TWI532407B - 發光二極體光源裝置及包含此發光二極體光源裝置之燈 - Google Patents

Description

發光二極體光源裝置及包含此發光二極體光源裝置之燈

本發明係關於一種適於由市電供電的LED光源且本發明係關於一種包括此一LED光源的燈。

將電流供應至一LED串的一極便宜方法係藉由將該LED串連接至一整流器之若干輸出端子。在操作期間該整流器之若干輸入端子係連接至市電電源且在該等輸出端子處該經整流市電係跨過LED串存在使得一電流流過該LED串。

在直接接近於市電電壓之零相交處，跨過LED串之電壓係太低而不足以導致一電流流過該LED串。結果通過該LED串的電流被兩倍於市電頻率的一頻率中斷。在定態操作中未覺察閃爍，但照射一移動物體產生頻閃假像。

如果使用包括兩個LED串的一LED光源且在第一LED串中及第二LED串中之電流之間實現一相移，則可最大程度地抑制此等頻閃假像。可藉由將該等LED串之各者連接至一不同整流器之輸出端子而實現此一相移。一第一整流器係(例如)直接連接至市電電源或經由不導致一相移的組件，及一第二整流器係(例如)經由導致一相移的一電抗組件(如一電容性元件或一電感性元件)而連接至市電。該第一整流器之輸出端子係連接至該第一LED串且該第二整流器之輸出端子係連接至該第二LED串。當通過該等LED串之一者的電流為零時，由於該相移而使通過另一LED串之電流不為零。結果該等頻閃假像受到最大程度的抑制。較佳地，通過該第一LED串之電流與通過該第二LED串之電流之間之相移約為90度。

如果該LED光源包括三個或更多個LED串且通過相繼LED串的電流被位移約180/n度(其中n為LED串之個數)，則亦可抑制該等頻閃假像。為實現此相移，該LED光源必須包括至少一第三整流器及一第二電抗元件。

當跨過LED串之電壓降被減小時，通過該LED串的電流之工作週期(即該LED串引導一電流的該時間流逝與半個市電電源週期之持續時間的比率)增大。此可藉由安置並聯包括於該LED串內的部分LED而為之。如果由電抗電流所供應的跨過LED串之電壓降小於跨過另一LED串之電壓降，則通過該等LED串之電流之間的相移被增大。

以上所述之光源極適於用在一LED燈中，該LED燈包括：一燈容器；若干電觸點，其等用於連接至一電源；一散熱器，其至少部分包括於該燈容器內；空間，由該燈容器所包圍的該空間被分成許多隔室，該等隔室之各者至少部分由該燈容器之一壁及該散熱器界定。包括於該LED源之該等LED串之各者內的該等LED係連接至該散熱器且被分佈在該等隔室之至少部分上方。

在一較佳實施例中，該LED燈包括：一燈頭；一燈泡，其連接至該燈頭且被分成兩個或更多個部分；及一散熱器，其存在於該燈泡之部分之間且將該燈內之一空間分成與該燈泡之該等部分之數量相等的許多隔室，其中包括於該等LED串之各者內的該等LED係連接至該散熱器且被均勻分佈在該等隔室上方。

將利用圖式來更詳細地描述本發明之若干實施例。

在圖1中，K1及K2為用於連接至市電電源的輸入端子。輸入端子K1係經由一歐姆電阻器R1而連接至一第一整流器電橋Rect1之一第一輸入端子且亦經由一歐姆電阻器R2及一電容器C而連接至一第二整流器電橋Rect2之一第一輸入端子。該電容器C形成一電抗元件。輸入端子K2係連接至該第一整流器電橋Rect1之一第二輸入端子且連接至該第二整流器電橋Rect2之一第二輸入端子。該第一整流器電橋Rect1之一第一輸出端子係連接至一第一LED串LS1之一第一端。該第一LED串LS1之一第二端係連接至該第一整流器Rect1之一第二輸出端子。該第二整流器電橋Rect2之一第一輸出端子係連接至一第二LED串LS2之一第一端。第二LED串LS2之一第二端係連接至第二整流器Rect2之一第二輸出端子。在圖1中，Comp1及Comp2分別為包括於根據本發明之一LED燈之一實施例內的一第一隔室及一第二隔室之示意圖。該等LED串LS1及LS2之各者之LED被分佈在該第一隔室Comp1及該第二隔室Comp2上方使得各LED串之部分LED存在於該第一隔室Comp1中且各LED串之剩餘LED存在於該第二隔室Comp2中。

