專利名稱：可調(diào)光交流led照明的頻譜偏移控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
各個(gè)實(shí)施方式大體涉及包括發(fā)光二極管(LED)的照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于向用戶傳輸電能的設(shè)施而言，功率因數(shù)非常重要。在要求相同等級的有效功率的兩個(gè)負(fù)載中，具有較好功率因數(shù)的負(fù)載向設(shè)施實(shí)際要求的電流較小。功率因數(shù)為1.0 的負(fù)載向設(shè)施要求的電流最小。設(shè)施可以向具有高功率因數(shù)負(fù)載的用戶提供減小的功率。電壓與電流之間的相位差可導(dǎo)致差的功率因數(shù)。功率因數(shù)也會因電流的失真和諧波含量而變差。一些情況下，失真的電流波形趨于增加諧波電能含量，并減少基頻 (fundamental frequency)的電能。對于正弦電壓波形,只有基頻的電能可將有效功率傳輸?shù)截?fù)載。非線性負(fù)載，例如整流器負(fù)載可導(dǎo)致失真的電流波形。整流器負(fù)載可包括，例如， 諸如LED的二極管。LED是廣泛應(yīng)用的能夠在通電時(shí)進(jìn)行照明的裝置。例如，單個(gè)的紅色LED可向設(shè)備操作者提供操作狀態(tài)(例如開或關(guān))的可見指示。又例如，LED可用在某些基于電子學(xué)的裝置，例如手持式計(jì)算器中顯示信息。LED現(xiàn)也已應(yīng)用于例如照明系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信和電機(jī)控制。通常，LED形成為具有陽極和陰極的半導(dǎo)體二極管。從理論上說，理想的二極管只在一個(gè)方向上傳導(dǎo)電流。當(dāng)在陽極和陰極之間施加足夠的正向偏壓時(shí)，常規(guī)電流流過二極管。流過LED的正向電流可以使光子與空穴重新結(jié)合，從而以光的形式釋放能量。一些LED發(fā)射的光處于可見波長光譜中。通過正確選擇半導(dǎo)體材料，可使各個(gè)LED 構(gòu)造成發(fā)出特定的顏色(例如波長)，舉例來說，諸如紅、藍(lán)、綠。通常，LED可在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體晶粒(die)上制成。單個(gè)的LED可同其它電路集成在相同的晶粒上，或封裝成獨(dú)立的單個(gè)部件。包含LED半導(dǎo)體元件的封裝一般將具有透明窗，允許光線從封裝透出。

發(fā)明內(nèi)容
裝置和相關(guān)方法涉及操作LED光引擎，其中，選定波長的相關(guān)強(qiáng)度作為電激勵(lì)的函數(shù)移動。在說明的范例中，電流可基本上從設(shè)置于串聯(lián)電路中的多個(gè)LED中的至少一個(gè) LED選擇性地和自動地分流走，直至電流或其相關(guān)的周期激勵(lì)電壓達(dá)到預(yù)定門限電平。隨著激勵(lì)電流或電壓上升至大體上超過預(yù)定門限電平，電流分流可在轉(zhuǎn)換中平穩(wěn)減小。光輸出的色溫可作為激勵(lì)電壓的預(yù)定函數(shù)而大致改變。例如，一些實(shí)施方式可響應(yīng)于對AC電壓激勵(lì)的調(diào)光(例如，通過相位切割(phase-cutting)或幅值調(diào)制)，通過固態(tài)光引擎基本增加或降低色溫輸出。在各個(gè)例子中，LED串內(nèi)的選擇性電流分流可擴(kuò)大輸入電流導(dǎo)通角，從而實(shí)質(zhì)上改善交流LED (AC LED)照明系統(tǒng)的功率因數(shù)和/或減少AC LED照明系統(tǒng)的諧波失真。各實(shí)施方式可實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，一些實(shí)施方式可采用例如非常簡單、低成本、低功率的電路來基本減小AC輸入電流波形的諧波失真。在一些實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)基本上減少的諧波失真的附加電路包括單個(gè)晶體管，或者還可包括第二晶體管和電流感測元件。在一些不例中，電流傳感器為一部分LED電流流過的電阻性兀件。在一些實(shí)施方式中， 將諧波改善電路集成在具有受諧波改善電路控制的一個(gè)或多個(gè)LED的晶粒上，從而實(shí)現(xiàn)大大減小尺寸和制造成本。在一些例子中，諧波改善電路可與相應(yīng)的受控LED集成在公共的晶粒上，無需增加單獨(dú)制造LED需要的工藝步驟。在各實(shí)施方式中，例如采用半波或全波整流基本改善AC-驅(qū)動的LED負(fù)載的AC輸入電流的諧波失真。一些實(shí)現(xiàn)方式僅需要兩個(gè)晶體管和三個(gè)電阻器，以提供受控旁通路徑來調(diào)節(jié)輸入電流，從而改善AC LED光引擎的電能質(zhì)量。一些實(shí)現(xiàn)方式在輸入激勵(lì)的選定范圍，可提供預(yù)定的增加、減少或基本恒定的色溫。各實(shí)施方式的細(xì)節(jié)將參照下面的附圖和描述進(jìn)行說明。其它特征和優(yōu)點(diǎn)可從描述、附圖和權(quán)利要求中可顯而易見地得出。


圖I示出了代表具有配置為全波整流器的多個(gè)LED和配置為從該整流器接收單向電流的LED串的示例性AC LED電路的示意圖。圖2-5示出了圖I的AC LED電路的代表性的性能曲線和波形。圖6-9示出了采用選擇性電流分流改善電能質(zhì)量的全波整流器照明系統(tǒng)的一些示例性實(shí)施方式。圖10-11示出了配置為未選擇性電流分流的半波整流的AC LED串。圖12-13示出了配置為選擇性分流的半波整流的AC LED串的示例性電路。圖14-16公開了使用傳統(tǒng)(例如非LED)整流器的AC LED拓?fù)?。圖17-19公開了說明應(yīng)用到圖14的AC LED拓?fù)涞倪x擇性分流的示例性實(shí)施方式。圖20示出了在照明裝置的實(shí)施方式中用于調(diào)整或測試功率因數(shù)改善狀況的示例性裝置的框圖。圖21示出了用于具有改善的諧波因數(shù)和/或功率因數(shù)性能的LED光引擎的示例性電路的示意圖。圖22示出了作為圖21中的光引擎電路的激勵(lì)電壓的函數(shù)的歸一化的 (normalized)輸入電流的曲線圖。圖23示出了圖21的電路的實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。圖24示出了圖23的電壓和電流波形的電能質(zhì)量測量結(jié)果。圖25示出了圖23的電壓和電流波形的諧波分布圖(profile)。圖26示出了具有改善的諧波因數(shù)和/或功率因數(shù)性能的LED光引擎的示例性電路的不意圖。線圖。
圖27示出了作為圖26中的光引擎電路激勵(lì)電壓的函數(shù)的歸一化的輸入電流的曲
圖28示出了圖26的電路的實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。
圖29示出了圖28的電壓和電流波形的電能質(zhì)量測量結(jié)果。
圖30示出了圖26的電路的另一實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。 圖31示出了圖30的電壓和電流波形的電能質(zhì)量測量結(jié)果。
圖32示出了參照圖27-29描述的圖26的電路的實(shí)施方式的電壓和電流波形的示
波器測量結(jié)果。圖33示出了圖32的電壓和電流波形的電能質(zhì)量測量結(jié)果。圖34示出了圖32的波形的諧波分量。圖35示出了圖32的電壓和電流波形的諧波分布圖。圖36-37示出了參照圖27所述的光引擎的光輸出的實(shí)驗(yàn)測量的曲線圖和數(shù)據(jù)。圖38-43示出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí)采用選擇性分流以旁通一組或多組LED的LED光引擎的示例性電路的示意圖。圖44-45示出了圖9中光引擎的實(shí)施方式在調(diào)光器控制設(shè)置范圍內(nèi)的示例性復(fù)合色溫變化圖。圖46不出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí)米用選擇性電流分流以旁通一組LED 的LED光引擎的示例性電路的示意圖。圖47示出了在AC輸入激勵(lì)低于兩個(gè)相應(yīng)的預(yù)定電平時(shí)采用選擇性電流分流以旁通兩組LED的LED光引擎的示例性電路的示意圖。圖48A-48C示出了例如圖46的光引擎電路的示例的電和光性能參數(shù)。圖49A-49C、50A-50C和51A-51C示出了具有選擇性電流分流調(diào)節(jié)電路的三個(gè)示例性AC LED光引擎的性能圖，所述選擇性電流分流調(diào)節(jié)電路配置成作為激勵(lì)電壓的函數(shù)來移動色溫。各附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式為了有助于理解，本文件總體組織如下。首先，為了便于介紹關(guān)于各實(shí)施方式的探討，參照圖1-5介紹具有使用LED的全波整流器拓?fù)涞恼彰飨到y(tǒng)。其次，通過該介紹，引入?yún)⒄請D6-9的對采用選擇性分流以改善功率因數(shù)性能(capability)的全波整流器照明系統(tǒng)的一些示例性實(shí)施方式的描述。第三，參照圖10-13描述了在配置為半波整流的示例性LED串中應(yīng)用的選擇性分流。第四，參照圖14-19，探討轉(zhuǎn)入到說明在使用傳統(tǒng)(例如非 LED)整流器的LED串中應(yīng)用的選擇性分流的示例性實(shí)施方式。第五，參照圖20，本文件描述在照明裝置的實(shí)施方式中用于調(diào)整(calibrating)或測試功率因數(shù)改善情況的示例性裝置和方法。第六，本公開轉(zhuǎn)向?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的評論和對兩種AC LED光引擎拓?fù)涞挠懻摗⒄請D21-25探討一種拓?fù)?。參照圖26-37通過三個(gè)不同的實(shí)施方式(例如，三個(gè)不同的元件選擇)探討另一拓?fù)?。第七，參照圖38-43，本文件介紹了結(jié)合選擇性電流分流以調(diào)節(jié)輸入電流波形的AC LED光引擎的多個(gè)不同的拓?fù)?。第八，參照剩余附圖，本文件解釋了說明在本文所述各實(shí)施方式中ACLED光引擎如何能夠配置為采用選擇性電流分流從而響應(yīng)于輸入激勵(lì)的改變(例如，調(diào)光)而提供要求的色溫偏移的例子。最后，該文件討論與AC LED照明應(yīng)用中的改善的電能質(zhì)量相關(guān)的更多實(shí)施方式、示例性應(yīng)用和方面。圖I示出了代表具有配置為全波整流器的多個(gè)LED和配置為從該整流器接收單向電流的LED串的示例性AC LED電路的示意圖。所示出的AC LED是自整流LED電路的一個(gè)示例。如箭頭所指示的，整流器LED (示出在四條側(cè)邊上)僅在四個(gè)AC象限(Q1、Q2、Q3、Q4)中的兩個(gè)象限內(nèi)傳導(dǎo)電流。負(fù)載LED(在整流器內(nèi)對角地示出)在全部的四個(gè)象限內(nèi)均傳導(dǎo)電流。例如，在Q1、Q2內(nèi)，當(dāng)電壓為正并且分別升高或降低時(shí)，電流通過整流器LED(+D1 至+Dn)以及負(fù)載LED(土Dl至土Dn)傳導(dǎo)。在Q3、Q4內(nèi)，當(dāng)電壓為正并且分別降低或升高時(shí)，電流經(jīng)過整流器LED (-Dl至-Dn)以及負(fù)載LED (土Dl至土Dn)傳導(dǎo)。在兩種情況的任一種情況下(如Q1-Q2或Q3-Q4),輸入電壓可以必須達(dá)到預(yù)定的傳導(dǎo)角(conduction angle) 電壓，以使LED開始傳導(dǎo)大的電流。圖2示出了具有一個(gè)跨越四個(gè)象限的激勵(lì)周期的正弦電壓。Ql跨度為 0° -90° (電角度)，Q2跨度為90° -180° (電角度)，Q3跨度為180° -270° (電角度)，Q4跨度為270° -360° (或0° )(電角度)。圖3示出了 LED的示例性特性曲線。在該圖中，電流被描繪為在大約2. 8V的門限電壓以下基本可以忽略。盡管具有代表性，但此特定的特性僅針對一個(gè)LED而言，而對于其它適當(dāng)?shù)腖ED則可能有所不同，因此，本特定附圖并不想要限定。該特性可以根據(jù)溫度而變化。圖4示出了圖2所示正弦電壓應(yīng)用于圖I所示電路的說明性的電流波形圖。對于正半周而言，如圖所示，傳導(dǎo)角始于大約30°，延伸到大約150°的電角度。對于負(fù)半周而言，傳導(dǎo)角從大約210° (電角度)延伸到大約330° (電角度)。每個(gè)半周示出為傳導(dǎo)電流僅約120°。圖5示出了電流波形例如在不同電路配置中的代表性變化。例如，可通過減少串聯(lián)LED的數(shù)量來獲得增大的傳導(dǎo)角(如曲線“a”所示)，這可能造成過高的峰值電流。在示例中，可通過引入額外的串聯(lián)電阻來力圖諧波的減少(如曲線“b”所示)，這可能增大功率消耗和/或減少光輸出。下面所述的方法和裝置包括選擇性電流分流電路，其能夠有利地增大AC LED的傳導(dǎo)角和/或改善功率因數(shù)。某些實(shí)現(xiàn)方式還可以進(jìn)一步有利地設(shè)置成實(shí)質(zhì)性改善在負(fù)載 LED中的電流負(fù)載的平衡。圖6示出了采用選擇性電流分流來改善功率因數(shù)性能的全波整流器照明系統(tǒng)的第一示例性實(shí)施方式。本例中，跨越節(jié)點(diǎn)A、B之間的一組串聯(lián)的負(fù)載LED增加了附加的旁通電路。旁通電路包括開關(guān)SWl和感測電路SCI。在操作中，當(dāng)SWl閉合以分流在至少部分負(fù)載LED周圍的電流時(shí)，旁通電路被激活。開關(guān)SWl由感測電路SCl控制，感測電路SCl選擇何時(shí)激活旁通電路。在一些實(shí)施方式中，SCl可通過感測輸入電壓進(jìn)行操作。例如，當(dāng)感測的輸入電壓低于門限值時(shí)，激活旁通電路，以促進(jìn)在Ql或Q3內(nèi)傳導(dǎo)電流，然后在Q2或Q4內(nèi)維持電流傳導(dǎo)。在一些實(shí)施方式中，SCl可通過感測電流進(jìn)行操作。例如，當(dāng)感測的LED電流低于門限值時(shí)，激活旁通電路，以促進(jìn)在Ql或Q3內(nèi)傳導(dǎo)電流，然后在Q2或Q4內(nèi)維持電流傳導(dǎo)。在一些實(shí)施方式中，SCl可通過感測來源于整流電壓的電壓進(jìn)行操作。例如，可使用電阻分壓器來進(jìn)行電壓感測。在一些實(shí)施方式中，門限電壓可由高值電阻器確定，該高值電阻器通過控制SWl狀態(tài)的光耦合器的LED連接到驅(qū)動電流。在一些實(shí)施方式中，可根據(jù)相關(guān)于電壓波形中的規(guī)定點(diǎn)(例如過零點(diǎn)或電壓峰)的預(yù)定時(shí)延來控制SW1。此時(shí)應(yīng)確定定時(shí)(timing)以最小化從AC電源供給照明裝置的電流波形的諧波失真。
