用于控制多串联负载中的各个负载电流的方法和设备技术

技术编号:5415753 阅读:209 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
发光设备(100)包括用于产生第一频谱辐射(503)的一个或多个第一LED(202),以及用于产生第二不同频谱辐射(505)的一个或多个第二LED(204)。第一和第二LED电串联在第一节点(516A)和第二节点(516B)之间,在所述节点上施加工作电压(516)时,串联电流(550)在该第一和第二LED之间流动。可控电流路径(518)与第一LED和第二LED中的一个或二者并联,从而至少部分地转移串联电流,使得通过第一LED的第一电流(552)和通过第二LED的第二电流(554)不相同。此类的电流转移技术可以用于补偿在热瞬态期间所产生的光的颜色或色温的漂移,这种漂移是由于对于不同类型的LED,存在不同的温度相关的电流到通量的关系而引起的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制多串联负载中的各个负载电流的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求2007年10月9日提交的标题为"IntegratedLED-Based Luminaire for General Lighting”的序列号为60/978,612的美国临时申请的优先权,通过援引将其 全部内容并入在此。政府利益的声明本专利技术是在美国能源部所授予的许可号DE-DE-FC26-06NT42932下由政府资助所完成的。美国政府在本专利技术中具有特定权利。
技术介绍
最近已经发现串联负载(即,串联连接以便接收电流的多个电传导设备)在固态 照明中的可应用性。发光二极管是经常在低功率仪器和装置应用中用于指示目的的基于半 导体的光源。基于在制造LED中所使用的材料的类型,通常可以获得各种颜色(例如红色、 绿色、黄色、蓝色、白色)的LED。伴随发光器件的发展和光通量的改进方面的进步,LED的 这种颜色变化性最近已经被利用来创造出新颖的基于LED的光源,其对于新的空间照明应 用具有足够的光输出量。例如,美国专利No. 6,777,891考虑将多个基于LED的发光单元设置为计算机可控 的“光串”,其中每个发光单元构成了光串中的单独可控的“节点”。适合于此类光串的应用 包括面向装饰和娱乐的发光应用(例如,圣诞树的光、显示器的光、主题公园照明、视频和 其他游戏拱廊照明等)。经由计算机控制,一个或多个此类的光串提供了各种复杂的随时间 变化且颜色变化的发光效果。在许多实现中,根据各种不同的数据传输以及处理主题,发光 数据以串行方式传送到给定光串的一个或多个节点,而功率以并行方式提供给串中的各个 发光单元(例如,从经整流的高压源进行提供,在某些时刻具有显著的纹波电压)。每个发光单元(以及串,由于发光单元的并行功率互连)所需的工作电压通常与 每个发光单元中的LED的正向电压(例如,取决于LED的类型/颜色,从大致2伏到3. 5伏) 有关,发光单元的每个“颜色通道”使用多少LED以及它们是如何互连的,以及各种颜色通 道是如何组织以接收来自功率源的功率。例如,具有并行设置的用以接收功率的各个颜色 通道(每个通道包括一个具有3伏量级的正向电压的LED以及向该通道提供电流的相应电 路)的发光单元的工作电压可以是4到5伏的量级,其将并行地施加于所有的通道以便供 给每个通道中的一个LED和电流电路。相应地,在许多应用中,期望某种类型的电压转换设 备,以便从更为常用的高功率电源电压(例如,12¥0(、15¥0(、24¥0(、经整流的线电压(line voltage)等)提供用于一个或多个基于LED的发光单元通常较低的工作电压。在通常容易获得较高电源电压的应用中广泛采用低电压LED以及基于低电压LED 的发光单元作为光源的一个障碍是需要将能量从一个电压转换到另一个电压,其在许多情 况下会导致转换低效且浪费能量。此外,能量转换典型地涉及类型和尺寸通常会阻碍集成 的功率管理部件。常规地,多个LED提供为单个的LED封装,或多个LED串联或并联在一个 封装中。对于LED和功率转换电路的集成而言的一个显著障碍与将能量转换成驱动LED通常所需的相对低电压水平的功率管理部件的类型和尺寸有关。鉴于上文,涉及LED的最近的其他申请(例如在美国专利申请公开号 2008-0122376-A1中所讨论的)涉及多个LED的串行互连以允许使用显著高于典型的LED 正向电压的工作电压,并且还允许操作多个LED或基于LED的发光单元而不需要功率源 (例如,诸如120VAC或240VAC的墙功率或线电压)和负载之间的转换器(即,多个串联的 负载可以从线电压“直接”工作)
技术实现思路
