CN1943276A - Ac发光二极管以及ac led驱动方法和装置 - Google Patents

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Abstract

连同AC LED驱动装置一起公开了AC LED封装和电路。AC LED电路可以包括用AC电源驱动的一个LED或一组反并联LED以及处于各种电压和频率的AC LED驱动装置。AC LED是用各种形式和材料预先封装的，并且是为采用各种形式与AC电源、倒相器类型的驱动装置或封装的电网或高频耦合而设计的。AC LED驱动装置是一个固定频率的驱动装置，它向该驱动装置的瓦数限制以内的不同大小的负载提供相对恒定的电压输出，并且在某些情况中是直接电网电源。

Description

AC发光二极管以及ACLED驱动方法和装置
技术领域
本发明一般涉及发光二极管(LED)和LED驱动装置。本发明具体涉及交流电(AC)驱动的LED，LED电路以及AC驱动电路和方法。
发明背景
1.发明领域
本发明一般涉及发光二极管(LED)和LED驱动装置。本发明具体涉及交流电(AC)驱动的LED，LED电路以及AC驱动电路和方法。
2.相关技术的描述
LED是向它们提供电流时产生光的半导体器件。LED本质上是仅仅使电流在一个极性上通过的DC器件，并且历史上是用DC电压电源驱动的，通过使用电阻、稳流器和稳压器来限制提供给LED的电压和电流。某些LED在LED封装中内置电阻以提供更高电压的LED，通常用5V DC或12V DC驱动。
借助合适的设计考虑，可以利用比DC驱动方案更有效的AC驱动LED。基于LED的照明可以用于一般照明，专业照明，符号和装饰，如用于圣诞树照明。例如，发明人为Lanzisera题目为“LEDLIGHT STRING SYSTEM”的美国专利号5,495,147(以下称为Lanzisera)和发明人为Leake题目为“STRING OF LIGHTSSPECIFICATION”的美国专利号4,984,999(以下称为Leake)描述了基于LED的光串的不同形式。在Lanzisera和Leake中，通过使用降压变压器和整流功率变换方案，采用多个分立LED灯的完全并联布线描述典型光串。此种类型的LED光串把输入电源(通常认为是110VAC的通用美国家用电源)转换为低电压，并且整流为近似DC输入。
发明人为Allen题目为“PREFERRED EMBODIMENT TO LEDLIGHT STRING”的未决专利申请号0015968A1(以下称为Allen)公开了AC供电的基于LED的光串。Allen描述了采用串并联块的LED光串，其中用于直接的AC驱动的电压匹配需求依据使用的二极管(LED)的类型对每个二极管串联块上的二极管的数目施加基础限制。Allen公开了对于每个串联块中的需要“匹配”的正向电压，峰值输入电压必须小于等于每个串联块的最大正向电压的总和，以便防止过压。
如果采用WO98/02020和JP11/330561所示的“反向并联(opposing parallel)”线路接法连接LED，则可以用AC电源来更有效地操作LED。通过使用题目为“Light Emitting Diode Driver”的专利出版号20030122502(以下称为“Clauberg等人”)所示的高频AC驱动装置，可以设计更有效的LED照明系统。Clauberg等人公开了使用更高频率的倒相器来驱动反向并联LED对，反向并联LED串和/或反向并联LED矩阵，其实现方法是通过谐振阻抗电路把LED连接到高频倒相器，谐振阻抗电路包括与一个或多个电感串联的第一电容，其中阻抗电路与反向并联LED串联，每一组LED都有与阻抗电路串联的第二串联电容。在该系统中，在不影响先前连接的LED电路的光输出的情况下，不能向驱动装置的输出添加或从中删除带有电容的LED的附加反向并联配置，除非用适当值取代该驱动装置或该驱动装置的元件和/或反向并联LED电容。添加或删除反向并联LED电路时，由于负载变化，经由电感的电压将增加或降低，并且通过第一串联电容的电流将增加或降低，因此，每当向该系统添加附加LED或从中删除LED时，都需要替换或调整电感和所有电容或整个驱动装置。
题目为“Light Emitting Diodes For High AC Voltage OperationAnd General Lighting”的专利申请号US2004/0080941公开了可以集成到单一芯片内并且可以用高压低频电网AC电源驱动的LED的多个反向并串联串，只要LED的每个反向并串联串中有足够的LED来降低通过该芯片内的串联LED的总电源电压。专利号WO2004023568和JP2004006582公开了可以集成到单一芯片内并安装到绝缘基底上并用高驱动电压和低驱动电流驱动的LED的多个反向并串联串或反向并串联矩阵，只要LED的每个反向并串联串中有足够的LED来降低通过该芯片内的串联LED的总电源电压。这些专利和申请公开了对于单一芯片或封装的LED电路，当直接用低频AC电网电源驱动时，需要多个反向并串联串，其中每个串联串中的LED的总数必须大于等于AC电压电源，目的是使总的正向电压降低，并提供所需的驱动电流。