在說明性的例子中，旁通開關(guān)SWl可以設(shè)置為響應(yīng)于超出門限的電壓信號進(jìn)行初次激活。電壓感測電路可被裝備為采用預(yù)定量的磁滯進(jìn)行切換，以控制預(yù)定門限附近的抖動。為了增大和/或提供備份控制信號(例如在電壓感測和控制中出現(xiàn)故障時(shí))，一些實(shí)施方式還可包括輔助電流和/或基于定時(shí)的切換。例如，如果電流超出某一預(yù)定門限值和 /或周期中的定時(shí)超出預(yù)定門限，并且尚未從電壓感測電路收到信號，則可激活旁通電路以繼續(xù)完成減少諧波失真。在示例性實(shí)施方式中，電路SCl可配置為感測輸入電壓VAC。當(dāng)輸入電壓低于某一或預(yù)定值VSET時(shí)，SCl的輸出為高(真)。如果SCl為高(真)，則開關(guān)SWl閉合(傳導(dǎo))。類似地，當(dāng)輸入電壓高于某一或預(yù)定值VSET時(shí)，SCl的輸出為低(假)。如果SCl為低(假)，則開關(guān)SWl斷開(不傳導(dǎo))。VSET被設(shè)置成表示在設(shè)定電流下整流器LED (+Dl至 +Dn)的總的正向電壓值的值。在說明性的例子中，一旦向始于Ql的周期的起點(diǎn)處的AC LED施加電壓，則感測電路SCl的輸出將為高，并且開關(guān)SWl將被激活(閉合)。電流只能通過整流器LED(+Dl 至+Dn)傳導(dǎo)并且通過SWl流經(jīng)旁通電路路徑。在輸入電壓增大到VSET后，感測電路SCl 的輸出變?yōu)榈?假)，開關(guān)SWl將轉(zhuǎn)換到去活(斷開)狀態(tài)。此時(shí)，電流轉(zhuǎn)換到通過整流器 LED(+Dl至+Dn)和負(fù)載LED(土Dl至土Dn)進(jìn)行傳導(dǎo)，直到旁通電路中的SWl基本不再傳導(dǎo)。感測電路SCl在正負(fù)兩個(gè)半周起到的作用相似，即響應(yīng)于VSET的絕對值控制SWl的阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，除了在Q3-Q4期間負(fù)載電流將流經(jīng)整流器LED(-D1至-Dn)，兩個(gè)半周(例如，Q1-Q2或Q3-Q4)中發(fā)生的操作基本相同。圖7示出了使用和不使用旁通電路路徑來為圖6所示電路執(zhí)行選擇性分流的代表性電流波形。曲線(a)、(b)示出了采用選擇性電流分流的輸入電流的示例性特征波形。曲線(C)示出了不能選擇性分流(例如在旁通路徑中阻抗較高)的輸入電流的示例性特征波形。通過旁通負(fù)載LED (土Dl至土Dn)，可大大增加導(dǎo)通角。如圖所示，曲線(a、b)導(dǎo)通角范圍分別為在Ql、Q2中從大約10° -15° (電角度)延伸到大約165° -170° (電角度)， 在Q3、Q4中從大約190° -195° (電角度)延伸到大約345° -350° (電角度)。在另一說明性的實(shí)施方式中，SCl可響應(yīng)于感測的電流而操作。在本實(shí)施方式中， SCl可分別感測流經(jīng)整流器LED (+Dl至+Dn)或(-Dl至-Dn)的電流。當(dāng)正向電流低于某一預(yù)設(shè)或預(yù)定值ISET時(shí)，SCl的輸出為高(真)。如果SCl為高(真)，則開關(guān)SWl閉合(傳導(dǎo))。類似地，當(dāng)正向電流高于某一或預(yù)定值ISET時(shí)，SCl的輸出為低(假)。如果SCl為低(假)，則開關(guān)SWl斷開(不傳導(dǎo))。ISET可被設(shè)置成這樣的值，例如表示整流器LED (+Dl 至+Dn)在額定(nominal)正向電壓時(shí)的電流。下面描述示例性裝置的操作。一旦向AC LED施加電壓，則感測電路SCl的輸出將為高，并且開關(guān)SWl將被激活(閉合)。電流只能通過整流器LED (+Dl至+Dn)傳導(dǎo)并且通過SWl流經(jīng)旁通電路路徑。在正向電流增大到門限電流ISET后，感測電路SCl的輸出變?yōu)榈?假)，開關(guān)SWl將轉(zhuǎn)換到去活(斷開)狀態(tài)。此時(shí)，隨著旁通電路轉(zhuǎn)換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，電流轉(zhuǎn)換到通過整流器LED(+Dl至+Dn)和負(fù)載LED(土Dl至土Dn)進(jìn)行傳導(dǎo)。類似地，當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí)，電流將流經(jīng)整流器LED (-Dl至-Dn)。通過引入選擇性電流分流以選擇性地旁通負(fù)載LED (土Dl至土Dn)，可以大大增加傳導(dǎo)角。圖8示出了響應(yīng)于激勵(lì)電源(VAC)通過串聯(lián)電阻器R3提供的輸入電流而對旁通電路進(jìn)行操作的示例性實(shí)施方式。在第一節(jié)點(diǎn)引入電阻器R1，與負(fù)載LED串(土Dl至土D18)串聯(lián)。Rl與雙極面結(jié)型晶體管(BJT)Tl的基極和發(fā)射極并聯(lián)，Tl的集電極與N-信道場效應(yīng)晶體管(FET) T2的柵極和上拉電阻器R2相連。電阻器R2的另一端與LED串上的第二節(jié)點(diǎn)相連。晶體管T2的漏極和源極分別連接到LED串的第一、第二節(jié)點(diǎn)。在本實(shí)施例中，感測電路自偏壓，無需外部電源。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，電阻器Rl可設(shè)置成這樣的值，在該值時(shí)使得在預(yù)定電流門限ISET下，跨越Rl的電壓降達(dá)到大約O. 7V。例如，如果ISET為15mA, Rl的近似值則可估算為R = V/I = O. 7V/0. 015A ^ 46 Ω。一旦向AC LED施加電壓，則晶體管T2的柵極變?yōu)檎蚱貌⑼ㄟ^電阻器R2饋通，電阻器R2的值可設(shè)為數(shù)百kQ。在輸入電壓達(dá)到大約3V時(shí)開關(guān)Tl將完全閉合(激活)。接著，電流流經(jīng)整流器LED (+Dl至+Dn)、開關(guān)T2和電阻器Rl (旁通電路)。一旦正向電流近似達(dá)到ISET，晶體管Tl將趨于減小晶體管T2的柵-源極電壓，從而增加旁通路徑的阻抗。在此情況下，隨著輸入電流幅值的增加，電流將從晶體管T2轉(zhuǎn)移到負(fù)載LED (土Dl至土Dn)。除了電流改為將流經(jīng)整流器LED (+Dl至+Dn)， 類似的情況會在負(fù)半周中重復(fù)。從上述針對各實(shí)施方式的描述可知，負(fù)載平衡可有利地減少整流器LED和負(fù)載 LED (例如在全部四個(gè)象限內(nèi)承載單向電流的LED)之間的不對稱占空比(duty cycles),或大體上均衡整流器LED和負(fù)載LED之間的占空比。在某些示例中，這種負(fù)載平衡還可有利地大體上減輕閃變效應(yīng)，在具有較高占空比的LED處閃變效應(yīng)通常較小。旁通電路的實(shí)施方式可包括多于一個(gè)的旁通電路。例如，當(dāng)使用兩個(gè)或多個(gè)旁通電路來旁通所選LED時(shí)，可以進(jìn)一步改善功率因數(shù)。圖9示出了兩個(gè)旁通電路。SCl和SC2可具有不同的門限值并能有效地進(jìn)一步改善輸入電流波形，以實(shí)現(xiàn)更大的導(dǎo)通角。單個(gè)AC LED電路的旁通電路的數(shù)量例如可為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、 14或以上，例如15、約18、20、22、24、26、28或至少30，還可以包含可用的盡可能多地排列以
改善電能質(zhì)量。旁通電路可配置為響應(yīng)于電路狀況從單個(gè)LED或作為一個(gè)組的任意數(shù)量的串聯(lián)、并聯(lián)或串/并聯(lián)LED分流電流。如圖6、8、10中所示的示例性實(shí)施方式，可將旁通電路應(yīng)用于負(fù)載LED中的LED。 在某些實(shí)現(xiàn)方式中，在全波整流階段可應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)旁通電路在一個(gè)或多個(gè)LED周圍選擇性地分流電流。從圖8的示例可知，自偏壓旁通電路可采用少量分立元件來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中旁通電路可制造在具有LED的單個(gè)晶粒上。在一些實(shí)施方式中，旁通電路可使用分立元件整體或部分地實(shí)現(xiàn)，和/或集成到與一組旁通LED關(guān)聯(lián)(associated with)的或與整個(gè)AC LED電路關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)LED。圖10示出了示例性的AC LED照明裝置，其包括配置為半波整流器的兩串LED，其中每串LED在交替的半個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)電和照明。特別地，正組(+Dl至+Dn)在Ql和Q2內(nèi)導(dǎo)電，負(fù)組(-Dl至-Dn)在Q3和Q4內(nèi)導(dǎo)電。正如參照圖4所探討的，無論哪種情況(Q1-Q2 或Q3-Q4)，AC輸入電壓必須達(dá)到對應(yīng)于相應(yīng)導(dǎo)通角的門限激勵(lì)電壓，使得LED開始傳導(dǎo)大的電流。圖11示出了用于激勵(lì)圖10中的AC LED照明裝置的典型正弦激勵(lì)電壓Vac波形。此波形與參照圖2所描述的波形基本類似。本文描述的一些示例性方法和裝置可大大增加具有周期性交替的極性(如正弦 AC、三角波、方波)中的至少一種極性的激勵(lì)電壓的AC LED的導(dǎo)通角。在一些實(shí)施方式中， 可通過例如引導(dǎo)和/或跟蹤相位調(diào)制、脈寬調(diào)制來改變激勵(lì)電壓。一些示例可通過向負(fù)載 LED施加大致平衡的電流來實(shí)現(xiàn)有利的性能改善。如圖12所示，圖10的電路改變成包括跨越至少部分負(fù)載LED添加的兩個(gè)旁通電路。第一旁通電路包括由感測電路SCl控制的開關(guān)SWl。第二旁通電路包括由感測電路SC2 控制的開關(guān)SW2。每個(gè)旁通電路分別提供由開關(guān)SWl或SW2激活和去活的旁通路徑。在說明性的例子中，示例性的光引擎可包括39個(gè)串聯(lián)的LED，用于在各自的正負(fù)半周期間導(dǎo)電。應(yīng)當(dāng)理解，串聯(lián)和并聯(lián)LED的任何適當(dāng)?shù)慕M合都可采用。在多個(gè)實(shí)施方式中，所選LED的數(shù)量和布置例如可為光輸出、電流和電壓規(guī)格的函數(shù)。在某些區(qū)域，均方根 rms (root mean square)線電壓可為大約 100V、120V、200V、220V 或 240V。在第一說明性的實(shí)施方式中，響應(yīng)于輸入電壓而激活旁通開關(guān)。SCl可感測輸入電壓。當(dāng)電壓低于某一或預(yù)定值VSET時(shí)，SCl的輸出為高(真)。如果SCl為高(真)，則 Sffl閉合(傳導(dǎo))。類似地，當(dāng)電壓高于某一或預(yù)定值VSET時(shí)，SCl的輸出為低(假)。如果SCl為低(假)，則開關(guān)SWl斷開(不傳導(dǎo))。VSET被設(shè)置成例如這樣的值，該值表示在設(shè)定電流下未經(jīng)旁通電路旁通的所有LED的總的正向電壓。下面描述裝置的操作。一旦向AC LED施加電壓，則感測電路SCl的輸出將為高， 并且開關(guān)SWl將被激活(閉合)。電流僅通過(+Dl至+D9)和(+D30至+D39)傳導(dǎo)并且流經(jīng)第一旁通電路。在輸入電壓增大到VSET后，感測電路SCl的輸出變?yōu)榈?假)，并且開關(guān) Sffl將被去活(斷開)。此時(shí)，電流轉(zhuǎn)換到通過所有LED (+Dl至+D39)進(jìn)行傳導(dǎo)，并且第一旁通電路轉(zhuǎn)換到高阻抗(例如基本不傳導(dǎo))狀態(tài)。大致如參照正LED組的描述，當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí)，除了負(fù)載將流經(jīng)負(fù)LED組(-Dl 至-D30)，將重復(fù)相同的過程。當(dāng)輸入電壓達(dá)到VSET的負(fù)值時(shí)，可以相應(yīng)地激活或去活感測電路SC2和開關(guān)SW2。圖13示出了圖12中的電路采用或未采用旁通電路路徑進(jìn)行選擇性電流分流的代表性電流波形。采用選擇性電流分流的輸入電流的示例性特征波形如曲線(a)、(b)所示。 曲線(C)描繪了不能選擇性電流分流(例如旁通路徑中阻抗高)的輸入電流的示例性特征波形。本例的選擇性電流分流技術(shù)可大大增加導(dǎo)通角，大致如參照圖7的描述。通過分別旁通LED (+DlO至+D29)和(-D10至-D29)，可大大增加導(dǎo)通角。在第二說明性的實(shí)施方式中，可響應(yīng)于輸入電壓感測信號而激活旁通開關(guān)SW1、 Sff2ο SC1、SC2分別感測流經(jīng)LED(+D1至+D9)和(+D30至+D39)的電流。當(dāng)正向電流低于某一值或預(yù)定門限ISET時(shí)，SCl的輸出為高(真)。如果SCl為高(真)，則開關(guān)SWl閉合 (傳導(dǎo))。類似地，當(dāng)正向電流高于ISET時(shí)，SCl的輸出為低(假)。當(dāng)SCl為低(假)，則開關(guān)SWl轉(zhuǎn)換到斷開(不傳導(dǎo))狀態(tài)。ISET可設(shè)置成例如這樣的值，該值近似表示在額定正向電壓下LED (+Dl至+D9)和(+D30至+D39)全體的電流。下面描述示例性裝置的操作。一旦向AC LED施加電壓，則感測電路SCl的輸出將為高，并且開關(guān)SWl將被激活(閉合)。電流僅通過LED (+Dl至+D9)和(+D30至+D39)傳導(dǎo)并且流經(jīng)旁通電路。在正向電流增大到ISET后，感測電路SCl的輸出變?yōu)榈?假)，開關(guān)Sffl被去活(斷開)。此時(shí)，電流可轉(zhuǎn)換到通過LED(+D1至+D39)傳導(dǎo)，并且第一旁通電路中的SWl基本不傳導(dǎo)。類似地，當(dāng)輸入電壓降低且電流降至基本低于ISET時(shí)，開關(guān)SWl被激活，至少一部分電流被分流流經(jīng)旁通開關(guān)SWl而不經(jīng)過LED(+DlO至+D29)。當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí)，除了負(fù)載電流將流經(jīng)負(fù)LED組和/或第二旁通電路，將發(fā)生大致類似的過程。在一些實(shí)施方式中，負(fù)載平衡可有利地減輕閃爍效應(yīng)，如果有的話。在適用情況下，一般通過增大LED的占空比和/或?qū)ń莵頊p輕閃爍效應(yīng)?？刹僮鳛槭褂眠x擇性電流分流技術(shù)來調(diào)節(jié)電流的旁通電路并不限于僅采用一個(gè)旁通電路的實(shí)施方式。為了進(jìn)一步改善功率因數(shù)，一些示例可增加旁通電路的數(shù)量并且將 LED設(shè)置成多個(gè)子組。具有多個(gè)旁通電路的示例性實(shí)施方式例如可參照圖9、12、20、39或 42-43描述。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，某些旁通電路實(shí)施方式，例如圖8所示的示例性旁通電路，在 AC LED光引擎中，可制造在具有一個(gè)或多個(gè)LED的單個(gè)晶粒上。圖14示出了包括饋送(feeding) —串LED的傳統(tǒng)二極管整流器的示例性AC LED 拓?fù)洹Ｈ鐖D14所示,本示例性拓?fù)浒ㄈ珮蚴秸髌骱拓?fù)載LED (+Dl至+D39)。圖15示出了經(jīng)全橋式整流器處理后的正弦電壓?？缭絃ED(+D1至+D39)的電壓在極性上基本上總是單向的(例如正向)。圖16示出了說明圖14的AC LED電路的操作的電流波形。特別地，輸入電壓必須達(dá)到預(yù)定導(dǎo)通角電壓，以使得LED開始傳導(dǎo)較大電流。此波形大致類似于參照圖4所述的波形。圖17-19公開了示出應(yīng)用到圖14的AC LED拓?fù)涞倪x擇性電流分流的示例性實(shí)施方式。圖17示出了圖14的AC LED拓?fù)涞氖疽鈭D，該AC LED拓?fù)溥€包括應(yīng)用于負(fù)載中的部分LED的旁通電路。此處所述的方法和裝置可大大提高AC LED的導(dǎo)通角。如圖17所示，跨越負(fù)載LED 增加了附加的示例性旁通電路。該旁通電路由開關(guān)SWl激活和去活。開關(guān)SWl由感測電路 SCl控制。在第一說明性的實(shí)施方式中，SCl響應(yīng)于輸入電壓而控制旁通開關(guān)。SCl可在節(jié)點(diǎn) A(見圖17)感測輸入電壓。當(dāng)電壓低于某一或預(yù)定值VSET時(shí)，SCl的輸出為高(真)。如果SCl為高(真)，則開關(guān)SWl閉合(傳導(dǎo))。類似地，當(dāng)電壓高于某一或預(yù)定值VSET時(shí)， SCl的輸出為低(假)。如果SCl為低(假)，則開關(guān)SWl斷開(不傳導(dǎo))。在一個(gè)例子中， VSET被設(shè)置成近似表示在設(shè)定電流下LED(+Dl至+D9)和(+D30至+D39)全體的總的正向電壓的值。一旦向AC LED施加電壓，則感測電路SCl的輸出將為高，并且開關(guān)SWl將被激活 (閉合)。電流僅通過LED (+Dl至+D9)和(+D30至+D39)傳導(dǎo)并且流經(jīng)旁通電路。在輸入電壓增大到VSET后，感測電路SCl的輸出變?yōu)榈?假)，且開關(guān)SWl將被轉(zhuǎn)換到去活(斷開)狀態(tài)。此時(shí)，電流轉(zhuǎn)變到通過LED (+Dl至+D9)、(+D9至+D29)和(+D30至+D39)進(jìn)行傳導(dǎo)。旁通電路可轉(zhuǎn)換到基本不傳導(dǎo)。類似地，當(dāng)輸入電壓在Q2或Q4內(nèi)降低到VSET以下時(shí)，開關(guān)SWl將被激活，且電流將旁通LED (+DlO至+D29)。
圖18示出了輸入電流的示例性效果。通過旁通LED組(+Dll至+D29)，可大大增加導(dǎo)通角。在第二說明性的實(shí)施方式中，SCl響應(yīng)于電流感測而控制旁通開關(guān)。SCl分別感測流經(jīng)LED(+Dl至+D9)和(+D30至+D39)的電流。當(dāng)正向電流低于某一或預(yù)定值ISET時(shí)， SCl的輸出為高(真)。如果SCl為高(真)，則開關(guān)SWl閉合(傳導(dǎo))。當(dāng)正向電流高于某一或預(yù)定值ISET時(shí)，SCl的輸出為低(假)。如果SCl為低(假)，則開關(guān)SWl斷開(不傳導(dǎo))。ISET可被設(shè)置成表示在額定正向電壓下LED (+Dl至+D9)和(+D30至+D39)全體的電流值的值。一旦向AC LED施加電壓，則感測電路SCl的輸出將為高，并且開關(guān)SWl將被激活 (閉合)。電流僅通過LED(+Dl至+D9)和(+D30至+D39)傳導(dǎo)并且流經(jīng)旁通電路。在正向電流增大到ISET后，感測電路SCl的輸出變?yōu)榈?假)，且開關(guān)SWl將去活(斷開)。此時(shí)，電流通過LED (+Dl至+D9)、(+D30至+D39)以及LED (+DlO至+D29)傳導(dǎo)。旁通電路不傳導(dǎo)。類似地，當(dāng)電流在Q2或Q4內(nèi)降低到ISET以下時(shí)，開關(guān)SWl將被激活，且電流旁通 LED (+DlO 至 +D29)。全波整流AC LED光引擎的各實(shí)施方式可有利的減少閃變效應(yīng)，在較高的占空比下操作的LED的閃變效應(yīng)通常較小。一些實(shí)施方式可包括多于一個(gè)的旁通電路，這些旁通電路被設(shè)置為在一組LED周圍分流電流。例如，為進(jìn)一步改善功率因數(shù)，可采用兩個(gè)或更多的旁通電路。在一些示例中， 兩個(gè)或以上的旁通電路可設(shè)置為將一組旁通LED分為多個(gè)子組。在另一些例子中，光引擎實(shí)施方式可包括設(shè)置為在獨(dú)立的兩組LED(例如參見圖9、26)周圍進(jìn)行選擇性分流電流的至少兩個(gè)旁通電路。圖12示出了包括兩個(gè)旁通電路的示例性光引擎。具有多個(gè)旁通路徑的光引擎電路的更多實(shí)施方式例如至少參照圖42-43進(jìn)行描述。圖19示出了 LED光引擎的旁通電路的示例性實(shí)現(xiàn)方式。用于選擇性旁通一組LED 的旁通電路1900包括與待旁通的LED并聯(lián)連接的晶體管T2 (例如，η溝道M0SFET)。晶體管 Τ2的柵極由上拉電阻器R2和雙極面結(jié)型晶體管Tl控制。晶體管Tl響應(yīng)于跨越感測電阻器Rl的電壓，感測電阻器Rl承載了通過晶體管Τ2和LED的全部瞬時(shí)電流。由于應(yīng)用于旁通電路的瞬時(shí)電路電壓和電流狀況以平穩(wěn)和持續(xù)的狀態(tài)變化，因此晶體管Τ2和LED之間的輸入電流分流將以相應(yīng)的平穩(wěn)和持續(xù)的狀態(tài)變化，后文例如將參照圖32進(jìn)一步詳細(xì)描述。各實(shí)施方式可通過調(diào)制晶體管Τ2的阻抗處于線路頻率(例如大約50或60Hz)的整倍數(shù)(例如1、2、3倍)來操作光引擎。這種阻抗調(diào)制可包括通過運(yùn)用(exercising)晶體管T2的的飽和、線性和截止區(qū)而在旁通路徑中以線性(例如連續(xù)或模擬)方式操作晶體管T2，例如超過電路狀態(tài)(例如電壓、電流)的相應(yīng)范圍。在一些例子中，晶體管的操作模式可為瞬時(shí)輸入電流的電平的函數(shù)。這樣的函數(shù)的例子將至少參照例如圖22、27或32進(jìn)行描述。圖20示出了在照明裝置的實(shí)施方式中用于調(diào)整或測試功率因數(shù)改善狀況的示例性裝置的框圖。該裝置能夠測試電流的諧波含量，并且測量在獨(dú)立受控的電壓或電流門限下旁通開關(guān)的眾多配置的功率因數(shù)。通過這種方式，自動測試程序例如能夠迅速確定用于任意照明裝置的一個(gè)或多個(gè)旁通開關(guān)的最佳配置。得到的最佳配置可存儲于數(shù)據(jù)庫和/或下載到與測試下的照明裝置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲裝置中。
