发光二极管灯制造技术

提供了一种LED灯，其中基于到LED灯的输入电压而调节LED灯中的LED的输出光强度。所述LED灯包括一个或多个LED，以及配置用于接收输入电压并且将调整过的电流提供到所述一个或多个LED的LED驱动器，其中所述LED驱动器配置用于根据输入电压调节到所述一个或多个LED的调整过的电流从而调节所述一个或多个LED的输出光强度。所述LED灯可以直接替代在住宅和商业建筑照明应用中看到的典型布线配置中的传统白炽灯，该典型布线配置利用了通过改变到LED灯的输入电压而执行调光的传统调光器开关。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管灯本申请是申请号为200980127712.7(国际申请号为PCT／US2009／046767)、国际申请日为2009年6月9日、专利技术名称为“发光二极管灯”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及驱动LED(发光二极管)灯以及更具体地涉及对LED灯进行调光(dimming)。
技术介绍
LED被采用在各式各样的电子应用中，例如，建筑照明、汽车头灯和尾灯、用于液晶显示器设备的背光灯、以及闪光灯等等。较之于传统的光源，例如白炽灯和荧光灯，LED具有显著的优势，包括高效率、良好的方向性、颜色稳定性、高可靠性、长的寿命时间、小尺寸以及环境安全性。由于LED在功率效率(每瓦流明(lumen))以及光谱质量方面较之于白炽灯(灯泡)而言提供了显著的优势，因此希望将其在照明应用中的使用进行拓展。此外，较之于由于荧光灯处置而可能导致汞污染的荧光照明系统(荧光镇流器和荧光灯相结合)而言，LED灯带来较低的环境影响。然而，不经对已经围绕白炽灯泡而建造的现有布线和组件构架进行改造，传统的LED灯不能直接替代白炽灯泡和可调光的荧光系统。这是由于传统的白炽灯为电压驱动设备，而LED是电流驱动设备，需要不同的技术用来控制其各自的光输出强度。图1示出了传统的白炽灯的操作特性曲线。如图1所示，在白炽灯中产生的光量与均方根(RMS)输入电压(其为对于白炽灯的瞬时输入电压的平方的均值的平方根)的比率的3.4次幂成比例。因此，如果RMS电压减少一半(1／2)，则光输出减少到(1／2)3.4或是约十分之一(1／10)。简言之，所产生的光量与RMS输入电压成正比。图2示出了在传统住宅和商业照明应用中典型的调光器布线配置。主要地，白炽灯以交流(AC)系统为动力来操作。特别地，调光器开关10与输入电压源15和白炽灯20串行放置。调光器开关10接收设置了需要的白炽灯20的光输出强度的调光输入信号25。通过调节施加到白炽灯20的灯输入电压的RMS电压值(V-RMS)30，可以实现对白炽灯20的光强度的控制。调光输入信号25可以手动地(通过旋钮或是滑动开关)或是通过自动照明控制系统提供。许多调光开关通过控制施加到白炽灯的AC-输入功率的相位角来调节V-RMS从而对白炽灯进行调光。可以通过例如TRIAC(三端开关元件)设备的开关设备来提供相位角控制。图3A、图3B和图3C示出了由采用了相位角切换的调光开关输出的典型的灯输入电压波形。图3A示出了当调光器开关10设置到最大光强度时，即来自输入电压源15的电压信号不受调光器开关10的影响时的灯输入电压30。图3B示出了当调光器开关10消除了输入电压源15的局部部分32时的、具有轻微调光效应的灯输入电压30。图3C示出了通过进一步增加由调光器开关10进行切换的输入电压源15的部分34而具有增加的调光效应的灯输入电压30。控制相位角是调节提供到白炽灯泡的RMS电压并且提供调光能力的非常有效而简单的方法。然而，由于LED并且因此LED灯为电流驱动的器件，因此控制输入电压相位角的传统调光器开关并不与传统的LED灯相兼容。来自LED灯的光输出依赖于通过LED的电流。图4示出了传统的LED的操作特性曲线。如图4所示，来自LED的光通量(单位为流明)随着LED的正向电流(单位为毫安mA)增加而增加。图5示出了安装在住宅和商业应用中的传统调光器布线配置中的传统的LED灯，类似于图2所示。典型地，直接连接到AC功率的LED灯包含了电流调整控制电路以控制通过LED的正向电流。参考图5，LED灯50通过调光器开关10串行连接到AC输入电压源15并且包括一个或多个LED器件51和一个或多个LED驱动器52。LED驱动器52对LED51的正向电流53进行监视和调整并且在输入电压范围上提供恒定的电流源。即使调光器开关10响应于调光输入信号25而对到LED灯50的灯输入电压57进行调节，LED驱动器52也保持通过LED51的固定的正向电流53。因此，传统的LED灯50可能在灯输入电压57的可变范围上仅具有来自LED灯50的固定的光强度输出。因而传统的LED灯50可能不能利用通常在典型的住宅和商业设置中看到的、如图5所示的传统的调光器开关来进行调光。