圖1中所繪示之LED光源之操作如下。

當該等輸入端子K1及K2係連接至一市電電源之若干極時，由此市電電源供應之一第一正弦曲線狀低頻AC電壓存在於該第一整流器電橋Rect1之該等輸入端子處，且被整流成存在於該第一整流器電橋Rect1之該等輸出端子之間，且因此跨過該第一LED串LS1之一第一週期性DC電壓。一第二正弦曲線狀低頻AC電壓存在於該第二整流器電橋Rect2之該等輸入端子處，且被整流成存在於該第二整流器電橋Rect2之該等輸出端子之間，且因此跨過該第二LED串LS2之一第二週期性DC電壓。該市電電源經由該電容器C而供應該第二正弦曲線狀AC電壓，且因此相對於該第一正弦曲線狀AC電壓而相移該第二正弦曲線狀AC電壓。結果亦相對於該第一週期性DC電壓而相移該第二週期性DC電壓。當該第一週期性DC電壓之瞬時振幅係太小而不足以導致一電流流過該第一LED串LS1時，由於相移所致，該第二週期性DC電壓之瞬時振幅係高至足以導致一電流流過該第二LED串LS2。結果，在任一時刻，該等LED串之一者總是運載一電流且因此產生光。因為各LED串之LED被分佈在該等隔室Comp1及Comp2上方，所以在任一時刻，於各隔室內均產生光。由於此原因，防止了頻閃效應。

在圖2中，繪示具有一白熾燈形狀之一LED燈。該燈具有一燈頭(1)及被分成兩個部分2及3之一燈容器或燈泡(2/3)。在該兩個部分之間，存在一將在該燈泡內之空間分成兩個隔室的散熱器4。該LED燈包括如圖1中所繪示之一LED光源。在該等隔室之各者中，屬於該兩個不同LED串之各者的半數LED存在於該散熱器上。該兩個不同LED串係以圖1中所繪示的方式連接至市電電源。因為各串中之該等LED之第一半存在於該第一隔室內，且另一半存在於該第二隔室內，所以產生於該等隔室之各者內之光的量總是相等。該兩個整流器、該兩個電阻器及該電容器存在於該燈頭內。

當然可選擇一燈容器，其具有不同於一白熾燈之形狀的形狀。亦可將該燈容器內之空間分成至少部分由該散熱器及該燈容器壁界定的三個或更多個隔室。該燈可配備有不同於一燈頭或燈配件的電觸點。取決於該燈之實際使用，可期望包括LED之各隔室的光輸出為近似相同。在此情況下，需要將包括於該兩個或更多個LED串內的LED均勻地分佈在該等隔室的至少部分上方。在某些應用中，可期望不同隔室具有不同光輸出。此可藉由將包括於該兩個或更多個LED串內的LED不均勻地分佈在該等隔室的至少部分上方來實現。