所描繪的裝置2000包括與負(fù)載串聯(lián)的整流器2005 (其可包括LED或二極管，或包括二者)，該負(fù)載包括元件的輔助模塊以及一串用于照明的LED。該裝置還包括模擬開關(guān)矩陣2010，模擬開關(guān)矩陣2010能夠?qū)⒍O管串中的任一節(jié)點(diǎn)連接到許多旁通開關(guān)中的任一個(gè)的端子。在一些例子中，可使用測試針設(shè)備與測試下的照明裝置的節(jié)點(diǎn)接觸。該裝置還包括光傳感器2020，配置為監(jiān)測照明裝置輸出的強(qiáng)度和/或色溫。該裝置還包括控制器 2025，其接收來自功率分析器2030的功率因數(shù)(例如諧波失真)數(shù)據(jù)和來自光傳感器2020 的信息，并被編程生成控制命令以配置旁通開關(guān)。在操作中，控制器發(fā)送命令，以將選擇的照明裝置的節(jié)點(diǎn)連接到旁通開關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)。在測試環(huán)境中，旁通開關(guān)可實(shí)現(xiàn)為繼電器、簧片開關(guān)、IGBT或其它可控的開關(guān)元件。模擬開關(guān)矩陣2010提供從LED串的可用節(jié)點(diǎn)到多個(gè)可用旁通開關(guān)的柔性連接。控制器還可設(shè)定各個(gè)旁通開關(guān)斷開或閉合的門限條件。控制器2025可以訪問可執(zhí)行指令程序2040，該程序被執(zhí)行時(shí)使得控制器操作多個(gè)旁通開關(guān)，以提供多個(gè)旁通開關(guān)布置的組合。在一些實(shí)施方式中，控制器2025可以執(zhí)行指令程序，以接收與任一或全部旁通開關(guān)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定門限電壓電平。例如，控制器2025可操作以使所選擇的旁通開關(guān)中的一個(gè)在低阻抗?fàn)顟B(tài)和動態(tài)阻抗?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)換。在一些例子中，控制器2025可引起在施加的激勵(lì)電壓越過預(yù)定門限電壓時(shí)的轉(zhuǎn)換。在一些例子中，控制器2025可引起在輸入電流越過預(yù)定門限電流和/或滿足一個(gè)或多個(gè)基于時(shí)間的條件時(shí)的轉(zhuǎn)換。通過在各參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行電路性能的實(shí)證評價(jià)，一些實(shí)現(xiàn)方式能夠確定出滿足一組規(guī)定規(guī)格的配置。通過非限定性的舉例來說，規(guī)格可包括功率因數(shù)、總諧波失真、效率、光強(qiáng)度和/或色溫。對于滿足指定標(biāo)準(zhǔn)的每個(gè)配置，可確定一個(gè)或多個(gè)成本值(例如基于元件成本、 制造成本)。作為說明性的示例，在包括兩個(gè)旁通路徑、將由每個(gè)旁通電路進(jìn)行旁通的一組 LED以及兩個(gè)旁通路徑的配置中，可以確定出最低成本或最佳輸出配置。在每個(gè)旁通電路中，每條路徑均具有指定阻抗特性的特征。參照圖21-37描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。收集了多個(gè)包含選擇性電流分流以調(diào)節(jié)用于LED光引擎電流的說明性的實(shí)施方式的實(shí)驗(yàn)測量值。在每次測量中，使用安捷倫6812BAC電源/ 分析儀將施加的激勵(lì)電壓設(shè)為在120Vrms(除非另有注明)下的60Hz正弦電壓源。使用具有DP03PWR模塊的泰克(Tektronix) DP03014數(shù)字熒光示波器采集輸入的激勵(lì)電壓和電流的波形圖和算出的電能質(zhì)量參數(shù)。實(shí)驗(yàn)的激勵(lì)電壓幅值、波形以及頻率都是示例性的，并且不要被理解為是必須的限定。圖21示出了具有改善的諧波因數(shù)和/或功率因數(shù)性能的LED光引擎的示例性電路的示意圖。在描繪的例子中，光引擎電路2100包括從周期性電壓源2110接收電激勵(lì)的全波整流器2105。整流器2105向負(fù)載電路提供基本單向的輸出電流。負(fù)載電路包括限流電阻器Rin、電流感測電阻器Rsense以及與5個(gè)LED組(LED組I-LED組5)的網(wǎng)絡(luò)連接的芳通開關(guān)2115。LED組I和LED組2是在第一并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中連接的兩個(gè)LED網(wǎng)絡(luò)。類似地，LED組4 和LED組5是在第二并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中連接的兩個(gè)LED網(wǎng)絡(luò)。LED組3是與第一、第二并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的、且在第一、第二并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的LED網(wǎng)絡(luò)。旁通開關(guān)2115與LED組3并聯(lián)。圖中未
13示出操作旁通開關(guān)的控制電路，但適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式將例如參照至少圖6-8、19或26-27進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在操作中，在AC輸入激勵(lì)電流低于預(yù)定門限時(shí)，旁通開關(guān)2115在每個(gè)周期開始和結(jié)束時(shí)處于低阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)旁通開關(guān)2115處于低阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，流經(jīng)LED組1、2的輸入電流沿著經(jīng)過與第三組LED并聯(lián)的旁通開關(guān)2115的路徑分流。因此，在AC輸入激勵(lì)2110低于預(yù)定門限時(shí)，光引擎2100發(fā)出的光基本只由LED組1、2、4、5提供。采用旁通開關(guān)2115在低激勵(lì)電平對LED組3周圍的電流進(jìn)行分流可有效地降低開始引入(drawing)輸入電流所需的正向門限電壓。因此，與不具有旁通開關(guān)2115的相同電路相比，這種方式實(shí)質(zhì)上增大了導(dǎo)通角。當(dāng)AC輸入激勵(lì)電流上升超過預(yù)定門限(例如LED組3的正向門限電壓)時(shí)，旁通開關(guān)可展現(xiàn)出大致線性地轉(zhuǎn)換到高阻抗?fàn)顟B(tài)。隨著旁通開關(guān)2115轉(zhuǎn)換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，流經(jīng)第一、第二組LED的輸入電流也開始從流經(jīng)旁通開關(guān)2115轉(zhuǎn)換到流經(jīng)LED組3。因此，在 AC輸入激勵(lì)超出預(yù)定門限時(shí)，光引擎發(fā)出的光基本是由LED組1-5提供的光的組合。在針對120Vrms應(yīng)用的說明性的示例中，LED組1、2、4、5均可包括大約16個(gè)串聯(lián)的LED。LED組3可包括大約23個(gè)串聯(lián)的LED。LED組1、2、4、5可包括發(fā)出第一顏色輸出的LED, LED組3可包括在基本電流(substantial current)的驅(qū)動下發(fā)出至少一種第二顏色輸出的LED。在各個(gè)示例中，各組LED中或各組LED之間的LED的數(shù)量、顏色和/或類型可以不同。通過說明性舉例的方式并且并非限制，第一顏色可基本上為暖色(例如藍(lán)色或綠色)，色溫約為2700-3000K。第二色可基本上為冷色(例如白色)，色溫約為5000-6000K。隨著提供給光引擎的AC激勵(lì)減小，一些實(shí)施方式例如可通過降低調(diào)光控制上的用戶輸入元件的位置，有利且平穩(wěn)地將具有輸出顏色的示例性照明設(shè)備從冷(第二)色轉(zhuǎn)換到暖(第一)色。提供顏色轉(zhuǎn)移的電路示例，例如參照以下文件的圖20A-20C進(jìn)行了描述編號為 61/234094，標(biāo)題為“用于可調(diào)光AC LED照明的色溫偏移控制”，并由格拉卡(Grajcar)于 2009年8月14日提交的美國臨時(shí)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。在一個(gè)例子中，分別的，LED組I、2、4、5的每個(gè)可包括大約8、9或10個(gè)串聯(lián)的LED， 而LED組3可包括大約23、22、21或20個(gè)LED。各實(shí)施方式可設(shè)置成具有適當(dāng)?shù)碾娮韬瓦m當(dāng)數(shù)量的串聯(lián)連接的二極管，以例如使用可接受的峰值電流(例如在峰值A(chǔ)C輸入電壓激勵(lì)下)來提供要求的輸出照明。LED組1-3中的LED可實(shí)現(xiàn)為封裝或單個(gè)模塊，或設(shè)置成獨(dú)立的和/或成組的多 LED封裝。在一些例子中，獨(dú)立的多個(gè)LED可輸出所有的相同色譜(color spectrum)。在另一些例子中，一個(gè)或多個(gè)LED可輸出與其余LED基本不同的顏色。在一些實(shí)施方式中，LED組1、2、4、5的并聯(lián)布置可有利地大致減輕關(guān)于LED組3的老化相對于LED組1、2、4、5的老化的不平衡。例如當(dāng)流經(jīng)旁通LED的電流的導(dǎo)通角可能基本小于流經(jīng)第一、第二組LED的電流的導(dǎo)通角時(shí)就可出現(xiàn)上述不平衡。每當(dāng)AC激勵(lì)輸入電流流動時(shí)，LED組1、2、4、5基本傳導(dǎo)電流。與此相反，LED組3僅當(dāng)旁通開關(guān)2115未通過與 LED組3并聯(lián)的路徑分流至少一部分輸入電流時(shí)傳導(dǎo)正向電流。整流器橋2105描繪為全橋，用于對從電壓源2110提供的單相AC激勵(lì)進(jìn)行整流。 在此配置中，整流器橋2105對AC輸入激勵(lì)的正負(fù)半周二者均進(jìn)行整流，以生成基頻為輸入線路激勵(lì)頻率的兩倍的單向電壓波形。因此，一些實(shí)現(xiàn)方式可通過增加LED輸出照明脈沖時(shí)的頻率來減少可感知的閃爍(如果有的話)。在另一些實(shí)施方式中可使用半波或全波整流。在一些例子中，可從多于單個(gè)的相位源，例如3、4、5、6、9、12、15或更多個(gè)相位源進(jìn)行整流操作。圖22-25示出了通過對大致如參照圖21示出并描述的示例性LED光引擎電路的操作而采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，LED的型號為CL-L233-MC13L1，例如可從日本的西鐵城電子(Citizen Electronics)有限公司購買。測試的LED組1、2、4、5的每個(gè)包括8個(gè)串聯(lián)成串的二極管，LED組3包括23個(gè)串聯(lián)成串的二極管。測試的元件值規(guī)定如下Rin為500 歐姆，Rsense為23. 2歐姆。圖22示出了作為圖21的光引擎電路的激勵(lì)電壓的函數(shù)的歸一化的輸入電流的曲線圖。如圖所示，曲線圖2200包括采用選擇性電流分流以調(diào)節(jié)電流的輸入電流的曲線 2205，以及未采用選擇性電流分流的輸入電流的曲線2210。此處可認(rèn)為曲線2210與電阻式
調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對于類似的峰值電流，開始基本傳導(dǎo)的有效正向門限電壓從點(diǎn) 2215處的大約85V(電阻式調(diào)節(jié))降低到點(diǎn)2220處的大約40V(選擇性電流分流)。這意味著門限電壓降低了 50%以上。當(dāng)應(yīng)用于每個(gè)周期的上升和下降象限二者時(shí)，該降低對應(yīng)于導(dǎo)通角的基本擴(kuò)展。曲線2205表明，在一些例子中，第一拐點(diǎn)2220可以是LED組1、2、4、5的函數(shù)。特別地，拐點(diǎn)2220處的電壓可基于LED組1、2、4、5的正向門限電壓而確定，還可以是橋式整流器2105的操作支路的正向門限電壓的函數(shù)。曲線2205還包括第二拐點(diǎn)2225。在一些例子中，第二拐點(diǎn)2225可對應(yīng)于與旁通控制電路相關(guān)聯(lián)的電流門限。在各實(shí)施方式中，可根據(jù)例如輸入電流來確定電流門限。曲線2205在點(diǎn)2220和2225之間的斜率2230以其倒數(shù)形式表明，采用選擇性電流分流的光引擎電路2100在此范圍內(nèi)呈現(xiàn)的阻抗基本低于曲線2210呈現(xiàn)的任一阻抗。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這種減小的阻抗效應(yīng)可通過在LED電流與光輸出粗略成比例的低激勵(lì)電壓下，相對迅速地提升電流而有利地促使光輸出增強(qiáng)。曲線2205還包括第三拐點(diǎn)2240。在一些例子中，點(diǎn)2240可對應(yīng)于這樣的門限，即超過該門限時(shí)經(jīng)過旁通開關(guān)路徑的電流基本接近于零。在點(diǎn)2240以下，旁通開關(guān)2115對 LED組3周圍的至少一部分輸入電流進(jìn)行分流。曲線2205在點(diǎn)2225、2240之間的范圍2250內(nèi)所示的多變的斜率以其倒數(shù)形式表明，旁通開關(guān)在該范圍內(nèi)響應(yīng)于激勵(lì)電壓的增大呈現(xiàn)平穩(wěn)且持續(xù)地增大的阻抗。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這種動態(tài)阻抗效應(yīng)可有利地促成從電流基本只流經(jīng)旁通開關(guān)2115到基本只流經(jīng)LED組3的平穩(wěn)且基本線性(例如低諧波失真)的轉(zhuǎn)換。圖23示出了圖21的電路的實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。圖2300示出了正弦電壓波形2305和電流波形2310。電流波形2310呈現(xiàn)頭肩 (head-and-shoulders)形狀。在本例子中，肩部2315對應(yīng)于在較低AC輸入激勵(lì)電平的范圍內(nèi)流經(jīng)旁通開關(guān)的電流。在AC輸入激勵(lì)電平的第二中間范圍之外，旁通電流的阻抗增加。由于激勵(lì)電壓在與第二范圍重疊的第三范圍內(nèi)繼續(xù)基本平穩(wěn)且持續(xù)地升高，跨越旁通開關(guān)的電壓增大到超過LED組3的有效正向門限電壓，并且輸入電流以基本平穩(wěn)和持續(xù)的方式從流經(jīng)旁通開關(guān) 2115轉(zhuǎn)換到流經(jīng)LED組3。在更高的AC輸入激勵(lì)電平下，電流基本只流經(jīng)LED組3，而不會流經(jīng)旁通開關(guān)2115。在一些實(shí)施方式中，第一范圍具有下限，該下限是由LED組1、2、4、5形成的網(wǎng)絡(luò)的有效正向門限電壓的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第二范圍可具有由預(yù)定門限電壓限定的下限。在一些例子中，第二范圍的下限基本對應(yīng)于預(yù)定門限電流。