申请人:已经认识到并且理解控制多个串联负载,例如LED光源,能实现众多的发 光应用,其中在配置成提供可变颜色或基本上白光的照明设备中可以将高效的并且特别订 制的电源与光源集成在一起。申请人同样认识到并且理解,具体的控制方面,尤其是对多个 串联的负载中的各个负载的电流的控制,可以有助于此类照明设备的各种工作特性,并且 特别地,可以根据热瞬态来补偿所生成的光的颜色或色温的漂移。相应地,本专利技术的一个方面涉及发光设备,包括用于产生具有第一频谱的第一辐 射的至少一个第一 LED,以及用于产生具有不同于第一频谱的第二频谱的第二辐射的至少 一个第二 LED。至少一个第一 LED和至少一个第二 LED串行电连接在第一节点和第二节点 之间。当工作电压施加在第一节点和第二节点上时,串联电流在第一节点和第二节点之间 流动。开关电源提供功率因子校正和工作电压。开关电源控制与至少一个第一 LED和至少 一个第二 LED之一并联的至少一个可控电流路径,从而至少部分地转移串联电流绕过至少 一个第一 LED和至少一个第二 LED之一,使得通过至少一个第一 LED的第一电流和通过至 少一个第二 LED的第二电流不相同。本专利技术的另一方面涉及一种用于控制在热瞬态期间由基于LED的光源所生成的 白光的色温。基于LED的发光设备包括用于产生具有第一频谱的第一辐射的至少一个第一 LED和用于产生具有不同于第一频谱的第二频谱的第二辐射的至少一个第二 LED,其中所 述白光从第一辐射和第二辐射的混合得到。至少一个第一 LED和至少一个第二 LED串行电 连接在第一节点和第二节点之间,并且当工作电压施加在第一节点和第二节点上时,串联 电流在第一节点和第二节点之间流动。该方法包括步骤生成代表至少一个第一 LED和至 少一个第二 LED的附近的温度的温度信号;以及基于温度信号控制与至少一个第一 LED和 至少一个第二 LED之一并联的至少一个可控电流路径,从而至少部分地转移串联电流绕过 至少一个第一 LED和至少一个第二 LED之一,使得通过至少一个第一 LED的第一电流和通 过至少一个第二 LED的第二电流不相同。本专利技术的另一方面涉及一种用于控制在热瞬态期间由基于LED的光源所生成的 白光的色温的设备。基于LED的光源安装在热传导基座上,并且热传导基座中形成有接近 于基于LED的光源的凹部。设备包括具有用于插入到形成在热传导基座中的凹部的突部的 印刷电路板。设备进一步包括布置在印刷电路板的突部上的温度传感器,使得当印刷电路 板插入到形成在热传导基座中的凹部时,温度传感器基本上嵌入在热传导基座中接近于基 于LED的光源处。设备进一步包括布置在印刷电路板上的并且构成用于提供用于基于LED 的光源的工作电压和功率因子校正的开关电源的多个部件,开关电源包括至少一个集成电 路(IC)控制器。正如为了本公开而在此所使用的,术语“LED”应该被理解为包括任意的电发光二 极管或任意类型的基于载流子注入/结的能够响应于电信号生成辐射的系统。因此,术语 LED包括但不限于响应于电流而发光的各种基于半导体的结构、发光聚合体、有机发光二极 管(OLED)、电致发光条带等。 具体地,术语LED表示可以配置成在红外线频谱、紫外线频谱和可见频谱的各个 部分(通常包括从大致400纳米到大致700纳米的辐射波长)中的一个或多个中产生辐射 的所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)。LED的一些例子包括但不限 于各种类型的红外线LED、紫外线LED、红色LED、蓝色LED、黄色LE本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种发光设备(100),包括:用于产生具有第一频谱的第一辐射(503)的至少一个第一LED(202);用于产生具有不同于第一频谱的第二频谱的第二辐射(505)的至少一个第二LED(204),其中:所述至少一个第一LED和所述至少一个第二LED串行电连接在第一节点(516A)和第二节点(516B)之间;以及当工作电压(516)施加在所述第一节点和所述第二节点上时,串联电流(550)在所述第一节点和所述第二节点之间流动;以及开关电源(414),用于提供功率因子校正和所述工作电压,所述开关电源控制与所述至少一个第一LED和所述至少一个第二LED之一并联的至少一个可控电流路径(518),从而至少部分地转移所述串联电流绕过所述至少一个第一LED和所述至少一个第二LED之一,使得通过所述至少一个第一LED的第一电流(552)和通过所述至少一个第二LED的第二电流(554)不相同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:M达塔IA利斯
申请(专利权)人:飞利浦固体状态照明技术公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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