用于控制串联的LED的方法和装置制造方法及图纸

用于控制串联的ＬＥＤ的方法和装置。两个或更多ＬＥＤ串联连接在第一节点和第二节点之间，其中当跨接所述节点施加操作电压时，串联电流所述节点之间流动。一个或多个可控电流路径与至少第一ＬＥＤ并联连接，以用于至少部分地在至少第一ＬＥＤ周围转移串联电流。控制器监测至少一个表示操作电压的参数，确定可以由操作电压供电的所述串联的ＬＥＤ的最大数量，以及控制所述可控电流路径，以使当所述最大数量小于所有串联的ＬＥＤ的总数量时增大在至少所述第一ＬＥＤ周围被转移的串联电流的量。在一个实例中，可以将前面所述实现为集成电路封装以提供适于汽车应用的照明装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制串联的LED的方法和装置
技术介绍
发光二极管(LED)是基于半导体的光源，它们通常为了指示的目 的用在低功率仪器和设备的应用中。LED常规地可以获得多种颜色(例 如，红色、绿色、黄色、蓝色、白色)，这基于在其制作中所使用的 材料的类型。最近，LED的这种颜色多样性已经被开发以创建用于新的 空间照明应用的具有充足的光输出的新颖的基于LED的光源。例如， 如美国专利No. 6016038所述，在照明器材(fixture)中可以组合多 个发出不同颜色的LED,其中每一个不同颜色的LED的强度独立地变化 以产生多个不同的色度(hue)。在这样的装置(apparatus)的一个 实例中，组合使用红色、绿色和蓝色LED以从单个照明器材中真正 (literally)产生数百种不同的色度。另外，红色、绿色和蓝色LED 的相对强度可以由计算机控制，由此提供可编程的多色光源。这种基 于LED的光源已经在多种照明应用中采用，其中所希望的是颜色可变 的照明效果。例如，在此引作参考的美国专利No. 6777891 ( "891专利")企 图安排多个基于LED的发光单元作为计算机可控的"光线"(light string)，其中每个照明单元组成所述光线的单独可控的"节点"。 适合于这种光线的应用包括装饰应用和面向娱乐的照明应用(例如， 圣诞树灯、显示器灯、主题公园照明、视频和其他游戏拱廊照明等等)。 经计算机控制， 一个或多个这种光线提供各种复杂的与时间有关的、 颜色变化的照明效果。在许多实施方式中，根据多种不同的数据传输 和处理方案，照明数据以串行方式传输到给定光线的一个或多个节点， 而功率并行地提供给光线的各个照明单元(例如，从整流的高电压源， 在某些情况下使用基本的波紋电压)。每一个照明单元(以及由于照明单元的并联功率互连所产生的光 线)所需的操作电压典型地与以下问题相关每一个照明单元中的LED 的正向电压(例如取决于LED的类型/颜色，从大约2伏到3. 5伏)、 对于照明单元的每一个"颜色通道"采用多少个LED以及它们怎样互 连、以及如何组织各个颜色通道以从电源接收功率。例如，用于具有并联布置的各个颜色通道以接收功率的照明单元的操作电压可以为大约4伏到5伏，每一个通道包括一个具有大约3伏的正向电压的LED 和用于向该通道提供电流的对应的电路，该操作电压被并联地施加到 所有通道以向每一个通道中的所述一个LED和电流电路供电 (accommodate)。因此，在许多应用中，某种类型的电压转换器件 (device)是希望的，以便从更普遍可用的较高电源电压(例如12VDC、 15VDC、 24VDC、整流的线电压等等)向一个或多个基于LED的照明单 元提供通常较低的操作电压。在通常容易获得较高电源电压的应用中，普遍采用低电压LED和 基于低电压LED的照明单元作为光源的一个障碍是需要将能量从一个 电压转换为另一个电压，这在许多情况下将造成转换的无效和能量的 浪费。而且，能量转换通常要涉及类型和尺寸常常阻碍集成的功率管 理部件。常规地，LED被提供为单个的LED封装，或者多个LED串联地 或并联地连接在一个封装中。目前，包括与一些类型的功率转换电路 集成在一起的一个或多个LED的LED封装是不可用的。LED与功率转换 电路的集成的一个明显障碍涉及功率管理部件的类型和尺寸，需要所 述功率管理部件来将能量转换为驱动LED通常所需的相对较低的电压 电平。例如，电压转换装置(例如，DC-DC转换器)典型地使用电感器作 为能量存储元件，该能量存储元件不能有效地集成在硅芯片中以形成 集成电路。在单独的电感器部件作为任何集成电路的部分以及更特别 地处于LED封装中这两种情况下，电感器的尺寸也是对集成电路的实 现的严重障碍。