專利名稱：用于控制多串聯(lián)負載中的各個負載電流的方法和設備的制作方法
用于控制多串聯(lián)負載中的各個負載電流的方法和設備相關申請的交叉引用本申請要求2007年10月9日提交的標題為"IntegratedLED-Based Luminaire for General Lighting”的序列號為60/978，612的美國臨時申請的優(yōu)先權，通過援引將其 全部內(nèi)容并入在此。政府利益的聲明本發(fā)明是在美國能源部所授予的許可號DE-DE-FC26-06NT42932下由政府資助所完成的。美國政府在本發(fā)明中具有特定權利。
背景技術：
最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)串聯(lián)負載(即，串聯(lián)連接以便接收電流的多個電傳導設備)在固態(tài) 照明中的可應用性。發(fā)光二極管是經(jīng)常在低功率儀器和裝置應用中用于指示目的的基于半 導體的光源?；谠谥圃霯ED中所使用的材料的類型，通?？梢垣@得各種顏色(例如紅色、 綠色、黃色、藍色、白色)的LED。伴隨發(fā)光器件的發(fā)展和光通量的改進方面的進步，LED的 這種顏色變化性最近已經(jīng)被利用來創(chuàng)造出新穎的基于LED的光源，其對于新的空間照明應 用具有足夠的光輸出量。例如，美國專利No. 6，777，891考慮將多個基于LED的發(fā)光單元設置為計算機可控 的“光串”，其中每個發(fā)光單元構成了光串中的單獨可控的“節(jié)點”。適合于此類光串的應用 包括面向裝飾和娛樂的發(fā)光應用(例如，圣誕樹的光、顯示器的光、主題公園照明、視頻和 其他游戲拱廊照明等)。經(jīng)由計算機控制，一個或多個此類的光串提供了各種復雜的隨時間 變化且顏色變化的發(fā)光效果。在許多實現(xiàn)中，根據(jù)各種不同的數(shù)據(jù)傳輸以及處理主題，發(fā)光 數(shù)據(jù)以串行方式傳送到給定光串的一個或多個節(jié)點，而功率以并行方式提供給串中的各個 發(fā)光單元(例如，從經(jīng)整流的高壓源進行提供，在某些時刻具有顯著的紋波電壓)。每個發(fā)光單元(以及串，由于發(fā)光單元的并行功率互連)所需的工作電壓通常與 每個發(fā)光單元中的LED的正向電壓(例如，取決于LED的類型/顏色，從大致2伏到3. 5伏) 有關，發(fā)光單元的每個“顏色通道”使用多少LED以及它們是如何互連的，以及各種顏色通 道是如何組織以接收來自功率源的功率。例如，具有并行設置的用以接收功率的各個顏色 通道(每個通道包括一個具有3伏量級的正向電壓的LED以及向該通道提供電流的相應電 路)的發(fā)光單元的工作電壓可以是4到5伏的量級，其將并行地施加于所有的通道以便供 給每個通道中的一個LED和電流電路。相應地，在許多應用中，期望某種類型的電壓轉換設 備，以便從更為常用的高功率電源電壓(例如，12￥0(、15￥0(、24￥0(、經(jīng)整流的線電壓(line voltage)等)提供用于一個或多個基于LED的發(fā)光單元通常較低的工作電壓。在通常容易獲得較高電源電壓的應用中廣泛采用低電壓LED以及基于低電壓LED 的發(fā)光單元作為光源的一個障礙是需要將能量從一個電壓轉換到另一個電壓，其在許多情 況下會導致轉換低效且浪費能量。此外，能量轉換典型地涉及類型和尺寸通常會阻礙集成 的功率管理部件。常規(guī)地，多個LED提供為單個的LED封裝，或多個LED串聯(lián)或并聯(lián)在一個 封裝中。對于LED和功率轉換電路的集成而言的一個顯著障礙與將能量轉換成驅動LED通常所需的相對低電壓水平的功率管理部件的類型和尺寸有關。鑒于上文，涉及LED的最近的其他申請(例如在美國專利申請公開號 2008-0122376-A1中所討論的)涉及多個LED的串行互連以允許使用顯著高于典型的LED 正向電壓的工作電壓，并且還允許操作多個LED或基于LED的發(fā)光單元而不需要功率源 (例如，諸如120VAC或240VAC的墻功率或線電壓)和負載之間的轉換器(即，多個串聯(lián)的 負載可以從線電壓“直接”工作)
發(fā)明內(nèi)容
申請人:已經(jīng)認識到并且理解控制多個串聯(lián)負載，例如LED光源，能實現(xiàn)眾多的發(fā) 光應用，其中在配置成提供可變顏色或基本上白光的照明設備中可以將高效的并且特別訂 制的電源與光源集成在一起。申請人同樣認識到并且理解，具體的控制方面，尤其是對多個 串聯(lián)的負載中的各個負載的電流的控制，可以有助于此類照明設備的各種工作特性，并且 特別地，可以根據(jù)熱瞬態(tài)來補償所生成的光的顏色或色溫的漂移。相應地，本發(fā)明的一個方面涉及發(fā)光設備，包括用于產(chǎn)生具有第一頻譜的第一輻 射的至少一個第一 LED，以及用于產(chǎn)生具有不同于第一頻譜的第二頻譜的第二輻射的至少 一個第二 LED。至少一個第一 LED和至少一個第二 LED串行電連接在第一節(jié)點和第二節(jié)點 之間。當工作電壓施加在第一節(jié)點和第二節(jié)點上時，串聯(lián)電流在第一節(jié)點和第二節(jié)點之間 流動。開關電源提供功率因子校正和工作電壓。開關電源控制與至少一個第一 LED和至少 一個第二 LED之一并聯(lián)的至少一個可控電流路徑，從而至少部分地轉移串聯(lián)電流繞過至少 一個第一 LED和至少一個第二 LED之一，使得通過至少一個第一 LED的第一電流和通過至 少一個第二 LED的第二電流不相同。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于控制在熱瞬態(tài)期間由基于LED的光源所生成的 白光的色溫?；贚ED的發(fā)光設備包括用于產(chǎn)生具有第一頻譜的第一輻射的至少一個第一 LED和用于產(chǎn)生具有不同于第一頻譜的第二頻譜的第二輻射的至少一個第二 LED，其中所 述白光從第一輻射和第二輻射的混合得到。至少一個第一 LED和至少一個第二 LED串行電 連接在第一節(jié)點和第二節(jié)點之間，并且當工作電壓施加在第一節(jié)點和第二節(jié)點上時，串聯(lián) 電流在第一節(jié)點和第二節(jié)點之間流動。該方法包括步驟生成代表至少一個第一 LED和至 少一個第二 LED的附近的溫度的溫度信號；以及基于溫度信號控制與至少一個第一 LED和 至少一個第二 LED之一并聯(lián)的至少一個可控電流路徑，從而至少部分地轉移串聯(lián)電流繞過 至少一個第一 LED和至少一個第二 LED之一，使得通過至少一個第一 LED的第一電流和通 過至少一個第二 LED的第二電流不相同。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于控制在熱瞬態(tài)期間由基于LED的光源所生成的 白光的色溫的設備。基于LED的光源安裝在熱傳導基座上，并且熱傳導基座中形成有接近 于基于LED的光源的凹部。設備包括具有用于插入到形成在熱傳導基座中的凹部的突部的 印刷電路板。設備進一步包括布置在印刷電路板的突部上的溫度傳感器，使得當印刷電路 板插入到形成在熱傳導基座中的凹部時，溫度傳感器基本上嵌入在熱傳導基座中接近于基 于LED的光源處。設備進一步包括布置在印刷電路板上的并且構成用于提供用于基于LED 的光源的工作電壓和功率因子校正的開關電源的多個部件，開關電源包括至少一個集成電 路(IC)控制器。
正如為了本公開而在此所使用的，術語“LED”應該被理解為包括任意的電發(fā)光二 極管或任意類型的基于載流子注入/結的能夠響應于電信號生成輻射的系統(tǒng)。因此，術語 LED包括但不限于響應于電流而發(fā)光的各種基于半導體的結構、發(fā)光聚合體、有機發(fā)光二極 管(OLED)、電致發(fā)光條帶等。
