示对于基于电感器的磁性镇流器的模型化的功率特性，纵轴为功率，横轴为电压；

图5显示一种LED灯布置结构的一个实施例的示意代表图；

图6显示一种LED灯布置结构的另一个实施例的示意代表图；

图7显示图6的实施例且还包括线路调整电路的示意代表图；

图8显示一种LED灯布置结构的再一个实施例的示意代表图；

图9显示用于区别用于一种LED灯布置结构的镇流器类型的一种电路的再一个实施例的示意代表图；

图10显示用于区别用于一种LED灯布置结构的镇流器类型的一种电路的另一个实施例的示意代表图；

图11显示用于一种LED灯布置结构的能量储存电路的示意代表图；

图12显示用于一种LED灯布置结构的可变阻抗电路的示意代表图；

图13显示功率特性的组合代表图，这些功率特性针对于用于数种不同组态的LED群组的模型化的磁性镇流器(曲线A)与模型化的电子镇流器(曲线B、C、D、与E)、以及针对于其使用电路组态的同步切换的模型化的磁性镇流器(曲线F)；

图14显示在安装有习用荧光灯的一种照明器具中的对于磁性镇流器的输入电压与来自磁性镇流器的输出电流的示波器测量；

图15显示在不具有线路调整装置的一种LED灯布置结构的实施例中的输入电压、输入电流、对于负载的整流电流、与切换电流的示波器测量；且

图16显示在具有线路调整(regulating)电路的一种LED灯布置结构的实施例中的输入电压、输入电流、对于负载的整流电流、与切换电流的示波器测量。

具体实施方式

关于本发明实施例的特征的解说就技术性质与现象而言被提出，随后为本发明的示范的实施例。

磁性与电子镇流器均为设计以起始、控制及限制供应到荧光灯管的电流且调节由灯管所消耗的功率。因为LED的电子特性，本发明的实施例基于惊人的深刻理解在于，二个类型的镇流器均适以作用为初级的LED驱动器，其中，具有特定数目个LED的一个或多个串或群组的总顺向电压确定实际消耗的功率。

发光二极管(LED,light emitting diode)是一种半导体的光源，例如：具有pn结，其当致动时而发出光线。当适合的电压被施加时，电子能够和在该装置内的电子空穴复合，以光子的形式而释放能量。此效应称为电发光，且该光线(对应于光子的能量)的颜色由该半导体的能带间隙所确定。用于照明目的的LED经常和一个或多个磷光体结合以加宽或改变该LED装置的发射的频谱。若在该LED的阳极的电压较在该LED的阴极的电压为正，LED的顺向电压为跨于该LED的电压降。在特定的顺向电压(其可借由串联连接具有已知特性的特定数目个LED而大致估计)，所述LED将消耗如同在该同一个镇流器上的等效荧光灯管的相等或近似相等量的功率。

所述LED可配置在形成一串的LED的一种电路中，且LED可添加到该串或从该串移除以改变在该串中的LED数目且/或改变在该串中的串联或并联连接的LED数目。因此，该LED串的总顺向电压可作调整，因而提高或降低功率输出。

磁性与电子镇流器关于不同输入功率水平可呈现不同行为。图3描绘对于一种典型的电子镇流器的特性曲线，其中由该镇流器所供应的功率随着输出电压为提高而近乎线性增大，展示其作为电流源的应用性。注意，电子镇流器典型包括过功率保护，其在一旦该功率达到某个水平而自动调降由该镇流器所产生的电流。

图4描绘对于一种典型的磁性镇流器(不包括过功率保护)的特性曲线。如在图4所示，由该镇流器所供应的功率随着输出电压而增大到在点10的最大值且之后随着电压进一步提高而减小。当使用磁性镇流器给一串的LED供电时，相对于在最大点10的情况的该LED串的总顺向电压的增大将造成将操作点移位到最大点10的右侧而造成功率的减小。

如可在图4所看出，当操作在低于最大值10时，该特性曲线呈现在二个不同电压的相同功率输出。举例来说，40瓦特的功率输出在大约50V与210V的操作电压而达成，如在图4的虚线11与12所指出。在此二个电压，照明器具将操作在二个不同电流水平与二个不同功率因子而实质为相同的功率输出。虽然在较高电压的操作点，电抗功率显著减小，且在线圈与连接接线的电阻损失、以及镇流器铁心的磁化与饱和损失因此亦减小，使得在上述的输出功率的照明器具具有较低的输入功率且结果其更有效率操作。

LED一般为比荧光灯管(稍微)更有效率产生光线，且因为LED照明方向性，来自将光线重新指向于期望方向的损失较低，使得针对于LED照明的所需的功率一般为显著低于在相同光级(light level)的荧光照明。然而，当操作在低电压点时，效率将大为折衷，其可能完全抵消由于LED照明的使用所设想到的功率节省。

