用于照明裝置的熱插拔模塊和驅動器以及照明裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于照明裝置的熱插拔模塊和驅動器以及照明裝置，所述熱插拔模塊包括：檢測單元，用于檢測熱插拔狀態以獲得檢測狀態；和阻抗調節單元，用于根據檢測狀態調節熱插拔模塊的阻抗狀態，并且其中，阻抗調節單元包括：阻抗變換單元，其阻抗能夠變換；和變換驅動單元，根據檢測狀態變換阻抗變換單元的阻抗，以調節阻抗狀態。
【專利說明】用于照明裝置的熱插拔模塊和驅動器以及照明裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于照明裝置的熱插拔模塊和驅動器以及照明裝置。
【背景技術】
[0002]LED照明技術具有照明強度高、使用壽命長并且高效節能等優點，現在已被廣泛使用，具體地，在室內的例如商店或者辦公地點，在室外的例如工地或者路邊都使用了具有LED照明技術的照明裝置。在現有的LED照明裝置中，一般通過恒流LED驅動器并使用直流電來驅動恒流LED模塊，但往往因為驅動器電路在電路開路的情況下會比在電路連接了負載的情況具有更大的輸出電壓，所以在實施熱插拔發光單兀，例如LED燈時,該發光單兀會因為該過大的輸出電壓而被損壞，并且因為無法支持熱插拔而使得該電路的使用范圍受到很大的限制。
[0003]現有技術中的一種解決方案提出，在該恒流驅動電路中設計雙級轉換電路，其中第一級用于功率因數校正、交流-直流電壓轉換和初級-次級隔離，并且第二級用于進行直流輸入電壓至直流輸出電壓的降壓轉換，并向照明裝置的發光單元供電。這樣的方案雖然可以應用于熱插拔技術，但因為使用了降壓轉換器而提高了成本，而且還無法具有更緊湊的結構。同時，雖然經過該設計的電路可大大減小熱插拔時的沖擊電流，但該沖擊電流無法完全被衰減，造成接入驅動電路的發光單元可能被損壞。此外，該驅動電路因為降壓轉換器而會存在熱插拔的檢測延遲以及關閉延遲，使得發光單元仍可能被沖擊電流損壞。
【發明內容】
[0004]為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種新型的用于照明裝置的熱插拔模塊和驅動電路，以及使用了該熱插拔模塊和驅動電路的照明裝置。根據本發明設計的熱插拔模塊，不但具有緊湊和簡單的電路設計，而且具有良好的兼容性，可有效地與任意恒流LED驅動器兼容。同時，該熱插拔模塊具有極快的反應速度，并可有效地控制可能輸出給發光單元的沖擊電流，有效地限制該電流，使得發光單元不會因為沖擊電流被損壞。
[0005]本發明的目的通過這樣一種用于照明裝置的熱插拔模塊來實現，其中，該熱插拔模塊包括:檢測單元，用于檢測熱插拔狀態以獲得檢測狀態；和阻抗調節單元，用于根據檢測狀態調節熱插拔模塊的阻抗狀態，并且其中，阻抗調節單元包括:阻抗變換單元，其阻抗能夠變換；和變換驅動單元，根據檢測狀態變換阻抗變換單元的阻抗，以調節阻抗狀態。阻抗調節單元通過調節阻抗變換單元的阻抗，可以使該模塊適應熱插入或者熱拔出的狀態，提供了在這些狀態中，控制和調節電路的輸出電流，從而調節沖擊電流的可能性。
[0006]根據本發明的設計，變換驅動單元包括:高阻抗驅動單元，被設計為使得阻抗變換單元調節為高阻抗；以及低阻抗驅動單元，被設計為使得阻抗變換單元調節為低阻抗。根據檢測單元的檢測結果，高阻抗驅動單元可將模塊的阻抗調節為高阻抗，從而在例如熱插入的狀態中抑制輸入電流，最終抑制了沖擊電流；低阻抗驅動單元可將該模塊的阻抗調節為低阻抗，從而在例如熱拔出的狀態中恢復輸出電流。
[0007]根據本發明的設計，檢測狀態包括表征無負載的第一狀態、表征熱插入的第二狀態以及表征熱拔出的第三狀態。這樣的設計可有效的滿足在熱插拔過程中電路所處的各種狀態的要求，從而保證了該驅動電路的穩定性和兼容性。