本发明解决了上面提及的现有技术的缺点，同时提供附加益处和优点。
发明内容
根据本发明的一个主要方面，提供一种照明系统，该系统有两个或更多LED电路。每个LED电路有至少两个二极管，二极管是用反向并联关系彼此连接的，这些二极管中的至少一个二极管是LED。至少一个电容与每个反向并联LED电路相连并且是其一部分。该电容仅有一端与该反向并联LED相连。驱动装置与一个或多个LED电路相连，该驱动装置向一个或多个LED电路提供AC电压和电流。该驱动装置和该LED电路形成一个驱动电路。并且把该驱动装置和该LED电路配置成这样的，可以向该驱动电路添加或从中删除(有意地或由于元件故障)LED电路：
(a)不会显著影响各个LED的光的预定的期望输出范围；以及
(b)不需要：(i)改变在该改变之后继续存在的先前存在的驱动电路元件的任何一个元件的任何一个分立元件的值；或(ii)添加或删除任何这样的分立元件。在本发明的另一个实施例中，至少一个电阻与上面提及的每个反向并联LED电路相连并且是其一部分。该电阻以串联方式与至少一个电容相连。
根据本发明的另一方面，LED电路(有时称为“AC LED”)可以包括两个反向并联LED，一个反向并联LED串或一个反向并联LED矩阵，其中一个电容与单一芯片、一个封装、一个组件或一个模块内的连接的反向并联线路接法的至少一个接头串联。
当在一个LED和AC电源之间的一行或多行中以串联方式连接实际电容时，有通过该电容量的位移电流：I＝2∏fCV。本发明的LED电路中的电容根据AC驱动装置提供的电压和频率调整提供给一个或多个反向并联LED的电流和正向电压的数量。基于该LED电路中的LED的数目，反向并联接法提供两个或更多接头，用于至少一个电源连接引线的要以串联方式连接的至少一个串联电容。在某些实施例中，除电容之外，LED电路还使用串联电阻，以便为不向该LED电路提供浪涌电流保护的某一LED电路驱动装置耦合提供“RC”电阻电容网络。
请注意，“封装”或“封装的”被定义为或者在制造、装配、安装中或者在修改LED照明器件或系统时作为分立元件使用的集成单元。这种封装包括所需特性的LED，其电容和/或电阻尺寸是相对于要以串联方式与其相连的选定的反向并联LED的规格并且关于预定的AC电压和频率制作的。
封装的优选实施例可以包括其上排列有或安装有LED、电容和/或电阻的绝缘基底。在封装的此种优选实施例中，基底包括电极或引线，用于该封装到与AC驱动装置或电源关联的器件或系统的统一连接。电极、引线和统一连接可以包括各种当前已知的方法，包括机械装配和/或焊接。基底可以是例如蓝宝石、碳化硅、氮化镓、陶瓷、印刷电路板材料或作为电路元件的基质的其它材料。
在某些应用中，封装还可以优选地包括热沉、反射材料、用于引导光的透镜、磷光体、毫微晶体或其它光变换或增强物质。总之，根据本发明的一个方面，本发明的LED电路和AC驱动装置允许预先封装要与已知的规定电压和频率输出的标准驱动装置一起使用的照明系统的LED部分。此种封装可以有各种各样的组成，并且可以彼此组合，以便在给定本发明可能的由本发明产生的可伸缩的、兼容排列的情况下创建所需的系统。
根据本发明的一个方面，AC驱动LED电路(即驱动电路)允许或支持可以向该驱动电路添加或从中删除(或者通过选择或者由于二极管故障)LED电路的照明系统，而不会显著影响各个LED的光的预定的期望输出范围，并且不需要：(i)改变在该改变之后继续存在的先前存在的驱动电路元件的任何一个元件的任何一个分立元件的值；或(ii)添加或删除任何这样的分立元件。在设计照明系统时，选择的LED的一个属性是操作期间提供的光量。关于这一点，应该理解，取决于选择的驱动装置的操作参数，该驱动装置的电压和频率的稳定性或范围将不同于依据各种因素的标称规格，这些因素包括但不限于，通过添加或删除LED电路使其连通或断开。因此，正如某些时候提到的那样，把根据本发明的驱动装置描述为提供“相对恒定的”或“固定的”电压和频率。可以根据在改变该照明系统之前，在改变在照明系统期间或者在改变该照明系统之后得到的电路所需的光输出的可接受范围，总体考虑该相对范围的大小。因此，期望确定所需的光输出的预定范围，其中在该范围内，无论是向该驱动电路添加还是从中删除附加的或不同的LED电路，本发明的驱动LED电路将运行。
根据本发明的另一方面，LED电路可以是彼此以反向并联方式连接起来的至少一个预先封装的LED和一个预先封装的二极管，两个反向并联的预先封装的LED，其电容与所连接的LED电路的至少一个接头串联的预先封装的LED的反向并联LED串或预先封装的LED的反向并联LED矩阵。LED电路电容允许在没有附加串联元件的情况下至少一个LED电路和LED驱动装置的直接耦合，附加串联元件如LED电路驱动装置和LED电路之间的电容和/或电感。该LED电路驱动装置提供电压相对固定和频率相对固定的AC输出，即使使用反馈AC调压电路改变负载。该LED电路可以直接耦合，并且其数量可以随LED电路驱动装置按比例增加，而并不影响其它LED电路的光输出，只要该LED电路驱动装置保持电压相对固定和频率相对固定的AC输出即可。
