專利名稱：可重新配置led陣列和在照明系統(tǒng)中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例方面涉及照明設(shè)備。更具體而言，本發(fā)明的方面涉及發(fā)光設(shè)備使用 AC電源或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電源來生成光。
背景技術(shù)：
固態(tài)發(fā)光器件(比如發(fā)光二極管(“LED”))是用于替代常規(guī)光源(比如白熾燈和熒光燈)的有吸引力的候選。LED通常具有比白熾燈明顯更高的光轉(zhuǎn)換效率并且具有比常規(guī)光源更長的壽命。一些類型的LED具有比熒光光源更高的轉(zhuǎn)換效率，并且已經(jīng)在實驗室中示范甚至更高的轉(zhuǎn)換效率。為了 LED在各種照明應(yīng)用中被接受，優(yōu)化處理的每個步驟并且實現(xiàn)最高可能效率是重要的。由于常規(guī)LED使用經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率，所以與常規(guī)LED或者LED照明系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的問題是從AC功率向DC功率的功率轉(zhuǎn)換。LED通常以恒定DC電流和恒定DC電壓運行。另一方面，電業(yè)公司遞送AC電流和/或AC電壓。常規(guī)電源(比如電插座處的功率)為AC功率。 市面上的當前可用照明系統(tǒng)(比如白熾燈泡和/或鹵素燈)由AC功率供電。一種用于解決針對LED照明系統(tǒng)的DC功率要求的常規(guī)方式是提供AC到DC功率轉(zhuǎn)換。從AC向未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC的功率轉(zhuǎn)換、然后從未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC向經(jīng)調(diào)節(jié)的DC轉(zhuǎn)換經(jīng)常笨重而昂貴。具體而言，在AC到DC轉(zhuǎn)換器中使用的電容性元件通常具有更短壽命，這將影響LED照明系統(tǒng)的總壽命。

發(fā)明內(nèi)容
公開一種使用可重新配置發(fā)光二極管(“LED”)陣列的發(fā)光設(shè)備，該陣列能夠由 AC電源或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電源供電。發(fā)光設(shè)備在一個方面中耦合到控制器、LED陣列和電源，其中電源可以是AC功率源或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率源。盡管電源提供電功率，但是控制器響應(yīng)于電功率的波動來生成各種LED控制信號。LED陣列允許根據(jù)LED控制信號的邏輯狀態(tài)來激活LED中的至少部分LED。將理解本發(fā)明的其它方面根據(jù)下文具體描述將變得容易為本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚，在該具體描述中通過示例僅示出和描述LED的示例配置。如將認識到的那樣，本發(fā)明包括其它和不同方面并且能夠在各種其它方面中修改它的若干細節(jié)而均未脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍。因而附圖和具體描述將視為性質(zhì)上為示例而非限制。


根據(jù)下文給出的具體描述并且根據(jù)本發(fā)明各種方面的附圖將更全面地理解本發(fā)明的示例方面，然而這不應(yīng)解釋為使本發(fā)明限于具體方面而是僅為了說明和理解。圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的可重新配置LED陣列的框圖，該陣列具有能夠控制LED的控制器；圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有可重新配置LED陣列的照明系統(tǒng)的框圖，該陣列具有控制器；圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有控制器的可重新配置LED陣列的另一拓撲或者布局的框圖；圖4A-圖4D是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有H橋操作的可重新配置LED陣列的框圖；圖5-圖9圖示了示例AC