具體地，術語LED表示可以配置成在紅外線頻譜、紫外線頻譜和可見頻譜的各個 部分(通常包括從大致400納米到大致700納米的輻射波長)中的一個或多個中產(chǎn)生輻射 的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導體和有機發(fā)光二極管)。LED的一些例子包括但不限 于各種類型的紅外線LED、紫外線LED、紅色LED、藍色LED、黃色LED、琥珀LED、橙色LED和 白色LED (下面將進一步討論)。也應該理解到LED可以被配置成和/或控制成對于給定的 頻譜(例如，窄帶、寬帶)生成具有各種帶寬(例如，半高全寬或FWHM)以及在給定的通常 的顏色分類內(nèi)的各種主要波長的輻射。術語“頻譜”應該被理解為表示由一個或多個光源所產(chǎn)生的輻射的任意一個或多 個頻率(或波長)。相應地，術語“頻譜”不僅表示可見范圍內(nèi)的頻率(或波長)，也表示紅 外線、紫外線、以及整個電磁頻譜的其他區(qū)域內(nèi)的頻率(或波長)。另外，給定的頻譜也可以 具有相對窄的帶寬(例如，F(xiàn)WHM具有基本上很少的頻率或波長分量)或相應寬的帶寬(具 有各種相對強度的若干個頻率或波長分量)。也應該理解給定的頻譜可以是混合兩個或多 個其他頻譜的結果(例如，混合分別從多個光源發(fā)出的輻射)。為了本公開的目的，術語“顏 色”可以與術語“頻譜”互換。然而，術語“顏色”通常用于表示可以由觀察者感知的輻射的 屬性(盡管該使用并不旨在限制該術語的范圍)。相應地，術語“不同顏色”暗指具有不同 波長分量和/或帶寬的多個頻譜。應該理解到術語“顏色”可以結合白色光和非白色光來 使用。術語“色溫”通常在這里結合白光使用，盡管該使用不旨在限制該術語的范圍。色 溫實質上表示白光的具體的顏色內(nèi)容或陰影(例如，略帶紅色的、略帶藍色的)。給定輻射 樣本的色溫通常根據(jù)以輻射與所述輻射樣本相同的頻譜的黑體輻射源的以開爾文(K)為 單位的溫度來表征。黑體輻射源色溫通常落入在從大致700度K(通常認為是人眼可見的 第一溫度)到超過10，000K ；白光通常在高于1500-2000K的色溫處被感知。較低的色溫通常指示白光具有更為顯著的紅色分量或“更溫暖的感覺”，而較高的 色溫通常指示白光具有更為顯著的藍色分量或“更冷的感覺”。例如，火具有大致1800K的 色溫、傳統(tǒng)的白熾燈泡具有大致2848K的色溫，早晨的日光具有大致3000K的色溫，并且陰 天的中午天空具有大致10，000K的色溫。在具有大致3，000K的色溫的白光下所看到的顏 色圖像具有相對的微紅色調，而在具有大致10，000K的色溫下的白光所看到的相同顏色圖 像具有相對的微藍色調。這里所使用的術語“控制器”通常描述與一個或多個光源的操作有關的各種設備。 可以以多種方式(例如，以專用硬件)來實現(xiàn)控制器以執(zhí)行這里所討論的各種功能?！疤?理器”是控制器的一個例子，其使用可以使用軟件(例如，微碼)編程的一個或多個微處理 器來執(zhí)行這里所討論的各種功能?？刂破骺梢岳靡部梢圆焕锰幚砥鱽韺崿F(xiàn)，并且控制 器也可以被實現(xiàn)為執(zhí)行某些功能的專用硬件和執(zhí)行其他功能的處理器(例如，一個或多個 編程的微處理器和相關的電路)的組合?？梢栽诒竟_的各種實施方式中使用的控制器 部件的例子包括但不限于傳統(tǒng)的微處理器、專用集成電路(ASIC)以及現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。在各種實現(xiàn)中，處理器或控制器可以與一個或多個存儲介質(通常這里指“存儲 器”，例如易失性和非易失性計算機存儲器，例如，RAM、PROM、EPROM以及5PR0M、軟盤、壓縮 盤、光盤、磁盤等)關聯(lián)。在一些實現(xiàn)中，存儲介質可以以一個或多個程序編碼，當在一個或 多個處理器和/或控制器上執(zhí)行時，該一個或多個程序執(zhí)行這里所討論的至少一些功能。 各種存儲介質可以固定在處理器或控制器內(nèi)或可以是可移動的，從而存儲在其上的一個或 多個程序可以被加載進處理器或控制器，從而實現(xiàn)這里所討論的本公開的各個方面。以上 位概念在此使用的術語“程序”或“計算機程序”指任意類型的計算機代碼(例如，軟件或 微碼)，其可以被使用來編程一個或多個處理器或控制器。
應該理解前述概念以及下面詳細討論的附加概念的所有組合(假設此類概念并 不是彼此排斥的)可以被認為是這里所公開的本發(fā)明的主題的一部分。還應該理解的是， 這里顯式使用的也可能出現(xiàn)在通過援引并入在此的任意公開中的術語應該符合與這里所 公開的特定概念最為一致的含義。
在附圖中，類似的參考符號在所有不同的視圖中通常指代相同的部件。另外，附圖 不一定按照比例繪制，而通常是著重于圖示出本發(fā)明的原理。圖1是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于多個串聯(lián)負載的電源的各種電 學部件的總體框圖。圖2是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖1中示出的電源的功率因子校正級 的電路圖。圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖1中示出的電源的功率因子校正級 連同關聯(lián)的控制器的電路圖。圖4是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖1中示出的電源的負載控制級的電 路圖。圖5是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖1中示出的電源的負載控制級連同 關聯(lián)的控制器的電路圖。圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖5的控制器所實現(xiàn)的用于控制負載控 制級的溫度補償方法的流程圖。圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的基于圖6的溫度補償方法的生成的光的 色溫對時間的兩個曲線；圖8圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的在其上布置有圖1的電源的印刷電路板 以及將印刷電路板耦合到攜帶LED負載的基座的示例性配置。
具體實施例方式圖1是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于控制多個串聯(lián)負載的各個負載 電流的設備100的各種電學部件的總體框圖。在這里詳細討論的一個示例性實現(xiàn)中，該設 備可以是發(fā)光設備，其包括多個串聯(lián)的LED負載以提供具有各種顏色和/或相關的色溫的 彩色光和/或白光。應該理解的是，更一般地，根據(jù)圖1中繪出的本發(fā)明的一個實施方式的設備在該方面不受限制，并且通過本公開可以想到不同類型的負載和不同類型的應用(在 某些情形中不一定涉及發(fā)光)。還應該理解到的是，圖1中圖示出一些電學部件是可選的， 并且不是所有的部件都需要在根據(jù)本公開的方法和設備的各種創(chuàng)造性實施方式中存在。如圖1中所示，設備100由使用多個LED光源的發(fā)光設備所舉例，其包括電源和 控制電子元件414，控制電子元件414接收AC輸入電壓514并且為LED光源提供工作電壓 516。在圖1中，示出了構成多個串聯(lián)負載的兩種不同類型的LED光源，S卩，用于產(chǎn)生具有第 一頻譜的第一輻射503的一個或多個第一 LED 202，以及用于產(chǎn)生具有不同于第一頻譜的 第二頻譜的第二輻射505的一個或多個第二 LED 204(為了簡化圖1，一個或多個第一 LED 被示出為標記為Ll的塊并且一個或多個第二 LED被示出為標記為L2的塊)。在一個非限制性示例性實施方式中，第一 LED 202可以包括用于產(chǎn)生包括基本上是單色紅光的第一頻譜輻射的一個或多個紅LED，并且第二 LED可以包括用于產(chǎn)生包括相 對寬帶的白光的第二頻譜輻射的一個或多個白LED(例如，藍光LED照射磷光體)。