具有改進的功率因數的led線性調節電路的製作方法
2023-06-02 02:15:06
具有改進的功率因數的led線性調節電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種器件。該器件包括：整流器，被連接以從交流（AC）電壓源接收能量。電容器連接至整流器。多個LED和限流器串聯連接。限流器被配置成限制通過LED的電流。多個LED和限流器並聯地共同連接至電容器。電流控制器串聯地連接至電容器和限流器。電流控制器被配置成至少控制電容器的充電電流。該器件具有在第一操作周期內的第一電流路徑和在第二操作周期內的第二電流路徑。電容器在第一操作周期內充電並且在第二操作周期內放電。本發明還提供了具有改進的功率因數的LED線性調節電路。
【專利說明】具有改進的功率因數的LED線性調節電路
[0001]優先權數據
[0002]本申請是於2013年3月12日提交的標題為「LED LINEAR RE⑶LATOR CIRCUITWITH IMPROVED POWER FACTOR」 (代理機構卷號為 48047.133)的第 61/778，043 號美國臨時專利申請，其全部內容結合於此作為參考。
【技術領域】
[0003]本發明一般地涉及發光器件，更具體地，涉及具有改進的功率因數的發光二極體(LED)線性調節電路。
【背景技術】
[0004]本文中所使用的LED器件或LED是用於生成指定波長或指定波長範圍的光的半導體光源。由於諸如器件尺寸小、壽命長、有效能耗以及良好的耐久性和可靠性的有利特徵，使得LED日益流行。近年來，LED已經部署在多種應用中，包括指示器、光傳感器、交通燈、寬帶數據發送以及照明裝置。當施加電壓時，LED發光。
[0005]LED線性調節器可以用於執行多種LED驅動方法。LED線性調節器可以包括可以由交流(AC)電源驅動的多個LED。然而，傳統LED線性調節器通常具有關於總光輸出不足、閃變噪聲和/或低功率因數的缺陷。這些缺陷會導致傳統LED線性調節器的無效率和降低的性能。
[0006]從而，雖然現有LED線性調節器通常足夠用於它們的期望目的，但是它們不能在每個方面都符合要求。繼續探尋具有改進的功率因數和增加的總光輸出的改進LED線性調節器。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種器件，包括:整流器，被連接以從交流(AC)電壓源接收能量；電容器，與所述整流器連接；串聯連接的多個發光二極體(LED)和限流器，所述限流器被配置成限制通過所述LED的電流，並且所述多個LED和所述限流器共同地與所述電容器並聯連接；以及電流控制器，與所述電容器和所述限流器串聯連接，其中，所述電流控制器被配置成至少控制所述電容器的充電電流；其中:所述器件在第一操作周期內具有第一電流路徑以及在第二操作周期內具有第二電流路徑；並且所述電容器在所述第一操作周期內充電並且在所述第二操作周期內放電。
[0008]在該器件中，所述多個LED通過以下電流進行驅動:在所述第一操作周期內通過所述整流器的電流；以及所述電容器在所述第二操作周期內的放電電流。
[0009]該器件進一步包括:電流傳感器，與所述電流控制器連接，所述電流傳感器被配置成感測所述電流控制器的電流強度。
[0010]該器件進一步包括:電壓傳感器，連接在所述整流器和所述電流控制器之間，所述電壓傳感器被配置成感測所述整流器的輸出電壓。
[0011]在該器件中，所述限流器、所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器均被實現為分立的電路組件。
[0012]在該器件中，在集成電路(IC)晶片上共同實現所述限流器、所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器。
[0013]在該器件中，所述LED以矩陣形式連接。
[0014]在該器件中，所述整流器包括橋接二極體組件。
[0015]在該器件中，所述電流控制器進一步被配置成提高所述器件的輸入電壓和輸入電流之間的相位對準。
[0016]根據本發明的另一方面，提供了一種器件，包括:整流器，連接至交流(AC)電源；儲能元件，連接至所述整流器；多個光子器件和限流器，所述多個光子器件和所述限流器被串聯連接並且共同地與所述儲能元件並聯連接，所述限流器被配置成設置所述光子器件的最大電流；電流控制器，與所述儲能元件連接，所述電流控制器被配置成設置所述儲能元件和所述光子器件的最大總體電流；以及電流傳感器，與所述電流控制器連接，所述電流傳感器被配置成感測所述電流控制器的電流強度；其中:所述器件具有所述儲能元件充電的第一操作周期和所述儲能元件放電的第二操作周期，所述第一周期和所述第二周期以交替方式重複；所述器件在所述第一操作周期和所述第二操作周期內具有不同的電路徑；在所述第一操作周期內通過所述電源驅動所述光子器件；以及在所述第二操作周期內通過所述儲能元件驅動所述光子器件。
