CN101861759A - 用于控制多串联负载中的各个负载电流的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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
本发明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。美国政府在本发明中具有特定权利。
背景技术
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,12VDC、15VDC、24VDC、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)。
发明内容
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,本发明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。
本发明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。
本发明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LED、琥珀LED、橙色LED和白色LED(下面将进一步讨论)。也应该理解到LED可以被配置成和/或控制成对于给定的频谱(例如,窄带、宽带)生成具有各种带宽(例如,半高全宽或FWHM)以及在给定的通常的颜色分类内的各种主要波长的辐射。
术语“频谱”应该被理解为表示由一个或多个光源所产生的辐射的任意一个或多个频率(或波长)。相应地,术语“频谱”不仅表示可见范围内的频率(或波长),也表示红外线、紫外线、以及整个电磁频谱的其他区域内的频率(或波长)。另外,给定的频谱也可以具有相对窄的带宽(例如,FWHM具有基本上很少的频率或波长分量)或相应宽的带宽(具有各种相对强度的若干个频率或波长分量)。也应该理解给定的频谱可以是混合两个或多个其他频谱的结果(例如,混合分别从多个光源发出的辐射)。为了本公开的目的,术语“颜色”可以与术语“频谱”互换。然而,术语“颜色”通常用于表示可以由观察者感知的辐射的属性(尽管该使用并不旨在限制该术语的范围)。相应地,术语“不同颜色”暗指具有不同波长分量和/或带宽的多个频谱。应该理解到术语“颜色”可以结合白色光和非白色光来使用。
术语“色温”通常在这里结合白光使用,尽管该使用不旨在限制该术语的范围。色温实质上表示白光的具体的颜色内容或阴影(例如,略带红色的、略带蓝色的)。给定辐射样本的色温通常根据以辐射与所述辐射样本相同的频谱的黑体辐射源的以开尔文(K)为单位的温度来表征。黑体辐射源色温通常落入在从大致700度K(通常认为是人眼可见的第一温度)到超过10,000K;白光通常在高于1500-2000K的色温处被感知。
较低的色温通常指示白光具有更为显著的红色分量或“更温暖的感觉”,而较高的色温通常指示白光具有更为显著的蓝色分量或“更冷的感觉”。例如,火具有大致1800K的色温、传统的白炽灯泡具有大致2848K的色温,早晨的日光具有大致3000K的色温,并且阴天的中午天空具有大致10,000K的色温。在具有大致3,000K的色温的白光下所看到的颜色图像具有相对的微红色调,而在具有大致10,000K的色温下的白光所看到的相同颜色图像具有相对的微蓝色调。
这里所使用的术语“控制器”通常描述与一个或多个光源的操作有关的各种设备。可以以多种方式(例如,以专用硬件)来实现控制器以执行这里所讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个例子,其使用可以使用软件(例如,微码)编程的一个或多个微处理器来执行这里所讨论的各种功能。控制器可以利用也可以不利用处理器来实现,并且控制器也可以被实现为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如,一个或多个编程的微处理器和相关的电路)的组合。可以在本公开的各种实施方式中使用的控制器部件的例子包括但不限于传统的微处理器、专用集成电路(ASIC)以及现场可编程门阵列(FPGA)。
在各种实现中,处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(通常这里指“存储器”,例如易失性和非易失性计算机存储器,例如,RAM、PROM、EPROM以及5PROM、软盘、压缩盘、光盘、磁盘等)关联。在一些实现中,存储介质可以以一个或多个程序编码,当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时,该一个或多个程序执行这里所讨论的至少一些功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内或可以是可移动的,从而存储在其上的一个或多个程序可以被加载进处理器或控制器,从而实现这里所讨论的本公开的各个方面。以上位概念在此使用的术语“程序”或“计算机程序”指任意类型的计算机代码(例如,软件或微码),其可以被使用来编程一个或多个处理器或控制器。
应该理解前述概念以及下面详细讨论的附加概念的所有组合(假设此类概念并不是彼此排斥的)可以被认为是这里所公开的本发明的主题的一部分。还应该理解的是,这里显式使用的也可能出现在通过援引并入在此的任意公开中的术语应该符合与这里所公开的特定概念最为一致的含义。
附图说明
在附图中,类似的参考符号在所有不同的视图中通常指代相同的部件。另外,附图不一定按照比例绘制,而通常是着重于图示出本发明的原理。
图1是图示出根据本发明的一个实施方式的用于多个串联负载的电源的各种电学部件的总体框图。
图2是图示出根据本发明的一个实施方式的图1中示出的电源的功率因子校正级的电路图。
图3是图示出根据本发明的一个实施方式的图1中示出的电源的功率因子校正级连同关联的控制器的电路图。
图4是图示出根据本发明的一个实施方式的图1中示出的电源的负载控制级的电路图。