圖3B示意性描繪在一LED燈之三個隔室上方之三個LED串的分佈。該等LED串之各者係由一週期性DC電壓供應。此等週期性DC電壓係由圖3A中所繪示之電路產生，包括三個整流器(Rect1、Rect2及Rect3)及呈兩個電容器形式的兩個電抗元件C1及C2。該三個週期性DC電壓分別存在於該三個整流器的輸出端子(K3至K8)之間。相對於另外兩個週期性DC電壓而相移此等週期性DC電壓之各者。一第一LED串LS1係連接於整流器Rect1的輸出端子K3與K4之間。一第二LED串LS2係連接於整流器Rect2的輸出端子K5與K6之間。一第三LED串LS3係連接於整流器Rect3的輸出端子K7與K8之間。該等LED串LS1、LS2及LS3之各者係分佈於該三個隔室Comp1、Comp2及Comp3之兩者上方，因為該等LED之一第一部分存在於一隔室內，且該等LED之剩餘部分存在於另一隔室內。各隔室包括相同數量的LED，且因此在該LED燈操作期間具有相同的光輸出。具有三個隔室的燈一般使產生的光具有一較好的全方向分佈。分別通過三個LED串之三個經相移電流的使用提供一光強度，該光強度隨時間推移的變動通常小於僅由兩個LED串產生光的情況。

圖4亦示意性地描繪在一LED燈之三個隔室上方三個LED串之一分佈。該等LED串係由圖3A所繪示之電路供電。該等LED串之各者係不均勻地分佈在該三個隔室上方，因為各LED串包括8個LED，其中前三個被包括在一第一隔室內，次三個在一第二隔室內，且剩餘兩個在一第三隔室內。該三個隔室之各者包括相同數量的LED，使得包括於該三個LED串內之LED的總數量係均勻地分佈在該三個隔室上方。

圖5示意性地描繪在一LED燈之兩個隔室上方之兩個LED串之一分佈。與圖1中相似，各LED串係由一週期性DC電壓供電。該兩個週期性DC電壓係相對於彼此相移。在各LED串中，該等LED之部分存在於一第一隔室內，且剩餘部分存在於一第二隔室內。在包括於該兩個串內之LED的總數量中，存在於該第一隔室內的部分高於存在於該第二隔室內的部分。結果，在操作期間，該第一隔室之光輸出高於該第二隔室之光輸出。然而，因為各隔室包括屬於兩個LED串的LED，所以最大程度地抑制頻閃假像。在該第一隔室內所產生之光可(例如)用以照亮一書桌，而在該第二隔室內所產生之光可用以照亮該書桌之周圍部分。

圖6繪示分佈在兩個隔室上方的兩個LED串。如圖1中或圖5中般供電該兩個LED串。包括於該第二串內之LED的至少部分係並聯安置。如果此第二串係連接至圖1中之整流器(其具有一連接至其輸入端子的電容器)的輸出端子，且另一串係連接至另一整流器的輸出端子，則電容性電流的工作週期被增大，因為跨過第一串的電壓降低於(如果)所有LED被串聯安置時的電壓降。結果，跨過電容器的電壓被增大，且因此增大通過該兩個串之電流之間的相移。

1．．．燈頭

2．．．燈容器

3．．．燈泡

4．．．散熱器

C．．．電容器

C1．．．電容器

C2．．．電容器

COMP1．．．第一隔室

COMP2．．．第二隔室

COMP3．．．第三隔室

K1．．．輸入端子

K2．．．輸入端子

K3．．．輸出端子

K4．．．輸出端子

K5．．．輸出端子

K6．．．輸出端子

K7．．．輸出端子

K8．．．輸出端子

LS1．．．第一LED串

LS2．．．第二LED串

LS3．．．第三LED串

R1．．．歐姆電阻器

R2．．．歐姆電阻器

R3．．．歐姆電阻器

Rect1．．．第一整流器電橋

Rect2．．．第二整流器電橋

Rect3．．．第三整流器電橋

圖1繪示根據本發明之一LED光源之一實施例及將包括於LED串內的LED分佈在根據本發明之一LED燈之一實施例的若干隔室上方；

圖2繪示根據本發明之一LED燈之一實施例；

圖3至圖6繪示將包括於根據本發明之該LED光源之一實施例之LED串內的LED分佈在包括於根據本發明之一LED燈之一實施例內的隔室上方。

C．．．電容器

COMP1．．．第一隔室

COMP2．．．第二隔室

K1．．．輸入端子

K2．．．輸入端子

LS1．．．第一LED串

LS2．．．第二LED串

R1．．．歐姆電阻器

R2．．．歐姆電阻器

Rect1．．．第一整流器電橋

Rect2．．．第二整流器電橋

Claims (6)