[0017]在該器件中，所述光子器件包括:串聯和並聯連接在一起的多個發光二極體(LED)。
[0018]該器件進一步包括:電壓傳感器，連接至所述整流器，所述電壓傳感器被配置成感測所述整流器的輸出電壓。
[0019]在該器件中，所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器均被實現為分立的電路組件。
[0020]在該器件中，所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器共同地被實現為集成電路(IC)的一部分。
[0021]在該器件中，所述整流器包括橋接二極體電路。
[0022]在該器件中，所述儲能元件包括電解電容器。
[0023]根據本發明的又一方面，提供了一種電路，具有明顯不同且交替的第一操作周期和第二操作周期，所述電路包括:橋接二極體組件，被配置成從AC電壓源接收電流；電解電容器，與所述橋接二極體組件連接，其中，所述電容器在所述第一操作周期內通過從所述AC電壓源所接收的電流進行充電，並且在所述第二操作周期內放電；串聯連接的多個LED和限流器，所述LED和所述限流器共同地與所述電容器並聯連接；電流控制器，與所述電容器和所述限流器串聯連接，其中，所述電流控制器被配置成在所述第一操作周期內至少限制所述電容器的充電電流；以及電流傳感器，與所述電流控制器連接，所述電流傳感器被配置成感測所述電流控制器的電流強度；其中，所述電路在所述第一操作周期內具有第一電流路徑以及在所述第二操作周期內具有第二電流路徑，使得通過以下電流驅動所述多個LED:在所述第一操作周期內由所述AC電壓源提供的電流；以及所述電容器在所述第二操作周期內的放電電流。
[0024]在該電路中，所述多個LED以矩陣形式連接。
[0025]該電路進一步包括:電壓傳感器，連接在所述橋接二極體組件和所述電流控制器之間，所述電壓傳感器被配置成感測所述橋接二極體組件的輸出電壓。
[0026]在該電路中，所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器共同地被實現為集成電路(1C)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]當結合附圖進行閱讀時，通過以下詳細說明最好地理解本發明的多個方面。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件不必按比例繪製。實際上，為了論述的清楚起見，多種部件的尺寸可以被任意增加或減小。
[0028]圖1至圖3是根據本發明的一些實施例的LED線性調節器的電路示意圖。
[0029]圖4是根據本發明的一些實施例的LED線性調節器中的電容器的採樣電流和電壓波形的曲線圖。
[0030]圖5是根據本發明的一些實施例的LED線性調節器的採樣輸入電流和輸入電壓波形的曲線圖。
[0031]圖6是具有電容性負載的LED線性調節器的採樣輸入電流和輸入電壓波形的曲線圖。
[0032]圖7是根據本發明的一些實施例的用於LED線性調節器的LED電流波形的曲線圖。
[0033]圖8是根據本發明的多個方面的示例性LED照明裝置的示意性部分截面側視圖。
[0034]圖9是根據本發明的多個方面的包括圖8的LED照明裝置的照明模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0035]應該理解，以下
【發明內容】
提供用於實現多個實施例的不同特徵的多個不同實施例或實例。以下描述組件和布置的特定實例，以簡化本發明。當然，這些僅是實例，並且不用於限制。例如，在以下說明中，第一部件在第二部件上方或上形成可以包括以直接接觸的方式形成第一部件和第二部件的實施例，並且還可以包括可以在第一部件和第二部件之間形成附加部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。而且，為了便於說明，使用術語「頂部」、「底部」、「下方」、「上方」等，並且不旨在將實施例的範圍限於任何特定定向。為了簡單和清楚的目的，多種部件還可以按不同比例任意繪製。另外，本發明可以在多個實例中重複參考數字和/或字母。該重複是為了簡單和清楚的目的，並且其本身沒有規定所論述的多種實施例和/或結構之間的關係。