在一些實(shí)施方式中，預(yù)定門限電流可為結(jié)(junction)溫度(例如基極-發(fā)射極結(jié)正向門限電壓)的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第三范圍的下限可為LED組3的有效正向門限電壓的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中， 第三范圍的上限可對應(yīng)于大致主要流經(jīng)(例如通往負(fù)載的瞬時(shí)輸入電流的至少大約90%、 91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或至少大約 99. 5% )LED 組 3 的輸入電流。在一些例子中，第三范圍的上限可為基本接近于零(例如低于通往負(fù)載的瞬時(shí)輸入電流的0. 5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或低于大約10% )的流經(jīng)旁通開關(guān) 2115的電流的函數(shù)。圖24示出了對圖23的電壓和電流波形的電能質(zhì)量的測量結(jié)果。特別地，測量結(jié)果表明功率因數(shù)測得為約0. 987 (例如98. 7% )。圖25示出了圖23的電壓和電流波形的諧波分布圖。特別地，測量的總諧波失真測得為約16. 1% 因此，具有選擇性分流電路的LED光引擎的實(shí)施方式可有利地采用例如基本高于90%、92. 5%、95%、97. 5%或至少高于大約98 %的功率因數(shù)進(jìn)行操作，并同時(shí)在額定 (rated)激勵(lì)電壓下實(shí)現(xiàn)例如基本低于25%、22. 5%、20%或大約18%的THD。AC LED光引擎的一些實(shí)施方式還可以在幅值調(diào)制和/或相位控制調(diào)制時(shí)施加的激勵(lì)電壓的全部范圍 (例如0-100% )內(nèi)基本平穩(wěn)和持續(xù)地調(diào)光。圖26示出了采用改善的諧波因數(shù)和/或功率因數(shù)性能的LED光引擎的示例性電路的示意圖。對于給定的來自LED的峰值照明輸出，各實(shí)施方式可有利地實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的改善和/或諧波失真的減少。光引擎電路2600包括橋式整流器2605和兩個(gè)并聯(lián)連接的LED組LED組I和LED 組2，兩者均包括多個(gè)LED并且兩者均連接在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C之間。電路2600還包括連接在節(jié)點(diǎn)C和節(jié)點(diǎn)B之間的LED組3。在操作中，LED組1、2、3的每個(gè)均可具有實(shí)質(zhì)上是施加的峰值激勵(lì)電壓的一部分的有效正向電壓。LED組1、2、3的組合的正向電壓結(jié)合電流限制元件可以控制峰值正向電流。電流限制元件示出為電阻器R1。在一些實(shí)施方式中，電流限制元件可包括例如一個(gè)元件或多個(gè)元件的組合，所述元件可從固定電阻器、電流控制半導(dǎo)體以及熱敏電阻器中選擇。光引擎電路2600還可包括旁通電路2610，所述旁通電路2610進(jìn)行操作以減小電路2600的有效正向開啟電壓。在各實(shí)施方式中，旁通電路2610有助于擴(kuò)展在低AC輸入激勵(lì)電平下的導(dǎo)通角，從而可例如通過構(gòu)造更接近正弦形狀的電流波形而趨向有利于功率因數(shù)和/或諧波因數(shù)。旁通電路2610包括旁通晶體管Ql (例如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)場效應(yīng)晶體管 (FET)、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)、雙極面結(jié)型晶體管(BJT)，諸如此類)，其連接的溝道用于分流來自節(jié)點(diǎn)C的并且在LED組3和串聯(lián)電阻器Rl周圍的電流。溝道的導(dǎo)電性由控制端子(例如MOSFET的柵極)調(diào)制。n-溝道MOSFET Ql的柵極電壓通過電阻器R2上拉到節(jié)點(diǎn)C。在另一些實(shí)施方式中，可將電阻器上拉到節(jié)點(diǎn)A。通過下拉晶體管Q2(例如M0SFET、 IGBT、結(jié)型FET(JFET)、雙極面結(jié)型晶體管(BJT)，諸如此類)，可將柵極電壓降低到晶體管 Ql的源極電壓附近。在所述示例中，晶體管Q2 (NPN雙極面結(jié)型晶體管(BJT))的集電極配置用于響應(yīng)于為晶體管Q2建立的基極-發(fā)射極電壓的負(fù)載電流而調(diào)節(jié)柵極電壓。感測電阻器R3跨越連接到晶體管Q2的基極-發(fā)射極。在各個(gè)實(shí)施方式中，晶體管Ql的柵極電壓可響應(yīng)于相應(yīng)的輸入電流強(qiáng)度的平穩(wěn)且持續(xù)的變化而大體上平穩(wěn)且持續(xù)地變化。圖27-29和36-37示出了通過對大致如參照圖26示出并描述的示例性LED光引擎電路的操作而采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，LED組1、2的型號為EHP_A21_GT46H(白色)， 例如可從臺灣億光電子(Everlight Electronics)有限公司購買。LED組3包括型號EHP_ A21_UB OlH(藍(lán)色)，例如也可從臺灣億光電子有限公司購買。測試的LED組1、2 二者均包括24個(gè)串聯(lián)成串的二極管，LED組3包括21個(gè)串聯(lián)成串的二極管。測試的元件值規(guī)定如下R1為13. 4歐姆，R2為4. 2歐姆，R3為806千歐姆。圖27示出了作為圖26的光引擎電路的激勵(lì)電壓的函數(shù)的歸一化的輸入電流的曲線圖。如圖所示，曲線圖2700包括采用選擇性電流分流以調(diào)節(jié)電流的輸入電流的曲線 2705，以及未進(jìn)行選擇性電流分流的輸入電流的曲線2710。此處可認(rèn)為曲線2710與電阻式
調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對于類似的峰值電流，開始基本傳導(dǎo)的有效正向門限電壓從點(diǎn) 2715處的大約85V(電阻式調(diào)節(jié))降低到點(diǎn)2720處的大約45V(選擇性電流分流)。這意味著門限電壓降低了大約45%。當(dāng)應(yīng)用于每個(gè)整流正弦周期的上升和下降象限二者時(shí)，該降低對應(yīng)于導(dǎo)通角的基本擴(kuò)展。曲線2705表明，在一些例子中，第一拐點(diǎn)2720可以是LED組I、2的函數(shù)。特別地， 拐點(diǎn)2720處的電壓可基于LED組1、2的正向門限電壓而確定，還可以是橋式整流器2605 的操作支路的正向門限電壓的函數(shù)。曲線2705還包括第二拐點(diǎn)2725。在一些例子中，第二拐點(diǎn)2725可對應(yīng)于與旁通電路2610相關(guān)聯(lián)的電流門限。在各實(shí)施方式中，可根據(jù)例如晶體管Ql的輸入電流、基極-發(fā)射極結(jié)電壓、溫度、電流增益和/或傳輸特性來確定電流門限。曲線2705在點(diǎn)2720和2725之間的斜率2730以其倒數(shù)的形式表明，采用選擇性電流分流的光引擎電路2600在此范圍內(nèi)呈現(xiàn)的阻抗基本低于曲線2710呈現(xiàn)的任一阻抗。 在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這種減小的阻抗效應(yīng)可通過在LED電流與光輸出粗略成比例的低激勵(lì)電壓下，相對迅速地提升電流而有利地促使光輸出增強(qiáng)。曲線2705還包括第三拐點(diǎn)2740。在一些例子中，點(diǎn)2740可對應(yīng)于這樣的門限，即超過該門限時(shí)經(jīng)過晶體管Ql的電流基本接近于零。在點(diǎn)2740以下，晶體管Ql對LED組3 周圍的至少一部分輸入電流進(jìn)行分流。曲線2705在點(diǎn)2725、2740之間的范圍2750內(nèi)所示的多變的斜率以其倒數(shù)的形式表明，晶體管Ql在該范圍內(nèi)響應(yīng)于激勵(lì)電壓的增大呈現(xiàn)平穩(wěn)且持續(xù)地增大的阻抗。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這種動態(tài)阻抗效應(yīng)可有利地促成從電流基本只流經(jīng)晶體管Ql到基本只流經(jīng) LED組3的平穩(wěn)且基本線性(例如低諧波失真)的轉(zhuǎn)換。圖28示出了圖26的電路的實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。圖
172800示出了正弦電壓波形2805和電流波形2810。電流波形2810呈現(xiàn)頭肩形狀。在本例子中，肩部2815對應(yīng)于在較低AC輸入激勵(lì)電平的范圍內(nèi)流經(jīng)晶體管Ql的電流。在AC輸入激勵(lì)電平的第二中間范圍之外，晶體管Ql阻抗增加。由于激勵(lì)電壓在與第二范圍重疊的第三范圍內(nèi)繼續(xù)基本平穩(wěn)且持續(xù)地升高，跨越晶體管Ql的電壓也增大到超過LED組3的有效正向門限電壓，并且輸入電流以基本平穩(wěn)和持續(xù)的方式從流經(jīng)晶體管 Ql轉(zhuǎn)換到流經(jīng)LED組3。在更高的AC輸入激勵(lì)電平下，電流基本只流經(jīng)LED組3，而不會流經(jīng)晶體管Ql。在一些實(shí)施方式中，第一范圍具有下限，該下限是由LED組1、2形成的網(wǎng)絡(luò)的有效正向門限電壓的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第二范圍具有由預(yù)定門限電壓限定的下限。在一些例子中，第二范圍的下限基本對應(yīng)于預(yù)定門限電流。在一些實(shí)施方式中，預(yù)定門限電流可為結(jié)溫度(例如基極-發(fā)射極結(jié)正向門限電壓)的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第三范圍的下限為LED組3的有效正向門限電壓的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第三范圍的上限對應(yīng)于大體上主要流經(jīng)(例如通往負(fù)載的瞬時(shí)輸入電流的至少大約95%、96%、97%、98%、99% 或至少大約99. 5% )LED組3的輸入電流。在一些例子中，第三范圍的上限為基本接近于零(例如低于通往負(fù)載的瞬時(shí)輸入電流的0. 5%、1%、2%、3%、4%或低于大約5% )的流經(jīng)晶體管Ql的電流的函數(shù)。圖29示出了對圖28的電壓和電流波形的電能質(zhì)量的測量結(jié)果。特別地，測量結(jié)果表明功率因數(shù)測得為約0. 967 (例如96. 7% )。圖30-31示出了通過對大致如參照圖26示出并描述的示例性LED光引擎電路的操作而采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，LED組1、2、3包括型號SLHNNWW629T0，例如可從韓國的三星LED有限公司購買。LED組3還包括型號AV02-0232EN，例如可從加利福尼亞的安華高科技(Avago Technologies)有限公司購買。測試的LED組1、2均包括24個(gè)串聯(lián)成串的二極管，LED組3包括18個(gè)串聯(lián)成串的二極管。測試的元件值規(guī)定如下R1為47歐姆，R2為 3. 32歐姆，R3為806千歐姆。圖30示出了針對圖26的電路的另一實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。圖3000示出了正弦激勵(lì)電壓波形3005和輸入電流波形的曲線3010。電流波形3010 呈現(xiàn)頭肩形狀，基本上如參照圖28所描述的電流波形，僅僅改變了特性門限、拐點(diǎn)或斜率。圖31示出了圖30的電壓和電流波形的電能質(zhì)量的測量結(jié)果。特別地，測量結(jié)果表明測得的功率因數(shù)為約0. 978 (例如97. 8% )。圖32-35示出了通過對大致如參照圖26示出并描述的示例性LED光引擎電路的操作而采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，LED組1、2包括型號SLHNNWW629T0 (白色)，例如可從韓國的三星LED有限公司購買，以及型號AV02-0232EN(紅色)，例如可從加利福尼亞的安華高科技有限公司購買。LED組3包括型號CL-824_U1D(白色)，例如可從日本的西鐵城電子有限公司購買。測試的LED組1、2 二者均包括24個(gè)串聯(lián)成串的二極管，LED組3包括20 個(gè)串聯(lián)成串的二極管。測試的元件值規(guī)定如下R1為715歐姆，R2為23. 2歐姆，R3為806 千歐姆。圖32示出了參照圖27-29描述的圖26的電路的實(shí)施方式的電壓和電流波形的示波器測量結(jié)果。如圖所示，曲線圖3200包括正弦激勵(lì)電壓波形3205、總的輸入電流波形 3210、流經(jīng)晶體管Ql的電流的波形3215以及流經(jīng)LED組3的電流的波形3220。
參照圖27，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對于第一拐點(diǎn)2720和第二拐點(diǎn)2725之間的激勵(lì)電壓， 總的輸入電流波形3210與波形3215基本匹配。輸入電流與流經(jīng)晶體管Ql的電流在第二拐點(diǎn)2725之上的激勵(lì)范圍內(nèi)保持基本相等。然而，在點(diǎn)2725、2740之間的范圍2750內(nèi)的轉(zhuǎn)換拐點(diǎn)3225處，波形3215開始降低，降低的速率與對應(yīng)的波形3220的升高基本相抵。隨著激勵(lì)電壓將對應(yīng)于拐點(diǎn)3225的電壓升高到對應(yīng)于拐點(diǎn)2740的電壓，波形3215、3220呈現(xiàn)出具有大小相等、方向相反并且近似恒定(例如線性)的斜率。當(dāng)激勵(lì)電壓在點(diǎn)2740以上時(shí)，流經(jīng)LED組3的電流波形3220與輸入電流波形3210基本相等。圖33示出了圖32的電壓和電流波形的電能質(zhì)量測量結(jié)果。特別地，測量結(jié)果表明功率因數(shù)測得為約0. 979 (例如97.9% )0圖34示出了圖32的波形的諧波分量。特別地，諧波大小基本只測量為奇次諧波， 其中最大者為第7諧波(頻率低于基頻的20% )。圖35示出了圖32的電壓和電流波形的諧波分布圖。特別地，測量的總諧波失真測得為約20.9%。因此，具有選擇性分流電路的AC LED光引擎的實(shí)施方式可有利地采用低于30%、 29%、28%、27%、26%、25%、24%、23%、22%或低于約21%的THD進(jìn)行操作，并且在例如頻率高于IkHz的諧波大小基本低于基頻幅值的大約5%。圖36-37示出了參照圖27所描述的光引擎的光輸出的實(shí)驗(yàn)測量的曲線和數(shù)據(jù)。在采用施加的激勵(lì)電壓為120Vrms的實(shí)驗(yàn)中，光輸出測得呈現(xiàn)與透鏡和白色(例如大致為拋物線形)反射器相關(guān)聯(lián)的大約20%的光損耗。在完全(full)激勵(lì)電壓(120VrmS)下，測得的輸入功率為14. 41瓦特。因此，具有選擇性分流電路的AC LED光引擎的實(shí)施方式在提供有大約120Vrms 的正弦電壓時(shí)，可有利地伴隨每瓦至少大約42、44、46、48、50或51的流明，以及至少90%、 91%、92%、93%、94%、95%或至少96%的功率因數(shù)進(jìn)行操作。AC LED光引擎的一些實(shí)施方式還可以在幅值調(diào)制和/或相位控制調(diào)制下施加的激勵(lì)電壓的全部范圍(例如0-100% ) 內(nèi)基本平穩(wěn)和持續(xù)地調(diào)光。圖36示出了在調(diào)光等級(dimming levels)范圍內(nèi)計(jì)算的光輸出分量以及組合的總輸出計(jì)算的圖。圖示表明，該實(shí)現(xiàn)方式中的選擇性分流電路在基本的電壓范圍內(nèi)提供了平穩(wěn)地可調(diào)光輸出。在本例子中，光輸出從完全額定激勵(lì)(例如本例子中的120V)時(shí)的 100%平穩(wěn)地(例如連續(xù)單調(diào)變化)降低到約額定激勵(lì)的37% (例如本例子中的45V)時(shí)的 0%。因此，使用采用選擇性電流分流以調(diào)節(jié)電流的AC LED光引擎的一些實(shí)現(xiàn)方式的幅值調(diào)制進(jìn)行平穩(wěn)調(diào)光的可用控制范圍可為額定激勵(lì)電壓的至少60%或至少大約63%。圖37示出了在調(diào)光等級范圍內(nèi)計(jì)算的光輸出分量以及組合的總輸出計(jì)算的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。至少5流明的LED組1、2的輸出光降至50V以下，而至少5流明的LED組3的輸出光降至大約90V以下。圖38不出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí),米用選擇性電流分流以旁通一組LED 的LED光引擎的示意性電路的示意圖。對于給定的來自LED的峰值照明輸出，各實(shí)施方式可有利地實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的改善和/或諧波失真的減少。光引擎電路3800包括橋式整流器3805和兩個(gè)串聯(lián)連接的LED組LED組I和LED 組2，兩者均包括多個(gè)LED。在操作中，LED組1、2 二者均可具有實(shí)質(zhì)上是施加的峰值激勵(lì)電壓的一部分的有效正向電壓。LED組1、2的組合的正向電壓結(jié)合電流限制元件可以控制峰值正向電流。