对照之下，根据本发明的一方面所提出的配置的效率在由图4的虚线12所识别的较高电压点为显著较高。结果，较高电压的组态(在比关联于图4的最大点10的电压水平为更高的电压水平的操作点)较佳，至少针对于具有磁性镇流器的照明器具而言。对照之下，电子镇流器一般为装配用于“(有源)功率因子修正”，其必须要功率因子为实质恒定而不考虑输入电压操作点。因此，在电子镇流器中，系统效率主要由干线输入功率到电子镇流器的高频输出功率的转换的效率所确定。因为有源功率因子修正，降低输出功率伴随着输入功率的减小，使得该种系统的操作消耗较少的功率。

关于磁性镇流器与电子镇流器二者的上述考虑的结果在于，优选地为均兼容于电子与磁性镇流器二者的根据本发明的一个实施例的配置可操作在二个不同的电压水平且在二个不同的电流水平，其可对于通常配置在供和替换的荧光灯所一起使用的照明器具中的该二个类型的镇流器(即：磁性与电子)而言为显著不同。

操作条件的实例显示在下表。

表1.1：针对于荧光灯

表1.2：针对于本发明的一个示范实施例

根据一个实施例，提出了一种配置，其为适用于在不同类型的镇流器所需要的不同电压与电流水平的操作。

在本发明的实施例中，针对于各别类型的磁性与电子镇流器的不同的电压与电流水平借由将多个LED配置在可根据安装在照明器具中的镇流器类型而改变的电路组态中所达成。所述LED可配置为一串的LED，且来自该镇流器的电源供应电压施加在跨于该LED串。该LED串包含多个群组或子串的LED，其可被配置在至少二个不同电路组态中，各个电路组态具有至少所述群组的LED的至少一部分者被连接为不同于在另一个电路组态中的电路(即：LED串)。各个群组的LED将通常包含多个LED，在一个群组中的LED被串联或并联或以二者的组合连接，且亦可能具有包含单个LED的一个或多个群组。

该LED灯布置结构产生至少200流明的光通量，且优选地产生至少600流明、1800流明、或数千流明的更高许多的光通量以适用于荧光灯管被典型使用在其中的照明应用，诸如：办公室照明。所述LED被形成在LED芯片之上，且所述LED芯片的各者产生至少1流明的光通量，且优选地产生更高的光通量，使得使用在适用于取代荧光灯管的LED灯布置结构中的LED数目不过量。

一个可能的实施方式是将所述LED配置为多个群组，其被连接而使得所述群组之一者或多者可配置为串联或并联到彼此以改变该LED串的电路组态。另一个可能的实施方式是旁路或短路或断开所述群组的LED之一者或多者以改变该LED串的电路组态。

该LED串的电路组态可借由包括一个或多个开关以改变在所述群组的LED之间的连接而变化。所述群组的LED可独立切换(即：将一个群组的LED切换成和其他群组的LED为串联或并联的一种组态，或旁路、短路、或断开一个群组的LED)，或多个群组可同时切换以达成在多个群组的LED的电路组态中的一种协调改变。举例来说，对于包含三个群组的LED的一个LED串而言，该三个群组可在其中该三个群组的LED为跨于电源供应电压而串联连接的串联组态与其中该三个群组的LED为跨于电源供应电压而并联连接到彼此的并联组态之间切换。

图5显示一种示范的LED灯布置结构13的示意代表图，该LED灯布置结构13包含二个全波整流器31a、31b与阻抗32a、32b(其可在不同的实施例中为电感器、电阻器或其组合)以及跨所述整流器的输出处的电源供应线路30a、30b配置的LED串(安全开关亦显示在整流器31a、31b与阻抗32a、32b之间)。该布置结构13可被装配在尺度可相比于习用的荧光灯管的单个外壳中且能够装配到代替荧光灯管的习用的荧光照明器具。

在图5所示的实施例具有位于朝向外壳的一端的整流器31a与位于另一端的整流器31b的一种二端式设计，其适用于接收跨于二个整流器的输入的干线电源供应电压。然而，配置结构13亦可适用于一端式操作，其接收跨于在外壳的一端的所述整流器之一者的干线电源供应电压。

该LED串包含配置在第一群组16之中的LED 14与配置在第二群组17之中的LED15。群组16、17的各者包括串联连接在子串中的多个LED、以及串联连接在第二个子串中的选用的多个LED，第二个子串和第一个子串为并联连接。在各个群组中的LED的总数以及所述群组的配置结构可用下述的方式而选择以使所造成的实际消耗功率为等于例如要被取代的荧光灯所消耗的功率。

配置结构13还包含：第一旁路连接18，其中第一开关19并联连接到第一群组16的LED与连接二极管23；以及，第二旁路连接20，其中第二开关21并联连接到第二群组17的LED与连接二极管23。在一个替代实施例中，连接二极管23可由适合的受控制开关所取代。开关19与21在下文被称作为组态开关，共同形成切换电路，这是由于它们作用为改变该LED串的电路组态。

该LED串的电路组态可借由操作该组态开关19与21而改变。当组态开关19与21均打开(即：未导通)时，LED群组16与17跨于电源供应线路30a、30b而串联连接(透过二极管23)。当组态开关19与21均闭合(即：导通电流)时，LED群组16与17跨于电源供应线路30a、30b而并联连接。若开关19闭合且开关21打开，第二个群组17的LED连接为跨于电源供应线路30a、30b，而第一个群组16维持串联于第二个群组17且为有效旁路。若开关19打开且开关21闭合，第一个群组16的LED连接为跨于电源供应线路30a、30b，而第二个群组17维持串联于第一个群组16且为有效旁路。