當?shù)谝?輻射503和第二輻射504都存在時，由發(fā)光設備所產(chǎn)生的光來自于二者的混合。在一個特 定的例子中，在發(fā)光設備中結合使用相對多數(shù)目的白色LED (例如，二十個)和相對較少數(shù) 目的紅色LED (例如，六個)，以便提供白光的特定相關色溫(例如，大致2800到3000開爾 文)和相對高的顯色指數(shù)CRI (例如，大致85-90的CRI)。在圖1中，第一 LED 202和第二 LED 204串行電連接在第一節(jié)點516A和第二節(jié)點 516B之間。當電源414提供工作電壓516時，串聯(lián)電流550仏)在第一節(jié)點和第二節(jié)點之 間流動。如圖1中的框圖所示出的，電源和控制電子元件414(以下稱為“電源”)可以是多 級開關電源，用于提供功率因子校正和工作電壓516。更具體地，電源414可以包括功率因 子校正級502，其用于經(jīng)由橋整流器506接收AC輸入電壓514并且提供功率因子校正和工 作電壓516。由于功率因子校正級502所提供的高的功率因子校正，照明設備/設備100對 于施加的輸入電壓514而言表現(xiàn)為基本是阻抗元件。電源414也可以包括負載控制級504，用于控制節(jié)點516A和516B之間的串聯(lián)電 流550的流。特別地，如圖1中所示出，負載控制級504包括可控電流路徑518 (包括開關 560)，其耦合到第一 LED202和第二 LED 204之間的節(jié)點520，并且與第二 LED 204并聯(lián)，從 而至少部分地轉移串聯(lián)電流550繞過第二 LED 204。在一個方面中，可以控制電流路徑518， 使得通過第一 LED的第一電流552 (I1)和通過第二 LED的第二電流554 (I2)不相同。對通 過第一 LED和第二 LED的相應的電流Il和12的此類控制有助于設置和調整由發(fā)光設備所 產(chǎn)生的光的顏色或色溫。在下面詳細討論的示例性實現(xiàn)的一個方面中，從第二 LED轉移的 第二電流的一部分可以被“循環(huán)”并且被添加到第一電流。盡管圖1具體地圖示出與第二 LED并聯(lián)的負載控制級504的可控電流路徑518，然 而應該理解的是一個或多個可控電流路徑可以使用在負載控制級504中，與第一 LED 202 和第二 LED 204中的任意一個或二者并聯(lián)，以便使得串聯(lián)電流550的至少一部分轉移繞過 第一 LED和第二 LED中的任意一個或二者。如圖1中所示，負載控制級504可以從功率因 子校正級502接收不同于工作電壓516的電壓517，從而有助于控制可控電流路徑518中的 開關560以及負載控制級504中的其他部件，如下面將進一步討論。在圖1中示出的實施方式的另一方面，設備/照明設備100進一步可以包括一個或多個溫度傳感器416 (TS)，其布置為接近于第一 LED 202和第二 LED 204并且與它們進行熱傳遞。另外，電源414可以包括控制器510，其至少與負載控制級504關聯(lián)，用于接收由溫 度傳感器416所提供的溫度信號526。同樣如圖1中所示，作為溫度信號526的替代或補 充，控制器510可以接收一個或多個外部信號524。在一個方面中，控制器510向負載控制 級504提供控制信號522，以便至少部分地基于溫度信號526和/或外部信號524來控制可 控電流路徑518 (即，控制開關560)。通過這種方式，對第一電流552 (通過第一 LED 202) 以及第二電流554 (通過第二 LED 204)之一或二者的控制可以是在LED源鄰域的隨時間的 溫度改變(經(jīng)由溫度信號526)和/或任意數(shù)目的外部參數(shù)(經(jīng)由外部信號524)的函數(shù)。 如下面結合圖5更詳細討論的，根據(jù)LED溫度改變第一和第二電流之一或二者的能力顯著 地減輕了由照明設備在熱瞬態(tài)期間(例如，在發(fā)光設備加電后，LED升溫到熱穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng) 歷的某個時間段)所提供的光的顏色或色溫方面的不期望變化。在圖1中所示出的實施方式的又一個方面中，電源414可以包括耦合到功率因子 校正級502的第二控制器508?？刂破?08向功率因子校正級502提供控制信號532，從而 基于多個參數(shù)中的任意參數(shù)來控制由功率因子校正級所提供的工作電壓516和/或功率。 為此，控制器508可以接收代表與功率因子校正級502關聯(lián)的至少一個電壓或電流的第一 信號528、代表AC輸入電壓514的頻率的第二信號534或外部信號530，作為輸入。具體地， 控制器508的內(nèi)部定時可以是經(jīng)由第二信號534的“線驅動”(允許通過使用50Hz或60Hz AC線電壓參考的精確定時功能)。應該理解，盡管在圖1的電源414中示出與功率因子校正級502關聯(lián)的控制器508 以及與負載控制級504關聯(lián)的控制器510 二者，但根據(jù)本公開，控制器508和510的一個或 二者構成不需要出現(xiàn)在設備/照明設備100的各種實現(xiàn)中的可選特征。另外，在一些創(chuàng)造 性的實施方式中，可以使用單個控制器來向功率因子校正級502以及負載控制級504 二者 提供一個或多個控制信號，從而實現(xiàn)結合這些相應的級在此討論的各種功能性。圖2是圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的在圖1中示出的電源414的功率因 子校正級502的細節(jié)的電路圖。圖2中示出的電路的通用架構基于集成電路功率因子 校正控制器602 (Ul)，并且基于該通用架構的各種電路在2008年5月1日提交的標題為 "HighPower Factor LED-based Lighting Apparatus and Methods，， 歹12/113，320 的 美國非臨時申請中進行了詳細地描述，該申請通過援引并入在此。更具體地，功率因子校正級502使用以ST微電子L6562控制器為例的功率因子校 正控制器602。在一些常規(guī)的應用中，L6562控制器和相關的ST微電子L6561控制器使用 通常在相對低功率應用中使用的功率因子校正的“轉換模式”(TM)技術(即，在連續(xù)和非連 續(xù)模式之間的邊界附近操作)。L6561控制器的細節(jié)和轉換模式技術在Claudio Adragna 的 2003 年 3 月的 ST 微電子應用注釋 ΑΝ966 "L656IEnhanced Transition Mode Power Factor Corrector”中進行了討論，其可在http://www. st. com處獲得并且通過援引并入 在此。L6561和L6562之間的不同在Luca Salati的2004年4月的ST微電子應用注釋 AN1757 "Switching from the L6561to the L6562” 中進行了討論，其也可以在 http:// www, st. com處獲得并目.通過援引并入在此。為了本公開的目的，這兩個控制器通常被討論 為具有類似的功能性。除了有助于功率因子校正以外，ST微電子L6561和L6562控制器可以替換地使用在“非標準”配置中作為回掃(flyback)DC-DC轉換器實現(xiàn)中的控制器。L6561/L6562控制 器和相關的可替換應用的細節(jié)在C. Adragna和G. Garravarik的2003年1月的ST微電子應 用注釋 AN1060“Flyback Converters with the L6561PFC Controller，，, Claudio Adragna 的 2003 年 9 月的 ST 微電子應用注釋 AN1059 "DesignEquations of High-Power-Factor Flyback Converters based on theL6561，，，以及 Claudio Adragna 的 2003 年 10 月的 ST 微電子應用注釋 AN 1007 "L6561-based Switcher Replaces Mag Amps in SilverBoxes" 中講行了討論,其每個都可以在httD: //www, st. com處獲得并目.通過援引并入在此。