[0036]當發光二極體(LED)器件導通時，其可以發出諸如可見光譜中的不同顏色的光的輻射、以及具有紫外線或紅外線波長的輻射。與傳統光源(例如，白熾燈泡)相比，LED提供諸如尺寸更小、能耗更低、壽命更長、多種可用顏色以及耐久性和可靠性更好的優點。近年來，這些優點以及使得LED更便宜並且更穩定的LED製造技術的進步增加了 LED的日益流行。
[0037]然而，現有LED照明裝置仍然可能具有特定缺點。例如，LED線性調節器(一種類型的LED照明應用)可以包括串聯地電連接在一起的多個LED。由AC電源驅動這些LED，以生成光輸出。然而，傳統LED線性調節器具有光輸出不足和過度閃變噪聲或者減小的功率因數的缺陷，從而會導致無效。
[0038]根據本發明的多個方面，以下描述基本克服上述這些問題的LED線性調節器。圖1至圖7包括根據一些實施例的電路示意圖和LED線性調節器的多種電壓和電流波形。為了更好地理解本發明的發明思想，簡化了這些附圖。
[0039]參考圖1，示出LED線性調節器100的電路示意圖。通過例如AC電壓源110的能源(或電源)驅動LED線性調節器100。在一些實施例中，AC電壓源110提供60赫茲(Hz)，120伏特AC電壓。在其他實施例中，AC電壓源110可以提供相同或不同頻率的不同AC電壓。例如，可以在其他實施例中提供120伏特AC電壓。應該理解，其他合適能源也可以用於可選實施例中。
[0040]LED線性調節器100包括整流器，例如，橋接二極體組件115。橋接二極體組件115電連接至AC電壓源110。橋接二極體組件115被配置成將從AC電壓源110所輸出的AC正弦電壓轉換為「M-形」電壓。換句話說，橋接二極體組件115 (或整流器的其他實施例)被配置成將AC輸出轉換為直流(DC)輸出。在可選實施例中，代替或除了橋接二極體組件115之外，可以實現其他合適類型的整流器，以將AC電壓源110的AC輸出轉換為期望DC輸出。
[0041]LED線性調節器100包括多個LED (還被稱為LED串)120。這些LED 120共同地電連接為矩陣(並聯和串聯)。LED 120還電連接至橋接二極體組件115。LED 120可以用作LED線性調節器100的輸出負載，並且當被導通時，發光。
[0042]LED線性調節器100包括限流器125。限流器125被配置成限制流經LED 120的電流的量，以防止LED 120受到損害。在一些實施例中，作為一個或多個離散電路元件實現限流器125。在其他實施例中，限流器125被集成到集成電路(IC)晶片中。
[0043]LED線性調節器100包括儲能元件。在所示的實施例中,儲能元件包括電容器130,諸如，電解電容器130。在其他實施例中，不同類型的電容器或其他合適儲能裝置可以被用作儲能元件。電容器130並聯地與LED 120和限流器125電連接。電容器130還可以被稱為輸入電容器。諸如電容器130的儲能元件可以在不同操作周期內充電和放電。由於電容器130的充電/放電特徵，如以下更詳細論述的，該電容器在本文中用於增加總光輸出。
[0044]LED線性調節器100具有電壓傳感器135。電壓傳感器135被配置成感測橋接二極體115的輸出電壓(或LED線性調節器100的輸入電壓)。電壓傳感器135可以被配置成使輸入電流更趨於正弦。在一些實施例中，電壓傳感器135可以被省略，以減少電路複雜性並且降低成本。
[0045]LED線性調節器100包括在電壓傳感器135和電容器130之間電連接的電流控制器140。在多種實施例中，電流控制器140可以包括但不限於以下微電子電路元件中的一個或多個:比較器、反饋電路、功率輸入電路、驅動電路以及輸出電路。電流控制器140、電壓傳感器135、電流傳感器145以及限流器125均可以被集成到諸如專用集成電路(ASIC)晶片的集成電路晶片中。
[0046]在一方面中，電流控制器140通過限制流經線性調節器100的電流的總量保護線性調節器100。這包括流經電容器130的電流以及流經LED 120的電流(其還由限流器限制)。然而，應該理解，在線性調節器100 (以下參考圖3更詳細地論述的)的放電周期中，電流控制器140可以不是有源的，並且限流器125通過限制流經LED 120的電流保護LED120。