因此，配置结构13的四个操作模式得以实现。在一个优选实施例中，借由控制组态开关19、21，使得其均呈现相同状态(例如：二个开关均打开或二个开关均闭合)，其中有助于该开关控制，同时实现充分多样的操作，以允许该种配置结构13为适用于磁性或电子镇流器。

包含组态开关19、21的该切换(开关)电路可被控制以取决于使用在照明器具中的镇流器的类型而调整电路组态。这可借由提供控制电路而达成，该控制电路检测磁性镇流器、或电子镇流器的存在，或区别该二种类型的镇流器，且因此提供输出以控制该切换电路。举例来说，该控制电路可检测该镇流器的特性，例如：借由检测由该镇流器所输出的电压或电流的频率、谐波含量、或变化率，或测量该镇流器的输出阻抗。该控制电路的一个实施例显示在图7且描述于下文，虽然诸多其他的实施方式亦可如本文所述而使用。

在一个实施例中，当磁性镇流器由该控制电路所检测，接着当非磁性(例如：电子)镇流器由该控制电路所检测，该控制电路将输出提供到该切换电路以供在串联串中(即：在第一电路组态中)的更多个LED的连接。用于磁性镇流器的第一电路组态可包含例如所有所述群组(子串)的LED的一种串联连接。当非磁性镇流器(例如：电子镇流器)由该控制电路所检测，该控制电路将不同的输出提供到该切换电路，以触发该切换电路而切换到不同电路组态。举例来说，当非磁性镇流器被检测，来自该控制电路的输出可致使该切换电路实现所述群组的LED的至少一部分的一种并联连接(即：第二电路组态)。

这可在图5的实施例中而达成，借由当该控制电路接收其指出磁性镇流器被使用的输入而打开组态开关19与21二者，且当该控制电路接收其指出电子镇流器被使用的输入而闭合组态开关19与21二者。这造成改变该LED串的电路组态，使得当磁性镇流器被使用，该二个群组16、17的LED串联连接为跨于电源供应线路30a、30b，且当电子镇流器被使用，该二个群组16、17的LED并联连接为跨于电源供应线路30a、30b。以这个方式，跨于该LED串的顺向电压取决于用以驱动该LED灯布置结构的镇流器的类型而改变。

该控制电路可使用种种方法以区别磁性类型的镇流器与非磁性的镇流器(例如：电子镇流器)。举例来说，从该镇流器而供应到灯的电力的电压或电流的频率可被检测。磁性镇流器操作于干线的频率，其通常为50或60Hz，且电子镇流器操作于高频，其典型为在20kHz与50kHz之间，视镇流器的类型与品牌而定。在操作频率的这个差异可使用以区别镇流器的类型。频率检测电路可使用以提供用于切换所述LED群组的电路组态的控制信号。任何适合的电路可被使用，其可产生取决于输入的频率的输出，例如：该频率是高于还是低于阈值、抑或是在某个范围内。该种电路更详细描述于下文。

该镇流器输出的频率亦可借由测量流过所述LED的AC电流所引起的所述LED所发出的光线的振幅的变化的频率而检测。举例来说，包含光二极管的一种电路可使用来产生输出以区别磁性或电子镇流器。该光二极管可逆向偏置，且通过该光二极管的逆向电流由感测电阻器(例如：和该光二极管串联的电阻器)所监测。跨于该感测电阻器的电压的频率可接着例如借由使用微处理器或微控制器的取样而被测量，且输出取决于该频率而产生。

在镇流器的输出电流或电压中的谐波的测量可用以区分磁性与电子镇流器。磁性镇流器具有在输出电流或电压中的极少或无谐波，而电子镇流器产生准正弦波输出的相当高谐波含量，即：高于基频的较高阶的频率。在图9所示的一个实施方式中，一种电路40包含：模拟到数字(A/D,analog-to-digital)转换器42，其用于将该镇流器输出转换到数字信号；及，微控制器43，其用于实行该信号的一种快速傅立叶变换(FFT)。电路40可使用负载41(例如：被动式电阻器或电阻器网络)，其被切换跨于镇流器5/6的输出端子为一段短暂的期间，例如：数秒，实现镇流器输出电流的取样以产生数字信号。该FFT将产生指示在各阶的频率的谐波含量(偶数与奇数均可被检查)的结果，且该微控制器可以以此来产生指出是存在磁性镇流器还是电子镇流器的输出44。一种典型的磁性镇流器将呈现对于高达第13阶的谐波为几乎无任何可测量的值，而一种典型的电子镇流器将呈现其操作频率的从第3阶到第13阶的谐波含量的实质值。