[0008]優選的，阻抗變換單元包括:高阻抗單元，根據第二狀態和第三狀態被變換驅動單元激活；以及低阻抗單元，根據第一狀態和第二狀態被變換驅動單元激活，并且根據第三狀態依次去激活和激活。高阻抗單元和低阻抗單元可適應在熱插拔過程中的各種狀態，以調節驅動電路的內部阻抗，從而改變輸出電流，以抑制沖擊電流或者恢復驅動電路的輸出電流。
[0009]根據本發明的設計，檢測單元包括:緩沖單元，連接至發光單元；以及熱插拔檢測單元，根據緩沖單元所提供的信號控制變換驅動單元以調節阻抗變換單元。在熱插入或熱插拔的過程中，緩沖單元可暫時阻擋驅動電路的輸出電流的瞬間變化，并向熱插拔檢測單元提供信號，以調節阻抗變換單元，從而改變驅動電路的內部阻抗。
[0010]優選的，高阻抗單元包括至少一個具有高阻抗的電子器件。具有高阻抗的電子器件可在例如熱插入的時候增大電路的阻抗，從而降低輸出電流。
[0011]優選的，電子器件設置為NTC電阻、PTC電阻和半導體器件中的任意一種。這樣的電子器件可有效的在例如熱插入的時候增大電路的內部阻抗，從而減小輸出電流。
[0012]優選的，低阻抗單元包括至少一個可控開關器件。這樣，可在例如熱拔出后，通過低阻抗驅動單元打開并導通可控開關器件，降低電路的內部阻抗，使得輸出電流恢復至原來較大的值。
[0013]優選的，可控開關器件設置為功率M0SFET、雙極性晶體管和IGBT中的任意一種。這樣的器件可有效的被低阻抗驅動單元控制，并在導通后具有較小的阻抗，便于調節驅動電路的內部阻抗。
[0014]優選的，高阻抗驅動單元包括第二晶體管、第二電阻和第三電阻，其中，第二晶體管的控制電極連接至第二電阻和第三電阻之間，第二晶體管的參考電極接地。通過第二電阻和第三電阻的分壓，可有效的控制第二晶體管的開關，并由該兩個電阻的比率限定了經高阻抗單元衰減后的輸出電流的大小。
[0015]優選的，低阻抗驅動單元包括第一電阻和第一齊納二極管，其中，第一電阻通過第一齊納二極管接地，并且第二晶體管的工作電極連接至第一電阻和第一齊納二極管之間。借助該第一電阻和第一齊納二極管，可有效的控制低阻抗單元的開關。
[0016]優選的，熱插拔檢測單元包括第三二極管和/或第一電容器，其中，第三二極管和/或第一電容器通過變換驅動單元接地。第三二極管在例如熱插入的時候，通過緩沖單元向高阻抗驅動單元提供信號，以激活高阻抗單元。并且第三二極管和第一電容器在例如熱拔出的時候，可使緩沖單元復位，并同時向高阻抗驅動單元提供信號，以激活高阻抗單元。
[0017]優選的，熱插拔檢測單元還包括第二二極管，其中，第三二極管的陰極連接第二二極管的陰極并通過第二二極管接地。
[0018]優選的，緩沖單元包括第一電感，其中，第一電感通過可控開關器件接地。電感可有效的阻擋在熱插拔的過程中的輸出電流的瞬間變化，并在例如熱拔出的時候進行復位，以準備應對下一次的熱插拔過程。
[0019]本發明的另一個目的通過這樣一種用于照明裝置的驅動器來實現，其中，驅動器包括根據以上的熱插拔模塊。這樣的驅動器可有效地滿足和適應熱插拔過程中各種電路狀態，以保證照明裝置的穩定性和可靠性。
[0020]優選的，驅動器還包括第一檢測電阻和輸出電容器，其中，第一檢測電阻和輸出電容器的一端均接地。
[0021]本發明的另一個目的通過這樣一種照明裝置來實現，照明裝置包括至少一個發光單元和根據以上的熱插拔模塊和/或根據以上的驅動器。這樣的照明裝置具有可靠和反應迅速的熱插拔功能，并可有效地抵抗因為熱插拔過程中沖擊電流所可能帶來的損壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]附圖構成本說明書的一部分，用于幫助進一步理解本發明。這些附圖圖解了本發明的實施例，并與說明書一起用來說明本發明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標號表示。圖中示出:
[0023]圖1是根據本發明的熱插拔模塊的功能模塊示意圖；以及
