CN102113411A - 具有发光二极管电路的器件 - Google Patents

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Abstract

器件(1)具有用于接收AC电压的支路(20、30)。第一支路(20)包括第一发光二极管电路(21)和用于相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路(21)的第一电流的第一装置。第二支路(30)包括第二发光二极管电路(31)但不包括用于相对于AC电压相移流过第二发光二极管电路(31)的第二电流的第二装置。结果，器件(1)的整体闪烁指数将小于发光二极管电路(21、31)的单独闪烁指数。第一装置可以包括串联耦合至第一发光二极管电路(21)的电容器(22)。支路(20、30)可以进一步包括串联耦合至发光二极管电路(21、31)或形成其一部分的电阻器(23、33)。发光二极管电路(21、31)响应于AC电压的正半部分和负半部分生成光。

Description

具有发光二极管电路的器件
技术领域
本发明涉及包括发光二极管电路的器件，以及在器件中向发光二极管电路馈电的方法。
这种器件的示例为包括交流电发光二极管或ACLED的灯。
背景技术
WO 2005/120134公开了如下电路，该电路包括第一支路中的两个反向并联连接的发光二极管和第二支路中的两个反向并联连接的发光二极管。第一支路和第二支路是并联支路。第一支路进一步包括电容器并且是电容性支路。第二支路进一步包括线圈并且是电感性支路。结果，反向并联发光二极管对的光变化发生在不同时间点，并且与反向并联发光二极管对的单独闪烁指数相比，该电路的整体闪烁指数是减少的。
发明内容
本发明的一个目的是提供改进的器件。本发明的另一目的是提供改进的方法。
根据本发明的第一方面，一种器件包括发光二极管电路，其具有用于接收AC电压的至少第一支路和第二支路，其中第一支路包括第一发光二极管电路和用于相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路的第一电流的第一装置，以及第二支路包括第二发光二极管电路但不包括用于相对于AC电压相移流过第二发光二极管电路的第二电流的第二装置。
简单、低成本和鲁棒的器件通过相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路的第一电流，并且通过相对于AC电压不相移流过第二发光二极管电路的第二电流进行创建。
发光二极管电路包括一个或多个发光二极管、有机(无机)发光二极管和/或激光发光二极管。
第一支路和第二支路可以是并联支路和/或从变压器的相同次级绕组或不同次级绕组供电的支路。每个支路可以进一步包括一个或多个其他部件，诸如继电器、开关、保险丝等。
在根据本发明的器件的实施方式中，第一装置包括串联耦合至第一发光二极管电路的电容器。与使用线圈相比，使用电容器来相移电流是占有优势的，这是因为电容器具有较小的尺寸。另外，第一装置可以进一步包括一个或多个其他电容器和/或一个或多个电阻器。
在根据本发明的器件的另一实施方式中，电容器是可控制的。例如，所述可控制性可以包括改变电容器的物理属性(诸如，尺寸、距离等)，和/或可以具有专用控制输入和/或具有不同尺寸和选择手段(例如第二电容器)的若干电容器，该第二电容器可以通过一个或多个可控制开关与第一电容器并联或串联连接，和/或可以包括通过适当的去耦合网络在该电容器上施加控制电压，以便例如有利地调整电容性电流相位角度来最优化整个灯系统的功率因数。例如在器件的生产期间(例如，电容器尺寸的激光微调)、在包括一个或多个器件的发光体的生产期间或者在操作期间可以利用电容器的可控制性，以便达到期望的操作点。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，相应的第一支路和第二支路进一步包括：串联耦合至相应第一发光二极管电路和第二发光二极管电路或者形成其一部分的相应第一电阻器和第二电阻器。相应第一电阻器和第二电阻器可以位于相应第一发光二极管电路和第二发光二极管电路的外部或内部。当位于相应第一发光二极管电路和第二发光二极管电路的外部时，第一电阻器可以位于电容器与第一发光二极管电路之间，或者电容器可以位于第一电阻器与第一发光二极管电路之间，或者第一发光二极管电路可以位于电容器与第一电阻器之间。当位于相应第一发光二极管电路和第二发光二极管电路的内部时，电阻器可以是通过正确地选择和/或耦合发光二极管实现的外部电阻器或内部电阻器。另外，每个支路可以进一步包括一个或多个其他电阻器。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，第一电阻器和第二电阻器的一个或多个是可控制的。例如，所述可控制性例如可以包括改变电阻器的物理属性(诸如，长度、宽度等)，和/或可以具有专用控制输入和/或具有不同尺寸和选择手段(例如第三电阻器)的若干电阻器，该第三电阻器可以通过一个或多个可控制开关与第一电阻器或第二电阻器并联或串联连接，和/或可以包括通过适当的去耦合网络在电阻器上施加控制电压，以便例如有利地调整电容性电流相位角度来例如最优化整个灯系统的功率因数。