镇流器检测亦可借由测量该镇流器所供应的电压或电流的斜率(变化率)而达成，由于对于电子镇流器的斜率将比其对于磁性镇流器而言为较高。这可例如借助跨于该镇流器的负载、以及用于随着时间来取样跨于负载的电压的A/D电路而实施。该电路可包含用于取样该电压的微控制器。在一个实施方式中，例如：在图9所示而装配，跨于该负载的电压的振幅对微控制器的固定列的频率脉冲(以相较于电子镇流器的更高的频率)而作比较。该微控制器程序规划以确定在一段短时间期间(例如：1微秒或某数目个频率周期)的负载电压的振幅的差异，以提供该镇流器输出电流的斜率的指示。由于磁性与电子镇流器的输出频率大为变化，该斜率亦将变化且可被用以区别不同类型的镇流器。

镇流器的输出阻抗亦可被测量以区别镇流器的类型。一般而言，磁性镇流器将具有性质主要为电感的输出阻抗，而电子镇流器将具有性质主要为电容的输出阻抗。在图10所示的实施方式中，镇流器输出阻抗可由电路45所检查，电路45包含振荡器46、A/D电路47、与微控制器48。镇流器5/6从所述LED所断开，且预定的电压信号例如由振荡器46所施加在跨于镇流器5/6的输出端子且造成的电压与电流由A/D电路47所测量，使得能够由微控制器48确定输出阻抗以及产生指出存在的是磁性镇流器还是电子镇流器的输出49。

由该LED灯布置结构所提取的电流亦可被测量以区别镇流器的类型。在实施方式中，当电力被施加到该LED灯布置结构时，切换电路将所述LED连接为适用于电子镇流器的一种电路组态，例如：其中所述群组的LED的至少一部分者为并联连接到其他群组的LED。所述LED接通，且流过所有LED的总电流例如借由测量跨于和所述LED串联的感测电阻器的电压而测量。微控制器或微处理器可使用以对照预定阈值来比较所测量的电流的峰值。若(在标称电压)测量的电流的峰值高于该阈值，这指出磁性镇流器将电力供应到该LED灯布置结构，则该切换电路受到命令以将所述LED连接为适用于磁性镇流器的一种电路组态，例如：其中所有所述群组的LED为彼此串联连接。若(在标称电压)测量的电流的峰值低于该阈值，这指出电子镇流器将电力供应到该LED灯布置结构，则该切换电路将所述LED维持在适用于电子镇流器的一种电路组态。

图6显示关于具有三个群组25、26、与27的LED的一种LED灯布置结构24的另一个实例，各个群组包含相同数目个LED。以如同在图5的实施例中的类似方式，该三个群组的LED的组态可使用组态开关28与29而在串联组态与并联组态之间切换。本实施例包括多个连接二极管(其类似于在图5的实施例中的连接二极管23)以致能所述组态开关来产生不同电路组态，且这些可由开关所取代，假如其控制为适合。所述组态开关可如下文所述而被构成及控制。

图8描绘图6的配置的更详细代表图，其中所述群组25、26、与27的LED为了简化而表示为单个LED的符号。在图8所示的实施例包含二个组态开关28与29，其各者包含晶体管开关28a、29a以及频率检测电路28b、29b。开关28a、29a可包含例如：简单的晶体管开关、达灵顿(Darlington)开关与电荷泵驱动式晶体管、继电器、及/或其他类型的电子或机电开关。频率检测电路28b、29b区别一种磁性镇流器与一种电子镇流器且提供适当的输入以控制该开关28a、29a。频率检测电路28b、29b的一种简单的实施诸如在图8所显示的电感器、电阻器、电容器电路的一种滤波器、一种有源滤波器、以及可产生其区别高频(例如：来自电子镇流器)与低频(例如：来自磁性镇流器)的输出的任何电路。

在此参考下表，其包含针对于一种磁性镇流器与一种电子镇流器的结果的一个实例，二者均有关荧光灯与根据本发明的一种配置。

表2.1

关于各个群组中的LED的数目、该群组的构成、以及总串的LED的数目的选择，除了上述说明以外，下文指明。

在设计过程的开始，一个或多个LED选择具有本领域技术人员的已知考虑而确定对于设计为期望的特性。一种分析模型对于所选择的LED而建立。该种模型可能如所期望而为复杂，但一种简单的线性模型在大多数情形为充分，该线性模型包含用以代表不对称V-I(电压对电流)特性的理想二极管、用以代表该LED的顺向电压的电压源、与用以代表该LED的串联电阻的电阻器。一种分析模型对于磁性镇流器而建立。一种磁性镇流器的主要特性电感器者且最简单的模型将为具有如同该镇流器的相同电感(在操作频率所确定)的理想电感器者。

这二个模型可结合为一个模型且这个种模型可用数学或分解方式而分析以产生在若干个LED与这些LED所吸收的功率之间的关系。这些复杂度与准确性预期为取决于选取以确定这些所述模型的复杂度与准确性、这些模型已经在其中为线性化的范围、以及找到该关系的方法。在设计过程的此时，系统的模型的准确度可用经验测试来检查，使用所选择的LED与若必要而调整的方法。

其次，电子镇流器必须被模型化。当模型化电子镇流器时所遭遇的主要问题是电子镇流器的复杂度以及在不同品牌与类型的电子镇流器之间的驱动装置的大差异。一种方式是从对于特定类型的荧光灯管的预定的设置或操作点来测量且特征化参考的电子镇流器，例如：基于将被取代的荧光灯管的IEC规格。此可接着为线性化，转换成为模型且和LED模型为结合。之后，以如同关于磁性镇流器的大致相同方式，在LED数目与功率之间的关系可被推论。