图5是图示出根据本发明的一个实施方式的图1中示出的电源的负载控制级连同关联的控制器的电路图。
图6图示出根据本发明的一个实施方式的图5的控制器所实现的用于控制负载控制级的温度补偿方法的流程图。
图7图示出根据本发明的一个实施方式的基于图6的温度补偿方法的生成的光的色温对时间的两个曲线;
图8图示出根据本发明的一个实施方式的在其上布置有图1的电源的印刷电路板以及将印刷电路板耦合到携带LED负载的基座的示例性配置。
具体实施方式
图1是图示出根据本发明的一个实施方式的用于控制多个串联负载的各个负载电流的设备100的各种电学部件的总体框图。在这里详细讨论的一个示例性实现中,该设备可以是发光设备,其包括多个串联的LED负载以提供具有各种颜色和/或相关的色温的彩色光和/或白光。应该理解的是,更一般地,根据图1中绘出的本发明的一个实施方式的设备在该方面不受限制,并且通过本公开可以想到不同类型的负载和不同类型的应用(在某些情形中不一定涉及发光)。还应该理解到的是,图1中图示出一些电学部件是可选的,并且不是所有的部件都需要在根据本公开的方法和设备的各种创造性实施方式中存在。
如图1中所示,设备100由使用多个LED光源的发光设备所举例,其包括电源和控制电子元件414,控制电子元件414接收AC输入电压514并且为LED光源提供工作电压516。在图1中,示出了构成多个串联负载的两种不同类型的LED光源,即,用于产生具有第一频谱的第一辐射503的一个或多个第一LED 202,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505的一个或多个第二LED 204(为了简化图1,一个或多个第一LED被示出为标记为L1的块并且一个或多个第二LED被示出为标记为L2的块)。
在一个非限制性示例性实施方式中,第一LED 202可以包括用于产生包括基本上是单色红光的第一频谱辐射的一个或多个红LED,并且第二LED可以包括用于产生包括相对宽带的白光的第二频谱辐射的一个或多个白LED(例如,蓝光LED照射磷光体)。当第一辐射503和第二辐射504都存在时,由发光设备所产生的光来自于二者的混合。在一个特定的例子中,在发光设备中结合使用相对多数目的白色LED(例如,二十个)和相对较少数目的红色LED(例如,六个),以便提供白光的特定相关色温(例如,大致2800到3000开尔文)和相对高的显色指数CRI(例如,大致85-90的CRI)。
在图1中,第一LED 202和第二LED 204串行电连接在第一节点516A和第二节点516B之间。当电源414提供工作电压516时,串联电流550(IL)在第一节点和第二节点之间流动。
如图1中的框图所示出的,电源和控制电子元件414(以下称为“电源”)可以是多级开关电源,用于提供功率因子校正和工作电压516。更具体地,电源414可以包括功率因子校正级502,其用于经由桥整流器506接收AC输入电压514并且提供功率因子校正和工作电压516。由于功率因子校正级502所提供的高的功率因子校正,照明设备/设备100对于施加的输入电压514而言表现为基本是阻抗元件。
电源414也可以包括负载控制级504,用于控制节点516A和516B之间的串联电流550的流。特别地,如图1中所示出,负载控制级504包括可控电流路径518(包括开关560),其耦合到第一LED202和第二LED 204之间的节点520,并且与第二LED 204并联,从而至少部分地转移串联电流550绕过第二LED 204。在一个方面中,可以控制电流路径518,使得通过第一LED的第一电流552(I1)和通过第二LED的第二电流554(I2)不相同。对通过第一LED和第二LED的相应的电流I1和I2的此类控制有助于设置和调整由发光设备所产生的光的颜色或色温。在下面详细讨论的示例性实现的一个方面中,从第二LED转移的第二电流的一部分可以被“循环”并且被添加到第一电流。
尽管图1具体地图示出与第二LED并联的负载控制级504的可控电流路径518,然而应该理解的是一个或多个可控电流路径可以使用在负载控制级504中,与第一LED 202和第二LED 204中的任意一个或二者并联,以便使得串联电流550的至少一部分转移绕过第一LED和第二LED中的任意一个或二者。如图1中所示,负载控制级504可以从功率因子校正级502接收不同于工作电压516的电压517,从而有助于控制可控电流路径518中的开关560以及负载控制级504中的其他部件,如下面将进一步讨论。
在图1中示出的实施方式的另一方面,设备/照明设备100进一步可以包括一个或多个温度传感器416(TS),其布置为接近于第一LED 202和第二LED 204并且与它们进行热传递。另外,电源414可以包括控制器510,其至少与负载控制级504关联,用于接收由温度传感器416所提供的温度信号526。同样如图1中所示,作为温度信号526的替代或补充,控制器510可以接收一个或多个外部信号524。在一个方面中,控制器510向负载控制级504提供控制信号522,以便至少部分地基于温度信号526和/或外部信号524来控制可控电流路径518(即,控制开关560)。通过这种方式,对第一电流552(通过第一LED 202)以及第二电流554(通过第二LED 204)之一或二者的控制可以是在LED源邻域的随时间的温度改变(经由温度信号526)和/或任意数目的外部参数(经由外部信号524)的函数。如下面结合图5更详细讨论的,根据LED温度改变第一和第二电流之一或二者的能力显著地减轻了由照明设备在热瞬态期间(例如,在发光设备加电后,LED升温到热稳定状态所经历的某个时间段)所提供的光的颜色或色温方面的不期望变化。
在图1中所示出的实施方式的又一个方面中,电源414可以包括耦合到功率因子校正级502的第二控制器508。控制器508向功率因子校正级502提供控制信号532,从而基于多个参数中的任意参数来控制由功率因子校正级所提供的工作电压516和/或功率。为此,控制器508可以接收代表与功率因子校正级502关联的至少一个电压或电流的第一信号528、代表AC输入电压514的频率的第二信号534或外部信号530,作为输入。具体地,控制器508的内部定时可以是经由第二信号534的“线驱动”(允许通过使用50Hz或60Hz AC线电压参考的精确定时功能)。
