Led照明裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于連接到AC電壓源的LED照明裝置，包括：至少一個(gè)第一LED組和第二LED組；至少兩個(gè)LED，賦予到第一LED組并且電串聯(lián)布置；以及至少兩個(gè)LED，賦予到第二LED組并且電串聯(lián)布置；連接裝置，用于將LED照明裝置連接到AC電壓源；組激活裝置，包括：伏特計(jì)，用于測量AC電壓源當(dāng)前供應(yīng)的電壓幅值；信號(hào)發(fā)生器，用于響應(yīng)于當(dāng)前供應(yīng)的電壓幅值生成激活指令；電流控制器，用于控制流經(jīng)至少第一LED組和第二LED組的電流。
【專利說明】
LED照明裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種LED照明裝置，特別是用于艙室照明為目的的LED照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燈和照明裝置的市場處于快速技術(shù)發(fā)展中，并且對(duì)于這樣的照明裝置的制造成本方面極其敏感。尤其是，發(fā)光二極管(LED)繪出了目前研究工作例如在普通照明領(lǐng)域、但是例如也在汽車工業(yè)以及在航空領(lǐng)域中的前景。
[0003]在一方面期望降低能耗并且另一方面期望專門設(shè)計(jì)選擇的地方，逐漸引入LED燈。
[0004]例如，公知在一個(gè)燈中一起容納多個(gè)單獨(dú)的LED，或者提高光強(qiáng)度，或者例如獲得二維或通用的擴(kuò)展發(fā)光面積。在普通照明領(lǐng)域，這里可以提及的是用于敞開式辦公室的天花板，其之前使用熒光燈管實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在熒光燈管越來越多由LED所取代。相反，在汽車行業(yè)，逐漸采用例如允許沿車身線分布LED的設(shè)計(jì)理念。
[0005]在航空領(lǐng)域中、例如在寬體機(jī)的艙室照明區(qū)域，也期望用現(xiàn)代LED照明技術(shù)取代傳統(tǒng)光電板。
[0006]然而，在航空領(lǐng)域中，艙室的供電有時(shí)顯著波動(dòng)，這是個(gè)極大的障礙。例如，寬體機(jī)的輔助電源裝置(APU)可以提供與地面供電不同的電壓電平，飛機(jī)通常在地面上是連接到地面供電的。另外，地面供電的電壓電平可能基于不同機(jī)場而變化。此外，例如AHJ可以供用波動(dòng)的電壓電平。最后，偶爾也會(huì)出現(xiàn)超過艙室照明的容忍輸入電壓并且可能在艙室照明中引起故障的過電壓。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)的艙室照明中，電壓波動(dòng)通常以此方式平衡，使得艙室照明的亮度波動(dòng)。這意味著，在電壓升高的情況下，艙室照明的功耗更高。當(dāng)飛機(jī)連接到地面供電時(shí)，艙室照明的亮度提高或下降，而且在飛機(jī)的運(yùn)行過程中，艙室照明的亮度可能存在清楚可見的波動(dòng)。
[0008]因此，主要的技術(shù)挑戰(zhàn)是照明裝置需要容忍不同的電壓電平并且同時(shí)始終理想地使燈提供盡可能一致的亮度。
[0009]此實(shí)際情況產(chǎn)生另一個(gè)問題，LED是必須連接到通常存在的AC電壓源的直流(DC)裝置。這與成本方面尤其相關(guān)，因?yàn)槔硭?dāng)然已經(jīng)知道用于從AC電壓獲得DC電壓的許多方法，例如，通過使用傳統(tǒng)的供電單元，但是例如對(duì)于大眾市場來說，始終追求進(jìn)一步的簡化和/或成本節(jié)約。尤其是，如果在功率系數(shù)上強(qiáng)加嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)電路的復(fù)雜度是顯著的。
[0010]最后，如果燈用于仍存在燈的領(lǐng)域中(例如航空領(lǐng)域)，此外期望降低將燈連接到AC電壓源的部件的數(shù)量，例如以降低維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]基于此背景，
【申請人】肖特公司已經(jīng)研發(fā)出一種LED照明裝置，其實(shí)現(xiàn)容忍臨時(shí)變化的電壓源的目的。
[0012]此外，
【申請人】研發(fā)的LED照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)尤其均勻的亮度分布。特別地，即使在AC電源電壓的幅值波動(dòng)的情況下，研發(fā)的LED照明裝置能夠提供恒定的亮度。
[0013]最后，研發(fā)的LED照明裝置能夠以特別簡單的方式容忍過壓，以在易于產(chǎn)生過壓的環(huán)境中延長LED照明裝置的使用壽命。
[0014]其他目的可以從下面的說明書以及具體實(shí)施例獲得的具體優(yōu)點(diǎn)中明顯看出。
[0015]本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題得以實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求明確提出優(yōu)選的實(shí)施例。
[0016]本發(fā)明提供一種用于連接到AC電壓源的LED照明裝置。LED照明裝置包括至少第一LED組和第二 LED組。每個(gè)LED組包括賦予到各個(gè)LED組的至少一個(gè)LED。優(yōu)選地，LED組電串聯(lián)布置。