[0024]圖2是根據本發明的具有熱插拔模塊的照明裝置的具體電路示意圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出了根據本發明的熱插拔模塊100的功能模塊示意圖。如圖1所示，該熱插拔模塊100包括檢測單元I和阻抗調節單元2，其中該阻抗調節單元2會根據檢測單元I所檢測到的熱插拔的狀態S，例如熱插入S2、熱拔出S3或者無負載SI的狀態，進行驅動電路的阻抗的調節，例如可增大阻抗或者減小阻抗。根據這樣設計的熱插拔模塊100，可與現有的其他恒流驅動電路和例如設計為LED的發光單元連接并兼容，有效地提供熱插拔的功倉泛。
[0026]具體地，檢測單元I設計為包括緩沖單元11和熱插拔檢測單元12，緩沖單元11可直接與例如發光單元連接，并在發光單元接入的時候向熱插拔檢測單元12提供信號，并且，熱插拔檢測單元12根據該信號控制設置在阻抗調節單元2中的變換驅動單元22，以最終調節阻抗單元2中的阻抗變換單元21，從而改變驅動電路的內部阻抗。
[0027]此外，該阻抗調節單元2中還設置有高阻抗驅動單元221和低阻抗驅動單元222，根據檢測單元I的檢測狀態S，在例如熱插入的情況下，熱插拔檢測單元12可控制高阻抗驅動單元221以驅動并激活高阻抗單元211，使得驅動電路的阻抗變大，其中該高阻抗單元211設置于所述阻抗變換單元21中；在例如熱拔出的時候，低阻抗驅動單元222可先關閉低阻抗單元212，使得驅動電路因為高阻抗單元211而具有變大的阻抗，并在熱拔出結束后，低阻抗驅動單元222驅動并激活低阻抗單元212，使得高阻抗單元211被關閉，驅動電路的內部阻抗變小。其中，該高阻抗單元211可設計為高阻抗電阻211，還可設計為NTC電阻、PTC電阻和半導體器件中的任意一種，并且低阻抗單元212可設計為功率M0SFET、雙極性晶體管和IGBT中的任意一種，但不僅限于這些，其他可達到相似或相同效果的電子器件也可用于本發明中。
[0028]圖2示出了根據本發明的具有熱插拔模塊100的照明裝置200的具體電路示意圖。該照明裝置200包括驅動器201和與驅動器201連接的發光單元L，其中驅動器201包括以上所述的熱插拔模塊100，并且發光單元L的兩個端口 Tl、T2分別與驅動器201的兩個輸出端口 T3、T4連接。同時，該驅動器201還包括輸出電容器Ccap和第一檢測電阻Rsl，該輸出電容器Ccap和第一檢測電阻Rsl的一端接地,并且另一端分別與熱插拔模塊100連接。這樣的熱插拔模塊100可與現有的其他任意恒流LED驅動器兼容，并提供良好的熱插拔功能。其中，這樣的具有熱插拔模塊100的驅動器可應用于例如具有單個輸出電流檢測電阻的驅動電路、具有多個輸出電流檢測電阻的驅動電路以及應用于具有切相控制的驅動電路中。
[0029]在第一狀態SI，即無負載或者在發生熱插入之前，由于第三端口 Τ3的驅動電壓，在經過第一電阻Rl后，設計為可控開關器件的第一晶體管Ql被激活并被打開。其中第一晶體管Ql可設計為場效應管M0SFET，也可設計為例如雙極型晶體管或者IGBT。
[0030]在第二狀態S2，即熱插入的時候，第一電感LI保持并阻擋會引起沖擊電流的輸出電壓的瞬間變化，通過第三二極管D3、第三電阻R3、第二電阻R2以及第二晶體管Q2，第一晶體管Ql被關閉，該持續時間由第二晶體管Q2的基極電流和第一晶體管Ql的柵極電容確定，并在該時間內，第一電感LI的電流上升，并在第一晶體管Ql關閉后，第一電感LI的電流經過高阻抗單元211流過，而不是低阻抗單元212的第一晶體管Q1。其中，該高阻抗單元211可設計為一般的電阻，還可設計為正溫度系數電阻PTC或者負溫度系數電阻NTC或者其他受控于某種阻抗狀態的半導體器件。當在第四端口 Τ4的電壓通過例如設計為簡單的電阻的低阻抗單元211衰減后，第二晶體管Q2被關閉，其中根據第二電阻R2和第三電阻R3，可確定第二晶體管Q2被關閉時的第四端口 Τ4的電壓的閾值，之后第一晶體管Ql被打開，從而高阻抗單元211被繞過，發光單元L可具有額定的電流，此時驅動電路201的電流可完全的通過發光單元L并對其進行供電。
