专利名称：具有白炽灯色温性状的led发光设备的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及包括作为光源的多个LED、并且只具有用于接收电力的两个端子的发光设备，并且更具体地涉及在被调暗时具有白炽灯色温性状的LED发光设备。本发明进一步涉及包括LED发光设备和调暗设备的部件套装。
背景技术：
传统的灯泡是包括光源(即灯丝)、具有用于接收电力的两个端子的发光设备的例子。当向这样的灯泡施加电压时，电流流过灯丝。灯丝的温度由于欧姆加热而升高。灯丝产生具有与可以被视作黑体的灯丝的温度相关的色温的光。通常，灯具有与在标称灯电压(例如在欧洲为230V AC)时的标称灯功率对应、并且与所发出的光的特定标称颜色对应的标准规格。数十年来，人们已经习惯于具有不同功率的白炽灯的光。白炽灯的光提供了一种幸福的总体感觉。一般地，白炽灯的功率越低，则由灯发出的光的色温越低。作为一种表征，当色温较低时人类对光的感知“较暖”。对于一个相同的白炽灯，被提供至灯的功率越低 (这在灯被调暗时发生)，则所发出的光的色温越低。已知调暗灯即减少光输出是可能的。这是通过减少平均灯电压(例如通过相位裁剪)以减少平均灯功率来完成的。作为结果，灯丝的温度也降低，并且因此所发出的光的颜色改变为较低的色温。例如，在具有60W标准规格的标准白炽灯中，当灯在100%光输出下操作时色温大约为2700K，而当灯被调暗为4%光输出时色温被降低至大约1700K。如为本领域技术人员所公知的那样，色温遵循色度图中的传统黑体线。更低的色温对应于更多的泛红印象，而这与更温暖、更舒适和愉悦的氛围相关联。一种相对新的趋势是鉴于LED在将电能转换为光方面更高效并且具有更长的寿命的事实而用基于LED光源的发光设备替换白炽灯光源。这样的发光设备除了一个或多个实际的LED光源之外还包括接收意图操作白炽灯的电源电压并且将输入电源电压转换为操作的LED电流的驱动器。LED被设计为当利用具有标称幅度的恒定电流来操作时提供标称光输出。LED也可以被调暗。这可以通过减少电流幅度来完成，但这典型地导致光输出的颜色的改变。为了尽可能地将所生成的光的色温保持为恒定，典型地通过脉冲宽度调制 (也被称作占空比调暗)来完成对LED的调暗，在所述脉冲宽度调制中，以相对高的频率将 LED电流切换为通和断，其中接通时段中的电流幅度等于标称设计幅度，并且其中接通时间和切换周期之间的比率确定光输出。期望有具有作为光源的一个或多个LED的发光设备，其中模拟传统白炽灯的调暗性状，以使得在被调暗时输出光的色温也遵循从较高色温到较低色温的路径(优选地接近于黑体线)。能够实现这样的功能的发光设备已经例如在US-2006/0273331中被提出。这样的现有技术设备包括每个被提供有对应的电流源的、具有相互不同的颜色的至少两个LED以及控制各个电流源以改变相应的LED的相对光输出的诸如微处理器之类的智能控制设备。该已知设备接收承载功率和控制信号的输入电压信号。在该设备中，从输入信号中取得控制信号并且将其传递至智能控制设备，所述智能控制设备基于所接收的控制数据控制各个电流源。通过改变相应的光输出之间的比率，对整体光输出的相对贡献被改变，并且因此由观察者所感知的整体光输出的整体颜色被改变。因此这样的发光设备需要分离的控制输入信号。在LED发光设备中，可以获得在调暗条件下与白炽灯的性状类似的LED光的色温的性状，但迄今为止只有以大量的电流控制为代价(例如从DE10230105已知的那样)。为了期望的色温性状而向LED发光设备添加控制的必要增加了元件的数目、增加了发光设备的复杂度、并且增加了成本。这些效果是不期望的。
发明内容
本发明目标在于提供用于这样的LED发光设备的LED电路，以及包括这样的LED 电路的LED发光设备，其中可以省略智能控制并且其中可以省略反馈传感器。将期望提供具有当被调暗时模仿或接近白炽灯被调暗时的色温性状的色温性状的LED发光设备。还将期望提供具有白炽灯被调暗时的色温性状而无须大量的控制的LED 发光设备。根据本发明的一方面，一种LED发光设备包括单个可调暗电流源以及从电流源接收电流的LED模块。LED模块表现为对电流源的负载，与只存在LED的阵列类似。在LED模块内，电子电路感测输入电流的电流幅度，并且基于所感测到的电流幅度而将电流分配到 LED模块的不同的LED部分。在电流源中不需要智能电流控制。为了更好地处理一个或多个这样的考虑，在本发明的一方面中提供了一种LED发光设备，其包括多个LED以及用于向所述发光设备提供电流的两个端子。