[0017]第一 LED組優(yōu)選包括至少兩個(gè)LED，其賦予到第一 LED組并且電串聯(lián)布置。換而言之，至少兩個(gè)LED電串聯(lián)連接;第一 LED組也可以例如包括電串聯(lián)連接的三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或七個(gè)LED。在每個(gè)LED組包括多個(gè)LED的情況下，相同安培數(shù)通過第一 LED組的LED，使得第一 LED組的所有LED基本具有相同亮度一除去LED的可能的制造差異。一個(gè)LED組、例如第一 LED組的LED根據(jù)本發(fā)明連帶地啟動(dòng)或禁用，就是說，他們形成電學(xué)術(shù)語中的單元。
[0018]第二LED組也優(yōu)選包括至少兩個(gè)LED，其賦予到第二LED組并且電串聯(lián)布置。第二LED組的LED可以視為電獨(dú)立于第一組的LED，使得雖然賦予到第二 LED組的LED類似于第一LED組的LED被始終視為一起，但是通常第一組的LED與第二組的LED不一起啟動(dòng)或禁用。
[0019]在優(yōu)選實(shí)施例中，另外提供其他LED組，例如第三、第四、第五、第六和/或第七LED組，并且每個(gè)LED組優(yōu)選包括至少兩個(gè)LED。作為示例，包括7個(gè)LED組以及每個(gè)LED組包括6個(gè)LED的LED照明裝置因此可以包括總計(jì)42個(gè)單獨(dú)的LED。
[0020]LED照明裝置包括連接裝置，其用于將LED照明裝置連接到AC電壓源。另一方面，連接裝置例如通過插入式連接器提供到電壓源的連接。此外，連接裝置包括整流器，諸如橋式整流器或二極管整流器。整流器能夠以公知方式改變AC電壓，使得再?zèng)]有負(fù)電壓幅值施加至IjLED照明裝置的部件，但是所有電壓幅值沿正方向延伸。因此，可以利用更高比例的電壓源的電力。此外，LED通常具有通過方向和反向，并且沿反向運(yùn)轉(zhuǎn)的LED甚至可能被損壞。[0021 ] LED照明裝置還包括組激活裝置。組激活裝置尤其是通過預(yù)置值、更通用地是通過激活指令啟動(dòng)或禁用LED組。例如，可以提供安培數(shù)設(shè)定點(diǎn)指令。換而言之，組激活裝置為每個(gè)LED組限定安培數(shù)目標(biāo)值，優(yōu)選為每個(gè)LED組設(shè)定相同的安培數(shù)目標(biāo)值。
[0022]通過說明組激活裝置的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法的下面示例來更詳細(xì)地解釋組激活。在此示例中，組激活裝置包括賦予到每個(gè)LED組的對(duì)應(yīng)電流控制器。每個(gè)電流控制器接收安培數(shù)設(shè)定點(diǎn)指令。在施加的電壓源的上升邊緣情況下，第一LED組然后被供應(yīng)電力，LED開始點(diǎn)亮。只要電壓足以串聯(lián)連接另一 LED組，電流開始流經(jīng)該LED組。具體地，賦予到第一 LED組的電流控制器打開或關(guān)閉電連接，使得電流然后也通過第二 LED組。以相同方式，在電壓源的電壓電平進(jìn)一步增大的情況下，啟動(dòng)其他LED組。
[0023]因此，原則上，即使在AC電壓的震蕩周期(相位)的時(shí)間段中，LED組可以響應(yīng)于測量的電壓幅值而連接和斷開。LED照明裝置的功耗因此適應(yīng)于電源所提供的功率，甚至特別是在一個(gè)震蕩周期內(nèi)。
[0024]因此，在簡單示例中，在OV處開始，在上升邊緣過程中最初啟動(dòng)第一LED組并且電流可以流經(jīng)第一LED組。剩余的LED組因此最初保持禁用，直到組激活裝置所限定的閾值被超過。只要超過閾值，啟動(dòng)(或在下降邊緣的情況下禁用)下一個(gè)LED組。在本示例中，一旦已經(jīng)超過閾值，啟動(dòng)第二 LED組。如果還提供其他LED組，例如只要已經(jīng)超過第二閾值，則啟動(dòng)第三LED組。
[0025]在電壓波形的下降邊緣過程中，例如可以以相反順序禁用LED組。
[0026]通過在電壓源的震蕩周期中先后激活和停用LED組，因此提供功率因數(shù)校正(PFC)的虛擬電阻負(fù)載，其可以直接連接到電壓源。
[0027]經(jīng)過每個(gè)LED組的期望安培數(shù)可以優(yōu)選地通過電流控制器調(diào)整。在波動(dòng)電壓源的情況下，這允許使得LED以及特別是LED的亮度適應(yīng)于施加的電壓電平。例如，在更高電壓的情況下，電壓源呈現(xiàn)更陡坡度的相位，使得稍微更早地啟動(dòng)LED組。響應(yīng)于相位的上升坡度，組激活裝置因此可以優(yōu)選地調(diào)整用于電流控制器的閾值。在更陡相位坡度的情況下，這就是說，設(shè)定更低的閾值，以獲得來自LED的相同光輸出并且因此獲得相同總體亮度的結(jié)果。
[0028]特別地，具體LED組的閾值來自施加的電壓。每個(gè)連接的LED組與可以控制的電流值關(guān)聯(lián)。
[0029]電流控制器不僅僅允許在波動(dòng)電壓源的情況下將LED照明裝置的亮度保持得盡可能恒定。電流控制器可以進(jìn)一步構(gòu)造使得，LED照明裝置的亮度可以調(diào)整到期望值。這例如可以通過調(diào)整激活指令獲得。