应该理解,尽管在图1的电源414中示出与功率因子校正级502关联的控制器508以及与负载控制级504关联的控制器510二者,但根据本公开,控制器508和510的一个或二者构成不需要出现在设备/照明设备100的各种实现中的可选特征。另外,在一些创造性的实施方式中,可以使用单个控制器来向功率因子校正级502以及负载控制级504二者提供一个或多个控制信号,从而实现结合这些相应的级在此讨论的各种功能性。
图2是图示出根据本发明的一个实施方式的在图1中示出的电源414的功率因子校正级502的细节的电路图。图2中示出的电路的通用架构基于集成电路功率因子校正控制器602(U1),并且基于该通用架构的各种电路在2008年5月1日提交的标题为“HighPower Factor LED-based Lighting Apparatus and Methods”序列号12/113,320的美国非临时申请中进行了详细地描述,该申请通过援引并入在此。
更具体地,功率因子校正级502使用以ST微电子L6562控制器为例的功率因子校正控制器602。在一些常规的应用中,L6562控制器和相关的ST微电子L6561控制器使用通常在相对低功率应用中使用的功率因子校正的“转换模式”(TM)技术(即,在连续和非连续模式之间的边界附近操作)。L6561控制器的细节和转换模式技术在Claudio Adragna的2003年3月的ST微电子应用注释AN966“L6561Enhanced Transition Mode Power Factor Corrector”中进行了讨论,其可在http://www.st.com处获得并且通过援引并入在此。L6561和L6562之间的不同在Luca Salati的2004年4月的ST微电子应用注释AN1757“Switching from the L6561to the L6562”中进行了讨论,其也可以在http://www.st.com处获得并且通过援引并入在此。为了本公开的目的,这两个控制器通常被讨论为具有类似的功能性。
除了有助于功率因子校正以外,ST微电子L6561和L6562控制器可以替换地使用在“非标准”配置中作为回扫(flyback)DC-DC转换器实现中的控制器。L6561/L6562控制器和相关的可替换应用的细节在C.Adragna和G.Garravarik的2003年1月的ST微电子应用注释AN1060“Flyback Converters with the L6561PFC Controller”,Claudio Adragna的2003年9月的ST微电子应用注释AN1059“DesignEquations of High-Power-Factor Flyback Converters based on theL6561”,以及Claudio Adragna的2003年10月的ST微电子应用注释AN 1007“L6561-based Switcher Replaces Mag Amps in SilverBoxes”中进行了讨论,其每个都可以在http://www.st.com处获得并且通过援引并入在此。
具体地,应用注释AN1059和AN1060讨论了基于L6561的回扫转换器(高-PF回扫配置)的一个示例性配置,其工作在瞬态模式并且利用L6561控制器的性能来执行功率因子校正,由此为相对低的负载功率(例如,上至大致30瓦特)需求提供高功率因子单开关级DC-DC转换器。回扫转换器配置需要电压调整反馈控制环,其接收由转换器所提供的DC输出电压采样作为输入,并且提供施加到L6561控制器的INV输入的误差信号作为反馈。
可在http://www.st.com处获得并且通过援引并入在此的ClaudioAndragna的2003年11月的标题为“Design ofFixed-Off-Time-Controlled PFC Pre-regulators with the L6562”的ST微电子应用注释AN1792,公开了作为转换模式方法和固定频率持续传导模式方法的替代方案的用于控制功率因子校正器预调节器的另一种方法。具体地,“固定关断时间”(FOT)控制方法可以结合L6562来使用,例如,其中仅调制脉宽调制信号的工作时间,而断开时间保持不变(导致开关频率下的调制)。与转换模式类似,常规所能想到的使用L6562控制器的固定关断时间(FOT)控制方法类似地需要电压调节反馈控制环路。
从图2可以看出,与上面讨论的针对L6561和L6562控制器的常规应用不同,功率因子校正级502不需要任何的反馈控制环路来调节工作电压516,由此相比于常规实现简化了电路设计。特别地,申请人已经认识到并且理解对于本质上涉及固定/稳定负载功率需求的实现,电压调节反馈控制环路对于实现有效的操作不是必需的。具体地,包括发光二极管(LED)的负载自身本质上是电压调节器件,因为以各种串联、并联、或串联/并联配置的单个LED或多个LED决定了负载上的具体电压。因此,功率因子校正级502可以被可靠地配置成在不需要反馈控制环路的情况下向LED负载提供合适的稳定的工作电压516和功率。
在图2的电路图中,功率因子校正级502是基于buck(降压)型DC-DC转换器配置,其中功率因子校正控制器602控制开关604(通过晶体管Q1实现),该开关604接着决定电感(由变压器T1的线圈之一来提供)的能量存储和释放周期。更具体地,在其中晶体管开关604处于“打开”或闭合的间隔期间(即,在充当电感的变压器线圈上施加电压)电流基于施加的电压流经电感并且电感在其磁场中存储能量。当开关“断开”或打开时(即,从电感移除电压),存储在电感中的能量经由二极管D9传输到滤波电容器C7,在该滤波电容器C7上提供工作电压516(即,电容器在电感器能量存储周期之间提供基本上持的能量)。