这个过程可对于相等或不同长度的数个数目的并联LED串而重复，考虑的是在并联连接中的愈多个LED意指在串联连接中的愈少个LED，且因此降低功率。

所有的关系接着被绘制在单个图表，产生一组的曲线，诸如在图13所绘(所述曲线的形状与值将取决于诸多因素而改变，诸如：镇流器的类型与瓦数、所述LED的类型与温度、供应电压与频率、等等)。所述曲线显示沿着纵轴的功率为对照其沿着横轴的由镇流器所驱动的一个LED串的总顺向电压所绘制。在图13的曲线A显示对于其驱动该LED串的磁性镇流器的模型化的特性，该LED串由配置在电路组态中的选择类型的LED所构成，该电路组态具有串联与并联连接的某数目个LED以达成用于该LED串的某个顺向电压。曲线B到E显示对于电子镇流器的模型化的特性，针对于由选择类型的LED所构成而具有串联与并联连接的可变量数目个LED的LED串的电路组态的多个变型。曲线F说明对于曲线A的变化，针对于当线路调整如本文所述而使用时的磁性镇流器。

在大多数情况中，视为合意的是设计该LED灯布置结构以当和磁性与电子镇流器所一起使用时而具有相等的消耗功率。因此，最佳的操作点视为最适当选取在相关曲线的交点。然而，此等交点仅为理论的操作点，由于其很少相交在该LED串中所包括的整数个LED(即：正整数)。举例来说，当该LED串包含在一种串联连接与一种并联连接之间切换的LED群组，并联的LED群组的数目(例如：对于电子镇流器操作)优选地为相同于串联的LED群组的数目(例如：对于磁性镇流器操作)。

为了令该LED灯布置结构操作在其他功率或令该LED灯布置结构的不同电路组态操作在较为接近一起的功率，所述特性将必须移位以使得所述交点在或接近期望的点。为了达成此举，包括线路调整装置的一个实施例随后揭示在本文，其中，偏移有效将磁性镇流器上的LED串或群组的整个电压/功率曲线上移，其可借由选择在所选取干线电压的该切换装置的占空比来达成。LED功率接着针对于在曲线图上的各点而增大且交点可移位到任何功率水平(尽管仍受限于在电子镇流器组态中的整数LED值)。

一种用于确定在LED串中的LED的总数的方法描述在下文。首先，并联的LED群组的数目借由选取和最接近期望功率但总在期望功率之下的磁性镇流器特性相交的电子镇流器曲线所确定。在各个并联群组中的子串的长度接着借由挑选造成前述电子镇流器曲线上的最接近期望功率的功率的LED数目而选取。线路调整装置的偏移接着被选取以使得磁性镇流器的特性上移，使得对于由群组的数目和每个群组的LED数目的乘积所造成的LED数目的功率输出等于电子镇流器的功率或等于期望功率，视设计偏好而定。

线路调整与同步切换

电子镇流器典型设计为有源控制输出电流与输出功率且补偿在AC干线电源供应器的电压的变化。磁性镇流器一般为不提供该种补偿，且经连接到该种镇流器的灯(荧光式或LED)响应于在AC干线电压的此等变化而将呈现变动的功率消耗与变动的光输出。

为了补偿在电源供应电压的此等变化，该LED灯布置结构可包括一种线路调整电路或装置。对于所述实施例而言，磁性镇流器的电压/功率曲线并非模型化于标称AC干线电压(例如：220VAC)而是于其考虑到在电压的最大允许偏差的最大预期AC干线电压值(例如：220VAC+10％最大偏差)。以此方式，低于该最大值的所有AC干线电压值(其包括标称与最小预期的AC干线电压值)将造成低于期望的最大输出的由该灯中的LED的功率消耗，此可接着为以下述的方式而提高。

和所述LED的几乎静态的顺向电压结合的该AC干线电源供应器的交流电压导致在其对于照明器具的输入电流实质为零的期间的时间周期。此说明在图14，其显示对于磁性镇流器的输入电压与来自磁性镇流器的输出电流的示波器测量，该磁性镇流器在其被安装有习用荧光灯管的照明器具中。如可看出，输出电流波形呈现零或几乎为零的电流的小的时间周期(此后称为零电流周期)。此零电流周期发生在当施加跨于所述LED的电压(例如：在电源供应线路30a、30b的电压)下降为低于所述LED的负载电压，其在正常操作中总计为该LED串的总顺向电压。在该照明器具包括全波整流器的情形，此零电流周期在各个干线电压周期发生二次，例如：在100Hz或120Hz。

一种磁性镇流器归因于其电感而有效缩短此零电流周期，但在大多数的实际组态中，该周期继续存在，终止在瞬间的AC干线电压上升为高于该布置结构的负载电压的时刻。该LED灯布置结构可选择地包括用于降低在零电流周期期间的负载电压的装置以进一步缩小该零电流时间周期的长度。