LED拓撲，這些拓撲示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的可重新配置LED陣列；圖10是示出了一組圖形的圖，該組圖形圖示了向使用根據(jù)本發(fā)明一個方面的可重新配置LED陣列的照明系統(tǒng)遞送功率的性能；圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于控制可重新配置LED陣列的控制電路的框圖；圖12是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于使用控制器來重新配置LED陣列的過程的流程圖；圖13是圖示了 LED示例的概念橫截面圖；圖14是圖示了具有磷光體層的LED的示例的概念橫截面圖；圖15A是圖示了 LED陣列的示例的概念頂視圖；圖15B是圖15A的LED陣列的概念橫截面圖；圖16A是圖示了 LED陣列的替代配置的示例的概念頂視圖；圖16B是圖16A的LED陣列的概念橫截面圖；并且圖17示出了根據(jù)本發(fā)明一些方面的包括通過激光劃線來制造的LED或者LED器件的示例設(shè)備。
具體實施例方式這里在一種重新配置能夠使用AC功率的發(fā)光二極管(“LED”)陣列的方法、設(shè)備和裝置的背景中描述本發(fā)明的方面。下文參照其中示出本發(fā)明各種方面的附圖更全面地描述本發(fā)明。然而本發(fā)明可以用許多不同形式來體現(xiàn)而不應(yīng)理解為限于在本公開內(nèi)容全文中呈現(xiàn)的本發(fā)明各種方面。實際上，提供這些方面使得本公開內(nèi)容將透徹而完整并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_本發(fā)明的范圍。在附圖中圖示的本發(fā)明各種方面可以未按比例繪制。實際上，為了清楚可以擴大或者減少各種特征的尺度。此外，為了清楚可以簡化一些附圖。因此，附圖可以未描述給定的裝置(例如設(shè)備)或者方法的所有組成。這里將參照附圖描述本發(fā)明的各種方面，這些附圖是本發(fā)明的理想化配置的示意圖示。這樣，將預(yù)計例如由于例如制造技術(shù)和/或容差所致的相對于圖示的形狀而言的變化。因此，在本公開內(nèi)容全文中呈現(xiàn)的本發(fā)明各種方面不應(yīng)理解為限于這里圖示和描述的要素(例如區(qū)域、層、分節(jié)、基底等)的具體形狀、而是將包括例如由于制造所致的形狀偏差。舉例而言，圖示或者描述為矩形的要素可以在它的邊緣具有圓形或者彎曲特征和/或梯度集中而不是從一個要素到另一要素的離散改變。因此，在附圖中圖示的要素在性質(zhì)上為示意，并且它們的形狀并非旨在于圖示要素的精確形狀而且并非旨在于限制本發(fā)明的范圍。將理解當諸如區(qū)域、層、分節(jié)、基底等要素稱為“在”另一要素“上”時，它可以直接在另一要素上或者也可以存在居間要素。對照而言，當要素稱為“直接在”另一要素“上” 時，無居間要素存在。還將理解當要素稱為“形成”于另一要素上時，它可以生長、沉積、蝕亥IJ、附著、連接、耦合或者以別的方式制備或者制作于另一要素或者居間要素上。另外，相對術(shù)語(比如“較下”或者“底部”和“較上”或者“頂部”)這里可以用來描述如附圖中所示一個要素與另一要素的關(guān)系。將理解相對術(shù)語旨在于除了在附圖中描繪的定向之外還涵蓋裝置的不同定向。舉例而言，如果附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則描述為在其它要素的“較下”側(cè)上的要素然后將定向于其它要素的“較上”側(cè)上。術(shù)語“較下”因此根據(jù)裝置的特定定向可以涵蓋“較下”和“較上”的定向。類似地，如果附圖中的裝置反轉(zhuǎn)，則描述為 “在”其它要素“下面”或者“之下”的要素然后將“在”其它要素“上方”定向。術(shù)語“在…… 下面”或者“在……之下”因此可以涵蓋“在……上方”和“在……下面”的定向。除非另有定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員普遍理解的含義相同的含義。將進一步理解術(shù)語(比如在常用詞典中定義的術(shù)語)應(yīng)當解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域和本公開內(nèi)容的上下文中的含義一致的含義。如這里所用，除非上下文另有明示，否則單數(shù)形式“一個/ 一種”和“該/所述”旨在于也包括復(fù)數(shù)形式。還將理解術(shù)語“包括”在本說明書中使用時指定存在聲明的特征、 數(shù)字、步驟、操作、要素和/或部件、但是并非排除存在或者添加一個或者多個其它特征、數(shù)字、步驟、操作、要素、部件和/或其組合。術(shù)語“和/或”包括關(guān)聯(lián)列舉項目中的一個或者多個項目的任何和所有組合。將呈現(xiàn)LED發(fā)光體的各種方面。然而如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的那樣，這些方面可以延及LED發(fā)光體的方面而未脫離本發(fā)明。