[0047]在另一方面中，電流控制器140被配置成迫使輸入電流波形基本遵循(即，相位對準)輸入電壓波形。更具體地，在不具有電容器130的傳統線性調節器中，負載主要是電阻性的，因此電流和電壓對準。這導致良好的功率因數，功率因數可以被定義為為(流經負載的有效功率)與(電路中的視在功率)的比率。有效功率不能超過電路中的視在功率，因此，功率因數是在O到I之間波動的無量綱數。通常，電路的功率因數測量電路的有效性。然而，對於沒有電容器130的傳統線性調節器，僅當輸入電壓高於LED的總正向電壓時，驅動LED。因此，減少了有效發光時間(當LED導通時)。影響在於，LED具有更低總光輸出，並且經歷閃變噪聲問題(即，光輸出的不期望周期性變暗)。
[0048]這裡，電容器130的存在用作LED線性調節器100 (用於驅動AC源110)的電容性負載。電容器130在LED線性調節器100的充電周期(以下參考圖2更詳細地論述)內充電，並且在LED線性調節器100的放電周期內提供用於LED 120的能源。從而，大幅提高用於LED的光輸出性能，並且LED閃變噪聲問題基本被最小化。然而，根據電路原理，電容性負載(關於這一點，或者是電感性負載)會導致電流的相位將與電壓的相位不對準(反之，電阻性負載會導致電流的相位與電壓的相位對準)。電流和電壓的相位不對準會導致減小的功率因數，由此降低電路的效率。
[0049]這裡，根據本發明的多個方面，電流控制器140通過其本身的電阻並且還通過限制電容器充電電流，使總負載表現得更像電阻性負載。從而，輸入電流和輸入電壓的相位更緊密對準，由此增大電路的功率因數並且使電路更有效。
[0050]LED線性調節器100包括電連接至電流控制器140的電流傳感器145。在一些實施例中，電流傳感器145可以包括電阻器。電流傳感器145被配置成感測流經電流控制器140的電流的量。電流傳感器145感應電流值並且將反饋提供給電流控制器140。應該理解，電流控制器140和電流傳感器145均可以包括本文中不必示出的多個引腳(用於電連接)。這些引腳中的一些接地，而其他引腳可以連接至其他電路元件。
[0051]如上所述，在多種實施例中，限流器125、電壓傳感器135、電流控制器140以及電流傳感器145均可以被實現為離散元件，或者可以被集成到IC晶片上。在某些實施例中，電壓傳感器135、電流控制器140以及電流傳感器145中的一個或多個可以共同地被集成在專用集成電路(ASIC)晶片中，例如，由圖1所示的虛線輪廓描繪的ASIC晶片150。必要時，該ASIC晶片150可以集成限流器125。
[0052]而且，如上所述，LED線性調節器100具有對應於兩個不同時間周期的兩個不同電流路徑。在第一時間周期(此後，稱為Tl)內，輸入電壓大於電容器130的電壓。因此，電容器130在該Tl時間段內充電。在圖2中示出了(即，箭頭)該Tl周期內的電流路徑。
[0053]在第二時間周期(此後，稱為T2)內，輸入電壓低於電容器130的電壓。因此，電容器130在該T2時間段內放電。輸入電流停止。現在通過放電電容器130提供流經LED 120的電流。在圖3中示出了(即，該循環，其是LED線性調節器100的部分電路)該T2周期內的電流路徑。應該理解，Tl和T2對應於穩定狀態操作，並且以交替方式重複。
[0054]圖4示出當經過上述Tl (充電)和T2 (放電)時間周期時的電容器130的電流和電壓波形。更具體地，圖4是包括X軸、以及結合(superimposed)在一起的兩個Y軸(Π和Y2)的曲線圖200。在所示的實施例中，X軸表示時間，Yl軸表示電容器電壓，以及Y2軸表示電容器電流。曲線圖200包括電壓波形210，作為Yl軸與X軸的曲線圖。電壓波形210表示電容器130的電壓關於時間的改變。曲線圖200還包括電流波形220，作為Y2軸與X軸的曲線圖。電流波形220表示電容器130的電流關於時間的改變。
[0055]電壓波形210和電流波形220均包括多個周期。每個周期都由Tl周期和T2周期構成。如圖4所示，在Tl周期內，流經電容器130的電流大於零(由電流波形220高於零電流線230指示)。因此，電容器130在Tl周期內充電。在T2周期內，流經電容器130的電流小於零(通過電流波形220低於零電流線230指示)，意味著電流反向流動。因此，電容器130在T2周期內放電。
[0056]圖5示出用於LED線性調節器100的輸入電流波形和輸入電壓波形。更具體地，圖5是包括X軸、以及結合在一起的兩個Y軸(Yl和Y2)的曲線圖250。在所示的實施例中，X軸表不時間，Yl軸表不輸入電壓，以及Y2軸表不輸入電流。曲線圖250包括電壓波形260,作為Yl軸與X軸的曲線圖。換句話說，電壓波形260表示輸入電壓關於時間的改變。曲線圖250還包括電流波形270，作為Y2軸與X軸的曲線圖。換句話說，電流波形270表示輸入電流關於時間的改變。注意，輸入電流波形270具有由圖1的電流控制器140設置的峰值(例如，峰值275)。