具體地，應用注釋AN1059和AN1060討論了基于L6561的回掃轉換器(高-PF回 掃配置)的一個示例性配置，其工作在瞬態(tài)模式并且利用L6561控制器的性能來執(zhí)行功率 因子校正，由此為相對低的負載功率(例如，上至大致30瓦特)需求提供高功率因子單開 關級DC-DC轉換器?；貟咿D換器配置需要電壓調整反饋控制環(huán)，其接收由轉換器所提供的 DC輸出電壓采樣作為輸入，并且提供施加到L6561控制器的INV輸入的誤差信號作為反饋?？稍趆ttp://www. st. com處獲得并目.通過援引并入在此的ClaudioAndragna的 2003年 11 月的標題為"Design ofFixed-Off-Time-Controlled PFC Pre-regulators with the L6562”的ST微電子應用注釋AN1792，公開了作為轉換模式方法和固定頻率持續(xù)傳導 模式方法的替代方案的用于控制功率因子校正器預調節(jié)器的另一種方法。具體地，“固定關 斷時間”(FOT)控制方法可以結合L6562來使用，例如，其中僅調制脈寬調制信號的工作時 間，而斷開時間保持不變(導致開關頻率下的調制)。與轉換模式類似，常規(guī)所能想到的使 用L6562控制器的固定關斷時間(FOT)控制方法類似地需要電壓調節(jié)反饋控制環(huán)路。從圖2可以看出，與上面討論的針對L6561和L6562控制器的常規(guī)應用不同，功率 因子校正級502不需要任何的反饋控制環(huán)路來調節(jié)工作電壓516，由此相比于常規(guī)實現(xiàn)簡 化了電路設計。特別地，申請人已經(jīng)認識到并且理解對于本質上涉及固定/穩(wěn)定負載功率 需求的實現(xiàn)，電壓調節(jié)反饋控制環(huán)路對于實現(xiàn)有效的操作不是必需的。具體地，包括發(fā)光二 極管(LED)的負載自身本質上是電壓調節(jié)器件，因為以各種串聯(lián)、并聯(lián)、或串聯(lián)/并聯(lián)配置 的單個LED或多個LED決定了負載上的具體電壓。因此，功率因子校正級502可以被可靠 地配置成在不需要反饋控制環(huán)路的情況下向LED負載提供合適的穩(wěn)定的工作電壓516和功 率。在圖2的電路圖中，功率因子校正級502是基于buck(降壓)型DC-DC轉換器配 置，其中功率因子校正控制器602控制開關604(通過晶體管Ql實現(xiàn))，該開關604接著決定 電感(由變壓器Tl的線圈之一來提供)的能量存儲和釋放周期。更具體地，在其中晶體管 開關604處于“打開”或閉合的間隔期間(即，在充當電感的變壓器線圈上施加電壓)電流 基于施加的電壓流經(jīng)電感并且電感在其磁場中存儲能量。當開關“斷開”或打開時(即，從 電感移除電壓)，存儲在電感中的能量經(jīng)由二極管D9傳輸?shù)綖V波電容器C7，在該濾波電容 器C7上提供工作電壓516 (即，電容器在電感器能量存儲周期之間提供基本上持的能量)?；诟鞣N電路部件的合適選擇，功率因子校正級502可以配置成各種不同的輸入 電壓514、工作電壓516和負載串聯(lián)電流550(IJ。特別地，鑒于構成負載的串聯(lián)LED的類 型和數(shù)目基本上確定了目標工作電壓，主要由RlO和Rll形成的電阻分壓器網(wǎng)絡606確定 通過負載的串聯(lián)電流550。在圖2中示出的具體電路例子中，電路被配置成接受120伏RMS 的輸入電壓，并且提供80伏量級的工作電壓，以及150毫安量級的串聯(lián)電流550。在圖2中示出的電路的一個方面中，功率因子校正控制器602被配置成使用固定關斷時間(FOT)控 制技術來控制開關604 (Ql)。FOT控制技術允許使用相對較小的變壓器Tl來進行buck配 置。這允許變壓器工作在更為恒定的頻率，于是針對給定的核尺寸變壓器向負載遞送更高 的功率。
在一些示例性的實現(xiàn)中，A. C.輸入電壓514可以從A. C.衰減器的輸出來導出 (A.C.衰減器接著接收AC線電壓作為輸入)。在各種方面中，由A. C.衰減器所提供的電壓 514可以是例如電壓幅度控制或占空比(相位)控制的A. C.電壓。在一個示例性實現(xiàn)中， 通過改變經(jīng)由A. C.衰減器施加到電源414的A. C.電壓514的RMS值，工作電壓516 (并且 接著串聯(lián)電流550)可以類似地變化；因此，A. C.衰減器可以被用于改變由照明設備所產(chǎn)生 的光的整體亮度。圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的在圖1中示出的電源414的功率因 子校正級502連同相關的控制器508的電路圖。在圖3中示出的功率因子校正級502在許 多顯著的方面基本上類似于在圖2中所示出的功率因子校正級，盡管某些具體的部件值可 以不同，以說明不同工作參數(shù)(例如，輸入電壓、工作電壓、電流)的可能性。如上面結合圖 1所討論的，可選的控制器508可以與功率因子校正級502關聯(lián)的使用以提供施加到電阻分 壓器網(wǎng)絡606的控制信號532，從而控制工作電壓516和/或串聯(lián)電流550，并且因此控制 由功率因子校正級所提供的功率?？刂破?08可以基于所提供的作為控制器508的輸入的 各種參數(shù)中的任意一個來生成控制信號532。如下面結合圖5所進一步討論的，在一個示 例性的實現(xiàn)中，由控制器508所提供的控制信號532可以是脈寬調制(PWM)控制信號，其占 空比影響到由電阻分壓器網(wǎng)絡606所建立的電壓；因此，通過改變PWM控制信號532的占空 比，由功率因子校正級502所提供的工作電壓516和/或串聯(lián)電流550可以由控制器508 來改變。關于控制器508可以響應于其改變控制信號532的參數(shù)，如圖3中所示，控制器 508可以接收代表與功率因子校正級502關聯(lián)的至少一個電壓或電流的一個或多個輸入 528 (例如，IC U3的管腳6被耦合用于接收控制開關Q 1的信號，并且U3的管腳2和3被 耦合到與電阻分壓器網(wǎng)絡606關聯(lián)的電壓)。通過這種方式，控制器508可以服務反饋控制 功能并且響應于與功率因子校正級502關聯(lián)的多個被監(jiān)視電路的參數(shù)中的任意一個提供 控制信號532。控制器508也可以接收代表A. C.輸入電壓514的信號534 (經(jīng)由通過R15、R18和 R19所形成的電阻分壓器網(wǎng)絡施加到IC U3的管腳7)。特別地，控制器508的內(nèi)部定時可 以是經(jīng)由信號534的“線驅動”，允許通過使用50Hz或60Hz Α. C.線電壓參考的精確定時特 征。在一個示例性的應用中，控制器508可以經(jīng)由信號534來保持Α. C.輸入電壓514的周 期數(shù)(例如，監(jiān)視過零)作為用于構成負載的LED光源的“工作時間”的度量。接著，控制 器508可以基于該工作時間經(jīng)由控制信號532來調節(jié)功率因子校正級的工作參數(shù)，以補償 與LED關聯(lián)的老化效應(例如，增加工作電壓516和/或串聯(lián)電流550以補償老化LED的 較低效率/減小的通量)。作為調節(jié)功率因子校正級的工作參數(shù)以補償老化效應的替代或 補充，控制器508可以使用與LED光源的“工作時間”關聯(lián)的信息來提供“剩余燈泡壽命”的 某個指示。