LED發(fā)光體可以配置為用于常規(guī)發(fā)光體 (例如包括嵌燈、表面裝配燈、吊燈、壁燭臺燈、凹燈、軌道照明、柜下燈、景觀或者室外燈、泛光燈、探照燈、路燈、閃光燈、工礦燈、條形燈、工業(yè)燈、應(yīng)急燈、平衡臂燈、醒目燈、背景燈和其它燈具)的直接替代物。如這里所用，術(shù)語“燈具”應(yīng)當意味著發(fā)光體的外殼或者罩。如果需要，則術(shù)語“發(fā)光體”應(yīng)當意味著與光源和其它部件(例如用于冷卻光源的風(fēng)扇、用于導(dǎo)光的反射器等) 一起而完整的燈具。術(shù)語“LED發(fā)光體”應(yīng)當意味著具有如下光源的發(fā)光體，該光源包括一個或者多個LED。LED在本領(lǐng)域眾所周知，因此將僅簡短地加以討論以提供本發(fā)明的完整描述。還理解本發(fā)明的方面可以包含可容易使用常規(guī)半導(dǎo)體技術(shù)(比如CM0S( “互補金屬氧化物半導(dǎo)體”)技術(shù)或者其它半導(dǎo)體制造工藝)來制造的集成電路。此外，可以用其它用于制作光學(xué)以及電學(xué)器件的制造工藝來實施本發(fā)明的方面。現(xiàn)在將具體參照如附圖中所示示例方面的實施方式。相同標號將在附圖和下文具體描述中通篇用來指代相同或者相似部分。
一種發(fā)光設(shè)備在一個方面中耦合到控制器、發(fā)光二極管(“LED”)陣列和電源，其中電源可以是交流(“AC”)電源或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的直流(“DC”)電源。盡管電源提供電功率，但是控制器響應(yīng)于電功率的波動來生成各種LED控制信號。LED陣列允許根據(jù)LED控制信號的邏輯狀態(tài)來激活LED中的至少部分LED。LED陣列內(nèi)的LED重新配置允許LED系統(tǒng)從未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC和/或AC電源直接汲取功率。圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的照明系統(tǒng)100的框圖，該系統(tǒng)具有能夠控制 LED的控制器。照明系統(tǒng)100包括控制器102、LED重新配置設(shè)備104、LED陣列106和電源 108。電源108在一個方面中為AC、經(jīng)整流的AC和/或未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電源。應(yīng)當注意，如果向或者從系統(tǒng)100添加或者去除一個或者多個要素(或者設(shè)備)，則本發(fā)明的示例方面的基本概念不會改變。LED陣列106包括串聯(lián)耦合并且能夠生成光的四(4)個LED 120-126?？梢愿鶕?jù) LED控制信號的邏輯值(或者邏輯狀態(tài))來接通和/或關(guān)斷一個或者多個LED 120-124。例如，如果關(guān)斷LED重新配置設(shè)備104中的開關(guān)，則開啟經(jīng)由總線132從控制器102向LED陣列106行進的電流116。根據(jù)應(yīng)用，可以向或者從LED陣列106添加或去除附加LED。在一個替代方面中，可以以并聯(lián)或者以串聯(lián)與并聯(lián)組合的配置來組織LED陣列106中的LED。LED重新配置設(shè)備104是能夠根據(jù)LED控制信號的邏輯狀態(tài)來開啟或者關(guān)掉LED 陣列106內(nèi)的個別LED的切換設(shè)備。設(shè)備104在一個方面中包括三(3)個開關(guān)110-114， 其中每個開關(guān)由LED控制信號控制。LED控制信號由控制器102生成。LED控制信號經(jīng)由開關(guān)控制總線Π4通過開關(guān)110-114的控制端子控制開關(guān)110-114。如圖1中所示，開關(guān) 110-114用來分別控制LED 120-124。例如，如果激活可以包括一個或者多個晶體管的開關(guān) 110，則開關(guān)110將來自總線132的電流116向總線138重定向。當功率從總線132繞過 LED120向總線138行進時，將激活LED 122而將不激活LED 120。這樣，可以根據(jù)用于開關(guān) 110的LED控制信號的邏輯狀態(tài)來有效地接通或者關(guān)斷LED 120。應(yīng)當注意，LED重新配置設(shè)備104和LED陣列106可以組合成單個設(shè)備?？刂破?02是能夠執(zhí)行諸如電流調(diào)節(jié)、切換管理、功率管理、功率監(jiān)視等各種信號管理功能的控制電路?？