專利名稱：用于燈元件的電源設(shè)備以及用于給燈元件供電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燈元件的電源設(shè)備，其包括電源單元；具有第一種顏色(優(yōu)選地是白色)的第一燈元件；具有第二和第三種顏色的第二和第三燈元件，其優(yōu)選地用于調(diào)諧所述第一燈元件的顏色；以及耦合到所述第三燈元件的可控開關(guān)。本發(fā)明還涉及一種用于給優(yōu)選地具有不同顏色的所述燈元件供電的方法。
背景技術(shù)：
例如可以從US 2003/0112229 Al中獲知如上所述的電源設(shè)備，該文獻描述了一種用于彩色發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動器。所述驅(qū)動器包括第一 LED與開關(guān)的串聯(lián)連接以及兩個LED的第二串聯(lián)連接，其中所述兩個串聯(lián)連接并聯(lián)。此外，所述驅(qū)動器包括被設(shè)置在所述電路的輸入與輸出線之間的第三LED。最后，提供一個與前面提到的兩個串聯(lián)連接串聯(lián)的電感，從而提供與所述第三LED并聯(lián)的所述電感和全部兩個所述串聯(lián)連接。
上述類型的電路的其中一個缺陷在于，如果所述開關(guān)打開，則所述第一和第二 LED無法靜態(tài)地輻射光。所述第一和第二 LED無法獨立于彼此操作，因此通過混合所述第一和第二 LED的顏色所能實現(xiàn)的色域受到限制。
一般來說，具有發(fā)光二極管(LED)的形式的燈元件在其中需要照明功能的多種領(lǐng)域中正變得越來越重要。由于可以獲得不同顏色的LED,特別是紅色、藍色和綠色，因此有可能獲得由所述原色形成的色三角內(nèi)的每一種顏色，從而可能通過混合操作覆蓋所述總色域的特定部分。為了設(shè)置來自每一種所述原色(例如紅色、藍色和綠色)的所期望的光貢獻，必須有特定的驅(qū)動器電路或電源。
此外，LED電路特別適用于其中必須在特定方向(冷、暖)上調(diào)諧基色(例如白色)的應(yīng)用。預期LED照明市場的一大部分將是顏色特征有限的白色燈。
已知的驅(qū)動器電路對于每一個LED使用不同的電源單元或電流源，
5從而有可能為對應(yīng)的LED提供所期望的功率以獲得必要的亮度。但是提供多個電源的成本較高。
出于效率原因，所謂的切換模式電源(SMPS )被廣泛用于驅(qū)動LED。通常來說，所有的LED都連接到某種驅(qū)動器裝置(即開關(guān))，其允許控制流經(jīng)各單獨的LED的電流。結(jié)果，每一個LED需要其自身的開關(guān)。此外，必須有可能控制對應(yīng)于每一個LED的電流(也就是將其固定在標稱值或者將其設(shè)置到一個可能是時變的特定值)。
鑒于上述內(nèi)容，還希望提供一種電源設(shè)備和驅(qū)動器電路，其具有減少數(shù)目的開關(guān)以用于控制至少3個LED,這是利用所述LED獲得預定顏色所必須的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種如上所述的用于燈元件的電源設(shè)備，其具有最小數(shù)目的開關(guān)并且在可以實現(xiàn)的色域方面沒有任何限制。
上述目的例如是通過前面提到的電源設(shè)備解決的，其中所述電源單元具有第一和第二輸出端，所述第一燈元件耦合到所述第一輸出端，所述第二和第三燈元件耦合到所述第二輸出端；以及耦合到所述第三燈元件的可控開關(guān)。所述電源單元被適配成在所述第一和所述第二輸出端處提供可調(diào)節(jié)的輸出信號，并且所述第二和第三燈元件以及所述電源單元被適配成使得所述第三燈元件在所述開關(guān)閉合時輻射光。優(yōu)選地，所述輸出信號可以被獨立調(diào)節(jié)?；蛘?，可以按照彼此的預定關(guān)系調(diào)節(jié)所述輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明，所述電源單元提供兩個可調(diào)節(jié)的輸出信號以用于控制至少3個不同的燈元件。所述3個燈元件的其中之一可以由第一輸出信號連續(xù)供電，而所述第二和第三燈元件則可以由第二輸出信號供電?？梢酝ㄟ^使用單一開關(guān)在所述第二與所述第三燈元件之間分配所述第二輸出信號的功率。當所述開關(guān)打開時，為所述第二燈元件供應(yīng)所述第二輸出信號的完全功率。當所述開關(guān)閉合時，所述第二輸出信號的功率部分地或者完全由所述第三燈元件接收。
因此，本發(fā)明的電源設(shè)備僅僅使用一個開關(guān)來控制3個燈元件。這樣允許降低所述電源設(shè)備的總成本。此外，如果所述第一燈元件是