[0057]如果僅電容器130連接至橋接二極體組件115，則負載完全是電容的，其會導致輸入電壓和輸入電流之間的相位不對準。這在圖6中示出，其中，波形260A和270A分別表示用於具有電容性負載的LED線性調節器的輸入電壓和輸入電流。可以從圖6中看出，在輸入電壓和輸入電流之間存在基本相位不對準(由波形260A和270A之間的水平移位指示)。如上所述，不期望由於電容器控制負載所導致的這樣的相位不對準，因此下拉功率因數。
[0058]然而，電流控制器140的存在使整體負載具有更多電阻性以及更少電容性。如圖5所示，電阻性負載意味著輸入電壓和輸入電流的相位將相互對準。因此，本文中實現的電流控制器140基本減小輸入電壓和輸入電流之間的相位不對準。這改進LED線性調節器的功率因數並且提高了其效率。
[0059]圖7示出圖1的LED 120的電流波形。更具體地，圖7是包括X軸和Y軸的曲線圖280。在所示的實施例中，X軸表示時間，並且Y軸表示流經LED 120的電流。從而，曲線圖280具有LED電流波形285，作為Y軸與X軸的曲線圖。可以從圖7看出，本文中的LED電流一直具有非零值(即，波形285從來沒有下降到O線下面)。這至少部分由於以下事實:當電容器130充電時，AC電壓源110 (圖1)提供用於LED 120的電流並且當電容器130放電時，電容器提供用於LED 120的電流。因此，只要LED線性調節器100導通，LED 120就一直具有至少一些量的非零電流。同樣地，LED線性調節器100貫穿其操作具有足夠的光輸出，並且可以基本消除閃變噪聲問題。
[0060]應該理解，圖4至圖7所示的多種電流和電壓波形僅是實例，以幫助示出本發明的某些概念。在多種其他實施例中，這些電流和電壓波形的形狀、尺寸和/或相位可以改變，而不背離本發明的精神和範圍。
[0061]根據本文中所公開的實施例論述的LED線性調節器提供超過現有LED線性調節器的優點。然而，應該理解，本文中不必論述所有優點，並且不同實施例可以提供附加優點，並且沒有特定優點是所有實施例都需要具備的。
[0062]在多種優點中，一個優點在於，電流控制器可以使整體負載表現為更多的電阻性，由此減少輸入電流和輸入電壓之間的相位不對準。結果，改進了 LED線性調節器的功率因數，並且也提高了 LED線性調節器的效率。另一個優點在於，當放電時，至少部分地由於由電容器提供的電流，導致LED電流一直具有非零值。因此，可以基本上消除困擾某些傳統LED線性調節器的閃變噪聲問題。在本文中所公開的實施例還容易和簡單地實現，因此，對製造成本的影響不明顯。
[0063]LED 120可以被實現為照明裝置的一部分。例如，LED 120可以被實現為基於LED的照明裝置300的一部分，在圖8中示出其簡化截面圖。
[0064]LED管芯120均包括具有不同類型的導電性的兩個摻雜的半導體層。根據本發明的多個方面，這些摻雜的半導體層可以是上述II1-V族化合物層220，或者可以使用上述類似工藝形成這些摻雜的半導體層。LED管芯120還均包括設置在這些II1-V族化合物層之間的多個量子阱(MQW)層。MQW層包括有源材料的交替(或周期)層，諸如，氮化鎵和氮化銦鎵(InGaN)。例如，MQW層可以包括多個氮化鎵層和多個氮化銦鎵層，其中，以交替或周期性方式形成氮化鎵層和氮化銦鎵層。在一些實施例中，MQW層包括十層氮化鎵和十層氮化銦鎵，其中，在氮化鎵層上形成氮化銦鎵層，並且在氮化銦鎵層上形成另一個氮化鎵層等等。發光效率取決於交替層的層數和厚度。
[0065]當電壓(或電荷)被施加至LED的摻雜層時，MQff層發出諸如光的輻射。由MQW層所發出的光的顏色對應於輻射的波長。輻射可以是諸如，藍光的可見光，或諸如紫外線(UV)光的不可見光。可以通過改變構成MQW層的材料的成分和結構來調節光的波長(並且從而光的顏色)。
[0066]應該理解，每個LED管芯還可以包括預應變層和電子阻擋層。預應變層可以被摻雜，並且可以用於釋放應力，以及減小MQW層中的量子限制斯塔克效應(QCSE)(根據量子阱的光吸收譜描述外部電場的影響)。電子阻擋層可以包括摻雜的氮化鋁鎵(AlGaN)材料，其中，摻雜劑可以包括鎂。電子阻擋層幫助限制在MQW層內的電子空穴載流子再結合，從而可以改進MQW層的量子效率並且減少不期望帶寬的輻射。