刂破?02在一個方面中經(jīng)由總線130從電源108接收功率，其中功率可以是AC功率、未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率或者經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率。在從總線130接收功率之后，經(jīng)由總線132和/或總線138向LED陣列106轉(zhuǎn)發(fā)功率。功率或者電功率是提供電流和/或電勢差的電能。在檢測到電功率時，控制器102根據(jù)電勢波動來生成LED控制信號。 在一個方面中，控制器102在電勢水平增加時選擇性地激活LED陣列106中的附加LED。類似地，控制器102在電勢水平減少時有選擇地去激活一個或者多個LED。應(yīng)當注意，AC功率將電功率遞送為電勢水平隨時間波動的正弦波。在操作期間，控制器102允許基于AC功率的波動來獨立或者同時接通一(1)個、 兩(2)個、三(3)個或者四⑷個LED。注意在LED陣列中具有四(4)個LED的概念可以延及更多個別LED或者每個LED包括多個串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)組合的子LED?；仡檲D1，只要電流116經(jīng)過總線132流向總線136，LED 126(串聯(lián)中的最后LED)就常通。使用圖100中所示可重新配置的LED陣列的優(yōu)點是允許LED照明燈具直接汲取AC 功率或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率以更高效并且在更大部分時間內(nèi)生成光而無需具有常規(guī)AC到 DC轉(zhuǎn)換器。為了提供可以以未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC或者AC功率工作的LED，可重新配置的LED陣列的控制器根據(jù)施加的電壓來接通和關(guān)斷多個LED。圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有可重新配置的LED陣列的照明系統(tǒng)200 的框圖，該照明系統(tǒng)具有控制器。照明系統(tǒng)200包括控制器202、照明部件240和電源208。 注意電源208可以是與如圖1中描述的電源108相似的設(shè)備。應(yīng)當注意，如果向或者從系統(tǒng)200添加或者去除一個或者多個要素(或者層)，則本發(fā)明的示例方面的基本概念不會改變。電源208在一個方面中是電業(yè)公司經(jīng)由常規(guī)功率傳輸線提供的AC功率。取而代之，電源208是發(fā)電機提供的未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率。電源208為電路供應(yīng)功率(比如電流 116)。功率可以解釋為電壓、電勢差、電流或者電流與電壓的組合。下文可互換使用術(shù)語“功率”、“電功率”、“電流”、“電壓”和“電勢差”。當功率116到達控制器202時，隨后經(jīng)由總線 232被轉(zhuǎn)發(fā)至照明設(shè)備M0。能夠執(zhí)行與圖1中描述的控制器102相似的功能的控制器202監(jiān)視功率116的波動并且響應(yīng)于功率116的波動來更新LED控制信號。功率的波動或者功率波動例如是如同在總線130輸送的波或者正弦波中一樣的功率上升和下降。在檢測到功率波動時，根據(jù)功率波動來調(diào)節(jié)LED控制信號。例如控制器202在功率電平上升時接通更多LED而它在功率電平下降時關(guān)斷一個或者多個LED。注意AC功率將電功率遞送為隨時間波動的正弦波。LED控制信號經(jīng)由總線234通過開關(guān)的控制端子控制開關(guān)，其中開關(guān)控制照明部件240中的每個LED的狀態(tài)。用于每個開關(guān)的控制端子例如是晶體管的柵極端子。為了簡化圖200，未圖示輸送LED控制信號的開關(guān)控制總線234?？刂破?02能夠個別訪問和/或控制每個LED，由此可以更均勻地分布用于LED的接通時間或者激活時段。照明部件240在一個方面中包括LED陣列242和開關(guān)210-2 的陣列，其中開關(guān)用來控制LED陣列M2中的每個LED的接通或者關(guān)斷狀態(tài)。LED陣列242包括多個LED 202-208，其中LED 202-208串聯(lián)連接。LED陣列M2內(nèi)的每個LED由一對開關(guān)控制。例如 LED 202由開關(guān)210和218控制。由于開關(guān)由LED控制信號管理，所以可以根據(jù)LED控制信號的邏輯值來接通和/或關(guān)斷LED 202-208。當開關(guān)210和218接通(或者活躍)時，將例如關(guān)斷LED 202，因為在LED 202兩端的電壓差降至零。