電流限制元件示出為電阻器R1。在一些實(shí)施方式中，電流限制元件可包括例如一個(gè)元件或多個(gè)元件的組合，所述元件可從固定電阻器、電流控制半導(dǎo)體以及熱敏電阻器中選擇。光引擎電路3800還可包括旁通電路3810，所述旁通電路3810進(jìn)行操作以減小電路3800的有效正向開啟電壓。在各實(shí)施方式中，旁通電路3810有助于擴(kuò)展在低AC輸入激勵(lì)電平下的導(dǎo)通角，從而可例如通過構(gòu)造更接近正弦形狀的電流波形而趨向有利于功率因數(shù)和/或諧波因數(shù)。旁通電路3810包括旁通晶體管Ql (例如MOSFET、IGBT、雙結(jié)，諸如此類)，其溝道與LED組2并聯(lián)連接。溝道的導(dǎo)電性由控制端子(例如MOSFET的柵極)調(diào)制。在所述示例中，柵極電壓通過電阻器R2上拉到整流器的正輸出端子(節(jié)點(diǎn)A)，也可由NPN晶體管Q2 的集電極下拉到晶體管Ql的源極電壓附近的電壓。在各實(shí)施方式中，晶體管Ql的柵極電壓可響應(yīng)于流經(jīng)感測電阻器R3的相應(yīng)的輸入電流強(qiáng)度的平穩(wěn)和持續(xù)的變化而基本平穩(wěn)且持續(xù)地變化。當(dāng)NPN晶體管Q2的基極-發(fā)射極由足夠的經(jīng)過感測電阻器R3的LED電流正向偏置時(shí)，NPN晶體管Q2可下拉晶體管Ql的柵極電壓。所述示例還包括示例性保護(hù)元件以限制MOSFET的柵極-到-源極電壓。在本例子中，穩(wěn)壓二極管3815(例如14V擊穿電壓)可用作將施加到晶體管Ql柵極的電壓限制到安全級別。圖39示出了在AC輸入激勵(lì)低于兩個(gè)相應(yīng)的預(yù)定電平時(shí)，采用選擇性電流分流以旁通兩組LED的LED光引擎的示意性電路的示意圖。光引擎電路3900包括與圖38的光引擎電路串聯(lián)設(shè)置的附加LED組以及相應(yīng)的附加旁通電路。光引擎電路3900包括連接在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C之間的LED組I、連接在節(jié)點(diǎn)C 和節(jié)點(diǎn)D之間的LED組2，以及連接在節(jié)點(diǎn)D和節(jié)點(diǎn)B之間并與LED組1、2串聯(lián)的LED組 3。旁通電路3905、3910分別與LED組2、3并聯(lián)，以提供兩個(gè)選擇性電流分流的電平。在所述實(shí)施方式中，旁通電路3905、3910包括上拉電阻器R2、R4，所述上拉電阻器 R2、R4被連接以分別將它們的柵極電壓上拉到節(jié)點(diǎn)C、D0在另一實(shí)施方式中，上拉電阻器 R2、R4可被連接以分別將它們的柵極電壓上拉到節(jié)點(diǎn)A、C。這樣的實(shí)施方式的示例參照以下文件的至少圖5B進(jìn)行了描述編號為61/255，855，標(biāo)題為“用于畜牧業(yè)發(fā)展的LED照明裝置”，并由申請人Z.格拉卡(Z. Grajcar)于2009年10月29日提交的美國臨時(shí)專利申請， 其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。在各實(shí)施方式中，根據(jù)即時(shí)公開內(nèi)容為旁通電路3905、3910的每一個(gè)設(shè)置適當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷洪T限，可以至少改善諸如光引擎3900的AC LED光引擎中的THD和功率因數(shù)的性能(單獨(dú)的或結(jié)合的)。隨著在光引擎電路3900中的激勵(lì)電壓和輸入電流的增大，例如旁通電路中的一個(gè)在第一激勵(lì)范圍內(nèi)可從低阻抗轉(zhuǎn)換到高阻抗，而旁通電路中的另一個(gè)可在第二激勵(lì)范圍內(nèi)從低阻抗轉(zhuǎn)換到高阻抗。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，各旁通電路各自的電壓和電流門限可被設(shè)置成使得第一、第二激勵(lì)范圍至少部分地重疊。這樣的激勵(lì)的重疊范圍可通過適當(dāng)選擇電流和電壓門限設(shè)置，以得到例如具有改善的功率因數(shù)的最佳THD性能。在其它一些實(shí)現(xiàn)方式中，第一、第二激勵(lì)范圍可以基本不重疊，這可有利地促成更寬的導(dǎo)通角，舉例來說，例如實(shí)現(xiàn)接近整(例如大約97%、98%、98. 5%,99%,99. 25%,99. 5%或大約99. 75% )功率因數(shù)。各個(gè)實(shí)施方式可有利地提供例如兩個(gè)、三個(gè)或更多的旁通電路，從而在構(gòu)造更接近正弦形狀的電流波形和/或擴(kuò)展導(dǎo)通角使之更接近每半周180°時(shí)，允許附加的自由度。 附加電路可引入附加自由度，從而可針對給定的來自于LED的峰值照明輸出獲得功率因數(shù)的進(jìn)一步改善以及諧波失真的進(jìn)一步減少。圖40示出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí)采用選擇性電流分流以旁通LED組的 LED光引擎的示意性電路的示意圖。圖40所示的示意圖包括一個(gè)實(shí)施方式,該實(shí)施方式包括橋式整流器4005、電流限制電阻器Rl以及兩個(gè)并聯(lián)的LED路徑，所述兩個(gè)并聯(lián)的LED路徑中的一個(gè)可由旁通電路4010中斷。光引擎電路4000包括橋式整流器4005，所述橋式整流器4005提供經(jīng)過電阻器Rl 的單向負(fù)載電流。負(fù)載電流流經(jīng)感測電阻器R2到達(dá)兩個(gè)并聯(lián)的LED組LED組I和LED組 2，兩者均由多個(gè)LED (例如設(shè)置于串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)中)形成。負(fù)載電流還向旁通電路4010提供圍繞LED組1、2流動的偏置電流。旁通電路4010包括與通過LED組 2的電流路徑串聯(lián)的P-溝道MOSFET晶體管Q1。晶體管Ql連接成使得漏極電流從電阻器 R2流向LED組2。晶體管Ql的柵極電壓由PNP雙極面結(jié)型晶體管Q2控制，晶體管Q2的基極-發(fā)射極電壓響應(yīng)于經(jīng)過感測電阻器R2流向LED組1、2的負(fù)載電流而受到控制。響應(yīng)于流經(jīng)電阻器R2的負(fù)載電流而流動的集電極電流，導(dǎo)致流經(jīng)晶體管Q2和偏置電阻器R3的集電極電流。柵極電壓是跨越電阻器R3的電壓的函數(shù)。例如隨著集電極電流的增大，柵極電壓升高。在以額定激勵(lì)電壓進(jìn)行的操作中，晶體管Ql從大致低阻抗?fàn)顟B(tài)(例如低于100、 50、30、20、10、5. 1,0. 5,0. 1,0. 05歐姆)，到增加的阻抗?fàn)顟B(tài)(例如與電阻并聯(lián)的大致恒定電流源的等效電路)，再到高阻抗?fàn)顟B(tài)(例如大致開路)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)變，柵極電壓相應(yīng)于該平穩(wěn)轉(zhuǎn)變增大。LED組1、2中的每個(gè)均可具有為施加的峰值激勵(lì)電壓的一部分的有效正向電壓， 并且基本所有的負(fù)載電流均可在LED組1、2中分流。當(dāng)施加的峰值激勵(lì)電壓足以克服LED 組I的有效正向門限電壓時(shí)，流經(jīng)電阻器R2的負(fù)載電流響應(yīng)于流經(jīng)LED組I的電流而將增大。在一些實(shí)施方式中，流經(jīng)LED組2的電流響應(yīng)于流經(jīng)感測電阻器的電流在一定范圍內(nèi)基本平穩(wěn)并且連續(xù)的增大而基本平穩(wěn)并且連續(xù)地降低。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該范圍對應(yīng)于基本上高于LED組I的有效正向門限電壓的激勵(lì)電壓。在示例性操作中，LED組2的有效正向門限電壓基本上低于LED組I的有效正向門限電壓。根據(jù)處于AC激勵(lì)連續(xù)且平穩(wěn)增大期間的一些實(shí)施方式，負(fù)載電流首先流經(jīng)LED 組I。隨著激勵(lì)升高到LED組I的有效正向門限電壓之上，負(fù)載電流既流經(jīng)LED組I又流經(jīng)LED組2。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到門限時(shí)，隨著旁通電路4010增大晶體管Ql的溝道阻抗，經(jīng)過 LED組2的電流可平穩(wěn)且連續(xù)地向零轉(zhuǎn)換。負(fù)載電流在超過某些門限電流值時(shí)，基本只流經(jīng) LED組1，負(fù)載電流的一小部分向旁通電路4010中的晶體管Q2提供偏置電流。因此光引擎電路4000包括旁通電路4010，該旁通電路4010進(jìn)行操作以減小電路 4000的有效正向開啟電壓。在各實(shí)施方式中，旁通電路4010可有助于擴(kuò)展在低AC輸入激勵(lì)電平下的導(dǎo)通角，從而可例如通過構(gòu)造更接近正弦形狀的電流波形而趨向有利于功率因數(shù)和/或諧波因數(shù)。
圖41示出了圖40的LED光引擎具有串聯(lián)設(shè)置的附加LED組的示意性電路的示意圖。在本實(shí)施方式中，光引擎電路4000改變?yōu)榘ㄓ信c串聯(lián)電阻器Rl串聯(lián)的LED組3。在所述示例中，LED組3可提高LED組1、2的有效正向門限電壓要求?？商峁┮恍?shí)施方式，在說明的平穩(wěn)并且連續(xù)地增大的激勵(lì)電壓下，當(dāng)LED組I在低激勵(lì)電平下進(jìn)行照明時(shí)，當(dāng)LED組1、2在中激勵(lì)電平下進(jìn)行照明時(shí)，和當(dāng)在高激勵(lì)電平下，LED組2進(jìn)行照明而LED組I不進(jìn)行照明時(shí)，LED組3進(jìn)行照明。在說明的例子中，一些實(shí)施方式在LED組I和LED組2中使用不同顏色來提供基本不同的作為激勵(lì)電平的函數(shù)的復(fù)合色溫(例如，在0-100%的額定電壓范圍內(nèi)響應(yīng)于調(diào)光等級而顏色偏移)。通過為LED組I、2、3中的每個(gè)選擇適當(dāng)?shù)墓庾V輸出，一些實(shí)施方式可實(shí)現(xiàn)要求的顏色偏移能力(capability)。 圖42不出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí),米用選擇性電流分流以旁通一組LED 的LED光引擎的另一示意性電路的示意圖。圖42所示的示意圖包括光引擎電路的一個(gè)實(shí)施方式，該實(shí)施方式包括橋式整流器4205、電流限制電阻器Rl和三條并聯(lián)的LED路徑，所述三條并聯(lián)的LED路徑中的兩條可由獨(dú)立的旁通電路中斷,大致如之上參照圖40的描述。圖42的示意圖包括圖40的光引擎電路4000的元件，并且還包括第三并聯(lián)路徑， 第三并聯(lián)路徑包括可由旁通電路4210中斷的LED組3。在本實(shí)施方式中，旁通電路4010、 4210分別包括作為旁通晶體管的P-溝道MOSFET QU Q2。各旁通晶體管Ql、Q2的柵極由 PNP型雙極面結(jié)型晶體管Q3、Q4控制。PNP晶體管Q3、Q4設(shè)置為響應(yīng)流經(jīng)兩個(gè)電流感測電阻器R2、R3的電流。在本例子中，當(dāng)激勵(lì)門限低于LED組2斷開的對應(yīng)門限時(shí)，LED組3的旁通電路4210斷開。圖43示出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí)采用選擇性電流分流以旁通一組LED 的LED光引擎的又一示范性電路的示意圖。圖43所示的示意圖包括大致如之上參照圖42 所述的光引擎電路的實(shí)施方式，還包括大致如參照圖41所述的附加LED組。圖43示出了圖42的LED光引擎具有串聯(lián)設(shè)置的附加LED組的示范性電路的示意圖。在本實(shí)施方式中，光引擎電路4200改變?yōu)榘ㄓ信c串聯(lián)電阻器Rl串聯(lián)的LED組4。在所述示例中，LED組4可提高LED組1、2和3的有效正向門限電壓要求。圖44-45示出了圖9的光引擎的實(shí)施方式在調(diào)光器控制設(shè)置范圍內(nèi)的示例性復(fù)合 (composite)色溫變化圖。圖9示出了具有LED的示例性AC LED源的示意圖，出于本例的目的，所述AC LED源具有的LED可包括在負(fù)載LED (D1-D18)和形成橋式整流器的LED之間的兩個(gè)不同色溫。當(dāng)提供有改善的導(dǎo)通角時(shí)，選擇性分流電路SCI、SC2在輸入激勵(lì)條件范圍中可進(jìn)一步提供受控的色溫偏移。出于簡化解釋的目的，調(diào)光器可例如使用相位控制或脈沖寬度調(diào)制(PWM)來調(diào)制經(jīng)整流的正弦激勵(lì)電壓的rms (均方根)幅值。在圖9的示例電路中，在不同的門限設(shè)置提供兩個(gè)旁通開關(guān)為SCl提供Thl以及為SC2提供Th2。出于本圖示范例的目的，形成全波橋式整流器的LED具有額定色溫3500K， 而形成單向電流負(fù)載的LED具有額定色溫7000K。圖44示出了相對調(diào)光器控制設(shè)置的光輸出圖。在低調(diào)光器控制設(shè)置，所有的 7000K LED被旁通。隨著調(diào)光器控制增加，3500K的LED的光輸出增加。當(dāng)調(diào)光器控制設(shè)置到達(dá)滿足門限條件THl的足夠的激勵(lì)的點(diǎn)時(shí)，則中斷從LED D1-D9的電流分流，允許7000K的LED的光輸出增加。隨著調(diào)光器控制設(shè)置繼續(xù)增加，最終到達(dá)足以滿足門限條件TH2的點(diǎn)。在該點(diǎn)處， 中斷從LED D10-D18的電流分流，允許7000K的LED的光輸出進(jìn)一步增加。圖45示出了 3500K和7000K的LED的光輸出變化如何可能引起復(fù)合色溫的變化。在最低調(diào)光器控制設(shè)置，基本上所有的光輸出都從3500K的LED輸出。因此，色溫約為 3500K。隨著調(diào)光器控制設(shè)置增加，7000K的LED開始貢獻(xiàn)光輸出，所述光輸出與3500K LED的光輸出組合以形成復(fù)合光輸出。對光輸出的這種貢獻(xiàn)取決于每個(gè)LED源貢獻(xiàn)的光輸出的大小。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，圖45中復(fù)合色溫曲線的斜率不一定是平的，諸如舉例而言在門限THl和TH2之間的范圍內(nèi)。在本示例中，實(shí)際斜率可取決于3500K和7000K的LED的光輸出特性的相對的靈敏度。圖46不出了在AC輸入激勵(lì)低于預(yù)定電平時(shí)米用選擇性電流分流以旁通一組LED 的LED光引擎的示例性電路的示意圖。各實(shí)施方式對于給定的來自LED的峰值照明輸出可有利地獲得改善的功率因數(shù)和/或減少的諧波失真。圖46的光引擎電路包括橋式整流器和兩組LED =LED組I (LEDsl)和LED組 2 (LEDs2)，兩組中的每個(gè)均包含多個(gè)LED的串聯(lián)和/或并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。在操作中，LED組I和 LED組2中的每組可具有實(shí)質(zhì)上為所施加的峰值激勵(lì)電壓的一部分的有效正向電壓。它們的組合的正向電壓結(jié)合電流限制元件可控制正向電流。電流限制元件舉例而言可包括固定電阻器。光引擎電路進(jìn)一步包括操作為減小所述電路的有效正向開啟電壓的旁通電路。在各實(shí)施方式中，旁通電路可貢獻(xiàn)于擴(kuò)大在低AC輸入激勵(lì)電平下的導(dǎo)通角，從而例如通過構(gòu)造更接近正弦形狀的電流波形而趨向有利于功率因數(shù)和/或諧波因數(shù)。旁通電路包括其溝道與LED組2并聯(lián)連接的旁通晶體管(例如，MOSFET、IGBT、雙極，諸如此類)。溝道的導(dǎo)電性由控制端子(例如，MOSFET的柵極)調(diào)節(jié)。在示出的例子中， 柵極電壓通過電阻器上拉至整流器的正輸出端子，但能夠通過NPN晶體管的集電極被下拉至MOSFET的源極電壓附近的電壓。當(dāng)NPN晶體管的基極-發(fā)射極被足夠的經(jīng)過感測電阻器的LED電流正向偏置時(shí)，所述NPN晶體管可下拉MOSFET柵極電壓。所述示例進(jìn)一步包括用于限制MOSFET的柵極-至-源極電壓的示例保護(hù)元件。在此例中，齊納二極管(例如，14V擊穿電壓)可用作限制施加到MOSFET的柵極上的電壓至安全級別。圖47示出了在AC輸入激勵(lì)低于兩個(gè)相應(yīng)的預(yù)定電平時(shí)采用選擇性電流分流以旁通兩組LED的LED光引擎的示例性電路的示意圖。圖47的光引擎電路將附加的一組LED 和相應(yīng)的附加旁通電路加入至圖46的光引擎電路中。各實(shí)施方式可有利地提供例如兩或兩個(gè)以上的旁通電路，從而在構(gòu)造更接近正弦形狀的電流波形時(shí)允許附加的自由度。附加的自由度對于給定的來自于LED的峰值照明輸出，可獲得在功率因數(shù)上的進(jìn)一步的潛在改善及諧波失真的進(jìn)一步減小。圖48A-48C示出了例如圖46的光引擎電路的示例性電和光性能參數(shù)。圖48A示出了圖46中的光引擎電路的電壓和電流波形。標(biāo)為V的曲線圖畫出了為正弦波形的AC輸入激勵(lì)電壓。標(biāo)為Iin = Il的曲線圖示出了輸入電流的示例性電流波形，在此電路中，所述輸入電流與經(jīng)過LED組I的電流相同。標(biāo)為12的曲線圖表示經(jīng)過LED 組2的電流。