基于各种电路部件的合适选择,功率因子校正级502可以配置成各种不同的输入电压514、工作电压516和负载串联电流550(IL)。特别地,鉴于构成负载的串联LED的类型和数目基本上确定了目标工作电压,主要由R10和R11形成的电阻分压器网络606确定通过负载的串联电流550。在图2中示出的具体电路例子中,电路被配置成接受120伏RMS的输入电压,并且提供80伏量级的工作电压,以及150毫安量级的串联电流550。在图2中示出的电路的一个方面中,功率因子校正控制器602被配置成使用固定关断时间(FOT)控制技术来控制开关604(Q1)。FOT控制技术允许使用相对较小的变压器T1来进行buck配置。这允许变压器工作在更为恒定的频率,于是针对给定的核尺寸变压器向负载递送更高的功率。
在一些示例性的实现中,A.C.输入电压514可以从A.C.衰减器的输出来导出(A.C.衰减器接着接收AC线电压作为输入)。在各种方面中,由A.C.衰减器所提供的电压514可以是例如电压幅度控制或占空比(相位)控制的A.C.电压。在一个示例性实现中,通过改变经由A.C.衰减器施加到电源414的A.C.电压514的RMS值,工作电压516(并且接着串联电流550)可以类似地变化;因此,A.C.衰减器可以被用于改变由照明设备所产生的光的整体亮度。
图3是图示出根据本发明的另一个实施方式的在图1中示出的电源414的功率因子校正级502连同相关的控制器508的电路图。在图3中示出的功率因子校正级502在许多显著的方面基本上类似于在图2中所示出的功率因子校正级,尽管某些具体的部件值可以不同,以说明不同工作参数(例如,输入电压、工作电压、电流)的可能性。如上面结合图1所讨论的,可选的控制器508可以与功率因子校正级502关联的使用以提供施加到电阻分压器网络606的控制信号532,从而控制工作电压516和/或串联电流550,并且因此控制由功率因子校正级所提供的功率。控制器508可以基于所提供的作为控制器508的输入的各种参数中的任意一个来生成控制信号532。如下面结合图5所进一步讨论的,在一个示例性的实现中,由控制器508所提供的控制信号532可以是脉宽调制(PWM)控制信号,其占空比影响到由电阻分压器网络606所建立的电压;因此,通过改变PWM控制信号532的占空比,由功率因子校正级502所提供的工作电压516和/或串联电流550可以由控制器508来改变。
关于控制器508可以响应于其改变控制信号532的参数,如图3中所示,控制器508可以接收代表与功率因子校正级502关联的至少一个电压或电流的一个或多个输入528(例如,IC U3的管脚6被耦合用于接收控制开关Q 1的信号,并且U3的管脚2和3被耦合到与电阻分压器网络606关联的电压)。通过这种方式,控制器508可以服务反馈控制功能并且响应于与功率因子校正级502关联的多个被监视电路的参数中的任意一个提供控制信号532。
控制器508也可以接收代表A.C.输入电压514的信号534(经由通过R15、R18和R19所形成的电阻分压器网络施加到IC U3的管脚7)。特别地,控制器508的内部定时可以是经由信号534的“线驱动”,允许通过使用50Hz或60Hz A.C.线电压参考的精确定时特征。在一个示例性的应用中,控制器508可以经由信号534来保持A.C.输入电压514的周期数(例如,监视过零)作为用于构成负载的LED光源的“工作时间”的度量。接着,控制器508可以基于该工作时间经由控制信号532来调节功率因子校正级的工作参数,以补偿与LED关联的老化效应(例如,增加工作电压516和/或串联电流550以补偿老化LED的较低效率/减小的通量)。作为调节功率因子校正级的工作参数以补偿老化效应的替代或补充,控制器508可以使用与LED光源的“工作时间”关联的信息来提供“剩余灯泡寿命”的某个指示。例如,控制器508可以提供调制提供给LED负载的功率的控制信号532,以便可见的影响所生成的光(例如,有意闪烁或调制光亮度),从而经由有意调制的光来提供与某个条件有关的信息(例如,灯的老化程度)。
另外,控制器508可以接收一个或多个外部信号530(例如,在图3例子中施加到IC U3的管脚5),从而功率因子校正级502的控制可以基于各种外部条件中的任意外部条件(例如,温度条件、周围照明条件、其他环境条件、过电压或负载故障条件、紧急情况、移动等)。响应于一个或多个此类的外部信号,控制器可以提供调节功率因子校正级的一个或多个工作参数的控制信号532,和/或可以调制提供给LED负载的功率,从而经由有意调制的光来提供与由外部信号所表示的某个条件有关的信息。
图4是根据本发明一个实施方式图示出图1中示出的功率源414的负载控制级504的细节的电路图。类似于功率因子校正级502,在图4中示出的用于负载控制级504的通用电路架构是基于示为IC U4的ST微电子L6562集成电路控制器,其使用固定关断时间(FOT)控制技术并且以buck转换器配置来实现。特别地,由U4构成的IC控制器562控制开关560(由晶体管Q6实现)从而控制电流路径518,其中也布置有电感L3作为buck转换器配置中的能量存储/释放器件。
如上结合图1所讨论的,在图4中,第一LED 202和第二LED 204串联连接在节点516A和516B之间,在节点516A和516B上提供工作电压516。可控电流路径518耦合到串联连接的第一LED 202和第二LED 204之间的节点520。尽管出于说明性目的在图4中对于串联的LED负载中的每个负载仅示出单个的LED,但如上所讨论的,应该理解LED负载202和204的每个应该包括以各种串联、并联、或串并联设置中的任意一种来连接的多个LED光源,,并且可以具有不同数目的给定类型的LED。在这里所讨论的一个示例性实现中,第一LED 202可以包括六个串联红色LED的量级以及第二LED 204可以包括20个串联白色LED的量级。鉴于3.3伏量级的红色LED的前向工作电压,以及3伏量级的白色LED的前向工作电压,在该例子中在节点516A和516B上施加的合适工作电压516将是80伏的量级(即,[3.3伏×6]+[3伏×20])。