取而代之，當接通開關(guān)210和220 而關(guān)斷開關(guān)218和212時，電流116從開關(guān)210流向LED 204、然后流向開關(guān)220，由此激活和/或點亮LED 204。根據(jù)應(yīng)用，可以向或者從LED陣列242添加或者去除附加LED。可以以并聯(lián)或者以串聯(lián)與并聯(lián)組合的配置來組織LED 202-208。照明部件MO (可以是與圖1中所示LED可重新配置的設(shè)備104相似的設(shè)備)包括用于根據(jù)功率波動來重新配置LED的一組切換器件和 LED。在操作期間，控制器202允許基于AC功率的波動來相互獨立地接通或者關(guān)斷一(1) 個、兩(2)個、三(3)個、四⑷個等。在與圖100比較時運用圖200中描述的重新配置的設(shè)備的優(yōu)點是通過更均勻地分布用于任何特定LED接通或者活躍的時間來提高可靠性。取而代之，可以在下文討論中實例化一種使用更少開關(guān)而代價為在開關(guān)中損耗電壓的相似拓撲。圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有可重新配置的LED陣列的照明系統(tǒng)300 的另一拓撲或者布局的框圖，該照明系統(tǒng)具有控制器。照明系統(tǒng)300包括控制器202、LED 可重新配置設(shè)備304、LED陣列342和電源108，其中LED陣列242包括多個LED 302-308。電源108在一個方面中為AC、整流AC和/或未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電源。應(yīng)當注意，如果向或者從圖300添加或者去除一個或者多個要素(或者LED)，則本發(fā)明的示例方面的基本概念不會改變。LED重新配置設(shè)備304包括多個開關(guān)318-326，其中每個開關(guān)包括一個或者多個晶體管。開關(guān)的柵極端子或者控制端子經(jīng)由總線234來與LED控制信號耦合用于控制每個開關(guān)的邏輯狀態(tài)。每個開關(guān)與LED關(guān)聯(lián)，其中LED在它的關(guān)聯(lián)開關(guān)接通或者活躍時關(guān)斷。例如，如果開關(guān)318接通，則在LED 302兩端的電壓差降至零，由此關(guān)斷LED 302。取而代之， 當開關(guān)318和3 接通而開關(guān)320關(guān)斷時，電流116從開關(guān)318流向LED 304、然后從LED 304流向開關(guān)324，由此激活LED 304。注意電流116需要穿過從開關(guān)318到開關(guān)316的開關(guān)鏈以到達電源108的負端子。應(yīng)當注意，當電流116經(jīng)過每個開關(guān)行進時可能在照明系統(tǒng)300中出現(xiàn)功率損耗。圖4A是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的使用可重新配置的LED陣列的照明系統(tǒng)400 的框圖，該陣列具有H橋操作。照明系統(tǒng)400包括控制器202、照明部件401和電源108。除了照明部件401不同于圖2中所示照明部件240之外，照明系統(tǒng)400與圖2中所示照明系統(tǒng)200相似。應(yīng)當注意，如果向或者從照明系統(tǒng)400添加或者去除一個或者多個要素(或者LED)，則本發(fā)明的示例方面的基本概念不會改變。照明部件401包括多個LED 402-410和開關(guān)412-436，其中開關(guān)412-416執(zhí)行與開關(guān)210-2 相似的功能。在一個方面中，LED串聯(lián)耦合，其中開關(guān)處于每兩個串聯(lián)連接的 LED之間。例如開關(guān)430放置于LED 402-404之間。讓開關(guān)放置于每兩個LED之間使控制器202能夠重新并行以及串行配置LED。添加的開關(guān)(比如開關(guān)430-436)有助于H橋操作并且允許電路用AC功率運行。雖然包括開關(guān)412-436的重新配置的電路系統(tǒng)比圖2_圖3中所示重新配置的電路系統(tǒng)更復(fù)雜，但是該電路系統(tǒng)允許LED成串(或者串聯(lián))或者并聯(lián)操作。對于使用圖4A 中所示電路布局的含四(4)個LED的陣列，重新配置的電路系統(tǒng)允許將LED重新配置成以下配置一串四⑷個LED;以兩種不同方式的一串三⑶個LED;以三種不同方式的一串兩(2)個LED ；以一種方式的并聯(lián)兩串兩(2)LED ；以及從一至四個并聯(lián)個別LED。如果照明部件401被配置成四個LED，則可以配置和形成并聯(lián)的兩串兩(2)個LED。