所述发光设备包括产生具有第一色温的光的第一类型的第一组至少一个LED，以及产生具有不同于第一色温的第二色温的光的第二类型的第二组至少一个LED。所述第一组和所述第二组在所述端子之间串联或并联连接。所述发光设备被配置为产生具有在被提供至所述端子的平均电流变化时根据黑体曲线而变化的颜色点的光。可以通过以下关系来描述白炽灯的色温性状CT(X%) = cr(l00%)*(x/100)i其中CT(100% )是灯的全功率(100%电流)时的光的色温，CT(x% )是在灯的调暗(x%电流，其中0 < X < 100)时的光的色温。在实施例中，所述第一组具有作为第一类型的LED的结温度的函数的变化的第一光通量输出，而所述第二组具有作为第二类型的LED的结温度的函数的变化的第二光通量输出，并且其中在结温度变化时，所述第一光通量输出与所述第二光通量输出的比率变化。 具体地，当所述第一色温低于所述第二色温时，所述发光设备被配置为使得在结温度降低时，所述第一光通量输出与第二光通量输出的比率增加，并且反之亦然。在这样的例如所述第一组与所述第二组串联连接的配置中，当所述发光设备被调暗时所述第一光通量输出相对所述第二流量输出增加，从而产生具有较低色温的光。在实施例中，所述第一组具有第一动态电阻，而所述第二组具有第二动态电阻。当例如所述第一组与所述第二组并联连接时，产生所述第一组和所述第二组的不同的光通量输出，其可以被设计为当被调暗时产生具有较低色温的光。在本发明的另一方面中，提供了发光的部件套装，其包括调暗器，所述调暗器具有适合于与电源连接的输入端子，并且具有适合于提供可变电功率的输出端子。根据本发明的发光设备的实施例具有被配置为与所述调暗器的输出端子连接的端子。进一步优点细节记载在从属权利要求中。
将参照附图通过对一个或更多的优选实施例的以下描述来进一步解释本发明的这些和其他方面、特征和优点，在附图中相同的参考标号指示相同或类似的部件，并且其中图IA-图ID为示意性地图示本发明的框图；图2A和图2B为图示根据本发明的分配电路的电流分配性状的图；图3A为图示根据本发明的分配电路的第一可能实施例的图；图;3B为图示根据本发明的分配电路的第一可能实施例的变化的图；图4A为图示根据本发明的分配电路的第二可能实施例的图；图4B为图示根据本发明的分配电路的第三可能实施例的图；图5为图示根据本发明的分配电路的第四可能实施例的图；图6描述了由电流源供电的本发明的第五实施例中的LED发光设备；图7图示了对于不同类型的LED的光通量和温度之间的关系；图8图示了对于不同类型的LED的光通量和温度之间的进一步的关系；图9图示了对于不同类型的LED的光通量比率和调暗比率之间的关系；图10描述了由电流源供电的本发明的第六实施例中的LED发光设备；图11图示了对于不同类型的LED的LED电流和正向电压之间的关系，以及通过图 10的第一组和第二组LED的电流的比率。
具体实施例方式图IA示意性地示出了具有电源线11和与墙壁插座8连接的电源插头12的发光设备10，所述发光设备从与电源M(例如在欧洲为50Hz 230V AC)连接的调暗器9接收调暗后的电源电压。注意除了墙壁插座8和电源插头12之外，发光设备10还可以直接通过固定连线来连接。传统地，发光设备10包括一个或多个白炽灯。图IB在左手边示出了具有作为光源的LED的发光设备10的传统布局。这样的设备包括生成用于LED阵列102的电流的驱动器101。驱动器101具有用于接收电源功率的输入端子103。在传统的系统中，驱动器只能被切换为通或断。在更复杂的系统中，驱动器 101适合于从调暗器9接收调暗后的电源电压，并且生成用于LED的脉冲输出电流，其脉冲高度等于标称电流电平而平均电流电平基于调暗后的电源电压中所包含的调暗信息而被减少。在右手边，图IB示出了根据本发明的发光设备100，其中用LED模块110替换LED阵列102 ；从驱动器101看，LED模块110表现为LED阵列，即LED模块的负载特性与LED阵列的负载特性相同或类似。