6對總的光輸出貢獻最大的燈元件并且因此可以預期其消耗最多的功率，則由于不需要開關(guān)而可以減少損耗。所述第二和第三燈元件共享所述電源單元的第二輸出端并且僅由一個開關(guān)控制，從而還可以降低成本。
在一個優(yōu)選實施例中，所述第二和第三燈元件被適配成使得當所述開關(guān)閉合時，僅有所述第三燈元件輻射光，并且所述第二燈元件不輻射光。
換句話說，不在所述第二和第三燈元件之間劃分由所述電源單元的第二輸出端所供應(yīng)的功率，而是將其全部供應(yīng)給所述第三燈元件。這例如可以通過具有不同操作電壓的燈元件來實現(xiàn)，其中所述第三燈元件的操作電壓低于所述第二燈元件的操作電壓。
上述措施的優(yōu)點在于，可以通過使用僅僅一個開關(guān)獨立地控制所述第二和第三燈元件。此外還有可能利用所述兩個燈元件混合每一種
可能的顏色，從而與其中所述第二燈元件不管所述開關(guān)的狀態(tài)(接通或關(guān)斷)如何總是接收一部分功率的解決方案相比，可以進一步擴展
利用所述3個燈元件所能獲得的總色域。
在另一個優(yōu)選實施例中，至少其中一個所述燈元件包括至少一個發(fā)光二極管(LED)。
使用LED作為燈元件的優(yōu)點在于可能有多種應(yīng)用。具體來說，如果所述第一燈元件包括白色LED以作為主導光源并且所述第二和第三燈元件分別包括紅色和藍色LED,則用戶可以把所述設(shè)備的色點從冷白色設(shè)置到暖白色。但是也可以利用紅色、綠色和藍色LED來操作本發(fā)明的電源設(shè)備，從而通過單獨控制所述3個燈元件來獲得任何顏色。
此外還應(yīng)當理解，燈元件可以包括串聯(lián)連接的一個或多個發(fā)光二極管(LED)，或者當然也可以包括有機發(fā)光二極管(0LED)或其組合。此外，對于每一個所述燈元件可以獨立選擇LED或0LED的數(shù)目，而所述第二燈元件中的LED數(shù)目相對于所述第三燈元件中的LED數(shù)目的選擇對于由所述電源的第二輸出端提供的電流的劃分則會有一定影響。最后，并聯(lián)或串聯(lián)連接的LED和/或0LED的任何其他組合都可以被用作燈元件。
在一個優(yōu)選實施例中，所述電源包括分別被分配給所述第一和第二輸出端的第一和第二電流源。上述措施的優(yōu)點在于改進了對所述第二和第三燈元件的控制。應(yīng)當注意到，還可以設(shè)想電流宿以取代電流源。 一般來i兌，所述電源凈皮適配成在所述輸出端處提供可控制的電流。
在另一個優(yōu)選實施例中，與所述開關(guān)同步地調(diào)節(jié)所述第二輸出端的輸出電平，以便為所述第二和第三燈元件提供不同的信號。
換句話說，這意味著所述第二輸出端在所述開關(guān)閉合時供應(yīng)第一功率電平(例如具有第一電平的電流)，并且在所述開關(guān)打開時供應(yīng)第二功率電平(具有第二電平的電流)。因此，所述電源單元響應(yīng)于對所述開關(guān)的控制而受到控制。
上述措施的優(yōu)點在于，對所述第二和第三燈元件的控制范圍可以得到擴展，從而可以改進對所述設(shè)備的總體控制。
在另一個優(yōu)選實施例中，所述電源單元包括兩個切換模式電源子單元。
上述措施的優(yōu)點在于，這種類型的電源單元已經(jīng)被證明在功率消耗和功率控制方面是特別有利的。
在另一個優(yōu)選實施例中，提供至少一個光學傳感器來測量光特性，例如(但不限于)所述燈元件的通量、顏色、峰值波長、顯色指數(shù)，并且向適于控制所述燈元件的亮度的控制器傳送控制信號。更優(yōu)選地，提供另一個傳感器(即溫度傳感器)來保護所述系統(tǒng)免于超溫以及在不同溫度下補償所述燈元件的不斷改變的光特性。
在另一個優(yōu)選實施例中，提供至少一個能量存儲元件并且將其分配給所述第二和第三燈元件的至少其中之一。更優(yōu)選地，提供第一能量存儲元件(其優(yōu)選地是電容器)，其優(yōu)選地與所述第二燈元件并聯(lián)
并且被分配給所述第二燈元件；提供第二能量存儲元件(其優(yōu)選地是電容器)，其優(yōu)選地與所述第三燈元件并聯(lián)并且被分配給所述第三燈
元件；提供一個解耦元件(其優(yōu)選地是二極管)并且將其分配給所述第一和第二能量存儲元件。優(yōu)選地，所提供的所述解耦元件與所述第
一能量存儲元件和所述第二燈元件的并聯(lián)連接串聯(lián)。
上述措施的優(yōu)點在于，可以在其中對應(yīng)的燈元件不從所述電源單元的第二輸出端接收功率的周期期間通過所存儲的能量來給所迷燈元
件供能。例如，當所述開關(guān)閉合時，與所述第三燈元件并聯(lián)的電容器被充電以便存儲能量，與所述第二燈元件并聯(lián)的電容器經(jīng)由該燈元件
