具有色溫移位的可調光源的製作方法

2023-09-18 01:18:00

專利名稱：具有色溫移位的可調光源的製作方法
技術領域：
本申請總體上涉及包括LED作為光源的照明設備。
背景技術：
由於大功率LED的發展，利用LED作為照明光源而不僅作為指示燈是眾所周知的。 在歐洲，照明設備由典型的230V@50Hz電源供電也是非常標準的。由於LED需要相對低的電壓(典型的在3V左右)，並且允許電流僅在一個方向上流動，因此已開發出用於在AC電源基礎上產生DC LED電流的驅動電路。然而，此類驅動電路比較昂貴。在一個更簡單的方法中，LED串和鎮流電阻器串聯而直接連接到電源。為允許在 AC周期的兩個半周期中都輸出LED電流並從而輸出光，將兩個這種串反並聯地連接。其理念為，例如，70個LED接納210V的壓降，而剩餘的20V將由鎮流電阻器接納。電壓變化將由鎮流電阻器承擔。儘管由於這種方法簡單並且因此實現起來相對便宜，這種方法具有一定的吸引力，然而如果希望對照明設備進行調光時，就會出現問題。對於某些應用而言，不僅希望照明設備是可調光的，還希望在調暗時將輸出光的色溫向較低值移位。這種需求對小型床頭燈或閱讀燈特別重要，但是可能的是存在其中期望相同的特徵的其它應用。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種簡單且具有成本效益的照明設備，該設備具有多個 LED作為光源，能夠用簡單的方式使該設備變暗，而同時自動地使設備輸出光移位至較低的色溫。根據本發明的一個重要方面，可調電壓源與至少一個白光LED串聯連接，這個電壓源為至少一個紅光LED供電。當電壓源的輸出功率增加時，電壓源上的壓降增加，從而使得白光LED獲得較少的功率而紅光LED獲得較多的功率。其它優點將在從屬權利要求中提及。


本發明的這些方面、特徵和優點以及其它方面、特徵和優點將通過參照附圖，由下面的一個或多個優選實施例的描述來進一步說明，在附圖中相同的附圖標號代表相同或相似部分，並且在附圖中圖1示意性地示出了照明設備的框圖；圖2示意性地示出了供在圖1的照明設備中使用的電壓源的框圖。
具體實施例方式附圖1示意性地示出了根據本發明的照明設備1的框圖。照明設備1包括用於耦合到AC電源的輸入端子2。LED串10與輸入端子2串聯連接。LED串10包括主功率LED 11的第一串和主功率LED 12的第二串，主功率LED 12的第二串與第一串反並聯連接。第一鎮流電阻器13和LED串10串聯連接。主功率LED 11、12優選地為白光LED。然而，這些LED中的一個或多個LED也可以是有色LED。整流器30具有和LED串10串聯安裝的輸入端子31、32。整流器30可以適當地包括二極體的橋接電路(如所公知的)。在其輸出端子33、34處，整流器30提供經整流的DC電壓VI。如果需要，該電壓可以由與輸出端子33、34並聯的電容器進行平滑，但為簡單起見，這裡未將其示出。照明設備1還包括可控電壓源40，可控電壓源40具有輸入端子41、42，輸入端子 41、42與整流器輸出端子33、34耦合，以接收經整流的DC電壓Vl作為輸入電壓。附圖標號45表示用戶可控的控制輸入。在其輸出端子43、44處，可控電壓源40提供DC輸出電壓 V2，該DC輸出電壓V2的幅值取決於在用戶控制輸入45處接收的輸入。至少一個輔助LED 51和第二鎮流電阻器52的串聯布置連接到可控電壓源40的輸出端子43、44。一般地，僅用一個輔助LED 51就足夠，但是本發明的主旨也適用於如果兩個或多個輔助LED串聯的情況。優選地，輔助LED 51為紅光功率LED。然而，本發明的主旨也適用於如果輔助LED 51的顏色具有比主功率LED 11,12的顏色低的色溫的情況。例如，可能有這種實施例，其中主功率LED 11、12是白光LED，而輔助LED 51是橙光或黃光LED。此外，在多個輔助LED的情況下，所有輔助LED不是必須都具有相同顏色。應注意，可用可控電流源來代替可控電壓源40。還應注意，可用可控AC電壓源(或電流源)來代替可控DC電壓源(或電流源)。 在該情況下，可以省略整流器30，並且輔助LED可包括反並聯安裝的至少兩個LED。