[0030]在用于控制通過至少第一 LED組的電流的電流控制的情況下，LED由于電壓源的電壓幅值的波動(dòng)而產(chǎn)生的亮度波動(dòng)可以抵消。一般地，電流控制器控制流經(jīng)LED組的電流。優(yōu)選地，電流控制器可以分別地控制每個(gè)LED組的電流，或者優(yōu)選為每個(gè)LED組提供相應(yīng)的單獨(dú)電流控制器。通過使用與LED組關(guān)聯(lián)的分等級(jí)電流控制，可以獲得可調(diào)的良好的PFC。
[0031]在簡單情況下，電流控制器例如可以由運(yùn)算放大器、達(dá)林頓晶體管實(shí)現(xiàn)或由比較設(shè)定點(diǎn)安培數(shù)和電路中的實(shí)際安培數(shù)的場效應(yīng)晶體管(FET)實(shí)現(xiàn)。
[0032]此外，通過電流控制器控制LED組中的LED的安培數(shù)，調(diào)整LED的光輸出。
[0033]激活指令同樣可以包括預(yù)置電壓值，這將通過下面示例進(jìn)行解釋。在電壓源的電壓增大的情況下，最初啟動(dòng)第一 LED組。在電壓進(jìn)一步增大超過例如僅低于各個(gè)LED可容忍的最大電壓的閾值電壓情況下，響應(yīng)于測量的電壓，例如通過來自信號(hào)發(fā)生器的激活指令、諸如開關(guān)信號(hào)，可以激活第二 LED組。第二 LED組優(yōu)選電串聯(lián)連接到第一 LED組。每個(gè)單獨(dú)LED上的壓降由此在下游變迀并且第一 LED組和第二 LED組兩者的LED發(fā)出相同強(qiáng)度的光。如果電壓源的電壓或每個(gè)單獨(dú)LED的壓降再次上升超過閾值電壓，可選地啟動(dòng)第三LED組，由此每個(gè)單獨(dú)LED上的壓降將再次降低。
[0034]因此，各個(gè)LED可以始終在安全范圍中運(yùn)行，而不引起各個(gè)LED或LED照明裝置的損壞。
[0035]為了感測相位上升或檢測電壓幅值，組激活裝置可以包括用于測量AC電壓源的當(dāng)前施加的電壓幅值的伏特計(jì)。伏特計(jì)優(yōu)選連續(xù)地檢測電壓幅值，用于基于此幅值調(diào)整閾值。伏特計(jì)優(yōu)選在幾個(gè)階段上求積分，以提供更均勻的光輸出。
[0036]LED組在震蕩周期中的啟動(dòng)或禁用引起LED照明裝置的閃爍。但是，已經(jīng)在通常家用AC電壓的例如60Hz(美國)或50Hz(歐洲)的頻率下，這種閃爍不被或不輕易被人眼觀察至IJ。所以，總而言之，閃爍是可容忍的，因?yàn)槠錈o損于LED照明裝置上的審美要求。相反地，LED照明裝置的亮度察覺為恒定。在一個(gè)相位中的各個(gè)LED發(fā)出的總照度作為積分總值被人眼察覺。LED組對(duì)總照度的貢獻(xiàn)通常是不同的，因?yàn)橐粋€(gè)LED組例如可以具有與另一個(gè)LED組不同的占空因數(shù)。此外，用于航空中的供電的頻率通常為約400Hz。因此，在此情況下，閃爍更不顯著。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，LED照明裝置的組激活裝置可以包括信號(hào)發(fā)生器，其用于響應(yīng)于當(dāng)前施加的電壓幅值生成開關(guān)信號(hào)。通過開關(guān)信號(hào)，LED組也可以被開關(guān)、即啟動(dòng)或禁用。換而言之，激活指令在此情況下通過開關(guān)信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明，各個(gè)LED由賦予到對(duì)應(yīng)其他LED組的LED所鄰近地包圍。換而言之，第一 LED組的任何LED被布置，使得所有相鄰LED不賦予到第一 LED組。
[0039]特別優(yōu)選地，LED照明裝置是擴(kuò)展LED照明裝置。換而言之，LED照明裝置在一區(qū)域中延伸或沿線延伸。在本發(fā)明的上下文中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LED組的LED布置成在區(qū)域上分布或沿線分布時(shí)，擴(kuò)展LED照明裝置的光分布在區(qū)域上或沿線被察覺為特別均一。當(dāng)具體組的LED不并排使用時(shí)，不同組的各個(gè)LED的“混合”非常有效。當(dāng)所有使用的組或盡可能多的使用的組的LED彼此交替時(shí)，獲得擴(kuò)展LED照明裝置上的最均一光分布。
[0040]優(yōu)選地，LED照明裝置還包括開關(guān)裝置，其用于響應(yīng)于開關(guān)信號(hào)連接或斷開至少一個(gè)LED組。因此，通過開關(guān)裝置，可以成組地啟動(dòng)或禁用LED。
[0041]LED組的LED優(yōu)選地均勻分布在LED照明裝置所占用的區(qū)域上或沿LED照明裝置所占用的線均勻分布。在具體實(shí)施例中，LED組的LED在LED照明裝置所占用的區(qū)域上或沿其所占用的線以棋盤狀圖案均勻分布。類似于棋盤，第一組的LED占用第一顏色，第二組的LED占用第二顏色。在多于兩組的情況下，棋盤類可以在腦海里擴(kuò)展到多于兩種顏色。這也可以稱為棋盤狀。
[0042 ] 換而言之，LED組的LED彼此間隔開。優(yōu)選地，LED組的LED以分布的方式布置，使得LED組的LED分布在LED照明裝置的整個(gè)延伸上。
[0043]LED照明裝置優(yōu)選包括至少一個(gè)其他LED組，并且每個(gè)LED由賦予到另一個(gè)LED組的LED相鄰地包圍。
[0044]LED照明裝置的可選開關(guān)裝置可以構(gòu)造以調(diào)整啟動(dòng)的LED組的數(shù)量，使得LED組的LED在其標(biāo)稱電壓附近運(yùn)行。當(dāng)LED運(yùn)行在大約其標(biāo)稱電壓下時(shí)，得到最高的可能光輸出，使得LED照明裝置的效率升高。LED在其標(biāo)稱電壓附近的運(yùn)行也可以通過例如用于安培數(shù)閾值的設(shè)定點(diǎn)指令獲得。