8放電，從而使得所述第二燈元件輻射光。這種操作模式的特別益處在
于，可以對于給定的平均電流降低所述燈元件中的RMS電流。利用當 今的基于LED或0LED的燈元件，通過給定的燈元件集合可以產(chǎn)生更多 的光輸出，或者可以對于給定的所需光輸出減少燈元件的數(shù)目。作為 另一種益處，可以減輕所述燈元件的閃爍，這對于人類感知是非常重 要的。
應(yīng)當注意到，所述能量存儲元件可以包括電容器、電感器、其他 存儲元件或其任意組合。所述解耦元件的類型和位置取決于所述能量 存儲元件的選擇。應(yīng)當注意到，所述解耦元件例如可以包括一個或多 個二極管。
本發(fā)明的所述目的還可以通過一種用于為優(yōu)選地具有不同顏色的 燈元件供電以便優(yōu)選地調(diào)諧總的光色的方法來解決，所述方法包括以 下步驟
提供具有第一種顏色的第一燈元件并且為其供應(yīng)第一功率； 提供第二和第三燈元件，其優(yōu)選地是具有不同顏色的燈元件并且
優(yōu)選地被選擇來調(diào)節(jié)主色；
提供與所述第三燈元件串聯(lián)的開關(guān)以用于接通及關(guān)斷該第三燈元 件，其中所述串聯(lián)連接與所述笫二燈元件被設(shè)置成并聯(lián)；
為所述第二和第三燈元件供應(yīng)第二功率，其中所述第一和第二燈 元件以及所述第二功率被選擇成使得所述第三燈元件在所述開關(guān)閉合 時發(fā)光，并且使得所述第二燈元件在所述開關(guān)打開時發(fā)光。
該方法的優(yōu)點與前面參照本發(fā)明的設(shè)備所描述過的優(yōu)點相同，因 此在這里不再重復。
在一個優(yōu)選實施例中，獨立于所述第一功率調(diào)節(jié)所述第二功率。 但是應(yīng)當注意到，所述第二功率也可以取決于所述第一功率，也就是 說在所述第一和第二功率之間具有固定的或者可調(diào)節(jié)的關(guān)系。
在一個優(yōu)選實施例中(靜態(tài)操作模式)，所述開關(guān)被保持在一種 開關(guān)狀態(tài)下，并且改變被供應(yīng)給所述第二或第三燈元件的功率幅度與 被供應(yīng)給所述第一燈元件的功率幅度的關(guān)系，以便獲得所期望的總顏 色。
這意味著所述笫二或第三燈元件的光輸出加到所述第一燈元件的 光輸出上，從而可以在所述第一燈元件與所述第二或第三燈元件的光
9特性之間調(diào)諧所述設(shè)備的總光輸出。
在另一個優(yōu)選實施例中(動態(tài)操作模式)，以特定的占空比連續(xù) 地接通及關(guān)斷所述開關(guān)，以便獲得所述第二和第三燈元件的混色光輸 出。
這意味著所述設(shè)備的總光輸出取決于所述第一燈元件的輸出以及 所述第二和第三燈元件的混合輸出。
在一個優(yōu)選實施例中，改變被供應(yīng)給所述第二或第三燈元件的功 率幅度與被供應(yīng)給所述第一燈元件的功率幅度的關(guān)系以便獲得所述設(shè) 備的所期望的總顏色，并且改變由所述第一子單元和所述第二子單元 供應(yīng)的功率幅度以便獲得所期望的亮度。
另外優(yōu)選的是關(guān)于所述開關(guān)的占空比改變被供應(yīng)給所述第二和第 三燈元件的功率幅度。最為優(yōu)選的是，每秒接通、關(guān)斷所述開關(guān)至少
50次(優(yōu)選地是400次)，并且為所述第一燈元件供應(yīng)一個連續(xù)功率 信號。 一般來說，所述開關(guān)循環(huán)被選擇得足夠高以避免對人眼的閃爍。 在另一個優(yōu)選實施例中，為所述第二和第三燈元件的至少其中之 一提供至少一個能量存儲元件，以便在其中不從電源接收能量的周期 期間供應(yīng)能量，并且所述開關(guān)的開關(guān)循環(huán)被選擇得足夠高以避免對人 眼的閃爍。
與上面提到的實施例不同，通過使用能量存儲元件允許把所述開 關(guān)循環(huán)進一步降低到50Hz以下而不會導致閃爍，這是因為所述存儲元 件在所述開關(guān)打開時供應(yīng)能量。最小開關(guān)循環(huán)由所述能量存儲元件的 類型及其存儲容量決定。
可以從下面的描述和附圖中獲知其他的特征和優(yōu)點。 應(yīng)當理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，上面提到的特 征和將在下面解釋的那些特征不僅可以被用在所指出的對應(yīng)組合中， 可以還可以被用在其他組合中或者4皮單獨使用。


在附圖中示出了本發(fā)明的實施例，并且在下面的描述中將參照附 圖更加詳細地解釋所述實施例。在附圖中