例如在器件的生产期间(例如，电阻器宽度的激光微调)、在包括一个或多个器件的发光体的生产期间或者在操作期间可以利用电阻器的可控制性，以便达到期望的操作点。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，第一发光二极管电路和第二发光二极管电路的一个或多个是可控制的。例如，所述可控制性可以包括通过激光微调等来调整发光二极管电路的布线。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，发光二极管电路的至少一个能够响应AC电压正半部分的至少一部分以及AC电压负半部分的至少一部分生成光。当利用AC电压馈送时，优选使用这种发光二极管电路。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，发光二极管电路的至少一个具有对于AC电压的两个半部分而言基本上相似的阻抗值。当相比于发光二极管电路的单独闪烁指数而言器件的整体闪烁指数将减少时，优选使用这种发光二极管电路。例如，该闪烁指数涉及根据IESNA计算方法发出的光中的光学闪烁指数。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，发光二极管电路的至少一个包括两个反向并联串，其中每个串包括一个或多个发光二极管。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，发光二极管电路的至少一个包括串联耦合至一个或多个发光二极管的串的整流器。
在其他实施方式中，器件是包括光源的AC电压灯，第一发光二极管电路和第二发光二极管电路共同构成该光源。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，相应的第一发光二极管电路和第二发光二极管电路生成具有相应第一闪烁指数和第二闪烁指数的光，并且光源生成具有整体闪烁指数的光，该整体闪烁指数比第一闪烁指数和第二闪烁指数的每一个都小。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，第一电流和第二电流的和为总电流，与第一电流和第二电流的每一个相比，该总电流具有减少的三次谐波。由AC电压源提供的总电流的三次谐波减少在努力符合主要谐波规范方面具有很大优势。
在根据本发明的器件的其他实施方式中，每个相移对应于引入至少五度的相移。因此，在第一支路中，相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路的第一电流至少五度(优选大于五度，诸如二十度或更多)，以及在第二支路中，相对于AC电压相移流过第二发光二极管电路的第二电流最多五度(优选小于五度，诸如一度或更少)。
根据本发明的第二方面，提供了对器件中的发光二极管电路馈电的方法，该器件具有用于接收AC电压的至少第一支路和第二支路，其中第一支路包括第一发光二极管电路，第二支路包括第二发光二极管电路，该方法包括以下步骤：在第一支路中，相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路的第一电流，以及在第二支路中，不相对于AC电压相移流过第二发光二极管电路的第二电流。
方法的实施方式对应于器件的实施方式。
本发明基于如下认识，不同支路中的电流需要具有不同相移，并且只在两个支路的一个支路中，电流需要相对于AC电压被相移。
本发明提供了简单、低成本和鲁棒的改进器件。
参考以下描述的实施方式对本发明的这些和其他方面进行阐述而使其容易理解。
附图说明
在附图中：
图1示出了具有两个支路的器件；
图2示出了具有三个支路的器件；
图3示出了电流波形；
图4示出了通量与电压的关系；
图5示出了正常操作下发光二极管电路的测量波形和通量；
图6示出了正常操作下图5发光二极管电路的谐波；
图7示出了包括用于相移电流的装置的器件的谐波；
图8示出了测试设置的两个电流波形和通量；
图9示出了一种灯；以及
图10示出了发光二极管电路的可能实现。
具体实施方式
图1示出了具有两个支路20、30的器件1。第一支路20包括第一发光二极管电路21和串联耦合至第一发光二极管电路21的电容器22。第二支路30包括第二发光二极管电路31。两个支路20、30都从电压源10接收AC电压。电容器22是用于相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路21的第一电流的第一装置的示例。第二支路30不包括用于相对于AC电压相移流过第二发光二极管电路31的第二电流的第二装置。结果，平滑了由电压源10提供的总电流。
图2示出了具有三个支路20、30、40的器件1。第一支路20包括第一发光二极管电路21、电容器22和第一电阻器23的串联连接。第二支路30包括第二发光二极管31、另一发光二极管电路35、第二电阻器33和另一电阻器34的串联连接。第三支路40包括第三发光二极管电路41、另一电容器42和第三电阻器43的串联连接。