[0045]優(yōu)選地，LED照明裝置包括至少一個(gè)過壓分壓部件或更通用地分壓部件。分壓部件優(yōu)選能夠吸收過量電壓或過壓，使得即使超過所有各個(gè)LED上的最大總電壓時(shí)，LED組的LED也不損壞。當(dāng)供應(yīng)電壓的電壓幅值在LED照明裝置正常運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的電壓電平之上時(shí)，存在過壓。
[0046]在某種程度上，過壓被轉(zhuǎn)移到分壓部件。最優(yōu)選地，至少一個(gè)分壓部件是非發(fā)光部件，例如非發(fā)光二極管或晶體管?？蛇x地，分壓部件可以由與其他LED組完全相同的LED組限定，但是其被覆蓋或附接成昏暗的，使得此LED組不對(duì)LED照明裝置的整體亮度作出貢獻(xiàn)。
[0047]因此，如果出現(xiàn)例如在航空領(lǐng)域中可能定期發(fā)生的過壓，與傳統(tǒng)的燈相比，LED照明裝置不會(huì)變得更亮或存在亮度波動(dòng)，而是過壓的額外電力可以由分壓部件所分擔(dān)。
[0048]優(yōu)選地，組激活裝置構(gòu)造用于經(jīng)由至少一個(gè)分壓部件分擔(dān)過量的電壓。為此，當(dāng)需要時(shí)，組激活裝置可以將非發(fā)光部件與LED組串聯(lián)連接。
[0049]換而言之，非發(fā)光部件能夠可靠地分擔(dān)過壓，以保護(hù)LED照明裝置免于損壞，同時(shí)避免LED照明裝置的亮度的不期望波動(dòng)。
[0050]LED照明裝置可以包括上述的LED組的LED，其可以被賦予到第一二極管串，并且可以進(jìn)一步包括具有其他LED的第二二極管串，第二二極管串與第一二極管串電并聯(lián)布置并且還包括其他LED組。
[0051]本發(fā)明通過示例性實(shí)施例并參考附圖更詳細(xì)地進(jìn)行解釋，在附圖中，相同和相似元件在某種程度上賦予相同的標(biāo)號(hào)，并且其中，不同示例性實(shí)施例的特征可彼此組合。
【附圖說明】
[0052]在附圖中:
[0053]圖1示出本發(fā)明的LED照明裝置的一個(gè)實(shí)施例所基于的電路圖；
[0054]圖2示出示例性的電壓波形；
[0055]圖3示出實(shí)施的LED照明裝置的技術(shù)線路圖；
[0056]圖4是已經(jīng)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)現(xiàn)的LED照明裝置的照片；
[0057]圖5是LED照明裝置具有線性延伸的另一實(shí)施例的照片；
[0058]圖6是電流控制器的安培數(shù)可選校正曲線；
[0059]圖7a示出示例性的電壓波形；
[0060]圖7b示出具有更高幅值的示例性的電壓波形。
【具體實(shí)施方式】
[0061 ]圖1示出LED照明裝置I的一個(gè)實(shí)施例的簡化電路圖。此實(shí)施例包括七個(gè)LED組100、200、300、400、500、600 和 700。在此示例中，LED 組 100、200、300、400、500、600 和 700每個(gè)包括第一、第二和第三LED102、104、106; 202、204、206等。換而言之，第一LED組100包括第一LED102、第二 LED104 和第三 LED106。第二 LED 組 200 包括第一 LED202、第二 LED204 和第三LED206。因此，此實(shí)施例包括總共包括3*7、即21個(gè)用于照明的LED102、104、106; 202、204、206;302、304、306;402、404、406;502、504、506;602、604、606;702、704、706。
[0062]電壓源10提供交流電壓(AC電壓)，LED照明裝置I經(jīng)由連接裝置20連接到交流電壓。連接裝置20包括整流器22。
[0063]在圖1所示出的示例中，提供分壓部件900，其包括另外的二極管902、904和906。分壓部件900能夠可靠地吸收過壓，由此保護(hù)LED組的LED免于損壞。
[0064]分壓部件900同樣可以采用歐姆電阻902、904和906來吸收過壓。
[0065]在圖1的示例中，電流流經(jīng)第一LED組100并且流經(jīng)第二、第三以及第四LED組200、300和400，其由實(shí)電線24標(biāo)示。與此相反，其他LED組500、600和700以及分壓部件900在此示例中禁用，其由虛電線26標(biāo)示。
[0066]LED照明裝置I包括組激活裝置30，其響應(yīng)于伏特計(jì)32測量的電壓而啟動(dòng)各個(gè)或所有LED組。例如，安培數(shù)目標(biāo)值經(jīng)由信號(hào)線110、210、310、410、510、610、710作為激活指令或信號(hào)傳送到電流控制器108、208、308、408、508、608、708。
[0067]伏特計(jì)32測量電壓源10提供的電壓幅值。在本示例中，伏特計(jì)32獲取整流器22的電下游的讀值，使得伏特計(jì)32將僅測量交流電壓的正半波。伏特計(jì)32獲取的電壓信號(hào)經(jīng)由電壓信號(hào)線32傳送到信號(hào)發(fā)生器36。