例如，控制器508可以提供調制提供給LED負載的功率的控制信號532，以便可 見的影響所生成的光(例如，有意閃爍或調制光亮度)，從而經(jīng)由有意調制的光來提供與某個條件有關的信息(例如，燈的老化程度)。 另外，控制器508可以接收一個或多個外部信號530 (例如，在圖3例子中施加到 IC U3的管腳5)，從而功率因子校正級502的控制可以基于各種外部條件中的任意外部條 件(例如，溫度條件、周圍照明條件、其他環(huán)境條件、過電壓或負載故障條件、緊急情況、移 動等)。響應于一個或多個此類的外部信號，控制器可以提供調節(jié)功率因子校正級的一個或 多個工作參數(shù)的控制信號532，和/或可以調制提供給LED負載的功率，從而經(jīng)由有意調制 的光來提供與由外部信號所表示的某個條件有關的信息。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式圖示出圖1中示出的功率源414的負載控制級 504的細節(jié)的電路圖。類似于功率因子校正級502，在圖4中示出的用于負載控制級504的 通用電路架構是基于示為IC U4的ST微電子L6562集成電路控制器，其使用固定關斷時間 (FOT)控制技術并且以buck轉換器配置來實現(xiàn)。特別地，由U4構成的IC控制器562控制 開關560 (由晶體管Q6實現(xiàn))從而控制電流路徑518，其中也布置有電感L3作為buck轉換 器配置中的能量存儲/釋放器件。如上結合圖1所討論的，在圖4中，第一 LED 202和第二 LED 204串聯(lián)連接在節(jié) 點516A和516B之間，在節(jié)點516A和516B上提供工作電壓516?？煽仉娏髀窂?18耦合 到串聯(lián)連接的第一 LED 202和第二 LED 204之間的節(jié)點520。盡管出于說明性目的在圖4 中對于串聯(lián)的LED負載中的每個負載僅示出單個的LED，但如上所討論的，應該理解LED負 載202和204的每個應該包括以各種串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)設置中的任意一種來連接的多個 LED光源，，并且可以具有不同數(shù)目的給定類型的LED。在這里所討論的一個示例性實現(xiàn)中， 第一 LED 202可以包括六個串聯(lián)紅色LED的量級以及第二 LED 204可以包括20個串聯(lián)白 色LED的量級。鑒于3. 3伏量級的紅色LED的前向工作電壓，以及3伏量級的白色LED的 前向工作電壓，在該例子中在節(jié)點516A和516B上施加的合適工作電壓516將是80伏的量 級(即，[3. 3 伏 X6] + [3 伏 X20])。經(jīng)由控制開關以及從而控制電流路徑518，圖4的負載控制級504控制節(jié)點516A 和516B之間的串聯(lián)電流550的流動。特別地，經(jīng)由開關560的操作，串聯(lián)電流550可以至 少部分地被轉移繞過第二 LED 204，使得通過第一 LED的第一電流552 (I1)不同于通過第 二 LED的第二電流554(12)。具體地，當開關560 “接通”或導電時，電感L3經(jīng)由電阻器R38 連接到地電勢，由此提供節(jié)點516A和516B之間的交替電流路徑并且允許至少一些串聯(lián)電 流550轉移繞過第二 LED 204。在圖4的電路中，由IC控制器562所控制的開關560的占 空比并且因此所控制的第一電流552和第二電流554之間的差值由通過R41和R16所構成 的電阻分壓器網(wǎng)絡652來設置。在圖4中示出的特定例子中，利用具有IOk歐姆的R41和 20k歐姆的R16，并且基于大致80伏的工作電壓516以及大致150毫安的串聯(lián)電流550，第 一電流552處于180毫安的量級上而第二電流554處于120毫安的量級上。上面說明了從 第二 LED轉移的那部分串聯(lián)電流并沒有被丟失，而是重新循環(huán)，因為其轉移到存儲元件(電 感L3)并且轉(在下半個周期)回進第一 LED，具有最小的損耗(例如，從第二電流扣除30 毫安并且被添加到第一電流)。第一電流552和第二電流554通常確定由第一 LED和第二 LED所產(chǎn)生的第一輻射 503和第二輻射505的各自的量(光通量)。因此，通過合適地選擇圖4中的電阻器R41和 R16的值，并且基于第一 LED 202和第二 LED 204的每個的LED的類型和數(shù)目，所產(chǎn)生的光的顏色和色溫可以(基于第一輻射和第二輻射的混合)被設置。盡管在上文中，申請人已經(jīng)認識到并且理解不同類型的LED的電流到通量的關系 根據(jù)溫度不同地改變。但是，對于其中預計會出現(xiàn)熱瞬態(tài)的涉及多個不同類型的LED的一 些應用來說，該現(xiàn)象可能會造成問題。例如，系統(tǒng)初始處于某個周圍環(huán)境溫度處，接著其被 加電以便在某個熱瞬態(tài)時間段上操作“預熱”，在該時間段期間，電流開始并且持續(xù)地流經(jīng) LED?；卺槍ο鄳拇?lián)負載涉及紅色LED和白色LED 二者的一個說明性實現(xiàn)，隨著系統(tǒng) 持續(xù)預熱到某個熱穩(wěn)定狀態(tài)，紅色LED的通量與白色LED的通量以不同速率隨溫度改變，造 成在熱瞬態(tài)期間所產(chǎn)生光的可注意到的色溫方面的移動；更具體地，對于第一電流和第二 電流的固定相應值，隨著系統(tǒng)預熱，紅色LED的通量將以比白色LED的通量更快的速率減 小。作為示例，在初始加電之后大致二十分鐘的熱瞬態(tài)時間段上，由于紅色LED的通量相較 于白色LED的通量的減小，所產(chǎn)生的光的色溫可以移動多達100開爾文。對于某些應用，該 影響是不期望的，尤其在較低的標稱色溫處，在該色溫處，人眼對于色差將更為敏感。鑒于上文，本發(fā)明的另一個實施方式針對于一種用于在包括多個串聯(lián)的不同類型的LED光源的照明設備中補償熱瞬態(tài)引起的色差和/或色溫移動的方法和設備。為此，圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式圖示出在圖1中示出的電源的負載控 制級504連同關聯(lián)的控制器510的電路圖。在該實施方式的一個方面中，響應于從布置于 鄰近于第一 LED 202和第二 LED 204并且與它們熱傳遞的溫度傳感器416接收到的溫度信 號526，控制器510控制負載控制級504，從而提供如上所指出的熱補償功能性。然而，應該 理解該熱補償功能性僅僅構成控制器510如何實現(xiàn)控制負載控制級504的各種方面的一個 例子，并且除LED光源附近的溫度之外的其他參數(shù)或條件也可以被輸入到控制器510并且 由其使用來影響對負載控制級504的控制(例如，參見上面結合圖1中示出的外部信號所 討論的)。如圖5中所示，在一個示例性的實現(xiàn)中，控制器510包括集成電路微控制器U3， 其接收來自集成電路電壓調節(jié)器U2的工作功率。關于對熱瞬態(tài)的補償，微控制器U3也接 收由溫度傳感器416 (U5)輸出的溫度信號526作為輸入，并且提供施加到負載控制級504 的電阻器網(wǎng)絡/濾波器652的控制信號552作為輸出。在一個示例性實現(xiàn)中，溫度傳感器 416可以是低功率線性有源熱敏電阻集成電路，其例子包括可以從微芯技術有限公司獲得 的 MCP9700/9700A 和 MCP9701/970IA 集成電路系列。在一個示例性實現(xiàn)中，控制器510可以向負載控制級504提供脈寬調制(PWM)控 制信號形式的控制信號522，其占空比會影響由負載控制級504的電阻器網(wǎng)絡/濾波器652 所建立的電壓。因此，通過改變PWM控制信號522的占空比，控制器510接著可以改變通過 第一 LED202的第一電流552和通過第二 LED204的第二電流554之間的差并且由此改變由 不同LED類型所產(chǎn)生的相應通量。