例如當開關(guān)430、 422、414、434和426閉合(或者接通)而開關(guān)412、420、432、416、424和436打開(關(guān)斷) 時，第一串LED 402-404與第二串LED 406-408并聯(lián)。當開關(guān)430、432和似4閉合(或者接通)而開管412、414、434、420和422打開(或者掛斷)時也可以形成一串三個LED 402-406 的第一方式。取而代之，當開關(guān)412、432、4；34和似6閉合(或者接通)而開關(guān)430、414、416、 436和420-4 打開(或者關(guān)斷)時可以形成一串三個LED 404-408的第二方式。圖4B-圖4D圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有四⑷個LED的三(3)個照明系統(tǒng)，其示出了響應(yīng)于電功率的波動的不同LED配置460-480。在如圖4A中所示H橋布局中組織的開關(guān)或者切換器件可以用來生成各種LED配置。盡管配置460例如圖示了并聯(lián)的四串一個LED，而配置470示出了并聯(lián)的兩串兩個LED。另一方面，配置480描繪了一串四個 LED的配置。圖4B-圖4D中所示配置460-480能夠高效操作LED陣列并且允許LED陣列以各種輸入電壓遞送相同量的光。圖4B-圖4D示意地圖示了具有含四個LED的陣列的電路設(shè)備。圖4B示出了配置有四(4)個并聯(lián)的個別LED的LED陣列。在低電壓(即用于藍色LED 的3. 2V)時段期間，配置460可以汲取高電流(即1. 4A)并且每個LED將消耗恒定功率(即 1. 2W)并且遞送關(guān)聯(lián)量的光。當電源處于適度電壓(即6. 4V)時，LED陣列重新配置成并聯(lián)的兩⑵串兩⑵個LED并且汲取圖4C中所示配置470的一半電流(即0. 7A)。配置470 仍然向每個LED遞送相同功率(即1.2W)并且將以與圖4B中所示配置460相同的效率提供相同量的光。取而代之，當電源達到高電壓(即13. 2V)時，LED陣列被重新配置成圖4D 中所示一串四⑷個LED并且汲取圖4B中所示配置460的四分之一電流(即0. 35A)。配置480同樣向每個LED遞送相同或者相似功率(即1.2W)并且以與圖4B-圖4C中所示配置460-470相同的效率提供相同量的光。應(yīng)當注意，隨著電勢(“電壓”)增加，活躍LED的數(shù)目保持相同并且遞送的電功率相同而LED配置根據(jù)電勢的輸出而改變。在一些應(yīng)用中， 在電功率上升時關(guān)斷LED而在電功率減少時接通LED是有益的。圖4中所示的重新配置的電路系統(tǒng)允許一種與用動態(tài)實時控制(控制器202有助于該控制)施加的電壓相適應(yīng)的LED陣列和/或LED系統(tǒng)?？梢允峭獠侩娐返目刂破?02 被集成到LED模塊中。使用這樣的LED模塊的優(yōu)點是允許LED陣列工作而無需AC到DC轉(zhuǎn)換器。使用LED模塊的另一優(yōu)點是從系統(tǒng)去除電解電容器，因為電解電容器往往減少系統(tǒng)的壽命。圖5圖示了示例AC LED拓撲550，該拓撲示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的可重新配置的LED陣列。拓撲550包括電源552、整流器554、控制器556和可重新配置的LED陣列 558?？刂破?56在一個方面中包括開關(guān)控制器和電流控制器，其中開關(guān)控制器能夠管理開關(guān)。電流控制器能夠向可重新配置的LED陣列558轉(zhuǎn)發(fā)來自整流器M4的電流。應(yīng)當注意， 如果向或者從圖550添加或者去除一個或者多個要素(或者LED)，則本發(fā)明的示例方面的基本概念不會改變。整流器5M包括能夠阻隔波形的負和/或正部分的四(4)個二極管?？梢允褂萌魏纹渌愋偷墓β收髌魅〈髌麝?。電源552可以是電業(yè)公司經(jīng)由功率線纜供應(yīng)的 AC電源。取而代之，電源552是發(fā)電機提供的未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率?？芍匦屡渲玫腖ED陣列558包括三(3)個開關(guān)570-574和四(4)個LED 560-568， 其中LED 560-568串聯(lián)或者成串耦合。注意開關(guān)570-574類似于圖1中所示開關(guān)110-114 而LED 560-568類似于圖1中所示LED 120_1洸。LED 568多數(shù)時間接通，而LED 560-564 可以由開關(guān)570-574接通或者關(guān)斷。開關(guān)570-576的邏輯狀態(tài)由如下LED控制信號控制， 這些信號由控制器556控制和/或管理。