[0031]在第三狀態S3，即熱拔出的時候，第一電感LI此時已通過第一晶體管Q1、第二二極管D2以及第一電容Cl被重置，并將第一電感LI上的電壓轉移至第一電容器Cl上，其中這個過程持續時間小于I微秒，即使例如在第一電感LI并未完全放電得到重置之前，發生熱插入動作，也不會產生沖擊電流，因為第四端口 Τ4的電壓無法在I微秒之內發生變化。在第一電感LI完全得到重置后，第一電容器Cl上的電壓經發電后可打開第二晶體管Q2，這樣第一晶體管Ql得以通過第二晶體管Q2進行放電，此后，該第一電容器Cl得以重置。通過第一電容器Cl、第三電阻R3和第二晶體管Q2，第一晶體管Ql被關閉后又接著被激活打開，從而第一電感LI已準備好進行下一次的熱插拔動作。
[0032]圖2所示的僅為本發明的示例，本發明可以有各種變形，例如在具有單輸出的應用、在具有多個檢測電阻的電流可調節的應用以及在切相調光電路中的應用。
[0033]以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
[0034]參考標號
[0035]I 檢測單元
[0036]11 緩沖單元
[0037]12 熱插拔檢測單元
[0038]2 阻抗調節單元
[0039]21 阻抗變換單元
[0040]22變換驅動單元
[0041]221高阻抗驅動單元
[0042]222低阻抗驅動單元
[0043]211高阻抗單元
[0044]212低阻抗單元
[0045]100熱插拔模塊
[0046]200照明裝置
[0047]S檢測狀態
[0048]SI第一狀態
[0049]S2第二狀態
[0050]S3第三狀態
[0051]L發光單元
[0052]Ql第一晶體管
[0053]Q2第二晶體管
[0054]Rl第一電阻
[0055]R2第二電阻
[0056]R3第三電阻
[0057]Dl第一齊納二極管
[0058]D2第二二極管
[0059]D3第三二極管
[0060]Cl第一電容器
[0061]LI第一電感。
【權利要求】
1.一種用于照明裝置(200)的熱插拔模塊(100)，其特征在于，包括: 檢測單元(1)，用于檢測熱插拔狀態以獲得檢測狀態(S);和 阻抗調節單元(2)，用于根據所述檢測狀態(S)調節所述熱插拔模塊(100)的阻抗狀態， 并且其中，所述阻抗調節單元(2)包括: 阻抗變換單元(21)，其阻抗能夠變換；和 變換驅動單元(22)，根據所述檢測狀態(S)變換所述阻抗變換單元(21)的阻抗，以調節所述阻抗狀態。
2.根據權利要求1所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述變換驅動單元(22)包括: 高阻抗驅動單元(221 )，被設計為使得所述阻抗變換單元(21)調節為高阻抗；以及 低阻抗驅動單元(222)，被設計為使得所述阻抗變換單元(21)調節為低阻抗。
3.根據權利要求1所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述檢測狀態(S)包括表征無負載的第一狀態(SI)、表征熱插入的第二狀態(S2)以及表征熱拔出的第三狀態(S3)。
4.根據權利要求3所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述阻抗變換單元(21)包括: 高阻抗單元(211)，根據所述第二狀態(S2 )和所述第三狀態(S3 )被所述變換驅動單元(22)激活；以及 低阻抗單元(212)，根據所述第一狀態(SI)和第二狀態(S2)被所述變換驅動單元(22)激活，并且根據所述第三狀態(S3)依次去激活和激活。