在一个示范实施例中，所述LED的电路组态可在零电流周期的至少一部分的期间而作改变，例如：借由旁路(短路)或断开所述LED群组之一者或多者，或借由将所述LED群组之一者或多者切换成其和一个或多个其他LED群组为并联的一种并联组态。此降低关于在对于镇流器的输入的瞬间电压的负载电压(即：跨于LED串的顺向电压)，其减少瞬间供应电压超过该负载电压以使得电流再次流过所述LED所需要的时间。

所述LED的电路组态可使用专用的受控制开关、或使用LED电路组态开关之一者或多者而改变，以降低该负载电压。从具有较高负载电压的电路组态到具有较低负载电压的电路组态的此开关提高跨于磁性镇流器的瞬间电压，此导致通过所述LED的电流的较快速的升高。关于实质为零电流的时间区间缩短且功率因子提高。供应到所述LED的平均或RMS电流可借由改变当该电路组态被切换到低负载电压的时间所控制。到低负载电压的组态的切换可由基于输入电压的前馈补偿或基于实际测量的LED电流的闭回路调整所达成。

根据本发明的此方面的一个示范实施例描绘在图7。在此实施例中，控制电路34感测流过所述LED的电流且基于此电流而控制开关28。在此实施例中，控制电路34借由感测跨于LED电流为流通过其的阻抗器33的电压而感测流通过所述群组的LED 25、26、27之一者或多者的电流。在此实施例中，控制电路34还接收二个输入，即：指示感测的电流的输入以及来自频率检测器35的第二个输入。控制电路34可适以当该控制电路34接收指示在预期用于磁性镇流器的范围中的频率的来自频率检测器35的输入、以及指示感测的LED电流为低于例如零或几乎零的阈值的输入而将开关28闭合。

在此实施例中，开关29由来自频率检测器35的输入所控制，且当频率检测器35指出电子镇流器被使用时而维持闭合，且当频率检测器35指出磁性镇流器被使用时而维持打开。

举例来说，线路调整可在磁性镇流器操作期间而致能，其中，开关29闭合，产生例如一种磁性镇流器电路组态。当开关28打开时，LED群组27与26并联连接，且LED群组25和LED群组26与27的组合为串联。在该种组态中，总LED电压降单LED群组之一者的总LED电压降的二倍。开关28的闭合造成所有的LED群组(25、26、与27)为并联连接，此有效使总LED电压降为降低到单个LED群组的总电压降。因此，开关28的闭合造成在LED负载的电压的降低，且如上所解说，此降低致使在镇流器电压的提高，其导致电流的较快的升高。在所示的实施例中，开关28仅专用于线路调整的开关。替代而言，如关联于图5的实施例的上文所述，经使用于改变电路组态的开关之一者或多者可装配以进而操作为线路调整开关。

因为用于此线路调整的低的切换频率，典型为100或120Hz，在射频的电磁干扰很少。

磁性镇流器的损失相较于关于标准荧光灯管的操作而亦为稍微降低。在该种配置中的LED电压降与AC干线电压之间的较小差异降低在磁性镇流器电感器上的伏特ⅹ秒数的乘积(即：该电感器的饱和耗时较长)且因此稍微降低磁化损失。RMS或平均电流为较小，亦导致稍微降低的电阻损失。此实施例的进一步优点较大的整体效率及较低的操作温度，此提高该镇流器的寿命。根据本发明的此方面的一个实际实施例、以及在可相比的光级的一种荧光灯管的测量结果显示在下表：

表3.1

图15与图16显示借由使用根据此实施例的线路调整(亦称作为同步切换)所得到的电压与电流波形的改善。图15显示针对于非切换操作的输入电压52、输入电流53、通过所述LED的电流54、与通过开关28的电流55。图16显示针对于在相同LED功率水平的同步切换操作(即：随着零电流周期而同时地切换受控制的开关)的输入电压56、输入电流57、通过所述LED的电流58、与通过开关28的电流59。

闪烁(flicker)降低

因为电子与磁性镇流器均输出交流电流，由此等镇流器所供电的LED持续循环为通(on)与断(off)，引起所述LED闪烁。电子镇流器操作在高频(通常为超过20kHz)且此闪烁落在人眼的灵敏度范围之外。磁性镇流器操作在干线频率(通常为50或60Hz)且当全波整流器被使用时，所述LED以该频率的二倍而闪烁。此闪烁对于人眼为可感知且针对于此与其他理由而为很不合意。根据本发明的再一个选用的方面，该种LED配置可包括装置以降低或消除此闪烁。

此可借由在自所述LED的峰值光输出的周期的至少部分期间而将其来自供应到该LED配置的功率的部分电能指引为离开所述LED到储存组件、且在自所述LED的低光输出的周期的至少部分期间而将经储存的电能从该储存组件指引回到所述LED所实现。此可借由平均在光输出中的峰值与谷值而有效降低闪烁。储存及撷取供应到所述LED的能量的仅有部分者相较于针对于供应到所述LED的所有能量来进行此举而改善效率。

一个示范实施例说明在图11，其显示在先前实施例所述的LED灯布置结构的一部分为具有控制电路37的附加，控制电路37控制开关36以使能量储存到能量储存组件39及能量从该能量储存组件39撷取。

