CN102326451A - 具有色温移位的可调光源 - Google Patents

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Abstract

一种照明设备(1)，包括：用于耦合到AC电源的输入端子(2)；与输入端子串联连接的LED串(10)；整流器(30)，具有与LED串串联连接的输入端子；可控电压源(40)，具有耦合到整流器输出端子的输入端子；至少一个辅助LED(51)和第二镇流电阻器(52)的串联布置，该串联布置连接到可控电压源的输出端子。电压源包括：可调第一电阻器(46)和第二电阻器(47)的串联布置，该串联布置与输入端子并联连接；与输出端子并联连接的可调齐纳二极管(49)，该可调齐纳二极管(49)具有连接到两个电阻器之间的节点的控制输入端子(48)；其中正输出端子连接到正输入端子，并且负输出端子连接到负输入端子。

Description

具有色温移位的可调光源
技术领域
本申请总体上涉及包括LED作为光源的照明设备。
背景技术
由于大功率LED的发展，利用LED作为照明光源而不仅作为指示灯是众所周知的。在欧洲，照明设备由典型的230V50Hz电源供电也是非常标准的。由于LED需要相对低的电压(典型的在3V左右)，并且允许电流仅在一个方向上流动，因此已开发出用于在AC电源基础上产生DC LED电流的驱动电路。然而，此类驱动电路比较昂贵。
在一个更简单的方法中，LED串和镇流电阻器串联而直接连接到电源。为允许在AC周期的两个半周期中都输出LED电流并从而输出光，将两个这种串反并联地连接。其理念为，例如，70个LED接纳210V的压降，而剩余的20V将由镇流电阻器接纳。电压变化将由镇流电阻器承担。
尽管由于这种方法简单并且因此实现起来相对便宜，这种方法具有一定的吸引力，然而如果希望对照明设备进行调光时，就会出现问题。
对于某些应用而言，不仅希望照明设备是可调光的，还希望在调暗时将输出光的色温向较低值移位。这种需求对小型床头灯或阅读灯特别重要，但是可能的是存在其中期望相同的特征的其它应用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种简单且具有成本效益的照明设备，该设备具有多个LED作为光源，能够用简单的方式使该设备变暗，而同时自动地使设备输出光移位至较低的色温。
根据本发明的一个重要方面，可调电压源与至少一个白光LED串联连接，这个电压源为至少一个红光LED供电。当电压源的输出功率增加时，电压源上的压降增加，从而使得白光LED获得较少的功率而红光LED获得较多的功率。
其它优点将在从属权利要求中提及。
附图说明
本发明的这些方面、特征和优点以及其它方面、特征和优点将通过参照附图，由下面的一个或多个优选实施例的描述来进一步说明，在附图中相同的附图标号代表相同或相似部分，并且在附图中：
图1示意性地示出了照明设备的框图；
图2示意性地示出了供在图1的照明设备中使用的电压源的框图。
具体实施方式
附图1示意性地示出了根据本发明的照明设备1的框图。照明设备1包括用于耦合到AC电源的输入端子2。LED串10与输入端子2串联连接。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的第二串与第一串反并联连接。第一镇流电阻器13和LED串10串联连接。
主功率LED 11、12优选地为白光LED。然而，这些LED中的一个或多个LED也可以是有色LED。
整流器30具有和LED串10串联安装的输入端子31、32。整流器30可以适当地包括二极管的桥接电路(如所公知的)。
在其输出端子33、34处，整流器30提供经整流的DC电压V1。如果需要，该电压可以由与输出端子33、34并联的电容器进行平滑，但为简单起见，这里未将其示出。
照明设备1还包括可控电压源40，可控电压源40具有输入端子41、42，输入端子41、42与整流器输出端子33、34耦合，以接收经整流的DC电压V1作为输入电压。附图标号45表示用户可控的控制输入。在其输出端子43、44处，可控电压源40提供DC输出电压V2，该DC输出电压V2的幅值取决于在用户控制输入45处接收的输入。至少一个辅助LED 51和第二镇流电阻器52的串联布置连接到可控电压源40的输出端子43、44。
一般地，仅用一个辅助LED 51就足够，但是本发明的主旨也适用于如果两个或多个辅助LED串联的情况。
优选地，辅助LED 51为红光功率LED。然而，本发明的主旨也适用于如果辅助LED 51的颜色具有比主功率LED 11、12的颜色低的色温的情况。例如，可能有这种实施例，其中主功率LED 11、12是白光LED，而辅助LED 51是橙光或黄光LED。此外，在多个辅助LED的情况下，所有辅助LED不是必须都具有相同颜色。
应注意，可用可控电流源来代替可控电压源40。
还应注意，可用可控AC电压源(或电流源)来代替可控DC电压源(或电流源)。在该情况下，可以省略整流器30，并且辅助LED可包括反并联安装的至少两个LED。
主LED 11、12和辅助LED 51在照明设备1中靠近地安装在一起，从而使得照明设备1产生的总输出光作为一个整体被用户感知为各个LED 11、12、51的各个输出光的混合。