图IC为示意性地图示根据本发明的LED模块110的基本概念的框图。模块110具有用于从驱动器101接收LED电流的两个输入端子111、112。模块110包括至少两个LED 阵列113、114。每个LED阵列可以由单个LED组成或可以包括两个或更多的LED。在包括多个LED的LED阵列的情况下，这样的LED可以全部串联连接，但也可能并联连接LED。进一步地，在包括多个LED的LED阵列的情况下，这样的LED可以全部属于相同的类型和/或相同的颜色，但也可能多个LED涉及具有相互不同的颜色的LED。在图IC的示意性绘图中可见只示出了两个LED阵列，但注意LED模块可以包括多于两个LED阵列。进一步注意这样的阵列可以串联和/或并联连接。模块110进一步包括向LED阵列113、114提供驱动电流的分配电路115，这些驱动电流从接收自驱动器101的输入LED电流导出。分配电路115 配备有电流传感器装置116，其感测输入LED电流并且向分配电路115提供表示瞬时平均输入电流的信息。该传感器装置116可以是如所示那样的分配电路115外部的分离的传感器，但它也可以是分配电路115的组成部分。用于相应的LED阵列113、114的各个驱动电流的幅度依赖于瞬时平均输入电流，并且更具体地相应的LED阵列113、114中的各个驱动电流之间的比率依赖于瞬时平均输入电流。为此，分配电路115可以配备有存储器117，其如所示的那样在分配电路115外部、或是驱动电路115的组成部分，所述存储器117包含定义总输入电流和电流分配比率之间的关系的信息。在驱动电路115包括例如微处理器的智能控制装置的情况下，该信息例如可以是函数表或查找表的形式。然而，在本发明所优选的低成本的实施例中，分配电路115由LED上的电压降供电的、具有无源和/或有源电子元件的电子电路组成，并且在该电子电路的设计中实施存储器功能。图2A和图2B为图示分配电路115的可能的实施例的电流分配性状的例子的图， 其中方程Il = P · Iin和12 = q· Iin成立，其中Il表示第一 LED(白色)中的电流而12 表示第二 LED(琥珀色)中的电流。忽略分配电流自身中的电流消耗，则总有p+q= 1。横轴表示从驱动器101接收的输入电流Iin。纵轴表示向LED阵列113、114提供的输出电流。 假定一串(例如第一串113)中的LED是白色LED而另一串中的LED是琥珀色LED。曲线W 表示白色LED中的电流，而曲线A表示琥珀色LED中的电流。图2A图示了线性性状，而图 2B图示了非线性性状的例子，应当清楚其他实施例也是可能的。在所有情况下，两个串中的电流之和几乎等于由直线表示的输入电流Iin，虽然分配电路自身也可能消耗少量电流，但为了讨论的缘故将其忽略。所述图示出了当输入电流Iin最大时，全部电流流向白色LED而琥珀色LED关断。当输入电流Iin减少时，白色LED中的电流的百分比减少而通过琥珀色 LED的电流增加。从特定输入电流电平起，全部电流流向琥珀色LED而白色LED关断。由于输出光的颜色点由全部串中的全部LED的整体贡献确定，所以应当清楚当输入电流Iin最大时颜色点为白色，而随着减少输入电流颜色点变得更暖。更一般地，当I in为零或接近零时，ρ等于可以等于零的最小值Rnin而q等于可以等于一的最大值Qmax。当Iin在预定的标称(或最大)电平时，q等于可以等于零的最小值Qmin而ρ等于可以等于一的最大值Pmax。至少存在其中dp/d (Iin)总为正而dq/d(Iin) 总为负的输入电流的范围。可以存在其中P和q恒定的输入电流的范围。可以存在其中P =0的输入电流的范围。可以存在其中q = 0的输入电流的范围。根据本发明，重要的问题是分配电路能够单独地改变至少一个LED阵列中的电流。存在实现这一点的若干可能的方式。例如，可以是如图ID中所图示的那样两个阵列113、114并联布置并且输入电流被划分为流向第一阵列113的第一部分以及流向第二阵列 114的第二部分。第一部分和第二部分的总和可以总等于输入电流。可以在幅度的基础上进行对电流的划分，以使得每个阵列接收恒定的电流但具有可变的幅度；这例如可以在分配电路包括与所考虑的LED阵列串联的至少一个可控电阻器或至少一个可控电流源的情况下实现。也可以在时间基础上进行对电流的划分，以使得每个阵列接收具有恒定幅度但具有可变脉冲持续时间的电流脉冲；这例如可以在分配电路包括与LED阵列串联的至少一个可控开关的情况下实现。第三负载(例如电阻器)可以被用于耗散绕过LED阵列的输入电流的第三部分。一个电流部分可以被保持为恒定。以下包含体现本发明的示例实施方式的例示性例子，但注意这些例子不被视作本发明的限制。注意以下仅将示出LED模块；由于可以通过标准LED驱动器来实施驱动器 101，所以为了简化起见将省略驱动器101。图3A为图示分配电路115的第一可能实施例的图。将由参考标号300指示LED模块的该实施例，并且将由参考标号315指示其分配电路。