根据本发明的一个方面，LED电路驱动装置提供电压相对固定和频率相对固定的AC输出，如电网电源。通过使用LED电路倒相驱动装置，提供给LED电路的LED电路驱动装置输出电压和频率可以高于或低于电网电源电压和频率。对于集成到包括集成电容或电阻电容“RC”网络的小型LED封装中的LED电路，提供较高频率的LED电路倒相驱动装置是必需的。LED电路倒相驱动装置具有诸如电阻分压器网络或其它装置的反馈电路，从而准许它检测负载的变化并且把该LED电路驱动装置的频率和/或电压输出重新调整为所需的相对固定的值。该LED电路驱动装置也可以提供软启动功能特征，当打开该LED电路驱动装置时，该功能特征能够降低或消除向LED电路提供的任何浪涌电流。更高频率和较低电压的LED电路倒相驱动装置是优选的，从而可以支持LED电路的更小封装设计，因为可以缩减更高频率的电容的尺寸，因此更容易把它集成到单一LED电路芯片、封装、组件或模块中。
根据本发明，LED电路可以有以串联方式连接在一起的或者与该LED电路的一个或多个连接接头分离的电阻电容(RC)网络。需要的最大电阻值是仅仅保护该LED电路内的一个或多个LED免于不提供软启动或其它防浪涌电流功能特征的LED电路驱动装置可能提供的浪涌电流所需的电阻值。直接电网电源耦合需要RC网络类型LED电路，因为当直接连接到LED电路时电网电源提供浪涌电流。
更高频率的LED电路倒相驱动装置可以是卤或高强度放电(HID)灯类型驱动装置，其中对其设计进行修改以便在LED电路负载改变时提供相对固定的电压和相对固定的频率输出。其含义是，如果把LED电路倒相驱动装置设计成在50Khz的频率下有12V的输出电压，则即使向LED电路驱动装置的输出中添加或从中删除LED电路，LED电路驱动装置也可以提供该输出作为具有一个或LED电路驱动装置的瓦数限制以下的多个LED电路的负载的相对恒定的输出。
具有相对固定电压和相对固定频率输出的更高频率倒相器(inverter)允许使用更小的元件，并且提供已知输出，以提供标准参考高频LED电路驱动装置，从而能够基于LED电路封装中所需的LED的数目，用集成电容或RC网络按照现有或类似LED封装尺寸批量生产LED电路。
题目为“Light Emitting Diode Driver”的专利公开号20030122502(以下称为Clauberg和Erhardt)没有公开具有装置或响应于负载的改变保持相对固定的电压和相对固定的频率的高频倒相驱动装置的使用。根据此处描述的发明，由于没有附加元件，如LED电路和LED电路驱动装置之间串联的电感或电容，所以一次可以向LED电路驱动装置输出添加或从中删除一个LED电路，而无需改变任何元件、LED电路驱动装置或调整LED电路驱动装置。另外，根据该发明，由于用LED电路驱动装置的相对固定的频率和电压驱动时各个LED电路的自动调节特性，所以现有LED电路的光输出保持相对恒定。对于在LED之间或其它元件之间使用串联电感的现有技术，这一级别的可伸缩性、单一芯片LED电路封装和标准化是不可能的，这是因为响应于负载的改变通过电感和电容的电压或电流会上升或下降。
用于单一芯片LED电路的现有技术，如O2004023568和JP2004006582中公开的技术，没有提供把该芯片内的LED的数目减少到电源的总的正向电压下降需求以下的方法。然而，通过使用电容或RC网络来把所需的LED的数目减少到与一个LED一样少，本发明能够用单一芯片、封装或模块内的许多LED制造LED电路。利用LED电路和LED电路驱动装置，可以实现改进的可靠性、集成、产品和系统可伸缩性以及固态照明设计的简单性。单一电源LED电路驱动装置可以驱动各个LED电路，各个LED电路可以是相同或不同颜色，每个需要不同的正向电压和电流。通过使LED电路的电容或RC网络值与LED电路驱动装置的已知的相对固定的电压和频率相等，各个LED电路可以自行调整电流，不管该LED电路驱动装置是电网电源，高频LED电路驱动装置，还是能够提供相对固定的电压和相对固定的频率输出的其它LED电路驱动装置。
其前提是以下事实，当在一个LED和AC电源之间的一行或多行中以串联方式连接实际电容时，有通过该电容量的位移电流：I＝2∏fCV。这意味着可以根据AC电源的已知电压和频率预先确定通过该电容提供的电流量。
根据本发明的其它方面，可以把LED电路驱动装置和用来调整电压或频率的调光开关连接起来，或者LED电路驱动装置具有集成电路，该电路允许调整LED电路驱动装置的另外的相对固定的电压和/或相对固定的频率输出。当增加到达LED电路的LED电路驱动装置输出的电压和/或频率时，LED电路会变得更亮。
本发明的一种形式是彼此用反相并联方式连接起来的至少一个LED和一个二极管，两个反向并联LED，其一个电容与单一芯片、单一封装、一个组件或一个模块内连接的反向并联LED线路接法的至少一个连接接头串联的一个反向并联LED串和/或反向并联LED矩阵。可以把带有电容的LED电路放置到诸如但未必是陶瓷或蓝宝石的绝缘基底上和/或各种LED封装尺寸内；基于产品规格的材料和设计或装配到印刷电路板材料上。集成的LED电路电容具有预先确定的值，当与提供相对固定的电压和频率输出的LED电路驱动装置相连时，使LED电路能够自行调整到适度恒定的、特定电流。当设计用来连接到特定LED电路驱动装置时，该LED电路电容可以具有用来提供该LED电路的典型工作电压和电流所需的值。