圖1示出了根據(jù)第一實施例的電源設(shè)備的方框圖； 圖2示出了根據(jù)第二實施例的電源設(shè)備的方框圖；圖3是示出了利用本發(fā)明的電源設(shè)備在第一操作模式下生成的調(diào) 諧色的CIE色度圖；以及
圖4是示出了利用本發(fā)明的電源設(shè)備在第二操作模式下生成的調(diào) 諧色的CIE色度圖。
具體實施例方式
在圖1中示出了電源設(shè)備的方框圖，并且用附圖標記10來表示。 這種電源設(shè)備IO可以被用于單獨控制燈元件，比如LED或0LED等等。 這在所述燈元件具有不同顏色(比如紅色、綠色和藍色)的情況下是 特別有用的。通過控制所述燈元件從而控制對應(yīng)的紅色、綠色和藍色 燈的強度或亮度，有可能混合出一個較廣色域當中的每一種顏色。如 果其中一個燈元件居主導地位并且例如輻射白色光，則其他燈元件可
以被用來調(diào)諧顏色，即例如在冷白色與暖白色之間改變所述色點。
圖1中示出的電源設(shè)備10包括電源單元12,其連接到諸如市電電 壓、電池電壓或者任何其他能量源的電源。所述電源單元12包括第一 電源子單元14和第二電源子單元16。所述第一子單元連接到第一輸出 端子20，所述第二子單元連接到第二輸出端子22。
在本實施例中，全部兩個電源子單元都被提供為切換模式電源單 元，其表現(xiàn)出電流源的行為。這意味著在所述輸出端子20、 22處提供 的輸出電流與負載電壓的關(guān)系不大。
所述電源設(shè)備10還包括耦合在所述輸出端子20與地44之間的第 一燈元件30以及耦合在所述第二輸出端子22與地44之間的第二和第 三燈元件34、 38。每一個燈元件30、 34、 38都包括至少一個發(fā)光二極 管32、 36、 40，所述發(fā)光二極管可以具有不同的顏色。例如，第一燈 元件30的LED 32是白色LED，第二燈元件34包括藍色LED 36，第三 燈元件38包4舌紅色LED 40。
在本申請的上下文中，LED并不意味著單一發(fā)光二極管，而是也可 以意味著LED或者有機發(fā)光二極管(OLED)的串聯(lián)、并聯(lián)或者混合的 串聯(lián)和并聯(lián)連接。出于簡單的原因，對于每一個燈元件僅僅示出一個 LED。
所述電源設(shè)備10還包括開關(guān)42，其被連接在所述第三燈元件38 與地44之間?？梢越柚谝粋€控制信號來控制所述開關(guān)。因此，優(yōu)選地使用半導體開關(guān)，比如晶體管、場效應(yīng)晶體管等等。但是也可以設(shè)
想其他類型的開關(guān)。所述第三燈元件38和所述開關(guān)42的串聯(lián)連接與 所述第二燈元件34并聯(lián)耦合。
用于控制所述開關(guān)42的控制信號56由控制器50生成。所述控制 器50可以被提供為ASIC或任何其他半導體IC、不同集成電路的組合、 分立組件的組合或者幾種前述選項的組合。
如圖1中所示，所述控制器50還生成分別經(jīng)由控制線52和54傳 送的用于所述第一電源子單元14和第二電源子單元16的控制信號。 所述控制信號被用來調(diào)節(jié)供應(yīng)給對應(yīng)的輸出端子20、 22的功率。特別 是調(diào)節(jié)被供應(yīng)給所述端子20、 22從而被供應(yīng)給所述燈元件30、 34、 38 的電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明顯看出，有可能使用不同數(shù)目的控制 線來把所述兩個控制信號傳送到所述電源子單元并且把控制信號傳送 到所述開關(guān)，例如共享一條線來傳送多于一個信號，或者使用一種對 于兩個信號使用多于兩條線(比如對于每一個信號使用兩條線)的傳 送方法。
所述電源設(shè)備IO還包括光學傳感器60，其基于該傳感器上的入射 光生成經(jīng)由線62供應(yīng)給所述控制器50的信號。除了所述光學傳感器 60之外，還提供一個溫度傳感器64并且經(jīng)由線66將其與所述控制器 50電耦合。所述溫度傳感器64被提供來測量所述設(shè)備的溫度，并且生 成由所述控制器50驗證的對應(yīng)信號。
所述電源設(shè)備IO如下運轉(zhuǎn)
全部兩個電源子單元14、 16都向負載供應(yīng)電流，所述負載即連接 在對應(yīng)的端子20、 22與地44之間的所述燈元件。通過所述控制器50 來調(diào)節(jié)所述電流的電平，該控制器生成被傳送到所述子單元的對應(yīng)的 控制信號。由用戶手動設(shè)置或者基于給定的信息或傳感器信號自動設(shè) 置決定所述電流的幅度的所述控制信號。