在此实施例中，控制电路37感测流过所述LED的至少一部分的电流且基于感测的电流而控制开关36。在此实施例中，控制电路37借由感测跨于LED电流为流过其的电阻器38的电压而感测流过所述群组的LED 25、26、27之一者或多者的电流。控制电路37控制开关36以选择性地将能量储存组件39连接到对于所述LED的电源供应。在此实施例中，将开关36闭合将能量储存组件39连接为跨于对于所述LED的电源供应(即：在图5-8所示的出自整流器31a、31b的输出线路30a、30b)。

控制电路37装配以当所感测的电流为高于第一预定阈值而将开关36闭合，且当所感测的电流为低于第二预定阈值(其可为等于第一预定阈值)而将开关36打开以断开能量储存组件39。通过所述LED的电流一般根据对于所述LED的电源供应的(全波整流后的)AC电压而变化。该第一与第二预定阈值设定，使得能量在通过所述LED(的一部分)的交流电流的各个周期中的峰值期间而被储存在能量储存组件39。当该感测的电流下降为低于第三预定阈值，控制电路37将开关36再次闭合以将能量储存组件39连接为跨于电源供应线路且跨于所述LED，而当该感测的电流上升为高于第四预定阈值(其可为等于该第三预定阈值)，控制电路37将开关36打开以再次断开能量储存组件39。该第三与第四预定阈值设定，使得能量储存组件39连接为跨于所述LED以在通过所述LED(的一部分)的交流电流的各个周期中的谷值期间而释放所储存的能量。

控制电路37可实施为一个或多个比较器电路或可包含较复杂的逻辑，其被实施在固线式电路或使用韧体或软件的电路或处理器。开关36可实施为简单的晶体管开关或较复杂的切换或可变阻抗电路。能量储存组件39可实施为简单的电容器或其能够储存电能的电路组件。控制电路37可感测通过所述LED的全部或一部分的电流，使用如在图11的实施例中所述的简单的电阻器或用于感测电流的其他电路配置。控制电路37可替代为配置以感测该电源供应器或跨于所述LED的全部或一部分的电压，或感测该交流电流或电压的周期的相位。

在一些实施例中，第一与第二组态开关(经描绘为在图11之中的开关28与29)亦可能或替代为闭合以将电流从该能量储存组件提取到所述LED。

控制电路37亦可包括频率检测装置或被装配以接收来自单独的频率检测电路的输入，例如：针对于在图5、6、8所示的实施例所描述，使得例如该能量储存装置基于检测的镇流器的类型而致能。在一个示范实施例中，控制电路37被装配以使得能量储存电路仅当磁性镇流器已经被检测时启用。

启动器(starter)移除

在再一个实施例中，该种LED灯布置结构选择性地具有这样一种装置以使得从荧光照明器具的启动器的移除为不必要。启动器被正常使用以使当和磁性镇流器所一起使用时荧光灯管发光。启动器通常由机械或电气的开关所组成，其周期性地将该磁性镇流器短路到串联于该荧光灯管的末端的加热器线圈的干线。在该荧光灯管发光之后，跨于该启动器的电压下降为低于某个电压而阻止该启动器操作且进而短路该灯。

因为该种LED灯布置结构操作在比其取代的荧光灯管为显著较高的电压，经装配以在电流已升高到其正常操作值之前的初始开机周期期间而由较高电压所自动致能的该启动器将继续周期性地将该灯的灯丝短路到该镇流器，引起不合意的低频闪烁。

该启动器可从照明器具所移除以防止此举发生，但是终端用户欲进行此举的失败可能造成不安全的状况与该种LED灯布置结构的毁坏。另一个解决方式将一种高阻抗的组件放置在跨于该种LED灯布置结构的接脚，即：在加热器线圈被定位在荧光灯管的处，其具有阻抗为充分高以阻止该启动器去检测在该灯管的另一侧的高电压。然而，此解决方式将引起一些电子镇流器为错误检测该灯管的寿命结束，致使其停机。

为了对付此问题，该种LED灯布置结构的再一个实施例可选用式包括其连接跨于该LED灯布置结构的连接器的可变阻抗，例如：插销(pin)，其用于将该LED灯布置结构连接到习用荧光照明器具而在通常使用于荧光灯管中的加热器线圈的位置。在系统中的磁性或电子镇流器的存在检测，且该可变阻抗取决于检测的镇流器类型而调整到高或低的阻抗值。一个示范的实施例描绘在图12，其中，控制电路53控制开关52以将高阻抗51a或低阻抗51b连接在跨于该LED灯布置结构的插销连接器50a、50b。该可变阻抗可连接为跨于存在照明器具中的一或二对连接器。

除了上述者之外的进一步修改可在没有脱离本发明的精神与范畴的情况下而作成于本文所述的结构与技术。因此，虽然特定实施例已经描述，此等者仅为实例而非为在本发明的范畴上的限制。

Claims (15)

1.一种适于取代在照明器具中的荧光灯的LED灯布置结构，该照明器具具有镇流器以将电力供应到该灯，该LED灯布置结构包含：

多个LED，其被配置在多个群组中，其中所述群组的LED能够连接在多个电路组态中，其包括至少第一电路组态、与第二电路组态，该第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路；