[0068]信號(hào)發(fā)生器36進(jìn)而通過激活指令或開關(guān)信號(hào)能夠啟動(dòng)或禁用各個(gè)LED組100、200、300、400、500、600、700以及分壓部件900。在本實(shí)施例中，安培數(shù)閾值I_set為此初始存儲(chǔ)在信號(hào)發(fā)生器36中，其作為預(yù)置值經(jīng)由信號(hào)線110、210、310、410、510、610、710、910傳送到電流控制器 108、208、308、408、508、608、708、908。
[0069]例如，安培數(shù)閾值I_set經(jīng)由信號(hào)線110傳送到第一電流控制器108，而第一電流控制器108適于控制流經(jīng)第一 LED組100的LED102、104、106的安培數(shù)。
[0070]電流控制器108、同圖1的示例中的電流控制器208、308、408、508、608、708、908—樣接收安培表38實(shí)際測量的安培數(shù)作為進(jìn)一步基準(zhǔn)，用于隨后將測量的安培數(shù)調(diào)整到預(yù)置值I_set。安培表38在此情況下連接到電線28。在將安培表38測量的安培數(shù)Ijneas與經(jīng)由信號(hào)線110作為電流控制器108的開關(guān)信號(hào)的預(yù)置值I_set傳送的安培數(shù)目標(biāo)值進(jìn)行比較之后，電流控制器108控制流經(jīng)第一 LED組100的LEDl 02、104、106的安培數(shù)。
[0071 ] 優(yōu)選地，如圖1的實(shí)施例所示，每組100、200、300、400、500、600、700、900具有與其關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝置 112、212、312、412、512、612、712、912。
[0072]例如，電流控制器108以此方式作用在開關(guān)裝置112上，使得第一LED組100可以作為響應(yīng)于開關(guān)信號(hào)的一組被啟動(dòng)或禁用。這同樣適用于其他組。例如，在初始狀態(tài)下，開關(guān)電流控制器，使得電流流經(jīng)第一 LED組以及流經(jīng)閉合的第一開關(guān)裝置112、例如晶體管112。在電壓增大的情況下，第二開關(guān)裝置212也閉合，而第一開關(guān)裝置可選地打開。
[0073]圖2示出電壓源10提供的AC電壓的可能電壓波形。在圖2中所示的時(shí)間線t4、t#Pt6處，將描述LED照明裝置I的對(duì)應(yīng)狀態(tài)。
[0074]從&開始，電壓源的電壓幅值為0V。沒有電力提供，所有LED以及因此所有LED組被
FR ng ο
[0075]在〖2處，電壓源的電壓幅值升高。在上升邊緣過程中，越來越多的LED組先后啟動(dòng)。伏特計(jì)32監(jiān)控電壓幅值并且將各個(gè)電壓值輸出到信號(hào)發(fā)生器36，信號(hào)發(fā)生器36將相應(yīng)的控制信號(hào)輸出到電流控制器108等。
[0076]在t3處，電壓源的電壓幅值為最大值?；贚ED照明裝置的設(shè)計(jì)，所有LED組100-700現(xiàn)在可以啟動(dòng)，使得發(fā)出最大量的光。各個(gè)LED始終在其標(biāo)稱電壓的范圍內(nèi)運(yùn)行，使得確保最佳效率。
[0077]在t4處，電壓源的電壓幅值下降。在相位的下降邊緣的進(jìn)一步過程中，LED組先后被禁用。因此，總而言之，LED照明裝置的能耗跟隨電壓源所提供的電力，使得LED照明裝置也可以稱為虛擬電阻負(fù)載。
[0078]在〖5處，可以觀察幅值的幅度的變化。這里，模擬波動(dòng)的電壓源10，其處于幅值波動(dòng)中，并且恒定時(shí)間比相位持續(xù)時(shí)間大，這例如在航空領(lǐng)域經(jīng)常發(fā)生。
[0079]在仏處，可以區(qū)別為兩種不同情況。在第一情況下，LED照明裝置I的所有LED組已經(jīng)在t3處啟動(dòng)，使得^處所示的電壓源10的幅值已經(jīng)構(gòu)成過壓。在此情況下，在進(jìn)一步增大幅值的情況下，LED照明裝置I的組激活裝置30將已經(jīng)啟動(dòng)分壓部件900，使得過壓轉(zhuǎn)移到分壓部件900。
[0080]另一方面，在特殊情況下，LED照明裝置I可以設(shè)計(jì)使得，在電壓源10的典型系統(tǒng)電壓的范圍內(nèi)，不是所有LED組在AC電壓的最大相位處都啟動(dòng)。在此情況下，在先前相位過程中還沒有啟動(dòng)的額夕卜LED組、例如圖1中所示的LED組500在近的短時(shí)間段中將被啟動(dòng)，在七5附近的短時(shí)間段過程中，電壓值高于t3處的電壓值。在此情況下，LED照明裝置I的效率更高，因?yàn)檫@樣的電壓波動(dòng)甚至可以利用于提高照明效率。但是，在此具體實(shí)施例中，可以產(chǎn)生LED照明裝置I的亮度的稍微波動(dòng)，這可以基于測試系列而在其可覺察性以及隨后的審美局限方面來衡量。
[0081]在圖2中所示的U處，最終到達(dá)過壓，其可以容易地由分壓部件900分擔(dān)，使得LED照明裝置I繼續(xù)發(fā)出恒定光輸出。
[0082]總而言之，因此應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的LED照明裝置I的情況下，電力供應(yīng)單元以及其他性能降低和/或昂貴部件可以摒棄并且電路作為整體可以作為一種虛擬電阻負(fù)載經(jīng)由連接裝置20直接連接到電源10。特別是在價(jià)格敏感的市場上，排除額外部件是期望的，并且因此構(gòu)成用于進(jìn)一步繼續(xù)研發(fā)以及因此用于發(fā)明的基礎(chǔ)。甚至于，由排除的部件導(dǎo)致的重量優(yōu)點(diǎn)也是期望的，特別在航空領(lǐng)域中。