由电源提供并由LED串10接收的电流表示为Imains。该电流也被整流器30作为输入电流接收。假设在整流器30中没有电流损耗。经整流的电源电流(整流器30的输出电流)作为输入电流提供给电压源40，该经整流的电源电流被标记为<Imains>。经整流的电源电流的一部分被可控电压源40使用：该电流标记为镇流电流I1。在电压源40的输出处产生并且被辅助LED 51接收的电流标记为辅助电流I2。因此，很清楚<Imains>＝I1+I2。
操作过程如下。假设用户已将可控DC电压源40设置为低输出电压，从而使得辅助LED 51不产生任何光或仅产生很少量的光。则在电压源40的输入端子41、42上的电压降相对较低，并且因此在整流器30的输入端子31、32上的电压降很低，因此LED串10接收最大的驱动电压并且产生最大的光输出。
假设用户将可控DC电压源40调节到较高的输出电压。结果，辅助LED 51输出的光的量增加。同时，在电压源40的输入端子41、42上的电压降增加，并且因此在整流器30的输入端子31、32上的电压降增大，用于LED串10的驱动电压降低，并且LED串10所产生的光的量减少。总而言之，照明设备的光输出水平降低(变暗)，而输出光中红光的相对含量增加了(移位到较低的色温)。
图2是因为简单而优选的电压源40的实施例的框图。可调齐纳二极管49(例如标准元件TL431或LM431，可从例如摩托罗拉(Motorola)、德州仪器(Texas Instruments)、飞兆半导体(FairchildSemiconductor)购得)与输出端子43、44并联连接。第一电阻器46和第二电阻器47的串联布置与输入端子41、42并联连接。两个电阻器46、47之间的节点连接到可调齐纳二极管49的控制输入端子48。正输出端子43连接到正输入端子41，而负输出端子44连接到负输入端子42。所述电阻器46、47中的一个是可调电阻器并且实现用户控制输入45；如实施例中所示，这适用于连接到正输入端子41的第一电阻器46。
利用图2的电路，输出电压V2满足公式：V2＝(1+R1/R2)·Vref，其中
R1是第一电阻器46的电阻值；
R2是第二电阻器47的电阻值；
Vref是可调齐纳二极管49的内部参考电压，典型为约1.2V或2.5V。
应注意，在这个电路中，V1＝V2。
如果R1＝0，输出电压V2将等于Vref，这对于辅助LED 51汲取电流(取决于辅助LED 51和第二镇流电阻器52的特性)来说太低了。因为输入电压V1也将等于Vref，LED串10接收几乎整个电源电压。所产生的大电源电流<Imains>将主要流过齐纳管49，并且部分流过第二电阻器47。
如果R1增加，输出电压V2将增加，从而使得辅助LED 51能汲取更多电流12(辅助电流12的精确量将取决于辅助LED 51和第二镇流电阻器52的特性)。因为输入电压V1也增加，LED串10接收较少电压，并且因此将汲取更少的电源电流Imain。差值I1＝<Imains>-I2将主要流过齐纳管49，这标注为Iz，并且部分流过第一电阻器46和第二电阻器47。本领域技术人员应清楚，元件的合适尺度，尤其是第一镇流电阻器13和第二镇流电阻器52等的合适尺度，以及LED 11、12、51的前向电压，连同LED的数目和它们的光输出，将在变暗时导致期望的颜色移位。
总而言之，本发明提供一种照明设备1，包括：
-用于耦合到AC电源的输入端子2；
-与输入端子串联连接的LED串10；
-整流器30，具有与LED串串联连接的输入端子；
-可控电压源40，具有耦合到整流器输出端子的输入端子；
-至少一个辅助LED 51和第二镇流电阻器52的串联布置，该串联布置连接到可控电压源的输出端子。
电压源包括：
可调第一电阻器46和第二电阻器47的串联布置，该串联布置与输入端子并联连接；
并联连接到输出端子的可调齐纳二极管49，其具有连接到两个电阻器之间的节点的控制输入端子48。
正输出端子连接到正输入端子，负输出端子连接到负输入端子。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是本领域技术人员应清楚这些说明和描述应被视为是说明性或者示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例；相反，在本发明的限定于随附权利要求中的保护范围内的各种变体或修改也是可能的。例如，第一镇流电阻器13可以布置成朝向整流器30或电源40。
另外，LED串10可以具有与图1中示出的配置不同的配置。例如，LED串可以实现为LED单元的串联布置，其中每个LED单元包括与至少一个第二LED反并联连接的至少一个第一LED。还可以设想到其它梯状配置。
本领域技术人员在实践所要求保护的发明中，通过研究附图、说明书以及所附的权利要求，可以理解并实现所公开实施例的其他变体。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个”并不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足权利要求中记载的若干项的功能。仅在互不相同的从属权利要求中记载了某些手段的事实并不表明不能有利地使用这些手段的组合。计算机程序可存储/分布在合适的介质中，例如与硬件一起或作为硬件的一部分而提供的光存储介质或固态介质，但也可以其它形式分布，例如经由因特网或者其它有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记均不应被解释为是对范围的限制。