第一装置，其适以产生输出而指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器；及

第二装置，其适以基于该第一装置的输出而在该第一电路组态与该第二电路组态之间改变该多个群组的LED的连接；

其中至少该LED灯布置结构产生至少200流明的光通量，或用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量。

2.根据权利要求1所述的LED灯布置结构，其中该第一电路组态包含比该第二电路组态更多个的连接在串联串中的LED，其中当来自该第一装置的输出指出该镇流器是磁性镇流器时，该第二装置适以将该多个群组的LED连接为该第一电路组态，当来自该第一装置的输出指出该镇流器是非磁性镇流器时，该第二装置适以将该多个群组的LED连接为该第二电路组态。

3.根据权利要求1或2所述的LED灯布置结构，其中该第一电路组态对应于所有所述群组的LED的串联连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯布置结构，其中，在操作期间，跨于该第一电路组态的电压降高于跨于该第二电路组态的电压降。

5.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯布置结构，其中该第一装置包含感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电力的频率，该第一装置基于该感测的频率而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出。

6.根据权利要求5所述的LED灯布置结构，其中，若该感测的频率在第一预定频率范围内，该第一装置与该第二装置适以将该多个LED连接在该第一电路组态中，且若该感测的频率在不同于该第一预定频率范围的第二预定频率范围内，该第一装置与该第二装置适以将该多个LED连接在该第二电路组态中。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的LED灯布置结构，其中该第一装置包含以下一个或多个：

感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电力的频率，该第一装置基于该感测的频率而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出，

感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电压或电流的谐波含量，该第一装置基于该感测的谐波含量而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出，

感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电压或电流的变化率，该第一装置基于该感测的变化率而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出，

感测电路，其适以感测将电力供应到该LED灯布置结构的该镇流器的输出阻抗，该第一装置基于该感测的输出阻抗而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出，

感测电路，其适以感测供应到该LED灯布置结构的电流或电压的振幅，该第一与第二装置合作以感测当该LED灯布置结构被连接在该第一电路组态或该第二电路组态之一者时的电流或电压，其中该第一装置基于该感测的振幅而产生指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器的输出。

8.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯布置结构，其中该多个LED、该第一装置与该第二装置配置在单外壳中且在其适合来取代在照明器具中的荧光灯的一种组态。

9.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯布置结构，其中在操作中，该布置结构适以产生在和磁性或电子镇流器之一者所一起使用的该第一电路组态中的该多个LED的功率输出，其为实质等于在和磁性或电子镇流器的另一者所一起使用的该第二电路组态中的该多个LED的功率输出。

10.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯布置结构，其中在照明器具的操作中，由连接在和磁性镇流器所一起使用的该第一或第二电路组态之一者中的该多个LED所产生的光通量水平实质等于由和磁性镇流器所一起使用的荧光灯管所产生的光通量水平。

11.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯布置结构，其还包含：

第三装置，其用于感测指出通过该多个LED的至少一部分的电流为低于阈值的条件，且产生输出；及

第四装置，其适以基于该第三装置的输出而在不同的电路组态之间改变该LED灯布置结构的多个群组的LED的连接。

12.根据权利要求11所述的LED灯布置结构，其中用于切换该电路组态的该第四装置适以占空比而在该第一电路组态与另一个电路组态之间、或在该第二电路组态与另一个电路组态之间切换，其中该占空比被选择以降低在该第一与第二电路组态中的该多个LED的功率输出之间的差异。

13.一种照明器具，其适用于使用一个或多个荧光灯，该照明器具包含适用以供给所述荧光灯能量的一个或多个磁性或电子镇流器，其中该照明器具装配有根据前述权利要求中任一项所述的一个或多个LED灯布置结构以取代该一个或多个荧光灯。

14.一种适于在照明器具中的操作的控制电路，该照明器具具有镇流器以将电力供应到LED灯布置结构，该LED灯布置结构包含配置在多个群组中的多个LED，其中所述群组的LED可连接在多个电路组态中，其包括至少第一电路组态、与第二电路组态，该第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路，且其中至少该LED灯布置结构产生至少200流明的光通量或用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量，该种控制电路包含：

第一装置，其适以产生输出而指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器；及

第二装置，其适以基于该第一装置的输出而在该第一电路组态与该第二电路组态之间改变该LED灯布置结构的多个群组的LED的连接。

15.一种操作LED灯布置结构的方法，该LED灯布置结构适以取代在照明器具中的荧光灯，该照明器具具有镇流器以将电力供应到该灯，该布置结构包含经配置在多个群组中的多个LED，其中所述群组的LED可连接在多个电路组态中，其包括至少第一电路组态、与第二电路组态，该第二电路组态具有所述群组的LED的不同电路配置，其中所述群组的LED的至少一部分连接为不同于在该第一电路组态中的电路，且其中至少该LED灯布置结构产生至少200流明的光通量或用于所述LED的LED芯片各者具有至少1流明的光通量，该种方法包含：

产生输出信号，其指出该镇流器是磁性镇流器还是非磁性镇流器；及

基于输出信号，在该第一电路组态与该第二电路组态之间改变该多个群组的LED的连接。