[0083]圖3示出擴(kuò)展LED照明裝置I的技術(shù)電路圖。在LED照明裝置I的第一端處，電路供有來自電壓源10的電力。連接器20和組激活裝置30也布置在LED照明裝置I的此安裝端。在此實(shí)施例中，組激活裝置30被分布到LED照明裝置I的多個(gè)區(qū)域。換而言之，多個(gè)集成電路(IC)執(zhí)行組激活裝置30的任務(wù)，并且IC以此方式布置在印刷線路板上，使得電路的其他部件能夠以最可能短的線纜長度和/或在印刷線路板上以最小的安裝需求來驅(qū)動(dòng)或提供。
[0084]例如，此實(shí)施例不是僅僅采用一個(gè)單獨(dú)的信號(hào)發(fā)生器36，而是采用四個(gè)信號(hào)發(fā)生器36，并且每個(gè)信號(hào)發(fā)生器連接到LED組的一部分。也提供伏特計(jì)32。
[0085]在圖3所示的實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注各個(gè)LED的放置以及它們的成組布置。第一LED組100的第一 LED102鄰近于LED照明裝置I的安裝端布置。鄰近于后者LED，接著布置第二LED組200的第一 LED202。再鄰近于后者，布置第三LED組300的第一 LED302。換而言之，第一LED102、202、302、402、502、602、702、802彼此鄰近布置。最后，第一組 100 的第二 LED104 跟隨著第八、最后組800的第一LED802。此外，在此示例中，組件包括LED204、304、404、504、604、704、804、106。當(dāng)然，對(duì)于擴(kuò)展LED照明裝置I，可以組裝有少于八個(gè)或多于八個(gè)LED組，此示例的八個(gè)LED組100、200、300、400、500、600、700、800僅僅是示例性的。
[0086]有利地，通過間隔賦予到LED組100的LED102、104、106以及其他LED組200、300、400、500、600、700、800的LED的相似間隔，在擴(kuò)展的LED照明裝置I上獲得均勻的光分布。這里，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果賦予到給定LED組、例如LED組100的LED、例如LED102、104、106由賦予到其他LED組、例如LED組200、300、400、500、600、700、800的LED相鄰地圍繞，LED發(fā)光裝置I的視為均一的光分布效果正是特別有利的。換而言之，第一 LED組100的LED、例如102就沒有相鄰地被第一 LED組100的其他LED104和106所圍繞。
[0087]在此理念的延續(xù)下，研發(fā)出圖3中所示的組件，其中所有采用的LED組、S卩LED組100、200、300、400、500、600、700、800的LED先后交替。換而言之，首先放置每個(gè)LED組的第一LED、例如LED102或LED202。當(dāng)已經(jīng)放置所有第一 LED時(shí)，放置第一 LED組100的第二 LED104以及所采用的LED組的所有第二 LED。這同樣可以應(yīng)用于沿線延伸的加長LED照明裝置I并且同樣適用于在一區(qū)域上延伸的LED照明裝置I。
[0088]假定第一LED組100在相位的開始處始終首先激活并且在AC電壓的相位的結(jié)束處在所有LED組中作為最后一組停用，此第一 LED組100的LED將察覺為比其他LED組的LED更亮，因?yàn)樽罱K這些LED對(duì)時(shí)間積分的光輸出更大。通過將第一LED組100的LED貫穿擴(kuò)展LED照明裝置I分布，獲得積分光輸出的分布，由此提高察覺亮度的均一性。這通過將LED與其他LED組200、300、400、500、600、700、800的LED混合而進(jìn)一步增強(qiáng)。通過巧妙地選擇LED之間的間隔，因此可以實(shí)現(xiàn)這樣的LED照明裝置I，其察覺為漂亮和均一的，并且可以成本有效和在較少部件情況下生產(chǎn)，并且另外對(duì)于電壓波動(dòng)而言是耐用的。
[0089]圖4示出LED照明裝置I的圖片，其已經(jīng)由發(fā)明人以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模研發(fā)出并且其是圖3所示的電路圖的應(yīng)用。因此，同樣標(biāo)號(hào)表示參考圖3描述的相同部件。
[0090]圖5示出包括許多LED的擴(kuò)展LED照明裝置I。在此LED照明裝置中，在8個(gè)LED組中采用每LED組6個(gè)LED，其LED布置成先后交替。在圖5中所示的LED照明裝置的情況下，在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)測試用于寬體機(jī)的均勻艙室照明，其通過分壓部件900容易地抵消過壓，而同時(shí)LED照明裝置I即使在電壓波動(dòng)情況下仍發(fā)出恒定光輸出。在本發(fā)明中，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在艙室中的所有乘客此前可看到的此領(lǐng)域中的供應(yīng)電壓中的經(jīng)常強(qiáng)波動(dòng)現(xiàn)在可以變得不可見。此夕卜，從心理學(xué)觀點(diǎn)而言，這提高了飛機(jī)上的安全感，因?yàn)閮H僅這樣容易可見的波動(dòng)和偏差可能持續(xù)影響對(duì)技術(shù)的信任，例如對(duì)于具有恐飛癥的人來說。