在典型的半周期內(nèi)，LED組I直到AC輸入激勵(lì)電壓基本上超過電路中二極管的有效正向開啟時(shí)才導(dǎo)通。當(dāng)相位到達(dá)周期中的A處時(shí)，電流開始流經(jīng)LED組I和旁通開關(guān)。輸 A電流增加直至旁通電路開始在B處關(guān)閉MOSFET。在一些例子中，隨著電流在MOSFET溝道和LED組2之間分流，MOSFET可在線性區(qū)域(例如，不飽和、在二元狀態(tài)間不快速切換)中運(yùn)作。在經(jīng)過LED組2的電流12接近輸入電流時(shí)，MOSFET電流可降至零。在峰值輸入電壓激勵(lì)處，達(dá)到峰值光輸出。在AC輸入激勵(lì)電壓經(jīng)過其峰值且開始下降時(shí)，這些步驟反向進(jìn)行。圖48B示出了響應(yīng)于相位控制(例如，調(diào)光)的LED組I和LED組2的照明度 (luminance)之間的示例性關(guān)系圖。將看到針對于與調(diào)光相對應(yīng)的相位切割的逐漸增加， LED組I和LED組2中的每個(gè)的輸出亮度的相關(guān)行為。在初始以及升至導(dǎo)通角A時(shí)，相位控制并不減弱任何流經(jīng)LED組I或LED組2的電流。因此，LED組I維持其峰值亮度LI，同時(shí)LED組2維持其峰值亮度L2。當(dāng)相位控制延遲A與B之間的角度的導(dǎo)通時(shí)，LED組I的平均亮度減小，但相位控制并不影響經(jīng)過LED組2的電流分布(current profile),因此LED組2維持亮度L2。當(dāng)相位控制延遲B與C之間的角度的導(dǎo)通時(shí)，隨著相位切割的增加繼續(xù)縮短LED 組I的平均照明時(shí)間，LED組I的平均亮度繼續(xù)下降。相位控制也開始縮短LED組2的平均導(dǎo)通時(shí)間，因而隨著相位控制開啟延遲接近C，L2的亮度向零降低。當(dāng)相位控制延遲C與D之間的角度的導(dǎo)通時(shí)，在激勵(lì)輸入電平大于關(guān)閉旁通開關(guān)需要的門限的時(shí)段內(nèi)，相位控制器完全阻塞電流。因此，LED組2不運(yùn)載電流，從而不輸出光。LED組I的輸出向在D的零繼續(xù)下降。在超過D的相位切割，由于相位控制器提供的激勵(lì)電壓電平并不足以超過LED組 I的有效正向開啟電壓，因此光引擎基本上不輸出光。圖48C示出了在對圖46中的LED光引擎的相位控制下的示例性復(fù)合色溫特性。在此例中，LED組I和LED組2分別具有不同的色溫Tl和T2。參照圖48B所描述的LED組I 和LED組2的亮度行為表明，示例的光引擎隨其被調(diào)光而可改變其輸出顏色。在說明性的例子中，隨著強(qiáng)度被例如常規(guī)的相位切割調(diào)光器控制進(jìn)行調(diào)制，色溫可從冷白色轉(zhuǎn)變至較暖的紅色或綠色。在初始以及升至導(dǎo)通角A時(shí)，相位控制并不減弱LED組I和LED組2的亮度。因此，光引擎可根據(jù)元件(component)依據(jù)它們的相對強(qiáng)度的色溫的組合輸出復(fù)合色溫。當(dāng)相位控制延遲在A與B之間的角度的導(dǎo)通時(shí)，隨著低色溫LED組I的亮度減弱， 平均色溫增加(見圖48B)。當(dāng)相位控制延遲在B與C之間的角度的導(dǎo)通時(shí)，隨著增加的相位切割向零減弱較高的色溫，色溫相對快速地下降。在此范圍內(nèi)，較低色溫LED組I下降的相對緩慢，但不降至零。當(dāng)相位控制延遲在C與D之間的角度的導(dǎo)通時(shí)，唯一有貢獻(xiàn)的色溫是Tl，因而，隨著LED組I的亮度向在D的零下降，色溫保持恒定。
圖48C的示例可涵蓋這樣的實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，不同顏色的LED被空間定向和定位以產(chǎn)生復(fù)合的顏色輸出。舉例而言，多種顏色的LED可布置為形成光束,在所述光束中，來自每一 LED顏色的照明與其他顏色基本上共享共同的方位和方向。鑒于上述內(nèi)容可見，通過控制電流經(jīng)過選定LED組或從選定LED組分流，可操做復(fù)合色溫。在各種例子中，通過一或多個(gè)配置成響應(yīng)于預(yù)定AC激勵(lì)電平的旁通電路，可自動執(zhí)行流經(jīng)過LED組的電流的操作。再者，已針對給定的峰值輸出照明等級描述了各種實(shí)施方式，所述各種實(shí)施方式選擇性地分流電流以改善功率因數(shù)和/或減小諧波失真。本文中已描述了旁通電路，所述旁通電路可采用現(xiàn)有的LED模塊有利地實(shí)施或集成于LED模塊中以形成僅帶有少量元件、低功耗且低的總成本的LED光引擎。圖49A-49C、50A-50C和51A-51C示出了采用選擇性電流分流調(diào)節(jié)電路的三個(gè)示例性AC LED光引擎的性能圖，所述選擇性電流分流調(diào)節(jié)電路配置成移動作為激勵(lì)電壓的函數(shù)的色溫。在這些實(shí)驗(yàn)中，用60Hz下操作的幅值調(diào)制正弦電壓源激勵(lì)三個(gè)光引擎中的每一個(gè)。測試燈是大致如圖26或圖38中所示電路的示例性實(shí)現(xiàn)方式。對每個(gè)受測試的燈，每增加五伏記錄相關(guān)色溫(CCT)和頻譜強(qiáng)度的測量結(jié)果，直到增至額定電壓。圖49A-49C表示具有光引擎的示例性燈的測量數(shù)據(jù)，所述光引擎包括LDE組I中的紅和白LED以及LED組2中的白LED。圖49A顯示色溫值從120V下的約3796K下降到 80V下的約3162K(電壓按r.m. s計(jì)量)。這表示色溫值下降了 16.7%。在本文中這可被稱為，響應(yīng)于正弦輸入電壓激勵(lì)的幅值調(diào)制向較暖顏色移動。雖然未在這些實(shí)驗(yàn)中示出，通常類似的操作可期望從相位切割調(diào)制來減少有效AC輸入電壓激勵(lì)得到。圖49B顯示對于由額定激勵(lì)電壓的100%下降至60%的調(diào)光，在紅波長^30nm) 的峰值強(qiáng)度以基本上比藍(lán)(446nm)波長和綠(563nm)波長的峰值強(qiáng)度慢的速率下降。額定電壓從90%下降至70%，對輸入電壓的每5V的下降，藍(lán)和綠波長強(qiáng)度下降約5-9%之間， 而對輸入電壓的每5V的下降，紅波長強(qiáng)度下降約3-5%。額定輸入電壓從約83%下降至約 75%,峰值綠強(qiáng)度和峰值藍(lán)強(qiáng)度的下降速率至少是峰值紅強(qiáng)度的下降速率的2. 0倍。因此， 在此實(shí)施方式中隨著輸入電壓在從額定激勵(lì)開始的范圍下降，紅波長的相對強(qiáng)度響應(yīng)于減小的輸入激勵(lì)電壓，自動且基本平穩(wěn)地增加。在此例中，該范圍向下延伸至至少70%額定電壓。在這點(diǎn)以下，被認(rèn)為是，隨著電壓進(jìn)一步降低，LED組2中的LED可在基本非傳導(dǎo)的狀態(tài)，而LED組I中的LED傳導(dǎo)且繼續(xù)降低光輸出。圖49C顯示對于每增加5V (直至額定電壓)進(jìn)行測試的燈的從400nm到700nm的頻譜強(qiáng)度測量。根據(jù)上面參照圖49A-49B的討論，隨著電壓減小，所有波長的強(qiáng)度下降，但并不以相同的速率下降。參照圖49B討論的峰值強(qiáng)度被選為在全輸入電壓激勵(lì)下的三個(gè)局部最大值。圖50A-50C表示具有光引擎的示例性燈的測量數(shù)據(jù)，所述光引擎包括LED組I中的白LED以及LED組2中的紅和白LED。圖50A顯示色溫值從120V下的約4250K上升到 60V下的約5464K(電壓按r.m. s計(jì)量)。這表示色溫值上升了 28. 5%。在本文中這被稱為，響應(yīng)于正弦輸入電壓激勵(lì)的幅值調(diào)制向較冷顏色移動(例如，調(diào)光至冷白色)。雖然未在這些實(shí)驗(yàn)中示出，通常類似的操作可期望從相位切割調(diào)制以減少有效AC輸入電壓激勵(lì)中得到。圖50B顯示對于由額定激勵(lì)電壓的100%下降至75%的調(diào)光，在綠(560nm)波長
25的峰值強(qiáng)度以基本上比藍(lán)(446nm)波長和紅波長^24nm)的峰值強(qiáng)度慢的速率下降。額定電壓從約96%下降至75%，對輸入電壓的每5V的下降，藍(lán)和紅波長強(qiáng)度下降約6-13% 之間，而對于輸入電壓的每5V的下降，綠波長強(qiáng)度下降約2-10%。額定輸入電壓從約96% 下降至約75%，峰值紅強(qiáng)度和藍(lán)強(qiáng)度的下降速率的范圍為從高于峰值綠強(qiáng)度下降速率的約 37%變到約300%。因此，在此實(shí)施方式中隨著輸入電壓在從額定激勵(lì)開始的范圍下降，綠波長的相對強(qiáng)度響應(yīng)于減小的輸入激勵(lì)電壓，自動且基本平穩(wěn)地增加。在此例中，該范圍向下延伸至至少約75%的額定電壓。在這點(diǎn)以下，被認(rèn)為是，隨著電壓進(jìn)一步降低，LED組2 中的LED可進(jìn)入基本非傳導(dǎo)狀態(tài)，而LED組I中的LED傳導(dǎo)且繼續(xù)降低光輸出。 圖51C顯示每增加5V (直至額定電壓)進(jìn)行測試的燈從400nm到700nm的頻譜強(qiáng)度測量。根據(jù)上面參照圖51A-51B的討論，隨著電壓減小，所有波長的強(qiáng)度下降，但并不以相同的速率下降。參照圖51B討論的峰值強(qiáng)度被選為在全輸入電壓激勵(lì)下的三個(gè)局部最大值。圖51A-51C表示具有光引擎的示例性燈的測量數(shù)據(jù)，所述光引擎包括LED組I中的綠和白LED以及LED組2中的白LED。圖51A顯示色溫值從120V下的約6738K上升到 60V下的約6985K(電壓按r.m. s計(jì)量)。這表示色溫值上升了 3. 6%。在本文中這被稱為， 響應(yīng)于正弦輸入電壓激勵(lì)的幅值調(diào)制向較冷顏色移動。雖然未在這些實(shí)驗(yàn)中示出，通常類似的操作可期望從相位切割調(diào)制以減少有效AC輸入電壓激勵(lì)中得到。]圖51B顯示對于由額定激勵(lì)電壓的100%下降至65%的調(diào)光，在峰值強(qiáng)度紅波長(613nm)的峰值強(qiáng)度以基本上比藍(lán)(452nm)波長和綠波長(521nm)的峰值強(qiáng)度快的速率下降。額定電壓從約96%下降至70%，對輸入電壓的每5V的下降，藍(lán)和紅波長強(qiáng)度下降約 3-8%之間，而對于輸入電壓每5V的下降，紅波長強(qiáng)度下降約7-12%。額定輸入電壓從約 96%下降至約71 %，峰值紅強(qiáng)度的下降速率高于峰值綠和藍(lán)強(qiáng)度的下降速率的約40%。因此，在此實(shí)施方式中隨著輸入電壓從額定激勵(lì)開始的范圍下降，紅波長的相對強(qiáng)度響應(yīng)于減小的輸入激勵(lì)電壓，自動且基本平穩(wěn)地減少。在此例中，該范圍向下延伸至約65%的額定電壓。在這點(diǎn)以下，被認(rèn)為是，隨著電壓進(jìn)一步降低，LED組2中的LED可進(jìn)入基本非傳導(dǎo)狀態(tài)，而LED組I中的LED傳導(dǎo)且繼續(xù)降低光輸出。圖51C顯示每增加5V (直至額定電壓)進(jìn)行測試的燈從400nm到700nm的頻譜強(qiáng)度測量。根據(jù)上面參照圖51A-51B的討論，隨著電壓減小，所有波長的強(qiáng)度下降，但并不以相同的速率下降。參照圖51B討論的峰值強(qiáng)度被選為在全輸入電壓激勵(lì)下的三個(gè)局部最大值，只是(except that)被選的紅波長沒有可用(available)的局部強(qiáng)度最大值點(diǎn)。因此，從本文的公開可理解的是，基于適當(dāng)選擇LED組和設(shè)置一或多個(gè)選擇性電流分流調(diào)節(jié)電路以調(diào)制選定LED組周圍的旁通電流，可實(shí)施或設(shè)計(jì)作為輸入激勵(lì)波形的函數(shù)的色溫的偏移。針對照明應(yīng)用的范圍，每一組中二極管的數(shù)目、激勵(lì)電壓、相位控制范圍、 二極管顏色和峰值強(qiáng)度參數(shù)的選擇可被操縱以獲得改善的電和/或光輸出性能。盡管已經(jīng)參照附圖描述了各個(gè)實(shí)施方式，但是其它實(shí)施方式也是可能的。例如，可響應(yīng)于來自分散、集成或?yàn)榉稚⒑图啥呓M合的模擬元件或數(shù)字元件的信號來控制某些旁通電路的實(shí)現(xiàn)方式。一些實(shí)施方式可包括程控的和/或可編程的設(shè)備(例如PLA、PLD、 ASIC、微控制器、微處理器)，并且可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲器，所述數(shù)據(jù)存儲器(例如單元(cell)、寄存器、塊、頁)提供單級或多級數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲能力，所述數(shù)據(jù)存儲器可為易失性和/或非易失性。一些控制功能可通過硬件、軟件、固件或它們的任意組合而實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括一組指令，該指令被處理器設(shè)備執(zhí)行時(shí)，導(dǎo)致處理器執(zhí)行規(guī)定的功能。這些功能可結(jié)合與處理器可操作通信的受控設(shè)備而執(zhí)行。可包括軟件的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可存儲在有形嵌入地存儲在存儲介質(zhì)(例如電子、磁性或轉(zhuǎn)動的存儲設(shè)備)的數(shù)據(jù)存儲器中，并且可被固定或移除(例如，硬盤、軟盤、拇指驅(qū)動器、⑶、DVD)。各實(shí)施方式中LED的數(shù)量是示例性的，并不具有限定意義?？筛鶕?jù)所選LED的正向電壓降以及施加的由源提供的激勵(lì)幅值來設(shè)計(jì)LED的數(shù)量。例如，參照圖26，可減少節(jié)點(diǎn) A、C之間的LED組1、2中的LED的數(shù)量來獲得改善的功率因數(shù)。節(jié)點(diǎn)A、C之間的LED可有利地并聯(lián)放置，從而根據(jù)它們相對的占空比來基本上平衡這兩組LED之間的負(fù)載，例如，相對于LED組3的負(fù)載。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，每當(dāng)從源獲取輸入電流時(shí)，電流可從節(jié)點(diǎn)A流到 C，而節(jié)點(diǎn)C、B之間的電流基本上只在峰值激勵(lì)周圍流動。在各實(shí)施方式中，裝置和方法可有利地改善功率因數(shù)，而不必引入與LED串串聯(lián)的大致電阻性的耗散元件。在示例性實(shí)施方式中，照明裝置中的一個(gè)或多個(gè)LED可具有不同顏色和/或電氣特性。例如，圖6的實(shí)施方式的整流器LED(只在交替的半周期內(nèi)承載電流)可與在全部四個(gè)象限期間承載電流的負(fù)載LED具有不同的色溫。根據(jù)另一實(shí)施方式，例如可包括附加元件以減少流經(jīng)二極管的反向漏電流。例如可包括非LED的低反向漏電流整流器，其與整流器的兩條支路串聯(lián)，以最小化在整流器中的正負(fù)電流路徑中的反向漏電流。根據(jù)另一實(shí)施方式，到整流器的AC輸入可由其它功率處理電路改變。例如，可使用調(diào)光器模塊，其利用相位控制在每個(gè)半周期內(nèi)的選定點(diǎn)處延遲開啟和/或中斷電流流動。在一些情況下，即使電流由于調(diào)光器模塊而失真，諧波改善仍然可以有利地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)整流正弦電壓波形經(jīng)過例如調(diào)光器模塊、調(diào)壓變壓器或變阻器進(jìn)行了幅值調(diào)制，仍然可以獲得改善的功率因數(shù)。在一個(gè)例子中，激勵(lì)電壓可具有大致的正弦波形，例如在50或60Hz，線電壓約 120VAC。在一些例子中，激勵(lì)電壓可為經(jīng)過調(diào)光電路處理的大致正弦波形，所述調(diào)光電路例如為進(jìn)行操作以在每個(gè)半周期內(nèi)的選定相位延遲開啟或中斷關(guān)閉的相位控制開關(guān)。在一些例子中，調(diào)光器可調(diào)制AC正弦電壓(例如AC-到-AC變換器)的幅值，或調(diào)制整流正弦波形(例如DC-到-DC變換器)。行頻(line frequencies)例如可包括約50、約60、約100或約400Hz。在一些實(shí)施方式中，基本(fundamental)操作頻率可基本低于IkHz,這可有利地減少超出可與諧波電流關(guān)聯(lián)的許可射頻發(fā)射的問題。在一些實(shí)施方式中，操作中大致平滑的線性波形可有利地產(chǎn)生基本可忽略的諧波電平。一些例子可以在音頻或射頻范圍內(nèi)可以基本忽略的低電平和低頻率發(fā)射傳導(dǎo)的或輻射的發(fā)射。一些實(shí)施方式基本不要求過濾元件以滿足廣泛適用的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通常規(guī)定傳導(dǎo)的或輻射的電磁發(fā)射，例如應(yīng)用于住宅的或商務(wù)的照明產(chǎn)品的那些標(biāo)準(zhǔn)。例如，各實(shí)施方式可在住宅或商務(wù)應(yīng)用中有利地進(jìn)行操作而無需過濾元件，所述過濾元件諸如電容器(例如鋁質(zhì)電解電容器)、電感器、扼流圈或磁場或電場吸收或屏蔽材料。因此，這些實(shí)施方式可有利地提供高效率、可調(diào)光的照明，而無需考慮與這樣的過濾元件相關(guān)的成本、重量、封裝、 有害物質(zhì)和體積。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，旁通電路可制造在集成有部分或全部照明LED的單個(gè)晶粒上。