本发明的另一种形式是一个LED电路，包括彼此用反向并联方式连接起来的至少一个LED和一个二极管，两个反向并联LED，一个反向并联LED串和/或反向并联LED矩阵，其中在反向并联LED的至少一个连接接头和LED电路的相应电源接线之间用串联方式或者独立地用串联方式连接一个串联电阻电容(“RC”)网络。可以把反向并联LED和RC网络放置到诸如但未必是陶瓷或蓝宝石的绝缘基底上和/或各种LED封装尺寸内；基于产品规格的材料和设计或装配到印刷电路板材料上。当设计用来连接到特定LED电路驱动装置时，该LED电路RC网络可以具有用来提供该LED电路的典型工作电压和电流所需的值。
本发明的另一种形式是一个LED电路，包括用并联方式与每两个反向并联LED连接起来的两个反向并联LED的矩阵，其中两个反向并联LED具有与电源连接串联的独立电容。可以把包含电容的反向并联LED电路的整个并联阵列放置到诸如但未必是陶瓷或蓝宝石的绝缘基底上和/或各种LED封装尺寸内；基于产品规格的材料和设计内或装配到印刷电路板材料上。集成在LED电路封装内的LED电路的反向并联矩阵可以是RC网络类型LED电路。
本发明的另一种形式是一个LED电路，包括用并联方式与每组反向并联LED连接起来的反向并联LED的矩阵，其中每组反向并联LED具有与电源连接引线串联的独立RC网络。
本发明的另一种形式是一个LED电路，包括用并联方式连接起来的反向并联LED的矩阵，与到达反向并联LED的矩阵的线路的至少一端串联的一个电容，其中每组反向并联LED具有与电源连接串联的独立电阻。
本发明的又一种形式是一个LED电路，包括连接起来的并且直接用小于等于LED电路内的LED的反向并串联串的总串联电压下降的高频AC电压驱动的LED的反向并串联串。
本发明的另一种形式包括直接用具有相对固定的电压和相对固定的频率的AC电源(“LED电路驱动装置”)驱动LED电路的方法。LED电路驱动装置可以是电网电源，能够在负载改变时提供相对固定的电压和相对固定的频率并且其频率可以比电网电源的频率更高或更低的变压器、发电机或倒相驱动装置的输出。即使向该LED电路驱动装置的输出中添加或从中删除一个或多个LED电路，该LED电路驱动装置也能提供相对固定的电压和相对固定的频率输出。使用具有较低输出电压的较高频率的倒相器作为一个LED电路驱动装置，目的是通过更高频率的LED电路驱动装置的可用性来降低元件尺寸，并且简化LED电路的制造和标准化。LED电路驱动装置还可以包括以下电路，该电路通过使用MOSFET晶体管、IGBT晶体管或其它电子装置可以降低或消除提供软启动功能特征的浪涌电流。LED电路驱动装置也可以是其频率比初级频率更高或更低的脉冲输出。
本发明的另一种形式是一种LED照明系统，包括LED电路阵列以及与该LED电路阵列相连的CED电路驱动装置，LED电路阵列具有多个不同的LED电路，每个电路引起相同的或不同的电流，并且提供相同的或不同的光输出，光输出可以是相同或不同颜色。提供相对固定的频率和电压输出的LED电路驱动装置允许需要不同正向电压和驱动电流的LED电路的混合和匹配。在LED电路驱动装置的额定瓦数的限制内，按照每次一个LED电路用并联方式把LED电路连接到LED电路驱动装置的输出，在利用LED和其它元件增加或降低负载时，不需要像DC驱动装置和LED典型地要求的那样改变或调整LED电路驱动装置。由于从不要求回到电源上来，允许更有效地集成用LED电路设计的照明系统，并提供可伸缩性。如果在LED电路驱动电源和LED电路之间引入电感和/或附加电容，如现有技术中描述的阻抗电路，则需要改变驱动装置或元件，这会阻止带有集成电容或RC网络的AC-LED的可伸缩性、标准化和大量生产。
借助于提供已知的相对恒定的AC电压和频率的LED电路驱动装置，带有特定电容或RC网络值的各种LED电路的大规模生产将基于指定LED电路驱动装置的输出，向LED电路提供20mA、150mA或350mA或任何其它所需电流。通过LED电路驱动装置的标准化，相对固定的电压和频率允许LED电路的标准化。
根据另一方面，把晶体管连接到LED电路的至少一个电源连接线，或者在电源连接引线和LED电路之间用串联方式内置到LED电路封装中，通过该晶体管内的电容，该晶体管能够控制(例如，改变或使转向)通过LED电路的交变电流的流动。
通过连同附图一起阅读当前的优选实施例的以下详细描述，本发明的上述形式以及其它形式、功能特征和优势将更加明显。本发明的详细描述和附图仅仅是说明性的而非限制性的，所附权利要求书及其等价物定义本发明的范围。
附图说明
图1表示本发明的优选实施例的示意图；
图2表示本发明的优选实施例的示意图；
图3表示本发明的优选实施例的示意图；
图4表示本发明的优选实施例的示意图；
图5表示本发明的优选实施例的示意图；
图6表示本发明的优选实施例的示意图；
图7表示本发明的优选实施例的示意图；
图8表示本发明的优选实施例的示意图；
图9表示本发明的优选实施例的示意图；
图10表示本发明的优选实施例的示意图；
图11表示本发明的优选实施例的示意图；
图12表示本发明的优选实施例的示意图；
图13表示本发明的优选实施例的示意图；