所述第一電源子單元14供應(yīng)一個流經(jīng)所述燈元件30的連續(xù)電流。 作為結(jié)果，所述燈元件(在這里是所述發(fā)光二極管)輻射光?？梢酝?過調(diào)節(jié)由所述子單元14供應(yīng)的電流的幅度來控制所輻射的光的強度 (亮度)。
所述第二子單元16也向負載提供一個電流，但是該電流被劃分在 所述第二燈元件34與所述第三燈元件38之間，這取決于所述開關(guān)的
12狀態(tài)。如果所述開關(guān)42打開，則整個電流流經(jīng)所述第二燈元件34，從 而所述第三燈元件38不輻射光。
當所述開關(guān)42閉合時，所述電流被劃分在全部兩個燈元件34、 38 之間，從而這兩個燈元件都輻射光。所輻射的光的強度取決于流經(jīng)所 述元件的對應(yīng)電流。
在一個優(yōu)選實施例中，所述燈元件34、 38被選擇成使得所述電流 在所述開關(guān)42閉合時僅僅流經(jīng)所述第三燈元件38。為了實現(xiàn)這一特 性，可以把所述燈元件38實施為具有比所述第二燈元件34更低的操 作電壓。在這種情況下，由于所述第三燈元件38兩端的操作電壓低于 激活所述第二燈元件34所必需的操作電壓，因此當所述開關(guān)閉合時， 整個電流流經(jīng)所述第三燈元件38。但是除了所述操作電壓之外，在選 擇對應(yīng)的燈元件34、 38時還必需考慮所述燈元件的典型特性，即其二 極管特性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何設(shè)置燈元件的操作電壓，因此沒有必要 在這里描述所有的可能性。實現(xiàn)這種技術(shù)效果的一種可能性是與所述 第三燈元件38相比，對于所述第二燈元件34使用更多的串聯(lián)連接的 LED。但是所述LED的材料對于操作電壓也有影響。
因此，可以通過根據(jù)預定占空比接通及關(guān)斷所述開關(guān)42來調(diào)節(jié)所 述第二和第三燈元件34、 38的強度。此外，還可以通過由所述第二子 單元16供應(yīng)的電流的所選幅度來調(diào)節(jié)所述第二和第三燈元件。
如果所述第二和第三燈元件具有不同的顏色，比如藍色和紅色， 則可以通過控制所述開關(guān)來調(diào)節(jié)由所述第二和笫三燈元件提供的調(diào)諧 色。通過控制由所述子單元16供應(yīng)的電流的幅度，可以選擇調(diào)諧強度。 與所述第一燈元件的主導顏色一起，還可以控制所述色點以及總強度。
在另一個優(yōu)選的操作模式下，取決于所述開關(guān)狀態(tài)，在兩個值之 間改變所述第二子單元16的電流幅度。也就是說，所述電流幅度在所 述開關(guān)閉合時具有第一值，并且在所述開關(guān)打開時具有第二值。這樣 可以改進所述設(shè)備的可調(diào)節(jié)性，及所述第二和第三燈元件強度范圍。
下面將關(guān)于圖3中示出的CIE色度圖來描述所述電源設(shè)備的第一 靜態(tài)操作模式。假設(shè)所述第一燈元件是中性白色(基色)，所述第二 和第三燈元件分別是琥珀色和藍綠色。此外，所述開關(guān)42或者是接通 或者是關(guān)斷，因此不是被連續(xù)接通及關(guān)斷。所述第二和第三燈元件被用作處在所述基色的不同側(cè)的調(diào)諧色(c
和A)。如圖3中的箭頭所示，可以在兩個方向上調(diào)諧由所有燈元件生 成的混合色。為了產(chǎn)生輸出色點CP1或CP2，在同一時間僅僅使用一種 調(diào)諧色C或A，從而所述開關(guān)或者打開或者閉合。僅僅通過關(guān)于由所述 第一子單元14供應(yīng)給所述第一燈元件的功率改變由所述第二子單元 16供應(yīng)的調(diào)諧功率的幅度來進行所述調(diào)諧。
當用戶把所期望的色點從所述基色的一側(cè)改變到另一側(cè)時，所述 開關(guān)被操作一次，但是沒有脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號被供應(yīng)給所述開 關(guān)。
下面將關(guān)于示出了另一個CIE色度圖的圖4來描述第二動態(tài)操作 模式。在該實施例中，假設(shè)所述基色(第一燈元件)是暖白色(酉)， 并且所述第二和第三燈元件分別是藍色(B)和綠色(G)。此外還假 設(shè)所述第二和第三燈元件被適配成使得所述第二子單元16的全部功率 在所述開關(guān)42閉合時被提供給所述第三燈元件。