经由控制开关以及从而控制电流路径518,图4的负载控制级504控制节点516A和516B之间的串联电流550的流动。特别地,经由开关560的操作,串联电流550可以至少部分地被转移绕过第二LED 204,使得通过第一LED的第一电流552(I1)不同于通过第二LED的第二电流554(I2)。具体地,当开关560“接通”或导电时,电感L3经由电阻器R38连接到地电势,由此提供节点516A和516B之间的交替电流路径并且允许至少一些串联电流550转移绕过第二LED 204。在图4的电路中,由IC控制器562所控制的开关560的占空比并且因此所控制的第一电流552和第二电流554之间的差值由通过R41和R16所构成的电阻分压器网络652来设置。在图4中示出的特定例子中,利用具有10k欧姆的R41和20k欧姆的R16,并且基于大致80伏的工作电压516以及大致150毫安的串联电流550,第一电流552处于180毫安的量级上而第二电流554处于120毫安的量级上。上面说明了从第二LED转移的那部分串联电流并没有被丢失,而是重新循环,因为其转移到存储元件(电感L3)并且转(在下半个周期)回进第一LED,具有最小的损耗(例如,从第二电流扣除30毫安并且被添加到第一电流)。
第一电流552和第二电流554通常确定由第一LED和第二LED所产生的第一辐射503和第二辐射505的各自的量(光通量)。因此,通过合适地选择图4中的电阻器R41和R16的值,并且基于第一LED 202和第二LED 204的每个的LED的类型和数目,所产生的光的颜色和色温可以(基于第一辐射和第二辐射的混合)被设置。
尽管在上文中,申请人已经认识到并且理解不同类型的LED的电流到通量的关系根据温度不同地改变。但是,对于其中预计会出现热瞬态的涉及多个不同类型的LED的一些应用来说,该现象可能会造成问题。例如,系统初始处于某个周围环境温度处,接着其被加电以便在某个热瞬态时间段上操作“预热”,在该时间段期间,电流开始并且持续地流经LED。基于针对相应的串联负载涉及红色LED和白色LED二者的一个说明性实现,随着系统持续预热到某个热稳定状态,红色LED的通量与白色LED的通量以不同速率随温度改变,造成在热瞬态期间所产生光的可注意到的色温方面的移动;更具体地,对于第一电流和第二电流的固定相应值,随着系统预热,红色LED的通量将以比白色LED的通量更快的速率减小。作为示例,在初始加电之后大致二十分钟的热瞬态时间段上,由于红色LED的通量相较于白色LED的通量的减小,所产生的光的色温可以移动多达100开尔文。对于某些应用,该影响是不期望的,尤其在较低的标称色温处,在该色温处,人眼对于色差将更为敏感。
鉴于上文,本发明的另一个实施方式针对于一种用于在包括多个串联的不同类型的LED光源的照明设备中补偿热瞬态引起的色差和/或色温移动的方法和设备。
为此,图5是根据本发明的另一个实施方式图示出在图1中示出的电源的负载控制级504连同关联的控制器510的电路图。在该实施方式的一个方面中,响应于从布置于邻近于第一LED 202和第二LED 204并且与它们热传递的温度传感器416接收到的温度信号526,控制器510控制负载控制级504,从而提供如上所指出的热补偿功能性。然而,应该理解该热补偿功能性仅仅构成控制器510如何实现控制负载控制级504的各种方面的一个例子,并且除LED光源附近的温度之外的其他参数或条件也可以被输入到控制器510并且由其使用来影响对负载控制级504的控制(例如,参见上面结合图1中示出的外部信号所讨论的)。
如图5中所示,在一个示例性的实现中,控制器510包括集成电路微控制器U3,其接收来自集成电路电压调节器U2的工作功率。关于对热瞬态的补偿,微控制器U3也接收由温度传感器416(U5)输出的温度信号526作为输入,并且提供施加到负载控制级504的电阻器网络/滤波器652的控制信号552作为输出。在一个示例性实现中,温度传感器416可以是低功率线性有源热敏电阻集成电路,其例子包括可以从微芯技术有限公司获得的MCP9700/9700A和MCP9701/9701A集成电路系列。
在一个示例性实现中,控制器510可以向负载控制级504提供脉宽调制(PWM)控制信号形式的控制信号522,其占空比会影响由负载控制级504的电阻器网络/滤波器652所建立的电压。因此,通过改变PWM控制信号522的占空比,控制器510接着可以改变通过第一LED202的第一电流552和通过第二LED204的第二电流554之间的差并且由此改变由不同LED类型所产生的相应通量。通过响应于温度信号526控制PWM控制信号522的占空比,控制器510可以有效地提供对在热瞬态期间所产生的光的色差或色温移动(例如,由于对于不同类型的LED具有不同的温度相关的电流到通量的关系)的补偿。
图6图示出根据本发明的一个实施方式的流程图,该流程图示出由控制器510所实现的用于响应于由温度信号526所代表的温度变化而调节PWM控制信号522的占空比的方法700。在方法700的一个方面中,如在块704中所指示的,先验地定义一种关系(例如,等式),该关系将PWM控制信号522的占空比与由温度信号526所代表的温度变化进行关联。一旦此类的关系被定义,则如图6中所示,控制器510从温度传感器416获得(块702)温度值,如由温度信号526所代表,并且基于该预定的关系/等式(块704)来计算(块706)作为测量的温度的函数的占空比。控制器510接着可以将PWM控制信号522的占空比调节到新计算的值(块708),并且方法返回到块702以便重复。
关于块704中的针对PWM控制信号522规定占空比作为温度的函数的关系,该关系可以在校准过程中以经验为主地确定,其一个例子将在下面详细描述。此类关系可以建模为线性、分段线性或非线性关系,至少部分地取决于给定应用所期望的补偿程度。在一个示例性模型中,该关系由下面的线性等式指示(其中等式的各种参数被以经验为主地确定):
PWM占空比=[周围环境温度占空比]-[(温度读数)-周围环境温度)]*[斜率]。(等式1)