图14表示本发明的优选实施例的示意图；
图15表示本发明的优选实施例的示意图；
图16表示本发明的优选实施例的示意图；
图17表示本发明的优选实施例的示意图；
图18表示本发明的优选实施例的示意图；
图19表示本发明的优选实施例的示意图；
图20表示本发明的优选实施例的示意图；
图21表示本发明的优选实施例的示意图；
图22表示本发明的优选实施例的示意图；
图23表示本发明的优选实施例的示意图；
图24表示本发明的优选实施例的示意图；
图25表示本发明的优选实施例的示意图；以及
图26表示本发明的优选实施例的示意图。
具体实施方式
图1公开了用于根据本发明的AC驱动装置的发光器件10的示意图。器件10包括用反向并联线路接法与第二LED 14相连的第一LED 12，在两个反向并联LED的第一接头18之间用串联方式连接的电容16，与两个反向并联LED相连的第一电源连接20，以及与两个反向并联连接的LED的第二接头24相连的第二电源连接22。可以使用二极管代替LED 12或LED 14。
图2公开了用于根据本发明的LED电路驱动装置的发光器件26的示意图。器件26包括如图1公开的器件10，安装在诸如但未必是陶瓷或蓝宝石的绝缘基底28上并且集成在LED封装30中，封装30可以是各种LED封装尺寸；基于产品规格的材料和设计或安装在印刷电路板材料上。器件26提供电源连接引线32并且可以有一个第一或附加透镜34，透镜34可以是用塑料、聚合物或其它材料制成的，用于光弥散，透镜上涂有或掺有磷或毫微粒子，使得通过透镜34的从器件10发射的光的颜色或特性发生改变。
图3公开了具有直接用AC驱动装置38驱动的发光器件26的示意图的器件36的示意图，AC驱动装置38与器件26的电源连接32相连，在AC驱动装置38和器件26之间没有任何附加元件，如电容、电感或电阻。AC驱动装置38向器件26提供相对恒定的AC电压和频率输出，不管器件26的总负载是多少也不管器件26的数目的变化，只要该负载不超过AC驱动装置38的瓦数限制即可。AC驱动装置38可以是发电机、电网电源或能够向不同大小的负载提供相对固定的电压和相对固定的频率输出的倒相器。AC驱动装置可以向根据本发明的器件26提供低电压或高电压以及低频率或高频率，只要电容16是用于器件26的所需操作的特征值即可。
图4公开了用于连接到根据本发明的LED电路驱动装置的发光器件40的示意图。器件40包括采用反向并联线路接法与第二LED 44相连的第一LED 42。在两个反向并联LED的第一接头48和第一电源连接50之间以串联方式连接电容46。在两个反向并联LED的第二接头54和第二电源连接56之间以串联方式连接电阻52。可以使用二极管代替LED 42或LED 44，并且可以用串联方式把电阻52放置在电容46的任何一端作为备选位置。
图5公开了用于根据本发明的LED电路驱动装置的发光器件58的示意图。器件58包括集成在如图2中的器件26中公开的封装内的如图4公开的器件40。器件58提供用于连接到如图3公开的AC驱动装置38的电源连接引线。
图6公开了用于连接到根据本发明的LED电路驱动装置的发光器件64的图示。器件64包括采用反向并联线路接法与LED 68的第二串联串相连的LED 66的第二串联串，在LED的反向并串联串的第一接头72和第一电源连接74之间以串联方式连接的电容70，以及与LED的反向并串联串的第二接头78相连的第二电源连接76。可以使用二极管代替一个或多个LED 66以及一个或多个LED 68，并且连同电容70一起把LED 66和68集成到如图2公开的封装30描述的封装80中。
图7公开了用于根据本发明的AC驱动的发光器件82的图示。器件82包括采用反向并联线路接法与LED 86的第二串联串相连的LED 84的第一串联串，在LED的反向并串联串的第一接头90和第二电源连接92之间用串联方式连接的电容88，以及在LED的反向并串联串的第二接头96和第二电源连接98之间用串联方式连接的电阻94。可以使用二极管代替一个或多个LED 84以及一个或多个LED86，并且连同电容88和电阻94一起把LED 84和86集成到如图2公开的封装30描述的封装100内。可以用串联方式把电阻94放置在电容88的任何一端作为备选位置。
图8公开了根据本发明的发光器件102的图示。器件102包括采用反向并联线路接法与LED 106的第二串联串相连的LED 104的第一串联串。第一电源连接108与LED的反向并串联串的第一接头110相连，而第二电源连接112与LED的反向并串联串的第二接头114相连。可以使用二极管代替一个或多个LED 104以及一个或多个LED106，并且可以把LED 104和106集成到如图2公开的封装30描述的封装118内。
图9公开了根据本发明的发光器件120的电路图。器件120与图5公开的器件类似，并且包括可以以串联方式放置在第一电容46的任何一端的第二串联电阻122。
图10公开了根据本发明的发光器件124的图示。器件124与图2公开的器件类似，并且包括在反向并联LED的接头128和电源连接130之间以串联方式连接的第二串联电容126。