图3示出了电流波形Ⅰ-Ⅳ(图2中的，电流相对于时间)。波形Ⅱ-Ⅳ表示基于所提出器件的结果。电流波形Ⅲ表示流过第二支路30的电流。电流波形Ⅳ表示流过第一支路20或第三支路40的电流。电流波形Ⅱ表示总电流的绝对值。作为一阶近似，由器件发出的总通量与该电流成比例。因此，波形Ⅱ还描述了通量。作为参照，不是基于所提出器件的可能的灯中的情况被显示为波形Ⅰ。这里，所有发光二极管电路由未相移电流驱动。在供应电压的过零期间，存在所有发光二极管电路都完全关闭的长时期。与此相反，所提出的电路的波形Ⅱ具有较短黑暗时期(其中通量为零)，同时包括与波形Ⅰ相同的总通量。明显地，所提出器件中的总电流和通量(波形Ⅱ)更加平滑。因此，产生较少的闪烁。
图4示出了通量相对电压的关系(相对通量对电压，交叉点：相对通量“1”和标称电源电压)。曲线图Ⅴ表示正常操作(没有相移电流)，曲线图Ⅵ表示由将电容器22引入器件1产生的更加稳定的操作。所提出器件不仅减少了闪烁，还改进了总通量相对于电源电压变化的稳定性。在灯靠市电电网操作的情况下，市电电压中的变化将对灯发出的总通量产生较少影响。
图5示出了正常操作(没有相移电流)下发光二极管电路的测量波形Ⅶ和通量Ⅷ。通量Ⅷ具有与图3中波形Ⅰ近似相同的形状。因此，测量证明了图3的描述中做出的假设。结果闪烁指数为0.48(电流和通量，都是对时间)。
图6示出了正常操作(没有相移电流)下图5发光二极管电路的谐波。对于深色块中示出的限值，假设该灯直接靠市电电压操作，这是一个可能的实施方式。对于三次谐波，正常操作(没有相移电流)下发光二极管电路的该三次谐波的幅度(浅色块)明显大于根据市电操作光源的谐波限制的该三次谐波的允许幅度(深色块)。因此，当具有25Watt以上的功率时，发光二极管电路将不符合例如在欧洲当前有效的市电谐波规范。
图7示出了包括用于相移电流的装置的器件的谐波。对于三次谐波，对于结合了添加的一个或多个电容器的发光二极管电路的该三次谐波的幅度(浅色块)现在明显小于该三次谐波允许的幅度(深色块)。因此，结合了添加的一个或多个电容器的发光二极管电路符合例如在欧洲当前有效的市电谐波规范。
图8示出了测试设置的两个电流波形和通量。测试设置包括二十个发光二极管，其中十个具有电阻镇流器、十个具有电阻和电容镇流器。波形Ⅸ表示流过具有电阻镇流器的发光二极管的电流。波形Ⅹ表示流过具有电阻和电容镇流器的发光二极管的电流。曲线图Ⅺ表示结果光通量(闪烁指数0.20-相比于常规设置中0.48的值改进了2.4的因子)。此外，通量的测量结果非常好地匹配于被示为图3中的波形Ⅱ的仿真结果。当然，真实设置和仿真的功率级是不同的，但这会导致轴的不同缩放比例。
图9示出了一种灯。例如是包括光源的AC电压翻新灯。图1中所示的器件1位于扩散帽下面，并具有图2中所示的某些电阻器。发光二极管电路共同构成光源。在正常操作下，每个发光二极管电路都具有闪烁指数。通过仅向某些发光二极管电路添加的装置来相移流过包括该装置的发光二极管电路的每一个的电流，在正常操作下，该光源将具有小于发光二极管电路的闪烁指数的整体闪烁指数。当存在两个或更多灯时，它们可以具有相似的第一(第二)支路或不同的第一(第二)支路，以及相似或不同的支路数量。
图10示出了一个发光二极管电路的可能实现。图的左手边示出了包括十二个发光二极管的发光二极管电路的第一可能实现。一个对包括两个反向并联发光二极管，六个对彼此串联耦合。图的中间部分示出了包括十二个发光二极管的发光二极管电路的第二可能实现。一个串包括六个串联耦合的发光二极管，并且两个串通过反向并联的方式耦合。图的右手边示出了包括六个发光二极管的发光二极管电路的第三可能实现。一个串包括六个串联耦合的发光二极管，并且该串耦合至四-二极管整流器桥。
一个或多个器件1可以整体集成在一片或多片半导体材料或其他类型材料上，不同数量的接点可以存在于一个封装体中或不同封装体中，并且不排除许多其他不同的实施方式和实现。一个或多个器件1可以与其他一个或多个器件1集成。一个或多个器件1可以包括一个或多个塑料元件和/或可以基于这些一个或多个塑料元件的存在。AC电压可以是110伏、220伏、12伏或任何其他类型的AC电压。
因此，发光二极管电路的实际波形和通量由发光二极管电路的选择、AC电压波形的电压频率的选择和/或耦合至该发光二极管电路的电容器和/或电阻器的选择来确定。这些选择确定由器件生成的谐波，因此当设计需要符合市电谐波规范的器件时，所有这些需要被考虑。
在器件中，装置可以可调到期望的相移度；电容器可以可调到期望的电容值；电阻器可以可调到期望的电阻值；以及发光二极管电路可以可调到期望的发光二极管电路值。在方法中，步骤可以包括器件的可控制元件(装置、电容器、电阻器、发光二极管电路)的调整，以便在生产/组装和/或操作期间获得期望的操作点。