[0067]在一些實施例中，LED管芯120均具有在其上塗覆的磷光層。磷光層可以包括磷光材料和/或螢光材料。可以在濃縮粘性流體介質(例如，液態膠)中將磷光層塗覆在LED管芯120的表面上。當粘性流體固定或硬化時，磷光材料變為LED封裝件的一部分。在實際LED應用中，磷光層可以用於變換由LED管芯120所發出的光的顏色。例如，磷光層可以將由LED管芯120所發出的藍光變換為不同波長光。通過改變磷光層的材料成分，可以實現由LED管芯120所發出的期望光顏色。
[0068]將LED管芯120安裝在襯底320上。在一些實施例中，襯底320包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)。MCPCB包括金屬基底，其可以由鋁(或其合金)製成。MCPCB還包括設置在金屬基底上的導熱但是電絕緣的介電層。MCPCB還可以包括設置在介電層上由銅製成的薄金屬層。在可選實施例中，襯底320可以包括其他合適導熱結構。襯底320可以包括或可以不包含有源電路，並且還可以用於建立互連。
[0069]照明裝置300包括擴散覆蓋件(diffuser cap)350。擴散覆蓋件350提供用於在其下的LED管芯120的蓋子。換句話說，由擴散覆蓋件350和襯底320共同地封裝LED管芯120。在一些實施例中，擴散覆蓋件350具有弧形的表面或輪廓。在一些實施例中，彎曲表面可以基本遵循半圓的輪廓，使得由LED管芯120所發出的每道光束都可以以基本豎直的入射角(例如，在90幾度內)到達擴散覆蓋件350的表面。擴散覆蓋件350的弧形形狀幫助減小由LED管芯120所發出的光的全內反射(TIR)。
[0070]擴散覆蓋件350可以具有紋理表面。例如，可以使紋理表面變粗糙，或者可以包含多個小圖案，諸如，多邊形或圓形。這樣的紋理表面幫助分散由LED管芯120所發出的光，以使光分布更加均勻。在一些實施例中，擴散覆蓋件350塗覆有含擴散顆粒(diffuserparticle)的擴散層。
[0071]在一些實施例中，由空氣填充LED管芯120和擴散覆蓋件350之間的空間360。在其他實施例中，可以通過光學級矽凝膠材料(還被稱為光學凝膠)來填充空間360。在該實施例中，磷光顆粒可以被混合在光學凝膠內，以進一步擴散由LED管芯120所發出的光。
[0072]儘管所示的實施例示出所有LED管芯120都被封裝在單個擴散覆蓋件350內，但是應該理解，在其他實施例中，可以使用多個擴散覆蓋件。例如，每個LED管芯120都可以被封裝在多個擴散覆蓋件中的相應一個內。
[0073]照明裝置300還可以在光學上包括反射結構370。反射結構370可以安裝在襯底320上。在一些實施例中，反射結構被成形為類似杯子，並且因此還可以被稱為反光杯。從俯視圖中觀看時，反射結構以360度環繞或圍繞LED管芯120和擴散覆蓋件350。從俯視圖中觀看時，反射結構370可以具有圓形輪廓、蜂窩狀六邊形輪廓或環繞擴散覆蓋件350的另一種合適蜂窩狀輪廓。在一些實施例中，LED管芯120和擴散覆蓋件350位於反射結構370的底部附近。換句話說，反射結構370的頂部或上部開口位於LED管芯120和擴散覆蓋件350之上或上方。
[0074]反射結構370可操作地反射從擴散覆蓋件350傳播出來的光。在一些實施例中，反射結構370的內表面塗覆有反射膜，諸如，鋁、銀或它們的合金。應該理解，在一些實施例中，以類似於擴散覆蓋件350的紋理表面的方式，反射結構370的側壁的表面可以是有紋理的。從而，反射結構370可操作地執行由LED管芯120所發出的光的進一步散射，從而減小照明裝置300的光輸出的強度(glare)，並且使得光輸出對於人類的眼睛更柔和。在一些實施例中，反射結構370的側壁具有傾斜或楔形的輪廓。反射結構370的楔形輪廓提高反射結構370的光反射效率。
[0075]照明裝置300包括散熱結構380，還被稱為散熱器380。散熱器380通過襯底320熱連接至LED管芯120 (其在操作期間生成熱)。換句話說，散熱器380附接至襯底320，或者襯底320位於散熱器380的表面上。散熱器380被配置成促進熱消散至環境大氣中。散熱器380包含熱傳導材料，諸如金屬材料。可以將散熱器380的形狀和幾何尺寸設計成提供常見的燈泡的框架而同時從LED 120擴散出或導出熱。為了增強熱傳遞，散熱器380可以具有從散熱器380的主體向外突出的多個鰭片390。鰭片390可以具有暴露給環境大氣以有助於熱傳遞的大量表面積。