图11公开了根据本发明的发光器件130的图示。器件130具有可以集成到与图2描述的封装30类似的封装132中的如图1描述的各个发光器件10的矩阵。
图12公开了根据本发明的发光器件134的图示。器件134具有可以集成到与图2描述的封装30类似的封装136中的如图4描述的各个发光器件40的矩阵。
图13公开了根据本发明的发光器件138的图示。器件138具有2个反向并联发光器件140一组的矩阵，每一组具有连接第一电源连接140的各个串联电阻以及在第二电源连接和140的矩阵之间用串联方式连接的电容146。可选地，可以在第一电压连接144和所有电阻142之间用串联方式连接电容146。可以把器件140的矩阵、电阻142和电容146集成到与图2描述的封装30类似的封装150内。
图14公开了根据本发明的发光器件152的图示。器件152包括另一种形式的串联反向并联LED矩阵154，在反向并联LED矩阵154的第一接头158和第一电源连接之间用串联方式连接的电容156，以及与反向并联LED矩阵的第二接头164相连的第二电源连接162。第一电源连接108与LED的反向并串联串的第一接头110相连，而第二电源连接112与LED的反向并串联串的第二接头114相连。可以使用二极管代替一个或多个LED 104以及一个或多个LED 106，并且可以把LED 104和106集成到如图2中公开的封装30描述的封装118内。
图15公开了根据本发明的照明系统168的示意图。系统168包括与如图3描述的高频倒相AC驱动方法170相连的如图2描述的多个器件26，在本例中，高频倒相AC驱动方法以50Khz的相对恒定频率向器件26提供相对恒定的12V AC电源。器件26的每个器件或某些器件具有数值相等或不等的集成电容172，使得器件26能够在与单电源AC驱动方法不同的驱动电流174下运行。
图16公开了根据本发明的照明系统176的示意图。照明系统176包括多个器件178、180和182，当直接与固定的高频AC驱动方法186的变压器184的输出相连时，每一个都能在不同电流和光输出下运行。
图17公开了与图11公开的器件130相同并且集成到用于根据本发明的AC驱动方法的如图2描述的封装30内的发光器件188的另一个示意图。器件188包括如图11公开的器件130，安装在诸如但未必是陶瓷或蓝宝石的绝缘基底28上，并且集成到LED封装30内，LED封装30可以是各种LED封装尺寸；基于产品规格的材料和设计或安装到印刷电路板材料上。器件188提供电源连接引线190和192，并且可以具有用于光弥散的用塑料、聚合物或其它材料制成的第一或附加透镜194，透镜涂有或掺有磷或毫微晶体，使得通过透镜194的从器件130发射的光的颜色或特性发生改变。器件130具有器件10的矩阵。电源连接位于器件130内的电容16的对面，把每个器件10的一部分连接到电源连接196，把电源连接196连接到可焊接的热沉材料198并集成到封装30内。在器件130或188内，与热沉198相连的电源连接196比其它导体具有更重的量规(heavier gauge)。器件188的示意图提供封装30的侧视图以及图17中的器件130的俯视图。
图18公开了与图17描述的器件188类似的发光器件198的另一个示意图，其中发光器件200与图12公开的并且集成到用于根据本发明的AC驱动方法的如图2描述的封装30内的器件136相同。器件198包括为了获得最优光弥散而集成到封装30内的反射器件。发光器件200可以向下面对反射器202并与透镜194输出的光的方向相反，如果为此设计而把反射器202完全集成到封装30内的话。
图19表示具有提供相对恒定的电压和相对恒定的频率输出的高频倒相器206级的LED电路驱动装置204的框图。高频倒相器206级有一个内部双半桥驱动装置，后者带有内部或外部压控振荡器，可以把压控振荡器设置为使频率保持固定的电压。高频倒相器206级内的电阻或中心抽头的串联电阻二极管网络向该振荡器的设置端输入反馈一个电压信号。AC稳压器208检测倒相器206的输出线路210和212的负载的变化，并响应于该负载变化向倒相器208反馈一个电压信号，稳压器进行相应调整，以保持具有相对恒定的频率输出的相对恒定的电压输出。
图20表示LED电路驱动装置214的示意图，LED电路驱动装置214具有电压电源级216，固定/可调频率级218，AC电压稳压器和测量级220，AC电平响应控制级222，AC稳压器输出控制级224以及驱动装置输出级226。
图21表示如图20描述的电压电源级216的示意图。电压电源级216提供通用AC电网输入228，后者驱动所使用的二极管电桥230向LED电路驱动装置系统214提供DC。直接的DC可以消除需要通用AC输入228。可以把功率因数校正装置232集成到LED电路驱动装置216中作为该电路的一部分。电压电源级216包括低电压电源电路234，后者可以包括不止一个电压和极性。
图22表示如图20描述的固定/可调频率级218的示意图。固定/可调频率级218包括一个电桥驱动装置236，后者可以包括一个集成或外部压控振荡器238。振荡器238有一个设置输入管脚240，它通过使用与地线相接的电阻或可调电阻242把振荡器的频率设置成固定频率。通过手工或数字控制，可调电阻242允许把固定频率调整为不同的期望值，但是能够基于设置端240的电压使频率保持相对恒定。