分配电路315包括运算放大器310 和晶体管320，所述晶体管320的基极端子可能经由未示出的电阻器而与运算放大器310的输出端耦接。运算放大器310具有被设置在参考电压电平的非反相输入端301，由连接在输入端子111、112之间的两个电阻器331、332的串联布置所组成的分压器330确定所述参考电压电平，所述非反相输入端301与所述两个电阻器331、332之间的节点耦接。LED模块 300进一步包括在输入端子111、112之间串联布置的三个白色LED 341、342、343的串，其中充当电流传感器350的电阻器与所述白色LED的串串联布置。反馈电阻器360具有与电流传感器电阻器350和白色LED 341、342、343的串之间的节点连接的一个端子，并且其第二端子与运算放大器310的反相输入端连接。晶体管320的发射极端子与运算放大器310的反相输入端连接。晶体管320的集电极端子与LED串341、342、343的点连接，在该情况下该点为第一 LED 341和第二 LED 342之间的节点，在该集电极线中具有琥珀色LED 371。从而，在所示出的实施例中，晶体管320的集电极-发射极路径与白色LED 341、 342,343的串的一部分并联；这可以被视作构成总计三个串，包含两个白色LED 342,343的一个串与包含一个琥珀色LED371的一个串并联，并且这两个串与包含一个白色LED 341的第三串串联。可替代地，晶体管320的集电极-发射极路径可以与白色LED 341、342、343 的整个串并联，在该情况下将仅存在两个串。在该例子中，存在串联的三个白色LED 341、 342、343，但这可以是两个或四个或更多。在该例子中，集电极线仅包含一个琥珀色LED，但该线可以包含两个或更多琥珀色LED的串联布置。一般地，优选在集电极线中串联连接的琥珀色LED的数目小于在与晶体管320的集电极-发射极路径并联的串中的串联连接的白色LED的数目。操作如下。随着增加输入电流，电流传感器电阻器350上的电压降上升，从而输入端子111、112之间的电压上升，从而运算放大器的非反相输入端处的电压上升。由于白色 LED 341、342、343的串上的电压降基本恒定，所以输入端子111、112之间的电压升基本上等于电流传感器电阻器350上的电压降的上升，而运算放大器的非反相输入端处的电压升小于输入端子111、112之间的电压升，比率由分压器320的电阻331、332定义。从而，反馈电阻器360上的电压降应当减少，并且因此晶体管320的集电极-发射极路径中的电流减少。
图:3B为图示分配电路115的第二可能实施例的图。将由参考标号400指示LED 模块的该实施例，并且由参考标号415指示其分配电路。分配电路415基本上与分配电路 315相同，不同之处是运算放大器310的非反相输入端301被设置在由提供例如200mV的参考电压的参考电压源430确定的参考电压电平Vref，而进一步晶体管320的基极端子通过电阻器440与正输入端子111耦接。该分配电路415相比图3A的分配电路315的一个重要的优点是它更稳定，即对各个LED的正向电压的变化较不敏感。操作是类似的随着增加输入电流，电流传感器电阻器350上的电压降上升，从而运算放大器的反相输入端302处的电压上升，减少晶体管的基极电压，并且因此减少晶体管320的集电极-发射极路径中的电流。图4A为与图ID类似的、图示LED模块的第二实施例500的框图，其中在时间基础上在两个LED串113、114上分配输入电流Iin。将由参考标号515指示该实施例的分配电路。模块500包括可控开关501，其具有接收输入电流Iin的输入端子，并且具有分别与LED 串113、114耦接的两个输出端子。可控开关501具有两种操作状态一种操作状态中第一输出端子与其输入端子连接以及一种操作状态中第二输出端子与其输入端子连接。控制电路520控制可控开关501以相对高的频率在这两种操作状态之间切换。从而，每个LED串 113、114接收分别具有特定持续时间tl、t2的电流脉冲，所述电流脉冲具有幅度Iin。如果切换周期被表示为T，则比率tl/T确定第一 LED串113中的平均电流而比率t2/T确定第二 LED串114中的平均电流，其中tl+t2 = Τ。控制电路520基于由电流传感器116感测到的输入电流Iin来设置占空比(或比率tl/t2)如果输入电流电平Iin减少，则tl减少而t2增加以使得第一 LED串113(例如白光)的平均光输出减少而第二 LED串114(例如琥珀色)的平均光输出增加。