[0076]圖9示出包括上述照明裝置300的一些實施例的照明模塊500的簡化示意圖。照明模塊500具有基座510、附接至基座510的主體520、以及附附接至主體520的燈530。在一些實施例中，燈530是射燈(或筒燈照明模塊)。燈530包括以上參考圖8論述的照明裝置300。燈530可操作地有效地投射光束540。另外，與傳統白熾燈相比，燈530可以提供更好的耐久性和更長的壽命。
[0077]應該理解，其他照明應用可以受益於使用上述本發明的LED。例如，本發明的LED可以在照明應用中使用，包括但不限於車輛頭燈或尾燈、車輛儀錶板顯示器、投影儀的光源、諸如液晶顯示器(LCD)電視或LCD監控器的電子設備的光源、平板計算機、行動電話或筆記本/膝上型計算機。
[0078]本發明的一方面涉及一種器件。該器件包括:整流器，被連接以接收來自交變(AC)電壓源的能量；電容器，連接至整流器；串聯連接的多個LED和限流器，其中，限流器被配置成限制流經LED的電流，並且其中，多個LED和限流器並行地共同連接至電容器；以及電流控制器，串聯地連接至電容器和限流器，其中，電流控制器被配置成至少控制電容器的充電電流；其中:該器件具有第一操作周期內的第一電流路徑和第二操作周期內的第二電流路徑；以及電容器在第一操作周期內充電並且在第二操作周期內放電。
[0079]在一些實施例中，多個LED通過以下電流驅動:在第一操作周期內流經整流器的電流；以及電容器在第二操作周期內的放電電流。
[0080]在一些實施例中，該器件進一步包括:電流傳感器，連接至電流控制器，電流傳感器被配置成感測電流控制器的電流強度。在一些實施例中，該器件進一步包括:電壓傳感器，連接在整流器和電流控制器之間，電壓傳感器被配置成感測整流器的輸出電壓。在一些實施例中，電流控制器、電流傳感器以及電壓傳感器均被實現為離散電路組件。在一些實施例中，在集成電路(IC)晶片上共同實現電流控制器、電流傳感器以及電壓傳感器。
[0081]在一些實施例中，LED被連接為矩陣。
[0082]在一些實施例中，整流器包括橋接二極體組件。
[0083]在一些實施例中，電流控制器進一步被配置成增加器件的輸入電壓和輸入電流之間的相位對準。
[0084]在一些實施例中，該器件包括線性功率調節器。功率調節器的電路可以是與LED分離的可用模塊。在其他實施例中，用於功率調節器和LED的電路可以被集成到單個器件中。
[0085]本發明的另一方面涉及一種器件。該器件包括:整流器，連接至交流(AC)能源；儲能元件，連接至整流器；多個光子器件和限流器，串聯連接並且並聯地共同連接至儲能元件，限流器被配置成設置用於光子器件的最大電流；電流控制器，連接至儲能元件，電流控制器被配置成設置用於儲能元件和光子器件的最大總體電流；以及電流傳感器，連接至電流控制器，電流傳感器被配置成感測電流控制器的電流強度；其中:該器件具有儲能元件充電的第一操作周期和儲能元件放電的第二操作周期，第一和第二周期以交替方式重複；該器件在第一和第二操作周期內具有不同電路徑；在第一操作周期內由能量源驅動光子器件；以及在第二操作周期內由儲能元件驅動光子器件。
[0086]在一些實施例中，光子器件包括串聯和並聯地連接在一起的多個發光二極體(LED)。
[0087]在一些實施例中，該器件進一步包括:電壓傳感器，連接至整流器，電壓傳感器被配置成感測整流器的輸出電壓。在一些實施例中，電流控制器、電流傳感器以及電壓傳感器均被實現為離散電路組件。在一些實施例中，電流控制器、電流傳感器以及電壓傳感器被共同實現為集成電路(IC)的一部分。
[0088]在一些實施例中，整流器包括橋接二極體電路。
[0089]在一些實施例中，儲能元件包括電解電容器。
[0090]本發明的又一方面涉及具有明顯不同和交替的第一和第二操作周期的電路。該電路包括:橋接二極體組件，被配置成從AC電壓源接收電流；電解電容器，連接至橋接二極體組件，其中，在第一操作周期內通過從AC電壓源所接收的電流對電容器進行充電，並且在第二操作周期內該電容器放電；串聯連接的多個LED和限流器，LED和限流器並聯地共同連接至電容器；電流控制器，與電容器和限流器串聯連接，其中，電流控制器被配置成在第一操作周期內至少限制電容器的充電電流；以及電流傳感器，連接至電流控制器，電流傳感器被配置成感測電流控制器的電流強度；其中，電路具有在第一操作周期內的第一電流路徑和在第二操作周期內的第二電流路徑，使得多個LED通過以下電流驅動:在第一操作周期內由AC電壓源提供的電流；以及在第二操作周期內的電容器的放電電流。
[0091]在一些實施例中，多個LED被連接為矩陣。
[0092]在一些實施例中，電路進一步包括:電壓傳感器，連接在橋接二極體組件和電流控制器之間，電壓傳感器被配置成感測橋接二極體組件的輸出電壓。在一些實施例中，電流控制器、電流傳感器以及電壓傳感器被共同實現為集成電路(IC)。