图23是带有如图20描述的电压测量级220的AC电压稳压器的示意图。带有电压测量电路220的AC电压稳压器监控如图20所示的驱动装置输出226的电压，并且向如图20所示的AC电平响应控制级222发送电压电平信号。
图24是AC电平响应控制级228的示意图。AC电平响应控制级228接收带有如图23所示的电压测量电路220的AC电压稳压器的电压电平信号，并且驱动如图20所示的AC稳压器输出控制级224。
图25是AC稳压器输出控制级230的示意图。AC稳压器输出控制级230改变在驱动晶体管232的接头和如图26所示的驱动装置输出226的变压器输入管脚234之间的电阻。AC稳压器输出控制级230是一个电路或元件，诸如但未必是晶体管、压敏电阻或流敏电阻电路，该电路具有响应于提供给它的电压或电流改变其电阻的装置。
图26是驱动装置输出级226的示意图。驱动装置输出级226包括驱动晶体管232和变压器236，变压器236以相对恒定的电压和频率向LED电路提供AC电压输出238。

Claims (42)

1.一种照明系统，包括：
两个或更多LED电路，每个LED电路有至少两个二极管，该二极管是用反向并联关系彼此连接的，这些二极管中的至少一个二极管是LED；
至少一个电容，该电容与每个反向并联LED电路相连并且是其一部分，该电容仅有一端与该反向并联LED相连；
与一个或多个LED电路相连的驱动装置，该驱动装置向一个或多个LED电路提供AC电压和电流，该驱动装置和该LED电路形成一个驱动电路，并且把该驱动装置和该LED电路配置成这样的，可以向该驱动电路添加或从该驱动电路中删除LED电路：
(a)不会显著影响任何单个LED的光的预定的期望输出范围；以及
(b)不需要：(i)改变在该改变之后继续存在的先前存在的驱动电路元件的任何一个元件的任何一个分立元件的值；或(ii)添加或删除任何这样的分立元件。
2.权利要求1的照明系统进一步包括，与每个反向并联LED电路相连并且是其一部分的至少一个电阻，该电阻以串联方式与至少一个电容相连。
3.权利要求1的照明系统，其中该AC驱动装置是电网电源并且该LED电路的封装带有连接器，该连接器提供标准公用引出线。
4.权利要求1的照明系统，其中该AC驱动装置提供高频AC电压。
5.权利要求4的照明系统，其中该驱动装置提供的频率超过100赫兹。
6.权利要求1的照明系统，其中至少两个LED电路的至少一个电路具有LED的反向并串联串。
7.权利要求1的照明系统，其中至少两个LED电路是与该驱动装置独立封装的。
8.权利要求7的照明系统，其中封装的LED电路包括一个或多个透镜。
9.权利要求1的照明系统，其中该电容是分立元件。
10.权利要求1的照明系统，其中该电容的电容量是以该电路元件的固有属性的方式提供的，除提供电容量之外，该电路元件还用来提供一个函数。
11.权利要求1的照明系统包括涂在该LED上的磷。
12.权利要求1的照明系统包括用于该LED的透镜以及影响该LED的光输出的掺杂在透镜中的毫微晶体。
13.权利要求7的照明系统，其中该封装包括一种或多种集成的热沉材料，用于反射该封装的光输出的集成在该封装内的靠近该LED的反射材料，以及用于该LED的透镜。
14.权利要求1的照明系统，其中该LED是有机LED。
15.权利要求5的照明系统，其中该驱动装置是倒相器。
16.权利要求15的照明系统，其中该倒相器被配置成在可变负载下提供相对恒定的输出频率和电压。
17.用于与AC电压电源一起使用的LED器件，包括：
第一组彼此用反向并联方式连接起来的两个LED，并且在该两个反向并联LED的相对端形成两个连接接头，
一个电容，其第一端与两个反向并联LED的第一连接接头相连，
第一电源连接引线，它与电容的第二端相连，该电容与第一反向并联LED接头相连，
第二电源连接引线，直接与两个反向并联LED的第二连接接头相连，
在绝缘基底材料上形成的包括电容和电源连接引线的成套的两个反向并联LED，以及；
集成到单一LED封装内的绝缘基底，该封装为该基底上的LED电路电源连接引线提供电连通性。
18.权利要求17的器件包括，彼此用两个独立的串联串反向并联起来的两个以上的LED，
一个电容，其第一端与LED的反向并串联串的第一连接接头相连，
第一电源连接引线，它与电容的第二端相连，该电容与LED的反向并串联串的第一连接接头相连，
第二电源连接引线，直接与LED的反向并串联串的第二连接接头相连，
在绝缘基底上形成的并且集成到单一LED封装内的包括电容和电源连接引线的LED的反向并串联串，该封装为该基底上的LED电路电源连接引线提供电连通性。
19.权利要求17的器件包括两组以上的两个反向并联LED，
每一组的两个反向并联LED具有与每一组的两个反向并联LED相连的独立电容，
每个独立电容具有与每一组的两个反向并联LED的第一连接接头相连的第一端，
第一电源连接引线，它与每个独立电容的第二端相连，每个独立电容与反向并联LED相连，
第二电源连接引线，与每一组的反向并联LED的第二连接接头相连，
每个第一电源连接引线一般与第一电源连接总线线路相连，
每个第二电源连接引线一般与第二电源连接总线线路相连，