例如，AC LED模塊可包括晶粒,所述晶粒包括待旁通的成組的一個(gè)或多個(gè)LED,所述晶粒還可包括部分或全部旁通電路元件和相互連接。這些實(shí)現(xiàn)方式通過減少或基本消除與旁通電路的實(shí)施方式相關(guān)的布置和接線，基本上進(jìn)一步降低了裝配和元件的成本。例如，旁通電路與LED集成在相同晶粒上或混合電路組件上可消除至少一條接線或一處接口電氣連接。在說明性的例子中，在分立基板(separate substrates)上的旁通電路與LED之間的電氣接口可包括接線或其它互聯(lián)方式(例如，板對板連接器(header))以允許電流分流到旁通電路以及允許電流分流離開被旁通的LED。在集成的實(shí)施方式中，可基本減小或消除用于元件放置的空間和/或用于旁通路徑的互聯(lián)路由，進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)的AC LED光引擎的成本降低和小型化。如本文中一般用于正弦激勵(lì)的，導(dǎo)通角一般是指整流正弦波形的(半周期的 180° )的部分(以度來測量)，在該整流正弦波的期間，基本激勵(lì)輸入電流流入負(fù)載中的一個(gè)或多個(gè)LED以使LED發(fā)光。作為說明，電阻性負(fù)載可具有180°的導(dǎo)通角。由于每個(gè)二極管的正向開啟電壓，典型的LED負(fù)載可呈現(xiàn)小于180°的導(dǎo)通角。在說明性的例子中，例如可在60Hz用額定120V正弦電壓激勵(lì)A(yù)C輸入，但是不限于此特定的電壓、波形或頻率。例如，一些實(shí)現(xiàn)方式可在400Hz以115V方波的AC輸入激勵(lì)進(jìn)行操作。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，激勵(lì)例如可為基本單極(整流)正弦、矩形、三角形或梯形周期波形。在各實(shí)施方式中，AC激勵(lì)的峰值電壓可為大約46、50、55、60、65、70、80、90、100、 110、115、120、125、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、260、280、300、 350、400、500、600、800、1000、1100、1300 或至少大約 1500V。示例性調(diào)光器模塊可通過響應(yīng)于通過與電位計(jì)相連(coupled)的滑動控制器的用戶輸入進(jìn)行操作。在其它實(shí)施方式中，可采用一個(gè)或多個(gè)其它輸入來增加或替換用戶控制輸入。例如，供給光引擎的AC激勵(lì)可響應(yīng)于自動生成的模擬和/或數(shù)字輸入(單獨(dú)或結(jié)合用戶輸入)而進(jìn)行調(diào)制。例如，可編程的控制器可提供控制信號以為調(diào)光控制模塊的建立操作點(diǎn)。示例性調(diào)光器模塊可包括相位控制模塊，用于控制AC激勵(lì)波形的哪部分被阻止 (blocked)供給示例性光引擎電路的端子。在其它實(shí)施方式中，可采用一種或多種其它技術(shù) (單獨(dú)地或結(jié)合地)對AC激勵(lì)進(jìn)行調(diào)制。例如，可使用脈沖寬度調(diào)制(單獨(dú)或與相位控制結(jié)合)以在大致高于基本AC激勵(lì)頻率的調(diào)制頻率下對AC激勵(lì)進(jìn)行調(diào)制。在一些例子中，AC激勵(lì)信號的調(diào)制可采用去激勵(lì)(deenergized)模式,在該模式中基本不向光引擎施加激勵(lì)。因此，一些實(shí)現(xiàn)方式可包括與激勵(lì)調(diào)制控制器(例如相位控制模塊)結(jié)合的隔離(disconnected)開關(guān)(例如固態(tài)繼電器或機(jī)械繼電器)。隔離開關(guān)可以串聯(lián)設(shè)置以中斷到光引擎的AC激勵(lì)的供給連接。在一些例子中，隔離開關(guān)可設(shè)置在從電氣設(shè)施源接收AC輸入并向調(diào)光器模塊分配AC激勵(lì)的斷路器面板上。在一些例子中，可將隔離開關(guān)設(shè)置在電路上的、與斷路器面板上的節(jié)點(diǎn)不同的節(jié)點(diǎn)上。一些例子可包括設(shè)置為響應(yīng)于自動輸入信號(例如來自可編程控制器)和/或放置于預(yù)定位置的用戶輸入元件 (例如，被移動到運(yùn)行位置盡頭、被推入以與開關(guān)接合等)的隔離開關(guān)。一些實(shí)施方式可提供要求的強(qiáng)度以及一個(gè)或多個(gè)對應(yīng)的顏色轉(zhuǎn)移特性。一些實(shí)施方式可基本減小可調(diào)光的LED光源的成本、尺寸、元件數(shù)量、重量、可靠性和效率。在一些實(shí)施方式中，選擇性電流分流電路可以減小的諧波失真和/或功率因數(shù)對使用例如非常簡單、低成本、低功率的電路的AC輸入電流波形進(jìn)行操作。因此，一些實(shí)施方式可降低照明的能量要求，使用簡單的調(diào)光控制器(dimmer control)在生物周期中提供要求的照明亮度和顏色，并且避免以不需要的波長進(jìn)行的照明。一些實(shí)施方式可有利地封閉在防水殼體內(nèi)，從而允許使用加壓冷水噴射進(jìn)行清洗。在幾個(gè)實(shí)施方式中，殼體可被加固，需要低成本的材料和組件，并且在操作中向LED光引擎提供基本散熱。各示例可包括透鏡，以提供大致均勻和 /或定向的照明圖案。一些實(shí)施方式可提供簡單且低成本的安裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可包括與懸垂繩(drop cord)的簡單連接。在一些實(shí)施方式中，用于實(shí)現(xiàn)基本減少的諧波失真的附加電路可包括單個(gè)晶體管，或者可進(jìn)一步包括第二晶體管和電流感測元件。在一些例子中，電流傳感器可包括一部分LED電流流過的電阻性元件。在一些實(shí)施方式中，可將諧波改善電路與受諧波改善電路控制的一個(gè)或多個(gè)LED集成在一個(gè)晶粒上，從而大大減小尺寸和制造成本。在一些例子中， 諧波改善電路可與相應(yīng)的受控LED集成在公共晶粒上，而無需增加單獨(dú)制造LED需要的工藝步驟數(shù)目。在各實(shí)施方式中，例如使用半波或全波整流基本改善AC驅(qū)動LED負(fù)載的AC 輸入電流的諧波失真。盡管可使用螺口型插座(有時(shí)也稱為“愛迪生螺紋”式插座)構(gòu)成到LED光引擎的電氣接口并為LED燈組件提供機(jī)械支撐，但是也可使用其它類型的插座。一些實(shí)施方式可使用卡口(bayonet)式接口，其以一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電的徑向?qū)虻牟迥_(pin)為特征,在LED 燈組件旋轉(zhuǎn)到位時(shí)該插腳與插座中對應(yīng)的槽相接合并且產(chǎn)生電氣及機(jī)械支撐連接。一些 LED燈組件可使用例如能夠與對應(yīng)插座接合的兩個(gè)或多個(gè)接觸插腳，例如，使用扭轉(zhuǎn)運(yùn)動以既電氣又機(jī)械的方式將插腳接合入插座。例如(但不限于此)，例如在市售的GU-10型燈中的，電氣接口可使用兩個(gè)插腳的設(shè)置。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括多個(gè)指令，該指令由處理器執(zhí)行時(shí)使得處理器調(diào)節(jié)照明裝置(包括LED照明裝置)的色溫和/或光強(qiáng)。色溫可由復(fù)合光裝置操縱，該復(fù)合光裝置將具有一個(gè)或多個(gè)色溫的一個(gè)或多個(gè)LED與一個(gè)或多個(gè)非LED光源(各自具有唯一的色溫和/或光輸出特性)相結(jié)合。例如(但不限于此)，多個(gè)色溫LED可與一個(gè)或多個(gè)熒光燈、白熾燈、鹵素?zé)艉?或水銀燈光源相結(jié)合以在激勵(lì)條件范圍內(nèi)提供所需的色溫特性。盡管一些實(shí)施方式可有利的平穩(wěn)地隨著供給光引擎的AC激勵(lì)的降低而將照明設(shè)備輸出顏色從冷色轉(zhuǎn)換到暖色，但是也可采用其它的實(shí)現(xiàn)方式。例如，減小AC輸入激勵(lì)可將LED設(shè)備的色溫從較暖色轉(zhuǎn)變?yōu)檩^冷色。在一些實(shí)施方式中，可以控制材料的選擇和處理以調(diào)節(jié)LED色溫和其它光輸出參數(shù)(如強(qiáng)度、方向)，從而提供產(chǎn)生要求的復(fù)合特性的LED。對LED適當(dāng)?shù)倪x擇以提供所需色溫，并結(jié)合適當(dāng)應(yīng)用和對旁通電路門限的確定可有利的在輸入激勵(lì)的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)色溫變化的適應(yīng)(tailoring)。在一些實(shí)施方式中，例如可通過變壓器分接頭的受控切換來調(diào)制激勵(lì)電壓的幅值。通常，分接頭的一些結(jié)合與多種不同的匝數(shù)比相關(guān)。例如，可使用固態(tài)繼電器或機(jī)械繼電器在變壓器的初級和/或次級上的多個(gè)可用分接頭中進(jìn)行選擇，從而提供最接近要求的 AC激勵(lì)電壓的匝數(shù)比。
在一些例子中，由能夠在操作范圍內(nèi)提供對AC激勵(lì)電壓的平穩(wěn)且連續(xù)調(diào)節(jié)的調(diào)壓變壓器(例如自耦變壓器)對AC激勵(lì)幅值進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方式中，由變速/ 變壓機(jī)電發(fā)電機(jī)(例如柴油動力發(fā)電機(jī))產(chǎn)生AC激勵(lì)。采用受控速度和/或電流參數(shù)對發(fā)電機(jī)進(jìn)行操作，以向基于LED的光引擎提供要求的AC激勵(lì)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，可使用公知的固態(tài)和/或機(jī)電方法提供到光引擎的AC激勵(lì)，所述方法可結(jié)合AC-DC整流、DC-DC變換(例如升降壓、升壓、降壓、回掃)、DC-AC反轉(zhuǎn)(如半橋或全橋、變壓器耦合)和/或直接的AC-AC變換。固態(tài)切換技術(shù)例如可單獨(dú)地或與適當(dāng)?shù)恼{(diào)制策略(例如脈沖密度、脈沖寬度、脈沖跳躍、需求等)相結(jié)合地使用諧振(例如準(zhǔn)諧振、諧振)、零交叉(例如零電流、零電壓)切換技術(shù)。在說明性的實(shí)施方式中，整流器可接收AC(例如正弦)電壓，并且向串聯(lián)設(shè)置的 LED模塊傳輸基本單向的電流。當(dāng)AC輸入電壓低于預(yù)定等級時(shí)，通過在成串的二極管的至少一個(gè)二極管周圍進(jìn)行電流分流可以減小LED負(fù)載的有效開啟電壓。在各個(gè)示例中，LED串的選擇性電流分流可擴(kuò)展輸入電流的導(dǎo)通角，從而基本減少AC LED照明系統(tǒng)的諧波失真。在各實(shí)施方式中，裝置和方法可有利地改善功率因數(shù)，而不必引入與LED串串聯(lián)的大致電阻性的耗散元件。例如通過對在AC激勵(lì)的預(yù)定門限值下、流經(jīng)所選LED的一個(gè)或多個(gè)電流路徑的受控調(diào)制，LED負(fù)載對于增高的AC激勵(lì)電平可提供增高的有效開啟正向電壓電平。對于給定的導(dǎo)通角，可相應(yīng)地減小用于維持要求的峰值輸入激勵(lì)電流的有效電流限制電阻值。 各實(shí)施方式通過操作LED以在AC輸入激勵(lì)頻率兩倍的頻率下運(yùn)載單向電流，從而提供基本減小的光強(qiáng)度調(diào)制，所述光強(qiáng)度調(diào)制向人或動物提供可能被察覺的閃爍。例如，全波整流器可分別響應(yīng)于50或60Hz正弦輸入電壓激勵(lì)而提供100或120Hz負(fù)載電流(整流正弦波)。增加的負(fù)載頻率引起相應(yīng)的照明的閃爍頻率的增加，這容易使閃爍能量達(dá)到或超過能夠被人或動物察覺的等級。另外，本文所述的具有選擇性電流分流的光引擎的一些實(shí)施方式可基本增加導(dǎo)通角，這可相應(yīng)地減小“停滯時(shí)間”，在所述“停滯時(shí)間”內(nèi)LED不輸出光。在各個(gè)實(shí)施方式中，這些操作可進(jìn)一步有利地減緩可檢測的光幅值調(diào)制效應(yīng)(如果有的話)。示例性裝置和相關(guān)方法可包括旁通模塊，用于調(diào)制一條或多條電流路徑的導(dǎo)電性以提供第一 LED設(shè)置，所述第一 LED設(shè)置在最小輸出照明附近傳導(dǎo)，并且比在最大輸出照明傳導(dǎo)的第二 LED設(shè)置具有更大的導(dǎo)通角。在說明性的例子中，當(dāng)AC輸入激勵(lì)高于預(yù)定門限電壓或電流時(shí)，與第二 LED設(shè)置的一部分并聯(lián)的旁通路徑的導(dǎo)電性可以減小。旁通路徑可在輸入激勵(lì)低于預(yù)定門限時(shí)提供減小的有效開啟電壓。對于給定的最大輸入激勵(lì)下的最大輸出照明，旁通模塊可控制流過所選LED的電流，以構(gòu)建功率因數(shù)基本改善和諧波失真減小的輸入電流波形。在各個(gè)示例中，電流調(diào)制可擴(kuò)展從電源獲得的輸入激勵(lì)電流的有效導(dǎo)通角。在一些例子中，調(diào)制可產(chǎn)生(draw)被構(gòu)造為基本近似于輸入激勵(lì)電壓的基頻的波形和相位的輸入激勵(lì)電流，從而導(dǎo)致改善的諧波失真和/或功率因數(shù)。在說明性的例子中，可減小LED負(fù)載的開啟電壓，直到激勵(lì)輸入電流或其相關(guān)的周期性激勵(lì)電壓達(dá)到預(yù)定門限電平，并且當(dāng)激勵(lì)電流或電壓基本高于預(yù)定門限電平時(shí)停止減小開啟電壓。各實(shí)施方式可實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，一些實(shí)施方式可以容易地合并來提供改善的電氣特性和/或調(diào)光性能，無需重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有的LED模塊。例如，使用少量離散元件結(jié)合現(xiàn)有的LED模塊即可容易地實(shí)現(xiàn)一些實(shí)施方式。一些實(shí)現(xiàn)方式例如可使用非常簡單、 低成本、低功率的電路來基本減小AC輸入電流波形的諧波失真。在一些實(shí)施方式中，用于實(shí)現(xiàn)基本減少的諧波失真的附加電路可包括單個(gè)晶體管，或者進(jìn)一步包括第二晶體管和電流感測元件。在一些例子中，電流傳感器可為電阻性元件，一部分LED電流流過該電阻性元件。在一些實(shí)施方式中，將諧波改善電路與一個(gè)或多個(gè)受諧波改善電路控制的LED集成在一個(gè)晶粒上，從而大大減小尺寸和制造成本。在一些例子中，諧波改善電路可與相應(yīng)的受控 LED集成在公共晶粒上，無需增加單獨(dú)制造LED需要的工藝步驟。在各實(shí)施方式中，例如使用半波或全波整流，基本改善了 AC-驅(qū)動LED負(fù)載的AC輸入電流的諧波失真。一些實(shí)施方式可為LED組提供多個(gè)并聯(lián)的LED路徑，以平衡經(jīng)過所有LED組的每條路徑之間的與該路徑例如在額定激勵(lì)下承載的電流的均方根近似成比例的電流負(fù)載。這種平衡可在AC LED光引擎的使用壽命內(nèi)有利地實(shí)現(xiàn)晶粒的大致平衡的老化 (degradation)。裝置和相關(guān)的方法通過以下方式減小激勵(lì)電流的諧波失真將激勵(lì)電流從設(shè)置在串聯(lián)電路中的多個(gè)LED上基本分流走，直至電流或其相關(guān)的周期性激勵(lì)電壓達(dá)到預(yù)定門限電平，并在激勵(lì)電流或電壓基本大于預(yù)定門限電平時(shí)終止電流分流。在說明性的實(shí)施方式中，整流器可接收AC(例如，正弦)電壓并傳輸單向電流至一串串聯(lián)連接的LED。在AC電壓小于預(yù)定電平時(shí)，通過在二極管串中的至少一個(gè)二極管周圍分流電流，可減小二極管串的有效開啟門限電壓。在多個(gè)例子中，LED串內(nèi)的選擇性電流分流可擴(kuò)大輸入電流的導(dǎo)通角， 從而基本減小ACLED照明系統(tǒng)的諧波失真。本說明書公開了與LED照明系統(tǒng)的高功率因數(shù)和低諧波失真的架構(gòu)相關(guān)的技術(shù)。 相關(guān)例子可參見在先申請的與本公開文件具有相同發(fā)明人關(guān)系(inventorship)的公開文件。在一些實(shí)施方式中，可將實(shí)現(xiàn)方式與其它元件集成，所述其它元件諸如包裝和/ 或熱管理硬件。與此處描述的實(shí)施方式有利地集成的熱元件或其它元件的示例例如參照以下文件的圖15進(jìn)行了描述編號為2009/0185373A1，由Z.格拉卡于2008年11月19日提交的美國公開申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。在AC激勵(lì)下改善顏色轉(zhuǎn)移LED照明裝置的功率因子并減少顏色轉(zhuǎn)移LED照明裝置的諧波失真的技術(shù)的示例，例如參照以下文件的圖20A-20C進(jìn)行了描述編號為 61/233，829，標(biāo)題為“減少LED負(fù)載的諧波失真”，并由申請人Z.格拉卡于2009年8月14 日提交的美國臨時(shí)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。對于采用AC激勵(lì)的調(diào)光和顏色轉(zhuǎn)移LED的技術(shù)的示例，例如參照以下文件的各個(gè)附圖進(jìn)行了描述編號為61/234，094，標(biāo)題為“可調(diào)光AC LED照明裝置的色溫偏移控制”， 并由申請人Z.