使用拓撲550的優(yōu)點是允許LED從AC或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的電源直接汲取功率而無AC 到DC轉(zhuǎn)換。為了測量LED照明系統(tǒng)的性能，該測量涵蓋各種參數(shù)(比如通量、功率因子和效率)。理想通量率近似為8801m，而所需功率因子大于0. 9。例如，如果個別LED用700mA的電流和3. 2V的正向電壓產(chǎn)生751m/W的冷白光，則它可以產(chǎn)生近似1751m的通量。如果通量和效率維持于預(yù)定義范圍，則正向電壓(增量為3. 2V)和電流被重新整形，由此功率密度保持于近似恒定。這樣，LED可以用6. 4V的正向電壓和350mA或者9. 6V和或者12. 8V 和175mA等產(chǎn)生1751m的通量。在一個示例中，效率包括LED功效、系統(tǒng)功效和AC到DC效率。下文列舉效率定義。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光設(shè)備，包括控制器，配置成響應(yīng)于電功率而生成多個發(fā)光二極管(LED)控制信號；以及LED陣列，耦合到所述控制器，并且能夠允許根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)， 激活LED中的至少部分LED。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括LED可重新配置的設(shè)備，其耦合到所述控制器， 并且配置成包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)能夠響應(yīng)于所述多個LED控制信號之一的活躍狀態(tài)，選擇性地激活所述LED陣列的至少一個LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括LED可重新配置的設(shè)備，其耦合到所述控制器， 并且配置成包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)能夠響應(yīng)于所述多個LED控制信號的不活躍狀態(tài)，選擇性地去激活所述LED陣列的至少一個LED。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述LED陣列包括多個LED，其配置成根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，選擇性地關(guān)斷至少一個LED。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括配置成提供所述電功率的電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述電源能夠提供交流(AC)電功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述控制器包括能夠檢測所述電功率的波動的功率監(jiān)視器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述電源為未經(jīng)調(diào)節(jié)的直流(DC)功率。
9.一種生成光的方法，包括監(jiān)視電功率的功率波動；響應(yīng)于所述電功率的功率波動，生成多個發(fā)光二極管(LED)控制信號；根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，激活LED陣列的至少部分LED。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括根據(jù)所述電功率的動態(tài)功率波動，動態(tài)更新所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括響應(yīng)于所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)， 動態(tài)激活和去激活所述LED陣列的LED。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述電功率增加時設(shè)置所述多個LED控制信號的附加活躍狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述電功率減少時設(shè)置所述多個LED控制信號的附加不活躍狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括從電源接收所述電功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中從電源接收所述電功率包括從交流(AC)電源接受功率源。