在等式1中,“PWM占空比”表示在图6的块706中所计算的控制信号522的占空比,“周围环境温度占空比”是控制信号522的占空比,在该占空比处,当LED 202和204处于周围环境温度时,第一和第二电流为所产生的光提供期望的目标色温,“温度读数”是由温度信号526所代表的温度(如在图6的块702中所获取的),“周围环境温度”是指周围环境的温度(例如,在加电前),并且“斜率”是每单位温度改变的占空比改变。
在一个示例性实现中,在等式(1)中所代表的所有值被转换成0到255之间的二进制值(从而它们中的每个可以由控制器510的微控制器U3作为8比特数据字进行处理)。关于占空比值,255的二进制值代表100%(即,128的二进制值代表大致50%的占空比)。关于“温度读数”以及“周围环境温度”参数,在一个例子中,以摄氏度为单位的温度将根据floor([(温度[℃]*0.01+0.414)/5]*255)进行转换。
在用于促进确定等式(1)中的各种参数的示例校准过程中,该过程的一个方面涉及在某个示例性的范围上改变PWM控制信号522的占空比并且测量第一电流552和第二电流554。下面的表1提供此类测量的例子。
占空比(%) | 第一电流(mA) | 第二电流(mA) |
12.5 | 177 | 122 |
25 | 168 | 124 |
50 | 155 | 128 |
62.5 | 150 | 130 |
75 | 145 | 130 |
表1
校准过程的另一方面涉及测量所生成的光的色温,其是施加到相应的第一和第二LED的各种第一和第二电流的函数。该处理涉及“瞬时打开”光度测试的序列,其中两个分别已知的电流源将分别连接到第一LED和第二LED相对短的时间段,并且所生成的光的色温在施加电流后的若干秒内被测量。电流接着被立即关断足够长的时间,从而在施加另一对电流前,LED保持在周围环境热稳定状态。在其中红色LED被用作第一LED而白色LED被用作第二LED的一个示例性实现中,可以猜想红色通量比白色通量有更大的变化,并且因此当第一电流被改变时,可以针对第二电流来选择标称值。下面的表2提供了此类测量处理的一个例子。
第二(白色)电流(mA) | 第一(红色)电流(mA) | 关联的色温(°K) |
130 | 150 | 2994 |
130 | 160 | 2853 |
130 | 170 | 2175 |
130 | 180 | 2777 |
表2
基于表2中所示例的测量处理,可以为生成的光来选择标称目标工作色温。基于该目标色温,所需的相应第一和第二电流(来自表2)与表1中类似的第一和第二电流匹配,以针对等式(1)确定“周围环境温度占空比”。例如,如果目标色温是3000开尔文,根据表2,其对应于在周围环境温度下的150mA的第一电流和130mA的第二电流,接着根据表1,其对应于PWM控制信号522的62.5%的占空比。因此,对于等式(1),该例子中的“周围环境温度占空比”将具有62.5%(225)=159的二进制值。
用于促进等式(1)中的各种参数的校准过程的最后一个方面涉及确定“斜率”项。再次,“斜率”项代表维持在例如在加电后的预热期间之类的热瞬态期间所产生的光的足够稳定的颜色和/或色温所需的每单位温度改变的占空比改变。在一个例子中,确定合适的斜率项可以包括选择用于“斜率”项的初始种子值,在估计的热瞬态期间上迭代方法700(例如,二十到三十分钟),进行对所产生的光的色温的周期性测量(例如,每三十秒),并且绘出这些色温测量值对时间的曲线。可以针对“斜率”项使用不同的值来重复该处理,直到找到合适的值,该值导致最为平坦的色温对时间的曲线图。
图7提供基于159的“周围环境温度占空比”二进制(代表3000开尔文的目标色温)以及38的“周围环境温度”二进制值(代表25摄氏度的周围环境温度)的两个此类的示例性曲线图。第一曲线800使用具有4的二进制值的“斜率”项来生成,而第二曲线802使用具有6的二进制值的“斜率”项来生成。从图7可以很容易观察到在该例子中,具有6的二进制值的“斜率”项导致在热瞬态周期期间显著地更为平坦的色温对时间的曲线图。因此,通过使用下面的等式:
PWM占空比=[159]-[(温度读数)-38)]*[6]
在图6中示出的方法700的块704中,对于该特定的例子,实现该方法700的控制器510有效地补偿热瞬态,并且在整个热瞬态(例如,“预热”)期间提供大致3000开尔文的稳定色温。
应该理解上述校准过程的概要可以应用到其他类型的LED源和/或其他感兴趣的色温范围以便有效地实现图5中所示的控制器510的温度补偿功能性。特别地,在一些示例中,使用完全相同的硬件,两个相同的照明设备可以被配置成仅通过针对等式(1)中的“周围环境温度占空比”项选择不同值来提供显著不同的颜色和/或白光的色温。另外,等式(1)中的“周围环境温度占空比”项在一些实现中可以是时间的预定的时间函数(例如,以便补偿随时间的LED的逐渐老化和通量折旧。进一步,如上所指出,在图6中示出的方法700的块704中使用的特定关系可以被建模为如上面的等式(1)的线性关系,或者可替换地,建模为分段线性或非线性关系,至少部分地取决于针对给定的应用所期望的补偿的程度。
图8根据本发明一个实施方式图示出印刷电路板175连同温度传感器416的示例性配置,在该印刷电路板上布置有构成电源414的多个部件180。图8也示出了携带第一LED 202和第二LED 204的基座420(例如,前面附图中所示出的散热部件)。图8中所示出的设置促进了温度传感器416和LED之间的热连接,并且因此能够有效地跟踪LED温度(例如,为了在热瞬态期间提供颜色和/或色温稳定性)。特别地,第一LED 202和第二LED 204安装到邻近于LED202和204的热传导基座420,在其中形成有凹部457。印刷电路板175具有突部456以用于插入到凹部457中;为此,尽管图8的特定视图示出大体上矩形的突部和矩形的凹部,但是应该理解突部456可以具有各种形状和尺寸,而凹部457可以互补地形成从而容纳该突部。温度传感器416布置在印刷电路板的突部上,使得当印刷电路板175插入进凹部457时,温度传感器基本上嵌入在热传导基座中邻近于LED处。正如上面结合图1-5所讨论的,电源414可以包括基于多个转换模式控制器的多个级,并且构成电源414的多个电路部件可以合适地布置在印刷电路板175上。