1. 一種LED燈，其包括：一燈容器(vessel)；若干電觸點；一散熱器，其至少部分地包括於該燈容器內；由該燈容器所包圍的空間，該空間被分成許多隔室(compartments)，該等隔室之各者至少部分係由該燈容器之一壁及該散熱器界定；一LED光源裝置，其包括：一第一整流器，其具有用於連接至一AC供應電壓源之一第一輸入端子及一第二輸入端子，且具有一第一輸出端子與一第二輸出端子，及耦合於該第一輸出端子與該第二輸出端子之間之一第一LED串；一第二整流器，其具有一第一輸入端子與一第二輸入端子及若干輸出端子，該第二整流器之該第一輸入端子係耦合至該第一整流器之該第一輸入端子，且該第二整流器之該第二輸入端子係耦合至該第一整流器之該第二輸入端子，且一第二LED串係耦合於該第二整流器之該等輸出端子之間；該第一LED串與該第二LED串係並聯；及用於導致電壓之間之一相移之構件，在操作期間，該等電壓分別存在於該第一整流器之該等輸出端子處及該第二整流器之該等輸出端子處，其中包括於該等LED串之各者內之該等LED係連接至 該散熱器，且係分佈在該等隔室之至少部分上方。
2. 如請求項1之LED燈，其中用於導致一相移之該構件包括耦合於該第二整流器之該第一輸入端子與該第一整流器之該第一輸入端子之間之一電抗元件。
3. 如請求項2之LED燈，其中該LED光源裝置包括具有一第一輸入端子與一第二輸入端子及若干輸出端子的至少另一整流器，該另一整流器之該第一輸入端子係經由另一電抗元件而耦合至該第一整流器之該第一輸入端子，且該另一整流器之該第二輸入端子係耦合至該第一整流器之該第二輸入端子，且另一LED串係耦合於該另一整流器之該等輸出端子之間。
4. 如請求項1之LED燈，其中包括於該第二LED串內之該等LED的至少部分係並聯連接。
5. 一種LED燈，其包括：一燈頭(cap)；一燈泡，其連接至該燈頭且被分成兩個或更多個部分；一散熱器，其存在於該燈泡之若干部分之間，且將該燈內之一空間分成與該燈泡之該等部分的數量相等的許多隔室；一LED光源裝置，其包括：一第一整流器，其具有用於連接至一AC供應電壓源之一第一輸入端子及一第二輸入端子，且具有一第一輸出端子與一第二輸出端子，及耦合於該第一輸出端子與該 第二輸出端子之間之一第一LED串；一第二整流器，其具有一第一輸入端子與一第二輸入端子及若干輸出端子，該第二整流器之該第一輸入端子係耦合至該第一整流器之該第一輸入端子，且該第二整流器之該第二輸入端子係耦合至該第一整流器之該第二輸入端子，且一第二LED串係耦合於該第二整流器之該等輸出端子之間；該第一LED串與該第二LED串係並聯；及用於導致電壓之間之一相移之構件，在操作期間，該等電壓分別存在於該第一整流器之該等輸出端子處及該第二整流器之該等輸出端子處，其中包括於該等LED串之各者內之該等LED係連接至該散熱器，且係均勻地分佈在該等隔室上方。
6. 如請求項5之LED燈，其中用於導致一相移之該構件包括耦合於該第二整流器之該第一輸入端子與該第一整流器之該第一輸入端子之間之一電抗元件。