主LED 11、12和輔助LED 51在照明設備1中靠近地安裝在一起，從而使得照明設備1產生的總輸出光作為一個整體被用戶感知為各個LED 11、12、51的各個輸出光的混合。由電源提供並由LED串10接收的電流表示為Imains。該電流也被整流器30作為輸入電流接收。假設在整流器30中沒有電流損耗。經整流的電源電流(整流器30的輸出電流)作為輸入電流提供給電壓源40，該經整流的電源電流被標記為〈Imains〉。經整流的電源電流的一部分被可控電壓源40使用該電流標記為鎮流電流II。在電壓源40的輸出處產生並且被輔助LED 51接收的電流標記為輔助電流12。因此，很清楚〈Imains〉= 11+12。操作過程如下。假設用戶已將可控DC電壓源40設置為低輸出電壓，從而使得輔助LED 51不產生任何光或僅產生很少量的光。則在電壓源40的輸入端子41、42上的電壓降相對較低，並且因此在整流器30的輸入端子31、32上的電壓降很低，因此LED串10接收最大的驅動電壓並且產生最大的光輸出。假設用戶將可控DC電壓源40調節到較高的輸出電壓。結果，輔助LED 51輸出的光的量增加。同時，在電壓源40的輸入端子41、42上的電壓降增加，並且因此在整流器30 的輸入端子31、32上的電壓降增大，用於LED串10的驅動電壓降低，並且LED串10所產生的光的量減少。總而言之，照明設備的光輸出水平降低(變暗)，而輸出光中紅光的相對含量增加了(移位到較低的色溫)。圖2是因為簡單而優選的電壓源40的實施例的框圖。可調齊納二極體49(例如標準元件TL431或LM431，可從例如摩託羅拉(Motorola)、德州儀器(Texas Instruments)、 飛兆半導體(Fairchild Semiconductor)購得)與輸出端子43、44並聯連接。第一電阻器 46和第二電阻器47的串聯布置與輸入端子41、42並聯連接。兩個電阻器46、47之間的節點連接到可調齊納二極體49的控制輸入端子48。正輸出端子43連接到正輸入端子41，而負輸出端子44連接到負輸入端子42。所述電阻器46、47中的一個是可調電阻器並且實現用戶控制輸入45 ；如實施例中所示，這適用於連接到正輸入端子41的第一電阻器46。利用圖2的電路，輸出電壓V2滿足公式V2 = (1+R1/R2) · Vref，其中Rl是第一電阻器46的電阻值；R2是第二電阻器47的電阻值；Vref是可調齊納二極體49的內部參考電壓，典型為約1. 2V或2. 5V。應注意，在這個電路中，Vl = V2。如果Rl = 0，輸出電壓V2將等於Vref，這對於輔助LED 51汲取電流(取決於輔助LED 51和第二鎮流電阻器52的特性)來說太低了。因為輸入電壓Vl也將等於Vref， LED串10接收幾乎整個電源電壓。所產生的大電源電流〈Imains〉將主要流過齊納管49， 並且部分流過第二電阻器47。如果Rl增加，輸出電壓V2將增加，從而使得輔助LED 51能汲取更多電流12 (輔助電流12的精確量將取決於輔助LED 51和第二鎮流電阻器52的特性)。因為輸入電壓 Vl也增加，LED串10接收較少電壓，並且因此將汲取更少的電源電流Imain。差值Il = -12將主要流過齊納管49，這標註為Iz，並且部分流過第一電阻器46和第二電阻器47。本領域技術人員應清楚，元件的合適尺度，尤其是第一鎮流電阻器13和第二鎮流電阻器52等的合適尺度，以及LED 11、12、51的前向電壓，連同LED的數目和它們的光輸出， 將在變暗時導致期望的顏色移位。總而言之，本發明提供一種照明設備1，包括-用於耦合到AC電源的輸入端子2；-與輸入端子串聯連接的LED串10；-整流器30，具有與LED串串聯連接的輸入端子；-可控電壓源40，具有耦合到整流器輸出端子的輸入端子；-至少一個輔助LED51和第二鎮流電阻器52的串聯布置，該串聯布置連接到可控電壓源的輸出端子。電壓源包括可調第一電阻器46和第二電阻器47的串聯布置，該串聯布置與輸入端子並聯連接；並聯連接到輸出端子的可調齊納二極體49，其具有連接到兩個電阻器之間的節點的控制輸入端子48。正輸出端子連接到正輸入端子，負輸出端子連接到負輸入端子。