技术实现思路
本专利技术的实施方式包括LED灯，其中基于到LED灯的输入电压来对LED灯中的LED输出光强度进行调节。对LED灯输入电压进行感测并且通过根据所感测到的灯输入电压控制一个或多个LED的正向电流来对LED的输出光强度进行调节。在一个实施方式中，发光二极管(LED)灯包括一个或多个LED，以及被配置用于接收输入电压并且将调整过的电流提供到所述的一个或多个LED的LED驱动器，其中所述LED驱动器被配置用于根据输入电压来调节到所述一个或多个LED的经过调整的电流从而调节一个或多个LED的输出光强度。根据本专利技术各种实施方式的LED灯具有优势在于，LED灯可以直接替换在住宅和商业建筑照明应用中看到的典型布线配置中的传统的白炽灯，并且LED灯可以与通过改变输入电压来执行调光的传统的调光器开关一同使用。此外，在AC输入电压和LED元件之间提供了电隔离。在说明书中所描述的特征和优势并非囊括性的，并且特别地，在参考了附图、说明书和权利要求之后，许多附带的特征和优势对于本领域的技术人员来说将会是明显的。此外，应当注意原则上对于说明书中所使用的语言的选择是出于可读性和指导性的目的，并且可能不是选择用来描绘或是限制本专利技术的主题的。附图说明通过结合附图考虑下面详细的描述，本专利技术实施方式的教导将会变得容易理解。图1示出了传统的白炽灯的操作特性曲线；图2示出了在传统住宅和商业照明应用中的典型的调光器布线配置；图3A、图3B、图3C示出了由采用了相位角切换的调光开关输出的典型的灯输入电压波形；图4示出了传统的LED的操作特性曲线；图5示出了与图2相类似的、安装在住宅和商业应用中的传统调光器布线配置中的传统LED灯；图6示出了根据本专利技术一个实施方式的用于经由脉宽调制来对LED进行调光的输入电流驱动波形；图7示出了根据本专利技术一个实施方式的在恒定电流控制下进行调光的LED的V-I特性曲线；图8A示出了包括和传统调光器开关一起使用的根据本专利技术一个实施方式的LED灯的LED灯系统；图8B示出了传统调光器开关的电路；图9A示出了根据本专利技术一个实施方式的LED灯的电路；图9B示出了根据本专利技术一个实施方式的调光因子电路的电路；图10A、图10B、图10C示出了根据本专利技术一个实施方式的响应于接受了用于调光的各种相位角切换的灯输入电压的、到调光因子电路的感测输出信号的波形；图10D示出了根据本专利技术一个实施方式的感测输出信号和到LED驱动器的LED驱动信号之间的关系；图11示出了根据本专利技术一个实施方式的更为详细的LED驱动器；图12示出了根据本专利技术一个替选实施方式的LED灯的电路。具体实施方式关于本专利技术优选实施方式的附图和下列描述仅出于示例性目的。应当注意到从下面的讨论中，可以容易地意识到可以采用将在此所公开的结构和方法的可替代实施方式作为可变替代物，而不会背离所要求专利技术的原则。现在详细参考本专利技术的若干实施方式，其示例被示出在附图中。注意到任何可行的相似或是相同参考标号可以被使用在附图中并且可以指示相似或是相同的功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2008.07.16 US 12/174,3891.一种发光二极管(LED)灯，包括：一个或多个LED；整流器，配置用于接收输入电压并且提供整流过的输入电压；用于接收所述整流过的输入电压并且生成感测的输入电压的电路，所述感测的输入电压具有代表所述输入电压的相位角切换的量的脉冲；调光因子电路，配置用于接收所述感测的输入电压并且生成调光控制信号，所述调光控制信号具有代表所述感测的输入电压的所述脉冲的宽度或者与所述感测的输入电压的所述脉冲的所述宽度成比例的电压；以及LED驱动器，配置用于接收所述整流过的输入电压并且将调整过的电流提供到所述一个或多个LED，所述LED驱动器配置用于根据所述整流过的输入电压调节到所述一个或多个LED的所述调整过的电流，从而调节所述一个或多个LED的输出光强度，所述LED驱动器包括：电流感测电路，耦合到变压器的初级绕组以生成指示通过所述一个或多个LED的电流的初级侧电流感测信号；开关控制电路，用于基于所述调光控制信号和所述初级侧电流感测信号来生成开关控制信号，所述开关控制信号控制功率开关的开关。2.一种用于调节LED灯的一个或多个LED的输出光强度的方法，所述方法包括：对所述LED灯的输入电压进行整流...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·H·奎克，M·R·米格，G·陈，
申请(专利权)人：艾沃特有限公司，
类型：发明
国别省市：