[0091]圖6示出在電壓變化的情況下，通過LED的安培數(shù)如何可以由各個(gè)電流控制器108、208、308、408、508、608、708、808調(diào)整，使得LED照明裝置I的整體亮度可以在所示輸入電壓的范圍中始終保持恒定。此安培數(shù)的相對(duì)復(fù)雜調(diào)整為在電壓增大情況下LED呈現(xiàn)雖然僅僅稍微地增大亮度的事實(shí)提供抵消。示出的安培數(shù)輪廓考慮到具有連接其他LED組處的可視曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的開關(guān)閾值，其提供了 LED照明裝置I的甚至更均一的光輸出。
[0092 ]圖7A和7B示出由共同時(shí)間軸鏈接的兩個(gè)曲線圖。圖7A示出在此示例中電壓源1在整流器22下游具有140V的幅值的示例性電壓波形。最初，在圖表的開始處，從t = 0，電源電壓升高，但是LED不能啟動(dòng)，因?yàn)殡娫措妷喝蕴幱贚ED的閾值電壓之下或者因?yàn)殡娫措妷禾幱陬A(yù)置值之下。當(dāng)達(dá)到閾值電壓時(shí)，電流流經(jīng)第一 LED組100的LED，使得流經(jīng)LED的安培數(shù)45突然上升。當(dāng)下一次達(dá)到預(yù)置值時(shí)，連接第二LED組200的LED，由此安培數(shù)45加倍。當(dāng)啟動(dòng)其他LED組時(shí)，安培數(shù)然后逐步進(jìn)一步升高。在下降邊緣的情況下，以相反次序執(zhí)行相同處理，使得安培數(shù)45逐漸逐步地下降。
[0093]在下部、即在圖7b中，示出具有200V的示例幅值、S卩比圖7a更高的幅值的電壓電源10的電壓波形。
[0094]參考tl、t2等處標(biāo)出的線，兩個(gè)曲線圖在時(shí)程上的比較顯示，在電壓源的更高幅值的情況下，更早地連接LED^ED的更早連接引起更高光輸出。因此，電流控制器在更高最大電壓情況下適于降低安培數(shù)45。當(dāng)比較兩個(gè)安培數(shù)輪廓45時(shí)，這也從圖7a、7b中更明顯看出。
[0095]此外，在圖7b(下圖)的示例性電壓波形中，激活額外LED組或分壓部件900。通過啟動(dòng)分壓部件900，電力可以在不引起LED照明裝置I的亮度增加的情況下安全地分擔(dān)。
[0096]對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員顯而易見的是，上述的實(shí)施例僅是示例性的，并且本發(fā)明不僅僅局限于此實(shí)施例，而是可以在不偏離權(quán)利要求的范圍而以多種方式進(jìn)行變化。此夕卜，顯而易見，無論特征是在說明書、權(quán)利要求書、附圖以及其他方面中公開，這些特征可以單獨(dú)限定本發(fā)明的必要部件，即使他們與其它特征一起描述。
[0097]附圖標(biāo)記列表
[0098]ILED照明裝置
[0099]10電壓源
[0100]20連接裝置
[0101]22整流器
[0102]24電線
[0103]26電線
[0104]28電線
[0105]30組激活裝置
[0106]32伏特計(jì)
[0107]34電壓信號(hào)線
[0108]36信號(hào)發(fā)生器
[0109]38安培表
[0110]45流經(jīng)LED的安培數(shù)
[0111]100第一 LED 組
[0112]102第一 LED 組的第一 LED
[0113]104第一 LED 組的第二 LED
[0114]106第一 LED 組的第三 LED
[0115]108第一 LED組的電流控制器
[0116]HO第一 LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0117]112第一 LED組的開關(guān)裝置
[0118]200第二 LED 組
[0119]202第二 LED 組的第一 LED
[0120]204第二 LED 組的第二 LED
[0121]206第二 LED 組的第三 LED
[0122]208第二 LED組的電流控制器
[0123]210第二 LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0124]212第二 LED組的開關(guān)裝置
[0125]300第三 LED 組
[0126]302第三 LED 組的第一 LED
[0127]304第三 LED 組的第二 LED
[0128]306第三LED組的第三LED
[0129]308第三LED組的電流控制器
[0130]310第三LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0131]312第三LED組的開關(guān)裝置
[0132]400第四 LED 組
[0133]402第四LED 組的第一 LED
[0134]404 第四LED 組的第二 LED
[0135]406第四LED組的第三LED
[0136]408第四LED組的電流控制器
[0137]410第四LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0138]412第四LED組的開關(guān)裝置
[0139]500第五 LED 組
[0140]502第五 LED 組的第一 LED
[0141]504第五 LED 組的第二 LED
[0142]506第五LED組的第三LED
[0143]508第五LED組的電流控制器
[0144]510第五LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0145]512第五LED組的開關(guān)裝置