Claims (8)

1.一种照明设备(1)，包括：
用于耦合到AC电源的输入端子(2)；
与所述输入端子串联连接的LED串(10)；
整流器(30)，具有与所述LED串(10)串联连接的输入端子(31，32)，并具有输出端子(33，34)；
可控电压源(40)，具有耦合到所述整流器输出端子(33，34)的输入端子(41，42)，并且具有输出端子(43，44)；
至少一个辅助LED(51)和第二镇流电阻器(52)的串联布置，所述串联布置连接到所述可控电压源(40)的输出端子(43，44)。
2.根据权利1所述的照明设备，还包括与所述LED串(1O)串联连接的第一镇流电阻器(13)。
3.根据权利1所述的照明设备，其中主LED(11，12)中的至少一些LED是白光LED。
4.根据权利1所述的照明设备，其中所述辅助LED(51)包括红光功率LED。
5.根据权利1所述的照明设备，其中所述辅助LED(51)的输出光的相关色温低于所述LED串(10)的输出光的相关色温。
6.根据权利1所述的照明设备，其中所述电压源(40)包括：
第一电阻器(46)和第二电阻器(47)的串联布置，所述串联布置与所述输入端子(41，42)并联连接；
与所述输出端子(43，44)并联连接的可调齐纳二极管(49)，所述可调齐纳二极管具有连接到两个电阻器(46，47)之间的节点的控制输入端子(48)；
其中正输出端子(43)连接到正输入端子(41)，并且负输出端子(44)连接到负输入端子(42)；
并且所述第一电阻器和第二电阻器(46，47)中的一个是可调电阻器。
7.根据权利6所述的照明设备，其中连接在所述正输入端子(41)和所述齐纳管的控制输入端子(48)之间的所述第一电阻器(46)是可调电阻器。
8.根据权利1所述的照明设备，所述LED串包括主功率LED(11)的第一串和主功率LED(12)的第二串，所述第二串与所述第一串反并联连接。
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