[0093]以上概述了多個實施例的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解以下的詳細說明。本領域技術人員應該理解，它們可以容易地使用本發明作為基礎來設計或修改用於實現與在此介紹的實施例相同的目的和/或實現與其相同的優點的其他工藝和結構。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效結構不脫離本發明的精神和範圍，並且它們可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，在此作出多種改變、替換和更改。
【權利要求】
1.一種器件，包括: 整流器，被連接以從交流(AC)電壓源接收能量； 電容器，與所述整流器連接； 串聯連接的多個發光二極體(LED)和限流器，所述限流器被配置成限制通過所述LED的電流，並且所述多個LED和所述限流器共同地與所述電容器並聯連接；以及 電流控制器，與所述電容器和所述限流器串聯連接，其中，所述電流控制器被配置成至少控制所述電容器的充電電流； 其中: 所述器件在第一操作周期內具有第一電流路徑以及在第二操作周期內具有第二電流路徑；並且 所述電容器在所述第一操作周期內充電並且在所述第二操作周期內放電。
2.根據權利要求1所述的器件，其中，所述多個LED通過以下電流進行驅動: 在所述第一操作周期內通過所述整流器的電流；以及 所述電容器在所 述第二操作周期內的放電電流。
3.根據權利要求1所述的器件，進一步包括:電流傳感器，與所述電流控制器連接，所述電流傳感器被配置成感測所述電流控制器的電流強度。
4.根據權利要求3所述的器件，進一步包括:電壓傳感器，連接在所述整流器和所述電流控制器之間，所述電壓傳感器被配置成感測所述整流器的輸出電壓。
5.根據權利要求4所述的器件，其中，所述限流器、所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器均被實現為分立的電路組件。
6.根據權利要求4所述的器件，其中，在集成電路(IC)晶片上共同實現所述限流器、所述電流控制器、所述電流傳感器以及所述電壓傳感器。
7.根據權利要求1所述的器件，其中，所述LED以矩陣形式連接。
8.根據權利要求1所述的器件，其中，所述整流器包括橋接二極體組件。
9.一種器件，包括: 整流器，連接至交流(AC)電源； 儲能元件，連接至所述整流器； 多個光子器件和限流器，所述多個光子器件和所述限流器被串聯連接並且共同地與所述儲能元件並聯連接，所述限流器被配置成設置所述光子器件的最大電流； 電流控制器，與所述儲能元件連接，所述電流控制器被配置成設置所述儲能元件和所述光子器件的最大總體電流；以及 電流傳感器，與所述電流控制器連接，所述電流傳感器被配置成感測所述電流控制器的電流強度； 其中: 所述器件具有所述儲能元件充電的第一操作周期和所述儲能元件放電的第二操作周期，所述第一周期和所述第二周期以交替方式重複； 所述器件在所述第一操作周期和所述第二操作周期內具有不同的電路徑； 在所述第一操作周期內通過所述電源驅動所述光子器件；以及 在所述第二操作周期內通過所述儲能元件驅動所述光子器件。
10.一種電路，具有明顯不同且交替的第一操作周期和第二操作周期，所述電路包括: 橋接二極體組件，被配置成從AC電壓源接收電流； 電解電容器，與所述橋接二極體組件連接，其中，所述電容器在所述第一操作周期內通過從所述AC電壓源所接收的電流進行充電，並且在所述第二操作周期內放電； 串聯連接的多個LED和限流器，所述LED和所述限流器共同地與所述電容器並聯連接； 電流控制器，與所述電容器和所述限流器串聯連接，其中，所述電流控制器被配置成在所述第一操作周期內至少限制所述電容器的充電電流；以及 電流傳感器，與所述電流控制器連接，所述電流傳感器被配置成感測所述電流控制器的電流強度； 其中，所述電路在所述第一操作周期內具有第一電流路徑以及在所述第二操作周期內具有第二電流路徑，使得通過以下電流驅動所述多個LED: 在所述第一操作周期內由所述AC電壓源提供的電流；以及 所述電容器在所 述第二操作周期內的放電電流。
【文檔編號】H05B37/02GK104053271SQ201310234080
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年6月13日 優先權日:2013年3月12日
【發明者】張銘順, 邱科智 申請人:臺積固態照明股份有限公司