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中監(jiān)視所述電功率的功率波動包括檢測交流(AC) 電源生成的電壓波動。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中響應(yīng)于所述電功率的功率波動，生成多個LED控制信號還包括根據(jù)所述多個LED控制信號，重新配置所述LED陣列。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，激活 LED陣列的至少部分LED包括根據(jù)第一 LED控制信號，開啟所述LED陣列的第一 LED ；并且根據(jù)所述第二 LED控制信號，關(guān)掉所述LED陣列的第二 LED。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，激活 LED陣列的至少部分LED還包括通過在所述電功率增加時接通LED而在所述電功率減少時關(guān)斷LED，提供調(diào)光功能。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，激活 LED陣列的至少部分LED還包括通過在所述電功率增加時接通LED而在所述電功率減少時關(guān)斷LED，提供光著色功能。
21.一種生成光的裝置，包括用于監(jiān)視電功率的功率波動的裝置；用于響應(yīng)于所述電功率的功率波動，生成多個發(fā)光二極管(LED)控制信號的裝置；用于根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，激活LED陣列的至少部分LED的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括用于根據(jù)所述電功率的動態(tài)功率波動，動態(tài)更新所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括用于從電源接收電功率的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括用于響應(yīng)于所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，動態(tài)激活和去激活所述LED陣列的LED的裝置。
25.一種發(fā)光二極管(LED)燈，包括封裝；以及LED裝置，耦合到所述封裝并且包括控制器，配置成響應(yīng)于電功率，生成多個發(fā)光二極管(LED)控制信號；以及LED陣列，耦合到所述控制器，并且能夠允許根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)， 激活LED中的至少部分LED。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的燈，其中所述LED裝置耦合到所述封裝，并且還包括耦合到所述控制器并且配置成包括多個開關(guān)的LED可重新配置的設(shè)備，所述多個開關(guān)能夠響應(yīng)于所述多個LED控制信號之一的活躍狀態(tài)，選擇性地激活所述LED陣列的至少一個LED。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的燈，其中所述LED陣列包括多個LED，所述多個LED被配置成根據(jù)所述多個LED控制信號的邏輯狀態(tài)，有選擇地關(guān)斷至少一個LED。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的燈，其中所述LED裝置耦合到所述封裝，并且還包括配置成提供所述電功率的電源。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的燈，其中所述電源能夠提供交流(AC)電功率。
全文摘要
公開一種能夠由AC電源或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電源供電的發(fā)光設(shè)備。發(fā)光設(shè)備在一個方面中耦合到控制器、發(fā)光二極管(LED)陣列和電源，其中電源可以是AC功率源或者未經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率源。在電源提供電功率之時，控制器響應(yīng)于電功率的功率波動來生成各種LED控制信號。LED陣列允許根據(jù)LED控制信號的邏輯狀態(tài)來激活LED中的至少部分LED。
文檔編號G09G3/32GK102473379SQ201080032098
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者D·休姆, S·萊斯特 申請人:普瑞光電股份有限公司