总之，器件1具有用于接收AC电压的支路20、30。第一支路20包括第一发光二极管电路21和用于相对于AC电压相移流过第一发光二极管电路21的第一电流的第一装置。第二支路30包括第二发光二极管电路31并且不包括用于相对于AC电压相移流过第二发光二极管电路31的第二电流的第二装置。结果，器件1的整体闪烁指数小于发光二极管电路21、31的单独闪烁指数。第一装置可以包括串联耦合至第一发光二极管电路21的电容器22。支路20、30可以进一步包括串联耦合至发光二极管电路21、31或形成其一部分的电阻器23、33。发光二极管电路21、31响应于AC电压的正半部分和负半部分生成光。
虽然在附图和前文描述中详细说明和描述了本发明，这种说明和描述被认为是说明性的或者作为示例，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施方式。例如，可能在如下实施方式中操作本发明，其中不同公开的实施方式的不同部分组合成新的实施方式。
本领域技术人员通过实践所要求的发明，对附图、公开和所附权利要求书进行学习可以理解和实施所公开实施方式的其他变体。在权利要求书中，使用动词“包括”及其词形变化不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个”不排除多个。仅凭相互不同的从属权利要求中列举的某些措施的这一事实并不表示不能利用这些措施的组合。权利要求书中的任何参考标记不应当解释为限制本范围。

Claims (15)

1.一种包括发光二极管电路(21、31)的器件(1)，具有用于接收AC电压的至少第一支路和第二支路(20、30)，其中所述第一支路(20)包括第一发光二极管电路(21)和用于相对于所述AC电压相移流过所述第一发光二极管电路(21)的第一电流的第一装置，并且所述第二支路(30)包括第二发光二极管电路(31)并且不包括用于相对于所述AC电压相移流过所述第二发光二极管电路(31)的第二电流的第二装置。
2.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述第一装置包括串联耦合至所述第一发光二极管电路(21)的电容器(22)。
3.根据权利要求2所述的器件(1)，其中所述电容器(22)是可控制的。
4.根据权利要求2所述的器件(1)，其中相应第一支路和第二支路(20、30)进一步包括串联耦合至所述相应第一发光二极管电路和第二发光二极管电路(21、31)或形成其一部分的相应第一电阻器和第二电阻器(23、33)。
5.根据权利要求4所述的器件(1)，其中所述第一电阻器和第二电阻器(23、33)的一个或多个是可控制的。
6.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述第一发光二极管电路和第二发光二极管电路(21、31)的一个或多个是可控制的。
7.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述发光二极管电路(21、31)的至少一个能够响应于所述AC电压的正半部分的至少一部分以及响应于所述AC电压的负半部分的至少一部分生成光。
8.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述发光二极管电路(21、31)的至少一个具有对于所述AC电压的两个半部分基本上相似的阻抗值。
9.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述发光二极管电路(21、31)的至少一个包括两个反向并联串，其中每一个串包括一个或多个发光二极管。
10.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述发光二极管电路(21、31)的至少一个包括串联耦合至一个或多个发光二极管的串的整流器。
11.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述器件(1)是包括光源的AC电压灯，所述第一发光二极管电路和第二发光二极管电路(21、31)共同构成所述光源。
12.根据权利要求11所述的器件(1)，其中所述相应第一发光二极管电路和第二发光二极管电路(21、31)生成具有相应第一闪烁指数和第二闪烁指数的光，并且所述光源生成具有整体闪烁指数的光，所述整体闪烁指数小于所述第一闪烁指数和第二闪烁指数的每一个。
13.根据权利要求1所述的器件(1)，其中所述第一电流和第二电流的和为总电流，相比于所述第一电流和第二电流的每一个所述总电流具有减少的三次谐波。
14.根据权利要求1所述的器件(1)，其中每个相移对应于引入至少五度的相移。
15.一种对器件(1)中的发光二极管电路(21、31)馈电的方法，所述器件(1)包括用于接收AC电压的至少第一支路和第二支路(20、30)，其中所述第一支路(20)包括第一发光二极管电路(21)，并且所述第二支路(30)包括第二发光二极管电路(31)，所述方法包括以下步骤：在所述第一支路(20)中，相对于所述AC电压相移流过所述第一发光二极管电路(21)的第一电流，以及在所述第二支路(30)中，不相对于所述AC电压相移流过所述第二发光二极管电路(31)的第二电流。
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