全部兩種調(diào)諧色B和G都處在所述基色WW的同一側(cè)。為了達到特 定的輸出色點CP1或CP2，必須在虛擬調(diào)諧色VTC1的方向上進行所述 調(diào)諧。為了產(chǎn)生該虛擬調(diào)諧色，必須借助于脈沖寬度調(diào)制來使用全部 兩種調(diào)諧色B、 G。也就是說，以固定占空比連續(xù)接通及關(guān)斷所述開關(guān) 42。只要保持調(diào)諧方向，只需要改變所述調(diào)諧電流的幅度就能達到CP1 或CP2。所述占空比可以被保持在一個恒定值。
一般來說，利用PWM來操作所述開關(guān)42。所述占空比可以取決于 用戶輸入，但是也有可能將其保持在一個固定值。
除了圖3和圖4中給出的例子之外，其他顏色選擇以及本發(fā)明的 電源設(shè)備及其操作方法的其他用途都是可能的。
利用所描述的電源設(shè)備，有可能實際上同時使用所述第二和第三 燈元件全部兩種調(diào)諧色。這種可能性是由于人眼的緩慢響應(yīng)將對全部 兩種調(diào)諧色的貢獻進行平均。當在至少每秒50次(優(yōu)選地高于近似每 秒400次)的速率下反復閉合及打開所述開關(guān)42時，全部兩個燈元件 34、 38實際上一起產(chǎn)生所述調(diào)諧色。由于所述被連續(xù)驅(qū)動的具有主導 顏色的第一燈元件30的存在，有可能在不引起可見的顏色閃爍的情況 下降低所述開關(guān)頻率。
總而言之，可以按照幾種方式進行由所述電源設(shè)備IO提供的調(diào)諧色控制。
首先，所述開關(guān)42對于給定操作點打開或閉合。當在顏色空間中 觀察所述笫二和第三燈元件的色點時，這種模式對于所述第二和第三 燈元件的色點位于所述第一燈元件的相對側(cè)的情況特別有用，例如分 別作為第二和第三燈元件的琥珀色和藍綠色LED以及作為第一燈元件
的白色LED。如果所述設(shè)備必須產(chǎn)生比來自所述第一燈元件的白色"更 暖"的顏色，則所述開關(guān)被設(shè)置成激活所述琥珀色LED。提供自所述第 一功率子單元14的功率關(guān)于提供自所述第二子單元16的功率的關(guān)系 決定所述總色點，其位于來自所述第一燈元件的白色與來自所述第二 燈元件的琥珀色之間。調(diào)諧到"更冷"的顏色需要把所述開關(guān)42設(shè)置 成激活所述第三燈元件38，即所述藍綠色LED。同樣地，提供自所述 第一功率子單元14的功率與提供自所述第二子單元16的功率的比值 決定所得到的色點，其現(xiàn)在位于來自所述第一燈元件的白色與來自所 述第三燈元件的藍綠色之間。當然，其他顏色選擇也是可能的。在這 種操作模式下，只要選擇穩(wěn)定的輸出色，所述開關(guān)的狀態(tài)就是穩(wěn)定的。 沒有占空比被施加到所述開關(guān)。
其次，固定所述開關(guān)42的占空比。從而通過調(diào)節(jié)該占空比可以產(chǎn) 生新的虛擬調(diào)諧色。所迷調(diào)諧色的影響(強度)由其幅度決定。這種 方法不根據(jù)由用戶設(shè)置的色點改變所述開關(guān)的占空比。
第三，如果所述電源子單元60可以被控制得快到足以與所述開關(guān) 循環(huán)同步地改變，則還有可能為所述兩個時間間隔設(shè)置不同的調(diào)諧電 流。這種方法不根據(jù)由用戶設(shè)置的色點改變所述開關(guān)的占空比。
最后，改變所述開關(guān)42的占空比，以便產(chǎn)生每一種調(diào)諧色的更多 或更少的貢獻。這種方法導致與由用戶設(shè)置的色點相關(guān)的所述開關(guān)的 占空比。
對于所有操作模式都不需要按照所描述的那樣設(shè)置的所述3個燈 元件的色點，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，所述色點的設(shè)置對于可 能的混合色會有影響。
為了改進操作，所述溫度傳感器可以被用來保護所述系統(tǒng)免于超 溫以及在不同溫度下補償所述燈元件的不斷改變的光特性。
所述光學傳感器60 (例如通量傳感器、經(jīng)過濾的光電二極管、顏 色傳感器等等)可以被用來直接測量所述光特性以及校正被供應(yīng)給所述第一和第二電源子單元14、 16的控制信號。
在圖2中示出了根據(jù)第二實施例的電源設(shè)備10。由于其結(jié)構(gòu)與圖 1的結(jié)構(gòu)基本上類似，因此這里不再描述用與圖1中相同的附圖標記表 示的元件。
根據(jù)圖2的電源設(shè)備10的不同之處在于，提供了分別與所述第二 燈元件34和所述第三燈元件38并聯(lián)的充當能量存儲元件的兩個電容 器70、 72。此外，二極管74與所述電容器70串聯(lián)。
全部兩個電容器70、 72都用來在所述燈元件不由所述第二子單元 16供電的時間周期期間為所述燈元件提供能量。
