针对可调光AC LED照明的光谱偏移控制制造技术

多种装置以及相关联的方法涉及操作LED光引擎，其中，选定波长的相对光强根据电激励而偏移。在说明性示例中，电流可以被选择性地并且自动地从被安排在串联电路中的多个LED中的至少一个LED中基本上转移出来，直到该电流或其相关联的周期性激励电压达到预定的阈值水平。在该激励电流或电压基本上上升到该预定阈值水平之上时，该转移电流可以在过渡中被平滑地减少。可以基本上作为该激励电压的预定函数改变光输出的色温。例如，一些实施例可以通过固态光引擎响应于对该AC电压激励进行调光(例如，通过相切割或振幅调制)而基本上增加或减少色温输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权申明本专利申请要求2013年7月3日提交的美国临时专利申请序列号61/842,747的优先权的权益并且基于此，该申请以其全部内容通过引用结合在此。
各个实施例总体上涉及包括发光二极管(LED)的照明系统。背景功率因数对于将电功率递送至消费者的公用事业而言是非常重要的。对于要求实际功率水平相同的两个负载，具有较好功率因数的负载实际上需要更少的来自公用事业的电流。具有1.0功率因数的负载需要最少量的来自公用事业的电流。公用事业可以用高功率因数负载向消费者提供折合率。较差的功率因数可以是由于电压与电流之间的相位差。功率因数也可以由于电流的失真和谐波成分而被降级。在一些情况中，失真的电流波形倾向于增加谐波能量含量，并且减少基频处的能量。针对正弦电压波形，仅在基频处的能量可以将实际功率传送至负载。失真电流波形可以由如整流器负载的非线性负载造成。例如，整流器负载可以包括二极管(例如，如LED)。LED是广泛使用的能够在被供给电流时进行照明的设备。例如，单个的红色LED可以向设备操作员提供可见的操作状态指示(例如，开或关)。作为另一个示例，LED可以用于在一些基于电子器件的设备(如，手持计算器)中显示信息。LED还已经被用于例如照明系统、数据通信和电机控制中。通常，LED被形成为具有正极和负极的半导体二极管。理论上，理想二极管将仅在一个方向上传导电流。当在正极与负极之间施加足够的正向偏置电压时，常规电流流过该二极管。流过LED的正向电流可以导致光子与空穴重新组合从而以光的形式释放能量。来自某些LED的发射光在可见波长谱中。通过恰当选择半导体材料，单独的LED可以被构造以发射特定的颜色(例如，波长)，例如，如红色、蓝色或绿色。通常，LED可以被创造于常规半导体裸片上。单独的LED可以与在同一裸片上的其他电路相整合，或者被封装成离散的单个部件。通常，包含LED半导体元件的封装体将包括透明窗以准许光从封装体中逃逸出来。本申请人的USSN12/785,498和12/824,215通过提供调节来自与调光电路和设备是可兼容的AC输入的电流的多个电路解决了这些问题，并且那些披露被完全结合在此。尽管在本领域中这类电路在解决之前的问题时是有效的，仍然期望改进这些电路。具体而言，例如仅在图23中示出的所提供的电路提供了什么被认为是在过零点处的死区时间。具体而言，当电压和电流从负象限进入正象限(并且反之亦然)或者甚至波形完全存在于正象限中时，当波形接近X轴或者过零点时，电流根据电压波形在零点处变平进入和离开过零点。以此方式，在过零点处在电路中呈现零电流或死区时间的周期。此死区时间当与各个调光器或调光电路关联使用时是有问题的。在特定的许多调光器中，如仅用于示例，硅控调光器不保持电荷并因此在此死区时间过程中没有电流，使得该调光器难以当无功负载被呈现时在过零点处启动。类似的问题也可以发生在IGBT类型调光器中。由于在某些条件中在启动过程中的困难，如闪烁和潜在可感知的闪烁的负面效应发生。因此，在本领域中存在需要以使死区时间在过零点处的负面效应最小化从而改进LED发光组件的性能。因此，本专利技术的根本目标是提供调光调节电路以改进与电路接收基于AC的输入相关联的电流调节的性能。概述多种装置以及相关联的方法涉及操作LED光引擎，其中，选定波长的相对光强根据电激励而偏移。在说明性示例中，电流可以被选择性地并且自动地从被安排在串联电路中的多个LED中的至少一个LED中基本上转移出来，直到该电流或其相关联的周期性激励电压达到预定的阈值水平。在该激励电流或电压基本上上升到该预定阈值水平之上时，该转移电流可以在过渡中被平滑地减少。可以基本上作为该激励电压的预定函数改变光输出的色温。例如，一些实施例可以通过固态光引擎响应于对该AC电压激励进行调光(例如，通过相切割或振幅调制)而基本上增加或减少色温输出。在各个示例中，在LED串中的选择性电流转移可以扩展输入电流传导角并由此针对ACLED照明系统基本上改进功率因数和/或减少谐波失真。