儘管已經在附圖和前面的描述中詳細說明和描述了本發明，但是本領域技術人員應清楚這些說明和描述應被視為是說明性或者示例性的而不是限制性的。本發明不限於所公開的實施例；相反，在本發明的限定於隨附權利要求中的保護範圍內的各種變體或修改也是可能的。例如，第一鎮流電阻器13可以布置成朝向整流器30或電源40。 另外，LED串10可以具有與圖1中示出的配置不同的配置。例如，LED串可以實現為LED單元的串聯布置，其中每個LED單元包括與至少一個第二 LED反並聯連接的至少一個第一 LED。還可以設想到其它梯狀配置。本領域技術人員在實踐所要求保護的發明中，通過研究附圖、說明書以及所附的權利要求，可以理解並實現所公開實施例的其他變體。在權利要求中，詞語「包括」並不排除其它元件或步驟，並且不定冠詞「一個」並不排除多個。單個處理器或其它單元可以滿足權利要求中記載的若干項的功能。僅在互不相同的從屬權利要求中記載了某些手段的事實並不表明不能有利地使用這些手段的組合。電腦程式可存儲/分布在合適的介質中，例如與硬體一起或作為硬體的一部分而提供的光存儲介質或固態介質，但也可以其它形式分布，例如經由網際網路或者其它有線或無線電信系統。權利要求中的任何附圖標記均不應被解釋為是對範圍的限制。
權利要求
1.一種照明設備(1)，包括:用於耦合到AC電源的輸入端子(2)；與所述輸入端子串聯連接的LED串(10)；整流器(30)，具有與所述LED串(10)串聯連接的輸入端子(31，32)，並具有輸出端子 (33，34)；可控電壓源(40)，具有耦合到所述整流器輸出端子(33，34)的輸入端子01，42)，並且具有輸出端子(43，44)；至少一個輔助LED(51)和第二鎮流電阻器(52)的串聯布置，所述串聯布置連接到所述可控電壓源^))的輸出端子03，44)。
2.根據權利1所述的照明設備，還包括與所述LED串(10)串聯連接的第一鎮流電阻器 (13)。
3.根據權利1所述的照明設備，其中主LED(11，12)中的至少一些LED是白光LED。
4.根據權利1所述的照明設備，其中所述輔助LED(51)包括紅光功率LED。
5.根據權利1所述的照明設備，其中所述輔助LED(51)的輸出光的相關色溫低於所述 LED串(10)的輸出光的相關色溫。
6.根據權利1所述的照明設備，其中所述電壓源GO)包括第一電阻器G6)和第二電阻器07)的串聯布置，所述串聯布置與所述輸入端子01， 42)並聯連接；與所述輸出端子(43，44)並聯連接的可調齊納二極體(49)，所述可調齊納二極體具有連接到兩個電阻器(46，47)之間的節點的控制輸入端子G8)；其中正輸出端子G3)連接到正輸入端子(41)，並且負輸出端子04)連接到負輸入端子(42)；並且所述第一電阻器和第二電阻器G6，47)中的一個是可調電阻器。
7.根據權利6所述的照明設備，其中連接在所述正輸入端子和所述齊納管的控制輸入端子G8)之間的所述第一電阻器G6)是可調電阻器。
8.根據權利1所述的照明設備，所述LED串包括主功率LED(Il)的第一串和主功率 LED(12)的第二串，所述第二串與所述第一串反並聯連接。
全文摘要
一種照明設備(1)，包括用於耦合到AC電源的輸入端子(2)；與輸入端子串聯連接的LED串(10)；整流器(30)，具有與LED串串聯連接的輸入端子；可控電壓源(40)，具有耦合到整流器輸出端子的輸入端子；至少一個輔助LED(51)和第二鎮流電阻器(52)的串聯布置，該串聯布置連接到可控電壓源的輸出端子。電壓源包括可調第一電阻器(46)和第二電阻器(47)的串聯布置，該串聯布置與輸入端子並聯連接；與輸出端子並聯連接的可調齊納二極體(49)，該可調齊納二極體(49)具有連接到兩個電阻器之間的節點的控制輸入端子(48)；其中正輸出端子連接到正輸入端子，並且負輸出端子連接到負輸入端子。
文檔編號H05B33/08GK102326451SQ201080008711
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月15日 優先權日2009年2月20日
發明者G·紹爾蘭德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司