而且，电感器典型地不可能被制作成高效的并且可以 处理相对较宽范围的电压，并且电感转换器通常需要显著的电容量以 在转换器操作期间存储能量。因此，当与单个或多个LED封装比较时， 传统的基于电感器的电压转换装置具有相当大的封脚(footprint)， 并且不容易使它们本身与LED封装集成。电容式电压转换系统存在相似的难题(challenge)。电容式系统 不能直接转换电压，而是创建固定分数的倍增的或分开的电压。所需 的电容器的数量直接相关于所述分数的分子和分母中的整数的乘积。 因为每个电容器通常还需要多个开关以将其连接到较高的电压电源与 相对较低的电压负荷之间，所以部件的数量随着分子和分母的增加而明显增加，且效率相应地降低。如果效率是突出的要求，则这些系统必须具有实际比率，这些实际比率具有一致的分子或分母；因此，在 较高电流时输入或输出是低电压，这有效地降低了效率。因此，在任 何特定的操作电压处效率不可避免地需要折衷，以减少复杂性并产生 更简单的分数。
技术实现思路
申请人已经认识到或理解，通常有用的是考虑多个照明单元或光 源(例如LED)以及其他类型的负荷的连接，以接收串联的而不是并联 的操作功率。多个LED的串联互连可以允许使用明显高于典型的LED 正向电压的操作电压，并且还可以允许多个LED或基于LED的照明单 元的操作而不需要电源(例如，壁功率(wall power)或线电压，比 如120VAC或240VAC)和负荷(即，多个串联的负载可以"直接"通过 线电压操作)之间的变压器。因此，本专利技术的各个实施例通常涉及用于控制基于LED的光源的 方法和装置，其中多元件光源的各个元件和/或多个光源本身串联地耦 合以接收操作功率。这些部件的串联互连通常使得系统的总操作电压 提高；例如三个LED或基于LED的照明单元(每一个都具有大约3VDC 到7. 4VDC的额定操作电压)可以串联连接并且以电压9VDC到24VDC 操作。当然，几乎任何适当数量的LED或基于LED的照明单元可以相 似地串联耦合，这至少部分地依赖于每一个LED或照明单元的额定操 作电压以及由可用的电源提供的预期的额定电源电压。为了下面的讨 论，将讨论与串联的LED相关的各个概念；然而，应当理解的是，这 里讨论的许多概念(如果不是所有的话)可以相似地应用于串联地耦 合以接收操作功率的LED的各种组(串联、并联、和/或串联/并联布 置)和多个基于LED的照明单元。在一个示范性实施例中，多个LED名义上(nominally)串联连接 在操作电压施加在其上的两个节点之间，并且一个或多个可控电流路 径并联地与一个或多个串联连接的LED连接。在各个方面，可控电流 路径可以实现为一个或多个可控开关以在给定LED周围(around)完 全地转移电流，或实现为可控的可变或固定的电流源，其被配置以在 该给定LED周围转移在两个节点之间流动的全部串联电流或仅仅一部分串联电流。通过这种方式，可以控制给定LED的亮度，并且在极端 情况下，可以通过在LED周围完全转移电流来完全关闭LBD。在另一方 面，控制器被配置以根据多种技术中的任意一种来控制所述一个或多 个可控电流路径；例如控制器可以基于作为照明指令而接收的数据和/ 或一个或多个与施加到所述两个节点的可用操作电压相关的被测参数 来操作一个或多个可控电流路径。更具体地，在一个实施例中，在一个或多个串联连接的LED周围 部分地或全部地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：　至少两个ＬＥＤ，它们串联连接在第一节点和第二节点之间，其中当跨接第一节点和第二节点而施加操作电压时，串联电流在第一节点和第二节点之间流动；　至少一个可控电流路径，其与所述至少两个ＬＥＤ中的至少第一ＬＥＤ并联连接 以用于至少部分地在第一ＬＥＤ周围转移串联电流；　至少一个控制器，其用于监测表示所述操作电压的至少一个参数并且确定可由所述操作电压通电的所述至少两个ＬＥＤ的ＬＥＤ的最大数量，所述至少一个控制器控制所述至少一个可控电流路径以当所述最大数量 小于所有串联连接的所述至少两个ＬＥＤ的总数量时增加在至少第一ＬＥＤ周围被转移的串联电流的量。

【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：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]