格拉卡于2009年8月14日提交的美國臨時(shí)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。LED燈組件的示例，例如參照以下文件的附圖進(jìn)行了描述編號為29/345833，標(biāo)題為“LED筒燈(downlight)組件”，并由Z.格拉卡于2009年10月22日提交的美國外觀設(shè)計(jì)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。各實(shí)施方式可加入一個(gè)或多個(gè)電氣接口，以建立從照明裝置到激勵(lì)源之間的電氣連接。使用在筒燈的一些實(shí)施方式中的電氣接口的例子，例如參照至少以下文件的圖1-3 或5進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)描述編號為29/342578，標(biāo)題為“燈組件”，并由Z.格拉卡于2009 年10月27日提交的美國外觀設(shè)計(jì)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。對于示出AC LED光引擎的示例性選擇性分流電路(包括集成模塊封裝)的更多實(shí)施方式，例如參照以下文件的至少圖1、2、5A-5B、7A-7B和10A-10B進(jìn)行了描述編號為 61/255，491，標(biāo)題為“高功率因數(shù)和低諧波失真LED照明裝置的架構(gòu)”，并且由申請人Z.格拉卡于2009年10月28日提交的美國臨時(shí)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。各實(shí)施方式可涉及用于牲畜的可調(diào)光照明裝置的應(yīng)用。這樣的裝置和方法的例子，例如參照至少以下文件的圖3、5A-6C進(jìn)行了描述編號為61/255，855，標(biāo)題為“畜牧業(yè)發(fā)展的LED照明裝置”，并由Z.格拉卡于2009年10月29日提交的美國臨時(shí)專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中?！?shí)現(xiàn)方式可包括使用具有順應(yīng)插腳(complaint pins)的LED將AC LED光引擎安裝到電路基板，部分所述順應(yīng)插腳可提供基本的散熱能力。這樣的裝置和方法的例子， 例如參照至少以下文件的圖11-12進(jìn)行了描述編號為12/705，408，標(biāo)題為“發(fā)光二極管組件和方法”，并由Z.格拉卡于2010年2月12日提交的美國專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。在AC激勵(lì)下的顏色轉(zhuǎn)移LED照明的改善功率因數(shù)和減少諧波失真的技術(shù)的更多示例，例如參照以下文件的圖21-43進(jìn)行了描述編號為12/785，498，標(biāo)題為“減少LED負(fù)載的諧波失真”，并且由申請人Z.格拉卡于2010年5月24日提交的美國專利申請，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。已經(jīng)參照附圖或其他在各方面對多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了描述。在一個(gè)示例性方面，光引擎中的電流調(diào)節(jié)方法包括這一步驟提供一對適于接收極性交替的激勵(lì)電壓的輸入端子。流入一對端子中的每個(gè)端子的電流大小相等而極性相反。該方法還包括提供設(shè)置在第一網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為響應(yīng)于超過至少與第一網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的正向門限電壓的激勵(lì)電壓而傳導(dǎo)所述電流。該方法還包括提供設(shè)置在與第一網(wǎng)絡(luò)為串聯(lián)關(guān)系的第二網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)LED。該示例性電流調(diào)節(jié)方法還包括這一步驟提供與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)并與第一網(wǎng)絡(luò)為串聯(lián)關(guān)系的旁通路徑。另一步驟是響應(yīng)于在所述電流幅值增加到門限電流值以上的范圍，動態(tài)增大旁通路徑的阻抗，所述阻抗作為電流幅值的基本平穩(wěn)且連續(xù)的函數(shù)，并且當(dāng)跨越旁通路徑的電壓降基本低于與第二網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的正向門限電壓時(shí)，允許所述電流流過第一網(wǎng)絡(luò)，并且將所述電流從第二網(wǎng)絡(luò)上基本分流。在各個(gè)例子中，該方法可包括響應(yīng)于跨越旁通路徑的電壓降增加到第二網(wǎng)絡(luò)的正向電壓以上，以基本線性的方式將所述電流從所述旁通路徑轉(zhuǎn)換到第二網(wǎng)絡(luò)。選擇性旁通的步驟還可包括當(dāng)激勵(lì)電壓高于第二門限時(shí)允許電流經(jīng)過所述第一、第二網(wǎng)絡(luò)。選擇性旁通的步驟還可包括響應(yīng)于超過第二門限的激勵(lì)電壓的大小的基本平穩(wěn)且連續(xù)的增加，基本平穩(wěn)且連續(xù)地減小正被從所述第二網(wǎng)絡(luò)分流的電流。選擇性旁通的步驟還可包括接收表示所述電流大小的控制輸入信號。該步驟包括改變與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的路徑的阻抗，其中阻抗隨著激勵(lì)電壓在第一門限與第二門限之間的至少一部分范圍內(nèi)的增加而單調(diào)增加。該步驟還包括在激勵(lì)電壓的大小在第一門限處或在第一門限與第二門限之間的至少一部分范圍內(nèi)時(shí)，提供與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的低阻抗路徑。選擇性旁通的步驟可包括當(dāng)激勵(lì)電壓基本高于第二門限時(shí)，提供與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的基本聞阻抗路徑。在一些實(shí)施方式中，該方法可包括將在輸入端子處接收的激勵(lì)電壓整流成基本單極性的電壓激勵(lì)以驅(qū)動所述電流。該方法還可包括以激勵(lì)電壓的頻率的整數(shù)倍數(shù)的基頻對所述電流進(jìn)行選擇性旁通。整數(shù)倍數(shù)可至少為3.在另一示例性方面中，光引擎可包括一對適于接收極性交替激勵(lì)電壓的輸入端子。流入一對端子中的每個(gè)端子的電流大小相等而極性相反。光引擎包括設(shè)置在第一網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)，所述第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為響應(yīng)于至少超過與第一網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的正向門限電壓大小的第一門限的激勵(lì)電壓而傳導(dǎo)所述電流。光引擎還包括設(shè)置在與第一網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的第二網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)LED。第二網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為響應(yīng)于至少超過與第一網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的正向電壓大小以及與第二網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的正向電壓大小之和的第二門限的激勵(lì)電壓而傳導(dǎo)所述電流。光引擎還包括用于當(dāng)激勵(lì)電壓低于第二門限時(shí)，通過允許電流流過第一網(wǎng)絡(luò)并基本分流電流離開第二網(wǎng)絡(luò)而選擇性旁通第二網(wǎng)絡(luò)的裝置。例如(但不限于此)，用于選擇性旁通的裝置至少參照圖19、26和38-43進(jìn)行了描述。在一些實(shí)施方式中，選擇性旁通裝置還可在激勵(lì)電壓處于第一門限與第二門限之間的至少一部分范圍內(nèi)時(shí)，允許電流流過第一網(wǎng)絡(luò)，并分流電流離開第二網(wǎng)絡(luò)。選擇性旁通裝置還可在激勵(lì)電壓高于第二門限時(shí)允許電流流過所述第一、第二網(wǎng)絡(luò)。選擇性旁通裝置還可響應(yīng)于超過第二門限的激勵(lì)電壓的大小的基本平穩(wěn)且連續(xù)的增加而操作為基本平穩(wěn)且連續(xù)地減小流經(jīng)旁通裝置的電流。在一些例子中，選擇性旁通裝置可包括響應(yīng)于電流大小的控制輸入。選擇性旁通裝置可操作為呈現(xiàn)與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的可變阻抗路徑，使得可變阻抗隨著激勵(lì)電壓在第一門限與第二門限之間的至少一部分范圍內(nèi)的增加而單調(diào)增加。選擇性旁通裝置可操作為在激勵(lì)電壓的大小處于第一門限與第二門限之間的至少一部分范圍內(nèi)時(shí)，呈現(xiàn)與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的低阻抗路徑。選擇性旁通裝置可操作為在激勵(lì)電壓基本高于第二門限時(shí)，呈現(xiàn)與第二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的基本高阻抗路徑。在一些實(shí)施方式中，光引擎還可包括整流器模塊，用于將從輸入端子處接收的激勵(lì)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榛締螛O性的電壓激勵(lì)以驅(qū)動所述電流。至此已經(jīng)描述了多種實(shí)現(xiàn)方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解可得出各種變型例。例如，如果以不同順序執(zhí)行公開的技術(shù)的步驟，或者如果公開的系統(tǒng)的部件以不同的方式組合，或者如果所述部件被其它部件所補(bǔ)充，也可實(shí)現(xiàn)有利結(jié)果。因此，其它實(shí)現(xiàn)方式也應(yīng)落入以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于固態(tài)光引擎的裝置，所述裝置包括一對端子，用于接收為負(fù)載施加的電激勵(lì)；在所述負(fù)載中的第一網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置為串聯(lián)連接以形成第一電流路徑的第一多個(gè)發(fā)光二極管(LED)，所述第一多個(gè)LED具有第一顏色特性；在所述負(fù)載中的第二網(wǎng)絡(luò)，其中所述第二網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置為串聯(lián)連接以形成第二電流路徑的第二多個(gè)LED，所述第二多個(gè)LED具有與所述第一顏色特性基本不同的第二顏色特性； 和用于從LED的所述第一網(wǎng)絡(luò)和所述第二網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)中選擇性分流電流的裝置， 其中，所述第一網(wǎng)絡(luò)和所述第二網(wǎng)絡(luò)的組合光輸出的顏色特性作為所述施加的電激勵(lì)的函數(shù)在第一顏色特性和第二顏色特性之間變化，且其中，當(dāng)所述施加的電激勵(lì)在包括額定電壓的80%的限定范圍內(nèi)變化時(shí)，第一峰值波長的強(qiáng)度的變化速率比第二峰值波長的強(qiáng)度的變化速率高至少40%。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述施加的電激勵(lì)的所述限定范圍的上限低于額定電壓的約95%。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所施加的電激勵(lì)的所述限定范圍的下限高于額定電壓的約75%。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述第一峰值波長的強(qiáng)度的變化速率與所述第二峰值波長的強(qiáng)度的變化速率的比值在所述限定范圍內(nèi)至少是2。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，對于所述限定范圍的一部分，所述比值至少是3。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述用于選擇性分流電流的裝置操作為響應(yīng)于所述施加電壓的減小，大體上增加測量的色溫。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述施加電壓的減小與相位切割模塊處理的周期性電壓信號有關(guān)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述施加電壓的減小與幅值調(diào)制的周期性電壓信號有關(guān)。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，響應(yīng)于所述施加電壓的減小，所述色溫增加至少約3%。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，響應(yīng)于所述施加電壓的減小，所述色溫增加至少約 28%。
11.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述用于選擇性分流電流的裝置操作為響應(yīng)于所述施加電壓的減小而大體上減小色溫。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述施加電壓的減小與相位切割模塊處理的周期性電壓信號有關(guān)。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述施加電壓的減小與幅值調(diào)制的周期性電壓信號有關(guān)。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，響應(yīng)于所述施加電壓的減小，所述色溫減少至少約 16%。
15.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述第一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括設(shè)置為與所述第一電流路徑并聯(lián)連接的、由一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接LED組成的至少一串LED。
16.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括設(shè)置為與所述第二電流路徑并聯(lián)連接的、由一或多個(gè)串聯(lián)連接LED組成的至少一串LED。
17.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)以串聯(lián)式設(shè)置與所述第一網(wǎng)絡(luò)連接。
18.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)以并聯(lián)式設(shè)置與所述第一網(wǎng)絡(luò)連接。
19.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述選擇性分流電流裝置的電流分流度作為所述施加的電激勵(lì)的函數(shù)變化。
20.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述施加的電激勵(lì)包括大體的正弦電壓。
21.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述施加的電激勵(lì)包括交流電。
22.如權(quán)利要求I所述的裝置，進(jìn)一步包括整流器模塊，所述整流器模塊用于向所述第一網(wǎng)絡(luò)和所述第二網(wǎng)絡(luò)提供大體上單向的電流。
全文摘要
裝置和相關(guān)方法涉及操作LED光引擎，其中，選定波長的相對(relative)強(qiáng)度作為電激勵(lì)的函數(shù)移動。在說明性的示例中，電流可基本上從設(shè)置于串聯(lián)電路中的多個(gè)LED中的至少一個(gè)LED選擇性地和自動地分流，直至電流或其相關(guān)的周期性激勵(lì)電壓達(dá)到預(yù)定門限電平。隨著激勵(lì)電流或電壓上升至基本超過預(yù)定門限電平，分流的電流可在轉(zhuǎn)換中平穩(wěn)減小。光輸出的色溫可作為激勵(lì)電壓的預(yù)定函數(shù)而基本改變。例如，一些實(shí)施方式可響應(yīng)于對AC(交流)電壓激勵(lì)的調(diào)光(例如，通過相位切割或幅值調(diào)制)，通過固態(tài)光引擎基本增加或降低色溫輸出。
文檔編號H05B41/00GK102612862SQ201080046791
公開日2012年7月25日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
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