5.根據權利要求1所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述檢測單元(I)包括: 緩沖單元(11)，連接至發光單元(L);以及 熱插拔檢測單元(12)，根據所述緩沖單元(11)所提供的信號控制所述變換驅動單元(22)以調節所述阻抗變換單元(21)。
6.根據權利要求4所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于，所述高阻抗單元(211)包括至少一個具有高阻抗的電子器件。
7.根據權利要求6所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于，所述電子器件設置為NTC電阻、PTC電阻和半導體器件中的任意一種。
8.根據權利要求4所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于，所述低阻抗單元(212)包括至少一個可控開關器件(Ql)。
9.根據權利要求8所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于，所述可控開關器件(Ql)設置為功率MOSFET、雙極性晶體管和IGBT中的任意一種。
10.根據權利要求2所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述高阻抗驅動單元(221)包括第二晶體管(Q2)、第二電阻(R2)和第三電阻(R3)，其中，所述第二晶體管(Q2)的控制電極連接至所述第二電阻(R2)和所述第三電阻(R3 )之間，所述第二晶體管(Q2 )的參考電極接地。
11.根據權利要求10所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述低阻抗驅動單元(222)包括第一電阻(Rl)和第一齊納二極管(Dl)， 其中，所述第一電阻(Rl)通過所述第一齊納二極管(Dl)接地，并且所述第二晶體管(Q2)的工作電極連接至所述第一電阻(Rl)和所述第一齊納二極管(Dl)之間。
12.根據權利要求5所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述熱插拔檢測單元(12 )包括第三二極管(D3 )和/或第一電容器(Cl)， 其中，所述第三二極管(D3)和/或所述第一電容器(Cl)通過所述變換驅動單元(22)接地。
13.根據權利要求12所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述熱插拔檢測單元(12 )還包括第二二極管(D2 )， 其中，所述第三二極管(D3)的陰極連接所述第二二極管(D2)的陰極并通過所述第二二極管(D2)接地。
14.根據權利要求5所述的熱插拔模塊(100)，其特征在于， 所述緩沖單元(11)包括第一電感(LI)， 其中，所述第一電感(LI)通過可控開關器件(Ql)接地。
15.一種用于照明裝置(200)的驅動器(201)，其特征在于，所述驅動器(201)包括根據權利要求1至14中任一項所述的熱插拔模塊(100)。
16.根據權利要求15所述的驅動器(201)，其特征在于， 所述驅動器(201)還包括第一檢測電阻(Rsl)和輸出電容器(Ccap)， 其中，所述第一檢測電阻(Rs I)和所述輸出電容器(Ccap )的一端均接地。
17.一種照明裝置(200)，所述照明裝置(200)包括至少一個發光單元(L)和根據權利要求I至14中任一項所述的熱插拔模塊(100)和/或根據權利要求15-16中任一項所述的驅動器(201)。
【文檔編號】H05B37/02GK104427679SQ201310367771
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】張泉 申請人:歐司朗有限公司