例如，如果所述開關(guān)42閉合，則所述電容器72被充電。當所述 開關(guān)42打開時，被存儲在所述電容器72中的能量流經(jīng)所述第三燈元 件38，從而使其可以輻射光。對于所述第二燈元件34發(fā)生相同的過程。 所述二極管74被提供來防止一個電容器放電到另一個電容器。
在不偏離如在權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以 設(shè)想上面描述的實施例的其他修改和變型。例如，所述子單元16可以 被進一步適配成檢測輸出端子22處的電壓并且作為響應(yīng)來選擇及設(shè)置
多個所存儲的設(shè)置的其中之一。
總而言之，本發(fā)明允許實現(xiàn)一種用于LED燈的驅(qū)動器技術(shù)，其中 所述LED燈具有通過兩種附加顏色(例如藍色和綠色)來修改的主導 顏色(例如暖白色)，以便修改所述色點(例如從暖白色修改到冷白 色)。該主導顏色是由磷光體轉(zhuǎn)換的LED產(chǎn)生的白色，所述LED具有 高顯色性和穩(wěn)定的色點，其中通過改變流經(jīng)這些LED的驅(qū)動器電流的 幅度來進行調(diào)光。有利地按照比脈沖寬度調(diào)制效率更高的方式驅(qū)動所 述主導顏色，這導致所述設(shè)備的總體效率提高。另一方面，對于所述 主導顏色不需要附加的開關(guān)。用于色點變化的其他LED共享所述電源 的第二輸出端，并且可以通過僅僅一個開關(guān)來控制。同樣地可以降低 成本。由于可以獨立地控制共享一個輸出端的各LED的電流電平以及 電流路徑，因此更容易調(diào)節(jié)其光輸出。很重要的是應(yīng)當注意到，有可 能在不對所述LED進行PWM開關(guān)的情況下設(shè)置所期望的顏色，從而使 得所述光輸出在時間上是連續(xù)的。
1權(quán)利要求
1、用于燈元件的電源設(shè)備，其包括電源單元(12)；具有第一種顏色的第一燈元件(30)；具有第二和第三種顏色的第二和第三燈元件(34，38)；以及與所述第三燈元件(38)串聯(lián)耦合的可控開關(guān)(42)，其中所述第三燈元件(38)與所述開關(guān)(42)的所述串聯(lián)連接被設(shè)置成與所述第二燈元件(34)并聯(lián)，其特征在于，所述電源單元(12)具有第一和第二輸出端(20，22)，所述第一燈元件(30)耦合到所述第一輸出端(20)，所述第二和第三燈元件(34，38)耦合到所述第二輸出端(22)；所述電源單元(12)被適配成在所述第一和所述第二輸出端(20，22)處提供可調(diào)節(jié)的輸出信號；并且所述第二和第三燈元件(34，38)以及所述電源單元(12)被適配成使得所述第三燈元件(38)在所述開關(guān)(42)閉合時輻射光。
2、 權(quán)利要求l的電源設(shè)備，其特征在于，所述電源單元(12)被 適配成在所述第一和所述第二輸出端(20， 22)處提供可獨立調(diào)節(jié)的 輸出信號。
3、 權(quán)利要求l的電源設(shè)備，其特征在于，所述電源單元(12)被 適配成在所述第一和所述第二輸出端(20， 22)處提供可以按照彼此 的預定關(guān)系來調(diào)節(jié)的輸出信號。
4、 權(quán)利要求1到3當中的任一條的電源設(shè)備，其特征在于，所述 第二和第三燈元件(34, 38 )被適配成使得當所述開關(guān)(42)閉合時， 僅有所述第三燈元件(38)輻射光，并且所述第二燈元件(34)不輻 射光。
5、 權(quán)利要求l到4當中的任一條的電源設(shè)備，其特征在于，至少 其中一個所述燈元件(30， 34， 38)包括至少一個發(fā)光二極管(LED; 32， 36， 40)。
6、 權(quán)利要求1到5當中的任一條的電源設(shè)備，其特征在于，所述 電源(12)包括分別被分配給所述第一 (20)和第二輸出端(")的 第一和第二電流源(15， 17)。
7、 任一條在前權(quán)利要求的電源設(shè)備，其特征在于，與所述開關(guān)(42 ) 同步地調(diào)節(jié)所述第二輸出端(22)的輸出電平，以便為所述第二和第 三燈元件提供不同的信號。
8、 任一條在前權(quán)利要求的電源設(shè)備，其特征在于，所述電源單元 (12)包括兩個切換模式電源子單元(14， 16)。
9、 任一條在前權(quán)利要求的電源設(shè)備，其特征在于，提供至少一個 光學傳感器(60)來測量所述燈元件的光特性并且向適于控制被供應(yīng) 給燈元件的功率的控制器(50)傳送控制信號。
10、 任一條在前權(quán)利要求的電源設(shè)備，其特征在于，提供溫度傳 感器(64)來保護所述系統(tǒng)免于超溫并且在不同溫度下補償所述燈元 件的光變化。