尽管在这里已经描述和阐明了各种创造性的实施方式,但本领域技术人员容易预见到用于执行功能和/或获得所描述的结果和/或一个或多个优势的各种其他装置和/或结构,并且每个此类变形和/或修改被认为在这里所描述的创造性实施方式的范围内。更具体地,本领域技术人员将容易理解这里所描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在是示例性的并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于特定的应用或本发明的教导所用于的应用。本领域技术人员将仅仅通过例行实验就能认识到或能够确定对于这里所描述的特定创造性实施方式的许多等同方案。因此,将理解上述的实施方式仅通过示例给出,并且在所附权利要求书以及等同方案的范围内,本发明的实施方式可以用与这里具体描述以及要求保护的方式不同的方式来实践。本公开的发明的实施方式针对于这里所描述的每个独立的特征、系统、物品、材料、装备和/或方法。此外,如果此类特征、系统、物品、材料、装备和/或方法不是彼此不相容的,则两个或多个此类特征、系统、物品、材料、装备和/或方法的任意组合将包括在本公开的发明范围内。
如这里所定义和使用的所有定义应该被理解为在词典定义、通过援引并入在此的文献中的定义,和/或所定义项的通常含义上进行控制。
如在说明书和权利要求书中所使用的不定冠词“一个”和“一种”除非本文中明确地指出,否则应该被理解为指“至少一个”。
如在说明书和权利要求书中所使用的词语“和/或”应该被理解为指用其联合的元件中的“任意一个或二者”,即,在某些情形中结合地出现而在其他情形中非结合地出现的元件。以“和/或”列出的多个元件应该以相同的方式来理解,即如此联合的元件中的“一个或多个”。除通过“和/或”短语专门指出的元件之外的其他元件可以选择性地存在,无论是否涉及到专门指出的元件。因此,作为非限制性的例子,参考“A和/或B”,当结合例如“包括”的开放式结尾的语言使用时,在一个实施方式中可以仅指A(可选地包括除B以外的元件);在另一个实施方式中可以仅指B(可选地包括除A以外的元件);而在另一个实施方式中,可以指A和B(可选地包括其他元件);等。
如在说明书和权利要求书中所使用的,“或者”应该被理解为具有与上面所定义的“和/或”相同的含义。例如,当分开列表中的项时,“或者”或“和/或”应该被解释为是包括性的,即,包括多个元件或元件列表中的至少一个但也包括多于一个,并且可选地包括附加的未列出的项。仅当术语明确地指出,例如“仅一个”或“恰好一个”,或当在权利要求书中使用时,“由......构成”将指包括多个元件或元件列表中的恰好一个元件。通常,当前面具有排他性的术语时,例如“任意一个”、“其中一个”、“仅一个”或“恰好其中之一”,如这里所使用的术语“或者”将仅被解释为指示排他性的替代方案(即,“一个或另一个但非二者”)。当在权利要求书中使用时,“基本上由......构成”应该具有如在专利法领域内使用的通常含义。
如在说明书和权利要求书中所使用的,关于一个或多个元件的列表,短语“至少一个”应该被理解为指从元件列表中的任意一个或多个元件所选择的至少一个元件,但不必包括在元件列表内专门列出的每个以及每个元件的至少一个并且不排除元件列表中的元件的任意组合。该定义也允许除短语“至少一个”所指的元件列表内专门指出的元件外的元件,无论是否涉及专门指出的元件。因此,作为非限制性的例子,“A和B中的至少一个”(或等同地,“A或B中的至少一个”或等同地,“A和/或B的至少一个”)在一个实施方式中可以指至少一个A,可选地包括多于一个A,而B不存在(并且可选地包括除B以外的元件);在另一个实施方式中,可以指至少一个B,可选地包括多于一个B,而A不存在(并且可选地包括除A以外的元件);而在另一个实施方式中,可以指至少一个A,可选地包括多于一个A,并且至少一个B,可选地包括多于一个B(并且可选地包括其他元件);等。
也应该理解到除非明确地指出,在这里要求保护的包括多于一个步骤或动作的任意方法中,方法的步骤或动作的顺序不必限于这里所描述的方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书以及在说明书中,所有的过渡性词语例如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“构成”等应该被理解为开放式结尾,即指包括但不限于。仅短语“由......构成”以及“基本由......构成”应该是封闭式或半封闭式过渡短语,分别在美国专利局所发布的专利审查程序手册2111.03章中陈述。
Claims (18)
1.一种发光设备(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。
2.根据权利要求1所述的发光设备,其中:
所述至少一个第一LED包括第一数目的串联的红色LED;
所述至少一个第二LED包括第二数目的串联的白色LED,其中所述第一数目和第二数目不相同;以及
所述至少一个可控电流路径与所述第二数目的串联的白色LED并联。
3.根据权利要求2所述的发光设备,其中所述开关电源控制至少一个可控电流路径,从而设置从所述第一辐射和所述第二辐射的混合得到的光的色温。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的发光设备,进一步包括:
至少一个温度传感器(416),用于产生温度信号(526),所述至少一个温度传感器布置为邻近于所述至少一个第一LED和所述至少一个第二LED并且与其进行热传递,
其中所述开关电源包括:
第一控制器(510),用于接收所述温度信号并且提供第一控制信号(522)以便至少部分地基于所述温度信号来控制所述至少一个可控电流路径。