通過響應于溫度信號526控制PWM控制信號522的占空 比，控制器510可以有效地提供對在熱瞬態(tài)期間所產(chǎn)生的光的色差或色溫移動(例如，由于 對于不同類型的LED具有不同的溫度相關的電流到通量的關系)的補償。圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的流程圖，該流程圖示出由控制器510所 實現(xiàn)的用于響應于由溫度信號526所代表的溫度變化而調節(jié)PWM控制信號522的占空比的 方法700。在方法700的一個方面中，如在塊704中所指示的，先驗地定義一種關系(例如， 等式)，該關系將PWM控制信號522的占空比與由溫度信號526所代表的溫度變化進行關聯(lián)。一旦此類的關系被定義，則如圖6中所示，控制器510從溫度傳感器416獲得(塊702) 溫度值，如由溫度信號526所代表，并且基于該預定的關系/等式(塊704)來計算(塊706) 作為測量的溫度的函數(shù)的占空比。控制器510接著可以將PWM控制信號522的占空比調節(jié) 到新計算的值(塊708)，并且方法返回到塊702以便重復。關于塊704中的針對PWM控制信號522規(guī)定占空比作為溫度的函數(shù)的關系，該關 系可以在校準過程中以經(jīng)驗為主地確定，其一個例子將在下面詳細描述。此類關系可以建 模為線性、分段線性或非線性關系，至少部分地取決于給定應用所期望的補償程度。在一 個示例性模型中，該關系由下面的線性等式指示(其中等式的各種參數(shù)被以經(jīng)驗為主地確 定) PWM占空比=[周圍環(huán)境溫度占空比]_ [(溫度讀數(shù))_周圍環(huán)境溫度)]* [斜率]。 (等式1)在等式1中，“PWM占空比”表示在圖6的塊706中所計算的控制信號522的占空 比，“周圍環(huán)境溫度占空比”是控制信號522的占空比，在該占空比處，當LED 202和204處 于周圍環(huán)境溫度時，第一和第二電流為所產(chǎn)生的光提供期望的目標色溫，“溫度讀數(shù)”是由 溫度信號526所代表的溫度(如在圖6的塊702中所獲取的)，“周圍環(huán)境溫度”是指周圍 環(huán)境的溫度(例如，在加電前)，并且“斜率”是每單位溫度改變的占空比改變。在一個示例性實現(xiàn)中，在等式(1)中所代表的所有值被轉換成0到255之間的二 進制值(從而它們中的每個可以由控制器510的微控制器U3作為8比特數(shù)據(jù)字進行處理)。 關于占空比值，255的二進制值代表100% (即，128的二進制值代表大致50%的占空比)。 關于“溫度讀數(shù)”以及“周圍環(huán)境溫度”參數(shù)，在一個例子中，以攝氏度為單位的溫度將根據(jù) floor ([(溫度[°C ]*0.01+0.414)/5]*255)進行轉換。在用于促進確定等式(1)中的各種參數(shù)的示例校準過程中，該過程的一個方面涉 及在某個示例性的范圍上改變PWM控制信號522的占空比并且測量第一電流552和第二電 流554。下面的表1提供此類測量的例子。 表1校準過程的另一方面涉及測量所生成的光的色溫，其是施加到相應的第一和第二 LED的各種第一和第二電流的函數(shù)。該處理涉及“瞬時打開”光度測試的序列，其中兩個分 別已知的電流源將分別連接到第一 LED和第二 LED相對短的時間段，并且所生成的光的色溫在施加電流后的若干秒內(nèi)被測量。電流接著被立即關斷足夠長的時間，從而在施加另一 對電流前，LED保持在周圍環(huán)境熱穩(wěn)定狀態(tài)。在其中紅色LED被用作第一 LED而白色LED被 用作第二 LED的一個示例性實現(xiàn)中，可以猜想紅色通量比白色通量有更大的變化，并且因 此當?shù)谝浑娏鞅桓淖儠r，可以針對第二電流來選擇標稱值。下面的表2提供了此類測量處 理的一個例子。 表2基于表2中所示例的測量處理，可以為生成的光來選擇標稱目標工作色溫?；?該目標色溫，所需的相應第一和第二電流(來自表2)與表1中類似的第一和第二電流匹 配，以針對等式(1)確定“周圍環(huán)境溫度占空比”。例如，如果目標色溫是3000開爾文，根據(jù) 表2，其對應于在周圍環(huán)境溫度下的150mA的第一電流和130mA的第二電流，接著根據(jù)表1， 其對應于PWM控制信號522的62. 5%的占空比。因此，對于等式(1)，該例子中的“周圍環(huán) 境溫度占空比”將具有62. 5% (225) = 159的二進制值。用于促進等式(1)中的各種參數(shù)的校準過程的最后一個方面涉及確定“斜率”項。 再次，“斜率”項代表維持在例如在加電后的預熱期間之類的熱瞬態(tài)期間所產(chǎn)生的光的足 夠穩(wěn)定的顏色和/或色溫所需的每單位溫度改變的占空比改變。在一個例子中，確定合 適的斜率項可以包括選擇用于“斜率”項的初始種子值，在估計的熱瞬態(tài)期間上迭代方法 700 (例如，二十到三十分鐘)，進行對所產(chǎn)生的光的色溫的周期性測量(例如，每三十秒)， 并且繪出這些色溫測量值對時間的曲線?？梢葬槍Α靶甭省表検褂貌煌闹祦碇貜驮撎幚?， 直到找到合適的值，該值導致最為平坦的色溫對時間的曲線圖。圖7提供基于159的“周圍環(huán)境溫度占空比” 二進制(代表3000開爾文的目標色 溫)以及38的“周圍環(huán)境溫度”二進制值(代表25攝氏度的周圍環(huán)境溫度)的兩個此類的 示例性曲線圖。第一曲線800使用具有4的二進制值的“斜率”項來生成，而第二曲線802 使用具有6的二進制值的“斜率”項來生成。從圖7可以很容易觀察到在該例子中，具有6 的二進制值的“斜率”項導致在熱瞬態(tài)周期期間顯著地更為平坦的色溫對時間的曲線圖。因 此，通過使用下面的等式PWM 占空比=[159]-[(溫度讀數(shù))-38)]* [6]在圖6中示出的方法700的塊704中，對于該特定的例子，實現(xiàn)該方法700的控制 器510有效地補償熱瞬態(tài)，并且在整個熱瞬態(tài)(例如，“預熱”)期間提供大致3000開爾文 的穩(wěn)定色溫。
應該理解上述校準過程的概要可以應用到其他類型的LED源和/或其他感興趣的色溫范圍以便有效地實現(xiàn)圖5中所示的控制器510的溫度補償功能性。特別地，在一些示例 中，使用完全相同的硬件，兩個相同的照明設備可以被配置成僅通過針對等式(1)中的“周 圍環(huán)境溫度占空比”項選擇不同值來提供顯著不同的顏色和/或白光的色溫。另外，等式 (1)中的“周圍環(huán)境溫度占空比”項在一些實現(xiàn)中可以是時間的預定的時間函數(shù)(例如，以 便補償隨時間的LED的逐漸老化和通量折舊。進一步，如上所指出，在圖6中示出的方法700 的塊704中使用的特定關系可以被建模為如上面的等式(1)的線性關系，或者可替換地，建 模為分段線性或非線性關系，至少部分地取決于針對給定的應用所期望的補償?shù)某潭取D8根據(jù)本發(fā)明一個實施方式圖示出印刷電路板175連同溫度傳感器416的示例 性配置，在該印刷電路板上布置有構成電源414的多個部件180。圖8也示出了攜帶第一 LED 202和第二 LED 204的基座420 (例如，前面附圖中所示出的散熱部件)。圖8中所示 出的設置促進了溫度傳感器416和LED之間的熱連接，并且因此能夠有效地跟蹤LED溫度 (例如，為了在熱瞬態(tài)期間提供顏色和/或色溫穩(wěn)定性)。特別地，第一 LED 202和第二 LED 204安裝到鄰近于LED202和204的熱傳導基座420，在其中形成有凹部457。印刷電路板 175具有突部456以用于插入到凹部457中；為此，盡管圖8的特定視圖示出大體上矩形的 突部和矩形的凹部，但是應該理解突部456可以具有各種形狀和尺寸，而凹部457可以互補 地形成從而容納該突部。溫度傳感器416布置在印刷電路板的突部上，使得當印刷電路板 175插入進凹部457時，溫度傳感器基本上嵌入在熱傳導基座中鄰近于LED處。