[0146]600第六 LED 組
[0147]602第六 LED 組的第一 LED
[0148]604第六 LED 組的第二 LED
[0149]606第六LED組的第三LED
[0150]608第六LED組的電流控制器
[0151]610第六LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0152]612第六LED組的開關(guān)裝置
[0153]700第七 LED 組
[0154]702第七 LED 組的第一 LED
[0155]704第七 LED 組的第二 LED
[0156]706第七LED組的第三LED
[0157]708第七LED組的電流控制器
[0158]710第七LED組的電流控制器的信號(hào)線
[0159]712第七LED組的開關(guān)裝置
[0160]900分壓部件
[0161]902分壓部件的第一二極管
[0162]904分壓部件的第二二極管
[0163]906分壓部件的第三二極管
[0164]908分壓部件的電流控制器
[0165]910分壓部件的電流控制器的信號(hào)線
[0166]912分壓部件的開關(guān)裝置
[0167]106a、106b、106c、206a-806c
[0168]其他串聯(lián)連接的LED；標(biāo)號(hào)的第一位反應(yīng)LED組的隸屬組
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于連接到AC電壓源(10)的LED照明裝置(I)，包括: 至少第一LED組(100)和第二LED組(200); 至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED) (102、104、106、106a、106b、106c)，賦予到所述第一LED組；以及 至少一個(gè)LED(202、204、206、206a、206b、206c)，賦予到所述第二LED組并且電串聯(lián)地布置； 連接裝置(20)，用于將所述LED照明裝置連接到所述AC電壓源； 組激活裝置，包括: 伏特計(jì)(32)，用于測量所述AC電壓源當(dāng)前施加的電壓幅值； 信號(hào)發(fā)生器(36)，用于響應(yīng)于所述當(dāng)前施加的電壓幅值生成激活指令； 電流控制器(108、208、308、408、508、608、708、808)，用于控制流經(jīng)所述至少第一LED組和第二 LED組的電流。2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的LED照明裝置(I)，進(jìn)一步包括: 開關(guān)裝置(112、212、312、412、512、612、712、812)，用于響應(yīng)于所述激活指令啟動(dòng)或禁用至少一個(gè)LED組(100、200、300、400、500、600、700,800),使得所述LED成組被啟動(dòng)或禁用。3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置(I)， 其中，所述LED組(100、200、300、400、500、600、700、800)的所述LED均勻分布在所述LED照明裝置所占用的區(qū)域上或沿所述LED照明裝置所占用的線均勻分布。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置(I)， 其中，所述1^)組(100、200、300、400、500、600、700、800)的所述1^0以棋盤狀圖案均勻分布在所述LED照明裝置所占用的區(qū)域或線上。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置(I)， 包括至少一個(gè)其他LED組(300、400、500、600、700、800);以及 其中，每個(gè)LED由賦予到另一個(gè)LED組的LED相鄰地包圍。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置(I)， 其中，所述開關(guān)裝置(112、212、312、412、512、612、712、812)適于調(diào)整啟動(dòng)的LED組的數(shù)量，使得所述LED組(100、200、300、400、500、600、700、800)的所述LED在其標(biāo)稱電壓附近運(yùn)行。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置(I)， 進(jìn)一步包括至少一個(gè)分壓部件(900); 其中，所述開關(guān)裝置(112、212、312、412、512、612、712、812)適于通過所述至少一個(gè)分壓部件分擔(dān)過量電壓。8.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的LED照明裝置(I)，其中，所述至少一個(gè)分壓部件(900)包括非發(fā)光部件、特別是非發(fā)光二極管或電阻器。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置(I)，其中，所述LED賦予到第一二極管串；以及 進(jìn)一步包括具有其他LED的第二二極管串，其與所述第一二極管串電并聯(lián)布置。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK105939552SQ201610121371
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】B·韋爾芬, A·哈曾比勒
【申請人】肖特股份有限公司