各个实施例可以实现一个或多个优点。例如，一些实施例可以使用例如非常简单、低成本且低功率的电路基本上减少AC输入电流波形上的谐波失真。在一些实施例中，用于实现基本上减少的谐波失真的附加电路可以包括单个晶体管，或者可以进一步包括第二晶体管和电流感测元件。在一些示例中，电流传感器可以是LED电流的一部分流过的电阻元件。在一些实施例中，可以通过将裸片上的谐波改进电路与受谐波改进电路控制的一个或多个LED相整合而实现对显著尺寸和制造成本的缩减。在某些示例中，可以将谐波改进电路与在共同裸片上的相应受控LED整合，而不用增加单独制造LED所需要的处理步骤数。在各个实施例中，可以例如使用或者半波整流或者全波整流针对AC驱动的LED负载基本上改进AC输入电流的谐波失真。一些实现方式可能要求少至两个晶体管和三个电阻器以提供受控旁路通路来调节输入电流从而改进ACLED光引擎中的功率品质。一些实现方式可以在输入激励的选定范围之上提供预定的增加、减少或基本上恒定的色温。在以下附图和说明书中陈述了各个实施例的细节。其他特征和优点将根据说明书和附图以及权利要求书而变得明显。附图简要描述图1描绘了具有被配置成全波整流器的LED和被配置成用于接收来自该整流器的单向电流的LED串的示例ACLED电路的示意性表示。图2至图5描绘了图1的ACLED电路的代表性性能曲线和波形。图6至图9描绘了具有针对改进的功率品质的选择性电流转移的全波整流器照明系统的一些示例性实施例。图10至图11描绘了被配置成用于没有选择性电流转移的半波整流的ACLED串。图12至图13描绘了具有被配置成用于具有选择性电流转移的半波整流的ACLED串的示例电路。图14至图16披露了使用常规(例如，非LED)整流器的ACLED拓扑。图17至图19披露了展示应用于图14的ACLED拓扑上的选择性电流转移的示例性实施例。图20示出了用于在照明装置的实施例中校准或测试功率因数改进的示例性装置的框图。图21示出了具有改进的谐波因数和/或功率因数性能的LED光引擎的示例性电路的示意图。图22示出了针对图21的光引擎电路作为激励电压的函数的归一化输入电流的图表。图23描绘了针对图21的电路的实施例的电压波形和电流波形的示波器测量结果。图24描绘了针对图23的电压波形和电流波形的功率品质测量结果。图25描绘了针对图23的电压波形和电流波形的谐波简档。图26示出了具有改进的谐波因数和/或功率因数性能的LED光引擎的示例性电路的示意图。图27示出了针对图26的光引擎电路作为激励电压的函数的归一化输入电流的图表。图28描绘了针对图26的电路的实施例的电压波形和电流波形的示波器测量结果。图29描绘了针对图28的电压波形和电流波形的功率品质测量结果。图30描绘了针对图26的电路的另一个实施例的电压波形和电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节光引擎中的电流的方法，步骤包括：提供一对输入端子，该对输入端子接收一个周期性激励电压；接收进入该对端子的每个端子中的具有相等幅度和相反极性的一个电流，所述电流响应于该激励电压而流动；提供被安排在一个第一网络中的多个发光二极管(LED)，所述第一网络被安排用来响应于该激励电压至少超过与该第一网络相关联的一个正向阈值电压而传导所述电流；提供被安排在与所述第一网络为串联关系的一个第二网络中的多个LED；提供与该第二网络并联的一个旁路通路；响应于所述电流振幅在一个阈值电流值之上的一个范围中增加作为所述电流振幅的基本上平滑且连续的函数来动态地增加该旁路通路的阻抗；并且根据该周期性激励电压的波形用调光调节电路从该第一网络转移该电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.03 US 61/842,7471.一种调节光引擎中的电流的方法，步骤包括：
提供一对输入端子，该对输入端子接收一个周期性激励电压；
接收进入该对端子的每个端子中的具有相等幅度和相反极性的
一个电流，所述电流响应于该激励电压而流动；
提供被安排在一个第一网络中的多个发光二极管(LED)，所述
第一网络被安排用来响应于该激励电压至少超过与该第一网络相关联的
一个正向阈值电压而传导所述电流；
提供被安排在与所述第一网络为串联关系的一个第二网络中的
多个LED；
提供与该第二网络并联的一个旁路通路；
响应于所述电流振幅在一个阈值电流值之上的一个范围中增加
作为所述电流振幅的基本上平滑且连续的函数来动态地增加该旁路通路
的阻抗；并且
根据该周期性激励电压的波形用调光调节电路从该...

【专利技术属性】
技术研发人员：兹登科·格拉伊察尔，布拉德·克拉森，列夫·埃里克森，
申请(专利权)人：万斯创新公司，
类型：发明
国别省市：美国;US