正如上面 結合圖1-5所討論的，電源414可以包括基于多個轉換模式控制器的多個級，并且構成電源 414的多個電路部件可以合適地布置在印刷電路板175上。盡管在這里已經(jīng)描述和闡明了各種創(chuàng)造性的實施方式，但本領域技術人員容易預 見到用于執(zhí)行功能和/或獲得所描述的結果和/或一個或多個優(yōu)勢的各種其他裝置和/或 結構，并且每個此類變形和/或修改被認為在這里所描述的創(chuàng)造性實施方式的范圍內(nèi)。更 具體地，本領域技術人員將容易理解這里所描述的所有參數(shù)、尺寸、材料和配置旨在是示例 性的并且實際的參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于特定的應用或本發(fā)明的教導所用于 的應用。本領域技術人員將僅僅通過例行實驗就能認識到或能夠確定對于這里所描述的特 定創(chuàng)造性實施方式的許多等同方案。因此，將理解上述的實施方式僅通過示例給出，并且在 所附權利要求書以及等同方案的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實施方式可以用與這里具體描述以及要 求保護的方式不同的方式來實踐。本公開的發(fā)明的實施方式針對于這里所描述的每個獨立 的特征、系統(tǒng)、物品、材料、裝備和/或方法。此外，如果此類特征、系統(tǒng)、物品、材料、裝備和/ 或方法不是彼此不相容的，則兩個或多個此類特征、系統(tǒng)、物品、材料、裝備和/或方法的任 意組合將包括在本公開的發(fā)明范圍內(nèi)。如這里所定義和使用的所有定義應該被理解為在詞典定義、通過援引并入在此的 文獻中的定義，和/或所定義項的通常含義上進行控制。如在說明書和權利要求書中所使用的不定冠詞“一個”和“一種”除非本文中明確 地指出，否則應該被理解為指“至少一個”。如在說明書和權利要求書中所使用的詞語“和/或”應該被理解為指用其聯(lián)合的 元件中的“任意一個或二者”，即，在某些情形中結合地出現(xiàn)而在其他情形中非結合地出現(xiàn) 的元件。以“和/或”列出的多個元件應該以相同的方式來理解，即如此聯(lián)合的元件中的“一個或多個”。除通過“和/或”短語專門指出的元件之外的其他元件可以選擇性地存在，無 論是否涉及到專門指出的元件。因此，作為非限制性的例子，參考“A和/或B”，當結合例如 “包括”的開放式結尾的語言使用時，在一個實施方式中可以僅指A(可選地包括除B以外的 元件)；在另一個實施方式中可以僅指B(可選地包括除A以外的元件)；而在另一個實施方 式中，可以指A和B(可選地包括其他元件)；等。如在說明書和權利要求書中所使用的，“或者”應該被理解為具有與上面所定義的 “和/或”相同的含義。例如，當分開列表中的項時，“或者”或“和/或”應該被解釋為是包 括性的，即，包括多個元件或元件列表中的至少一個但也包括多于一個，并且可選地包括附 加的未列出的項。僅當術語明確地指出，例如“僅一個”或“恰好一個”，或當在權利要求書
中使用時，“由......構成”將指包括多個元件或元件列表中的恰好一個元件。通常，當前
面具有排他性的術語時，例如“任意一個”、“其中一個”、“僅一個”或“恰好其中之一”，如這里所使用的術語“或者”將僅被解釋為指示排他性的替代方案(即，“一個或另一個但非二
者”)。當在權利要求書中使用時，“基本上由......構成”應該具有如在專利法領域內(nèi)使
用的通常含義。如在說明書和權利要求書中所使用的，關于一個或多個元件的列表，短語“至少一 個”應該被理解為指從元件列表中的任意一個或多個元件所選擇的至少一個元件，但不必 包括在元件列表內(nèi)專門列出的每個以及每個元件的至少一個并且不排除元件列表中的元 件的任意組合。該定義也允許除短語“至少一個”所指的元件列表內(nèi)專門指出的元件外的元 件，無論是否涉及專門指出的元件。因此，作為非限制性的例子，“A和B中的至少一個”(或 等同地，"A或B中的至少一個”或等同地，"A和/或B的至少一個”)在一個實施方式中可 以指至少一個A，可選地包括多于一個A，而B不存在(并且可選地包括除B以外的元件)； 在另一個實施方式中，可以指至少一個B，可選地包括多于一個B，而A不存在(并且可選地 包括除A以外的元件)；而在另一個實施方式中，可以指至少一個A，可選地包括多于一個 A，并且至少一個B，可選地包括多于一個B (并且可選地包括其他元件)；等。也應該理解到除非明確地指出，在這里要求保護的包括多于一個步驟或動作的任 意方法中，方法的步驟或動作的順序不必限于這里所描述的方法的步驟或動作的順序。在權利要求書以及在說明書中，所有的過渡性詞語例如“包括”、“包含”、“攜帶”、 “具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“構成”等應該被理解為開放式結尾，即指包括但不限于。
僅短語“由......構成”以及“基本由......構成”應該是封閉式或半封閉式過渡短語，
分別在美國專利局所發(fā)布的專利審查程序手冊2111. 03章中陳述。
權利要求
一種發(fā)光設備(100)，包括用于產(chǎn)生具有第一頻譜的第一輻射(503)的至少一個第一LED(202)；用于產(chǎn)生具有不同于第一頻譜的第二頻譜的第二輻射(505)的至少一個第二LED(204)，其中所述至少一個第一LED和所述至少一個第二LED串行電連接在第一節(jié)點(516A)和第二節(jié)點(516B)之間；以及當工作電壓(516)施加在所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點上時，串聯(lián)電流(550)在所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點之間流動；以及開關電源(414)，用于提供功率因子校正和所述工作電壓，所述開關電源控制與所述至少一個第一LED和所述至少一個第二LED之一并聯(lián)的至少一個可控電流路徑(518)，從而至少部分地轉移所述串聯(lián)電流繞過所述至少一個第一LED和所述至少一個第二LED之一，使得通過所述至少一個第一LED的第一電流(552)和通過所述至少一個第二LED的第二電流(554)不相同。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光設備，其中所述至少一個第一 LED包括第一數(shù)目的串聯(lián)的紅色LED ；所述至少一個第二 LED包括第二數(shù)目的串聯(lián)的白色LED，其中所述第一數(shù)目和第二數(shù) 目不相同；以及所述至少一個可控電流路徑與所述第二數(shù)目的串聯(lián)的白色LED并聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光設備，其中所述開關電源控制至少一個可控電流路徑， 從而設置從所述第一輻射和所述第二輻射的混合得到的光的色溫。
4.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的發(fā)光設備，進一步包括至少一個溫度傳感器(416)，用于產(chǎn)生溫度信號(526)，所述至少一個溫度傳感器布置 為鄰近于所述至少一個第一 LED和所述至少一個第二 LED并且與其進行熱傳遞，其中所述開關電源包括第一控制器(510)，用于接收所述溫度信號并且提供第一控制信號(522)以便至少部 分地基于所述溫度信號來控制所述至少一個可控電流路徑。
5.根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光設備，其中所述第一控制信號包括脈寬調制(PWM)控制 信號，并且其中所述第一控制器響應于所述溫度信號而改變所述PWM控制信號的占空比。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光設備，其中所述第一控制器基于占空比和由溫度信號所 代表的溫度之間的預定關系來確定所述PWM控制信號的所述占空比。