11、 任一條在前權(quán)利要求的電源設(shè)備，其特征在于，提供至少一 個能量存儲元件(70, 72 )并且將其分配給所述第二和第三燈元件的至少其中之一。
12、 任一條在前權(quán)利要求的電源設(shè)備，其特征在于， 提供第一能量存儲元件(70)并且將其分配給所述第二燈元件(34);提供第二能量存儲元件(72)并且將其分配給所述第三燈元件 (38);并且提供解耦元件，其優(yōu)選地是二極管(74)，并且將其分配給所述 第一或所述第二能量存儲元件。
13、 權(quán)利要求11或12的電源設(shè)備，其特征在于，提供至少其中 一個所述能量存儲元件(70, 72 )作為電容器。
14、 用于給優(yōu)選地具有不同顏色的燈元件供電的方法，其包括以 下步驟提供具有第 一種顏色的第 一燈元件并且為其供應(yīng)第 一功率；提供并聯(lián)的第二和第三燈元件，所述兩個燈元件優(yōu)選地具有不同 的顏色并且優(yōu)選地被選擇來與所述第一燈元件一起覆蓋特定的色域；提供與所述第三燈元件串聯(lián)的開關(guān)以用于接通及關(guān)斷該第三燈元 件，其中所述串聯(lián)連接與所述第二燈元件被設(shè)置成并聯(lián)；為所述第二和第三燈元件供應(yīng)第二功率，其中所述第一和第二燈 元件以及所述第二功率被選擇成使得所述第三燈元件在所述開關(guān)閉合時發(fā)光，并且使得所述第二燈元件在所述開關(guān)打開時發(fā)光。
15、 權(quán)利要求14的方法，其特征在于，在靜態(tài)操作模式下，所述 開關(guān)(42)被保持在一種開關(guān)狀態(tài)下，并且改變被供應(yīng)給所述第二或 第三燈元件的功率幅度與被供應(yīng)給所述燈元件的功率幅度的關(guān)系，以便獲得所期望的總顏色。
16、 權(quán)利要求14的方法，其特征在于，在動態(tài)操作模式下，以特 定的占空比連續(xù)地接通及關(guān)斷所述開關(guān)，以便獲得用于調(diào)諧所述總顏 色的混合色。
17、 權(quán)利要求16的方法，其特征在于，關(guān)于所述開關(guān)的開關(guān)狀態(tài) 改變被供應(yīng)給所述第二和第三燈元件的功率幅度。
18、 權(quán)利要求16或17的方法，其特征在于，每秒接通及關(guān)斷所 述開關(guān)至少50次，優(yōu)選地是400次。
19、 權(quán)利要求15到18當中的任一條的方法，其特征在于，改變 被供應(yīng)給所述第二或第三燈元件的功率幅度與被供應(yīng)給所述第一燈元 件的功率幅度的關(guān)系以便獲得所期望的總顏色，并且改變由第一子單 元和第二子單元供應(yīng)的功率幅度以便獲得所期望的亮度。
20、 權(quán)利要求14到18當中的任一條的方法，其特征在于，為所 述第二和第三燈元件的至少其中之一提供至少一個能量存儲元件，以便在不從電源接收能量的周期期間供應(yīng)能量，并且所述開關(guān)的開關(guān)循 環(huán)被選擇得足夠高以避免對人眼的閃爍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于燈元件的電源設(shè)備，其包括電源單元(12)；具有第一種顏色(優(yōu)選地是白色)的第一燈元件(30)；具有第二和第三種顏色的第二和第三燈元件(34，38)，其優(yōu)選地用于調(diào)諧所述第一燈元件的顏色；以及與所述第三燈元件(38)串聯(lián)耦合的可控開關(guān)(42)，其中所述第三燈元件(38)與所述開關(guān)的所述串聯(lián)連接被設(shè)置成與所述第二燈元件(34)并聯(lián)。所述電源設(shè)備的特征在于所述電源單元(12)具有第一和第二輸出端(20，22)，所述第一燈元件(30)耦合到所述第一輸出端(20)，所述第二和第三燈元件(34，38)耦合到所述第二輸出端(22)；所述電源單元(12)被適配成在所述第一和所述第二輸出端(20，22)處提供可調(diào)節(jié)(優(yōu)選地是可獨立調(diào)節(jié))的輸出信號；并且所述第二和第三燈元件(34，38)以及所述電源單元(12)被適配成使得所述第三燈元件(38)在所述開關(guān)(42)閉合時輻射光。本發(fā)明還涉及一種用于給燈元件供電的方法。
文檔編號H05B33/08GK101523982SQ200780037394
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者H·J·G·拉德馬徹, M·溫特, V·舒爾茨 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司