在绝缘基底上形成的并且集成到单一LED封装内的包括电容和电源连接引线的LED的反向并联组，该封装为该基底上的LED电路电源连接总线线路提供电连通性。
20.权利要求17的器件包括两组以上的两个反向并联LED，
每一组的两个反向并联LED具有与每一组的反向并联LED相连的独立电阻，
每个独立电阻具有与两个反向并联LED的第一连接接头相连的第一端，
第一电源连接引线，它与每个独立电阻的第二端相连，每个独立电阻与每一组的反向并联LED相连，
第二电源连接引线，与每一组的反向并联LED的第二连接接头相连，
每个第一电源连接引线一般与第一电源连接总线相连，
每个第二电源连接引线一般与第二电源连接总线相连，以及；
至少一个电源连接总线具有与所有组的反向并联LED串联连接的至少一个电容，
该反向并联LED对面的至少一个电容的一端具有一个电源连接引线，
在绝缘基底上形成的并且集成到单一LED封装内的包括至少一个串联电容和电源连接引线的所有组的反向并联LED，该封装为该基底上的LED电路电源引线提供电连通性。
21.权利要求17的器件具有与反向并联LED的至少一个电源连接引线串联的至少一个电阻。
22.权利要求17的器件具有与反向并联LED的第二连接接头相连的第二电容，
第二电容具有与该反向并联LED的第二连接接头相连的第一端，
第一电源连接引线，它与第二电容的第二端相连，第二电容与该反向并联LED的第二连接接头相连。
23.权利要求17的器件利用带有透镜的预先封装的LED。
24.权利要求17的器件利用预先封装的分立电容。
25.权利要求17的器件具有其电容量足以代替该电容的器件。
26.权利要求17的器件具有透镜。
27.权利要求17的器件，其中该LED具有磷涂层。
28.权利要求17的器件，其中在透镜中掺杂毫微晶体以影响该LED的光输出。
29.权利要求17的器件具有用蓝宝石制成的基底。
30.权利要求17的器件具有用氮化镓制成的基底。
31.权利要求17的器件具有用碳化硅制成的基底。
32.权利要求17的器件具有用印刷电路板材料制成的基底。
33.权利要求17的器件直接与具有相对恒定的电压和相对恒定的频率的AC输出的固定的高频倒相器输出相连。
34.权利要求33的器件，其中在该倒相器输出和该LED电路器件之间没有串联电感。
35.权利要求33的器件，其中在该倒相器输出和该LED电路器件之间没有串联电容。
36.权利要求17的器件进一步包括：
两组以上的两个以上的反向并联LED，每一组的两个以上的反向并联LED具有与每一组的反向并联LED相连的独立电阻，每个独立电阻具有与两个反向并联LED的第一连接接头相连的第一端；
第一电源连接引线，它与每个独立电阻的第二端相连，每个独立电阻与每一组的反向并联LED相连；
第二电源连接引线，它与每一组的反向并联LED的第二连接接头相连；
每个第一电源连接引线一般与第一电源连接总线相连；
每个第二电源连接引线一般与第二电源连接总线相连；以及，
至少一个电源连接总线具有与所有组的反向并联LED串联连接的至少一个电容，该反向并联LED对面的至少一个电容的一端具有一个电源连接引线，在绝缘基底上形成的并集成到单一LED封装内的包括至少一个串联电容和电源连接引线的所有组的反向并联LED，该封装为该基底上的LED电路电源引线提供电连通性。
37.权利要求36的器件具有与每一组反向并联LED相连的至少一个电容。
38.权利要求17的器件包括两组以上的两个以上的反向并联LED，
每一组的两个以上的反向并联LED具有与每一组的反向并联LED相连的独立电阻，
每个独立电阻具有与两个反向并联LED的第一连接接头相连的第一端，
第一电源连接引线，它与每个独立电阻的第二端相连，每个独立电阻与每一组的反向并联LED相连，
第二电源连接引线，它与每一组的反向并联LED的第二连接接头相连，
每个第一电源连接引线一般与第一电源连接总线相连，
每个第二电源连接引线一般与第二电源连接总线相连，以及；
至少一个电源连接总线具有与所有组的反向并联LED串联连接的至少一个电容，
该反向并联LED对面的至少一个电容的一端具有一个电源连接引线，
在绝缘基底上形成的并且集成到单一LED封装内的包括至少一个串联电容和电源连接引线的所有组的反向并联LED，该封装为该基底上的LED电路电源引线提供电连通性。
39.权利要求37的器件具有与每一组反向并联LED串联的至少一个电容。
40.一种LED驱动装置。包括：
一个或多个电容；
一个或多个电阻；
两个或多个LED电路，每个LED电路具有用反向并联方式彼此连接起来的至少两个二极管，这些二极管中的至少一个二极管是LED，在两个或多个LED电路之间用串联方式连接一个或多个电容和一个或多个电阻。
41.权利要求a的一个或多个电容和一个或多个电阻被集成到用于提供连接LED电路和电源的装置的封装内。
42.一种操作LED照明系统的方法，包括：
在电路中提供反向并联LED；
提供一个驱动装置，以向该电路输出高频AC电流和电压；
在运行期间，响应于在给定时刻存在的或工作的LED的数目引起的负载变化，调整该驱动装置，以向该电路提供相对恒定的电压和频率。
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