7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)光設備，其中所述預定關系是線性關系。
8.根據(jù)權利要求4到7中的任意一項所述的發(fā)光設備，其中所述開關電源進一步包括功率因子校正級(502)，用于接收AC輸入電壓(514)并且提供所述功率因子校正以及 所述工作電壓；以及負載控制級(504)，包括布置在所述至少一個可控電流路徑中的單個開關(560)；以及耦合到所述單個開關的集成電路(IC)控制器(562)，其中所述IC控制器從所述第一控制器接收第一控制信號并且響應于所述第一控制信號來控制所述單個開關。
9.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光設備，其中所述開關電源包括功率因子校正級(502)，用于接收AC輸入電壓(514)并且提供所述功率因子校正和所 述工作電壓；以及負載控制級(504)，包括布置在所述至少一個可控電流路徑中的單個開關(560)；以及耦合到所述單個開關的集成電路(IC)控制器(562)，其中所述IC控制器使用固定關斷 時間(F0T)控制技術來控制所述單個開關，并且其中所述IC控制器并不具有接收與所述工 作電壓有關的信號的任何輸入。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的發(fā)光設備，其中所述開關電源進一步包括耦合到所述功率因子校正級的第二控制器(508)，用于向所述功率因子校正級提供 第二控制信號(532)，從而基于與所述功率因子校正級關聯(lián)的至少一個電壓或電流參數(shù) (528)、AC輸入電壓的頻率(534)或外部信號(530)來控制由所述功率因子校正級所提供 的工作電壓和/或功率。
11.一種用于控制在熱瞬態(tài)期間由基于LED的發(fā)光設備所產(chǎn)生的白光的色溫的 方法，所述基于LED的發(fā)光設備包括用于產(chǎn)生具有第一頻譜的第一輻射的至少一個第 -LED(202)和用于產(chǎn)生具有不同于第一頻譜的第二頻譜的第二輻射的至少一個第二 LED(204)，其中所述白光從所述第一輻射和所述第二輻射的混合得到，并且其中所述至少 一個第一 LED和所述至少一個第二 LED串行電連接在第一節(jié)點(516A)和第二節(jié)點(516B) 之間，并且當工作電壓(516)施加在第一節(jié)點和第二節(jié)點上時，串聯(lián)電流(550)在所述第一 節(jié)點和所述第二節(jié)點之間流動，該方法包括A)生成代表所述至少一個第一LED和所述至少一個第二 LED附近的溫度的溫度信號 (526)；以及B)基于所述溫度信號控制與所述至少一個第一LED和所述至少一個第二 LED之一并 聯(lián)的至少一個可控電流路徑(518)，從而至少部分地轉移所述串聯(lián)電流繞過所述至少一個 第一 LED和所述至少一個第二 LED之一，使得通過所述至少一個第一 LED的第一電流(552) 和通過所述至少一個第二 LED的第二電流(554)不相同。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中B)包括B1)產(chǎn)生脈寬調制(PWM)控制信號；B2)響應于所述溫度信號改變所述PWM控制信號的占空比；以及B3)基于所述PWM控制信號控制所述至少一個可控電流路徑。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中B2)包括B2a)基于占空比和由所述溫度信號所代表的溫度之間的預定關系來確定所述PWM控 制信號的占空比。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述預定關系是線性關系。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中B2a)包括通過以下步驟來導出所述預定關系C)在所述PWM控制信號的多個不同占空比下測量所述第一電流和所述第二電流；D)在周圍環(huán)境溫度下測量由所述發(fā)光設備在針對所述第一電流和所述第二電流的多對電流值處所產(chǎn)生的白光的多個色溫；E)基于C)和D)確定所述白光的期望色溫的周圍環(huán)境溫度占空比；F)確定對應于由所述溫度信號所代表的溫度的每單位改變對應的所述占空比的改變 的值；以及G)將所述周圍環(huán)境溫度占空比偏移與F)中確定的值有關的量。
16.一種用于控制在熱瞬態(tài)期間由基于LED的光源(202，204)所生成的白光的色溫的 設備，所述基于LED的光源安裝在熱傳導基座(420)上，所述熱傳導基座中形成有接近于基 于LED的光源的凹部(457)，所述設備包括具有用于插入到形成在所述熱傳導基座中的凹部的突部(456)的印刷電路板(175)；布置在所述印刷電路板的突部上的溫度傳感器(416)，使得當所述印刷電路板插入到 形成在所述熱傳導基座中的凹部時，所述溫度傳感器基本上嵌入在所述熱傳導基座中接近 于基于LED的光源處；以及布置在所述印刷電路板上并且構成用于提供用于基于LED的光源的工作電壓和功率 因子校正的開關電源(414)的多個部件(180)，所述開關電源包括至少一個集成電路(IC) 控制器(562，602)。
17.根據(jù)權利要求16所述的設備，其中所述基于LED的光源包括用于產(chǎn)生具有第一頻 譜的第一輻射的至少一個第一 LED以及用于產(chǎn)生具有不同于第一頻譜的第二頻譜的第二 輻射的至少一個第二 LED，并且其中從所述第一輻射和所述第二輻射的混合得到所述白光， 并且其中所述至少一個第一 LED和所述至少一個第二 LED串行電連接在第一節(jié)點和第二節(jié) 點之間，并且當工作電壓施加在所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點上時，串聯(lián)電流在所述第一 節(jié)點和所述第二節(jié)點之間流動，并且其中所述開關電源包括與所述至少一個第一 LED和所述至少一個第二 LED之一并聯(lián)的至少一個可控電流路 徑，從而至少部分地轉移串聯(lián)電流繞過所述至少一個第一 LED和所述至少一個第二 LED之 一，使得通過所述至少一個第一 LED的第一電流和通過所述至少一個第二 LED的第二電流 不相同。
18.根據(jù)權利要求17所述的設備，其中所述溫度傳感器產(chǎn)生溫度信號，并且其中所述 開關電源進一步包括第一控制器，用于接收所述溫度信號并且提供第一控制信號以便至少部分地基于所述 溫度信號來控制所述至少一個可控電流路徑。
全文摘要
發(fā)光設備(100)包括用于產(chǎn)生第一頻譜輻射(503)的一個或多個第一LED(202)，以及用于產(chǎn)生第二不同頻譜輻射(505)的一個或多個第二LED(204)。第一和第二LED電串聯(lián)在第一節(jié)點(516A)和第二節(jié)點(516B)之間，在所述節(jié)點上施加工作電壓(516)時，串聯(lián)電流(550)在該第一和第二LED之間流動?？煽仉娏髀窂?518)與第一LED和第二LED中的一個或二者并聯(lián)，從而至少部分地轉移串聯(lián)電流，使得通過第一LED的第一電流(552)和通過第二LED的第二電流(554)不相同。此類的電流轉移技術可以用于補償在熱瞬態(tài)期間所產(chǎn)生的光的顏色或色溫的漂移，這種漂移是由于對于不同類型的LED，存在不同的溫度相關的電流到通量的關系而引起的。
文檔編號H05B33/08GK101861759SQ200880110803
公開日2010年10月13日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權日2007年10月9日
發(fā)明者I·A·利斯, M·達塔 申請人:飛利浦固體狀態(tài)照明技術公司