5.根据权利要求4所述的发光设备,其中所述第一控制信号包括脉宽调制(PWM)控制信号,并且其中所述第一控制器响应于所述温度信号而改变所述PWM控制信号的占空比。
6.根据权利要求5所述的发光设备,其中所述第一控制器基于占空比和由温度信号所代表的温度之间的预定关系来确定所述PWM控制信号的所述占空比。
7.根据权利要求6所述的发光设备,其中所述预定关系是线性关系。
8.根据权利要求4到7中的任意一项所述的发光设备,其中所述开关电源进一步包括:
功率因子校正级(502),用于接收AC输入电压(514)并且提供所述功率因子校正以及所述工作电压;以及
负载控制级(504),包括:
布置在所述至少一个可控电流路径中的单个开关(560);
以及
耦合到所述单个开关的集成电路(IC)控制器(562),其中所述IC控制器从所述第一控制器接收第一控制信号并且响应于所述第一控制信号来控制所述单个开关。
9.根据权利要求1所述的发光设备,其中所述开关电源包括:
功率因子校正级(502),用于接收AC输入电压(514)并且提供所述功率因子校正和所述工作电压;以及
负载控制级(504),包括:
布置在所述至少一个可控电流路径中的单个开关(560);
以及
耦合到所述单个开关的集成电路(IC)控制器(562),其中所述IC控制器使用固定关断时间(FOT)控制技术来控制所述单个开关,并且其中所述IC控制器并不具有接收与所述工作电压有关的信号的任何输入。
10.根据权利要求8或9所述的发光设备,其中所述开关电源进一步包括:
耦合到所述功率因子校正级的第二控制器(508),用于向所述功率因子校正级提供第二控制信号(532),从而基于与所述功率因子校正级关联的至少一个电压或电流参数(528)、AC输入电压的频率(534)或外部信号(530)来控制由所述功率因子校正级所提供的工作电压和/或功率。
11.一种用于控制在热瞬态期间由基于LED的发光设备所产生的白光的色温的方法,所述基于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(202)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(204),其中所述白光从所述第一辐射和所述第二辐射的混合得到,并且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,并且当工作电压(516)施加在第一节点和第二节点上时,串联电流(550)在所述第一节点和所述第二节点之间流动,该方法包括:
A)生成代表所述至少一个第一LED和所述至少一个第二LED附近的温度的温度信号(526);以及
B)基于所述温度信号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。
12.根据权利要求11所述的方法,其中B)包括:
B1)产生脉宽调制(PWM)控制信号;
B2)响应于所述温度信号改变所述PWM控制信号的占空比;以及
B3)基于所述PWM控制信号控制所述至少一个可控电流路径。
13.根据权利要求12所述的方法,其中B2)包括:
B2a)基于占空比和由所述温度信号所代表的温度之间的预定关系来确定所述PWM控制信号的占空比。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述预定关系是线性关系。
15.根据权利要求13所述的方法,其中B2a)包括通过以下步骤来导出所述预定关系:
C)在所述PWM控制信号的多个不同占空比下测量所述第一电流和所述第二电流;
D)在周围环境温度下测量由所述发光设备在针对所述第一电流和所述第二电流的多对电流值处所产生的白光的多个色温;
E)基于C)和D)确定所述白光的期望色温的周围环境温度占空比;
F)确定对应于由所述温度信号所代表的温度的每单位改变对应的所述占空比的改变的值;以及
G)将所述周围环境温度占空比偏移与F)中确定的值有关的量。
16.一种用于控制在热瞬态期间由基于LED的光源(202,204)所生成的白光的色温的设备,所述基于LED的光源安装在热传导基座(420)上,所述热传导基座中形成有接近于基于LED的光源的凹部(457),所述设备包括:
具有用于插入到形成在所述热传导基座中的凹部的突部(456)的印刷电路板(175);
布置在所述印刷电路板的突部上的温度传感器(416),使得当所述印刷电路板插入到形成在所述热传导基座中的凹部时,所述温度传感器基本上嵌入在所述热传导基座中接近于基于LED的光源处;以及
布置在所述印刷电路板上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(414)的多个部件(180),所述开关电源包括至少一个集成电路(IC)控制器(562,602)。
17.根据权利要求16所述的设备,其中所述基于LED的光源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,并且其中从所述第一辐射和所述第二辐射的混合得到所述白光,并且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和第二节点之间,并且当工作电压施加在所述第一节点和所述第二节点上时,串联电流在所述第一节点和所述第二节点之间流动,并且其中所述开关电源包括:
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,从而至少部分地转移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的第一电流和通过所述至少一个第二LED的第二电流不相同。
18.根据权利要求17所述的设备,其中所述温度传感器产生温度信号,并且其中所述开关电源进一步包括:
第一控制器,用于接收所述温度信号并且提供第一控制信号以便至少部分地基于所述温度信号来控制所述至少一个可控电流路径。
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