图4B为图示LED模块600的第三实施例的框图，其中第二组LED 114(例如琥珀色)中的电流量由与第一组LED 113(例如白色)并联连接的巴克(Buck)电流转换器601 控制。将由参考标号615指示该实施例的分配电路。第一 LED串113与输出端子111、112 并联连接。滤波电容器Cb与第一 LED串113并联连接。第二 LED串114与电感器L串联连接，其中二极管D与该串联布置并联。可控开关S与该并联布置串联连接，其由控制电路 115控制，其中控制电路620基于由电流传感器116感测到的输入电流Iin来设置开关S的占空比δ。第二 LED串114中产生的电流被表示为Ia，并且第一 LED串113中产生的电流被表示为Iw0Buck转换器在CCM(连续导电模式)中操作，以使得Ia中的纹波与其平均值相比较小。Buck转换器的输入电流Is’是具有等于Ia的峰值和占空比δ的开关电流。从滤波电容器Cb提供开关电流Is’，并且流向该滤波电容器Cb的输入电流Is实际上是Is’的平均值。对于在CCM操作的Buck转换器并且忽略电流纹波，可以导出Is = δ la。应当清楚，第一 LED串113中的电流被减少了流向滤波电容器Cb的输入电流Is，或Iw = Iin-Is = Iin- δ Ia因此，如果δ被改变以适配琥珀色电流Ia，则通过白色LED的电流Iw也改变。电流源Iin具有与图2A/图2B所示的相同的对调暗设置的线性依赖。由生成感测信号Vctrl 的电流传感器116监测输入电流Iin，并且控制电路620改变Buck转换器的占空比δ，并且这样改变电流Iw和Ia两者。
原理上，可以利用该实施例实现与图2A/图2B中所示的相同的白色/琥珀色电流分配。相比其他实施例的优点是更高的效率。Buck转换器固有地具有比线性电流调节器 (图3A-图;3B的其他实施例实际上是线性电流调节器)更高的效率。并且，经由合适的电流感测网络(预偏置电流反射镜)，可以将感测电阻器Rs保持为非常小。应当注意，调节琥珀色LED电流Ia的Buck转换器优选地是滞后模式控制的Buck 转换器。图5为图示LED模块的第四实施例700的框图，其中每个单独的LED串113、114 分别由对应的电流转换器730、740驱动。将由参考标号715指示该实施例的分配电路。在该情况下，两个电流转换器730、740串联连接。在所示出的实施例中，转换器被描述为属于Buck类型，但注意不同的类型也是可能的，例如提升(boost)型、升降(buck-boost)型、 (单端初级电感)sepic型、库克(cuk)型、泽塔(zeta)型。控制电路720具有两个控制输出端子以基于由电流传感器116感测到的输入电流Iin来单独地控制转换器的开关S。如对于本领域技术人员应当清楚地那样，每个电流转换器730、740生成依赖于对应的开关S 的切换的占空比的输出电流。在该实施例中，控制电路720实施与图2A-图2B中所示的相同的电流依赖是可能的，但彼此独立地控制各个LED串113、114的各自的电流也是可能的； 所以，实际上，LED 113、114两者同时被在最大光输出或在最小光输出而驱动是可能的。基于LED自身的内在特性来获得期望的性状也是可能的。图6描述了包括属于第一类型(诸如AlInGaP类型LED)、并且产生具有第一色温的光的至少一个LED 11的发光设备1。所述至少一个LED 11与属于不同于第一类型的第二类型(诸如InGaN类型LED)、并且产生具有高于AlInGaP类型LED的色温的第二色温的光的至少一个LED 12串联连接。发光设备1具有用于从电流源18向LED 11,12的串联连接提供电流IS的两个端子14、16。发光设备1没有有源元件。如虚线所指示的那样，发光设备1的LED的串联连接可以包括更多的第一类型的LED 11和/或第二类型的LED 12，以使得发光设备1包括多个第一类型的LED 11和/或多个第二类型的LED 12。发光设备1还可以包括一个或多个属于不同于第一类型和第二类型的第三类型的任何其他类型的LED。第一类型的一个或多个LED 11被选择为具有第一光通量输出，所述第一光通量输出作为温度的函数，该函数具有的梯度不同于第二光通量输出的梯度，所述第二光通量输出作为第二类型的一个或多个LED 12的温度的函数。在实践中，可以通过所谓的热冷因子来表征光通量输出FO变化，所述热冷因子指示从25°C到100°C的LED结温度的光通量损失的百分比。这参照图7、图8和图9来阐释。图7图示了属于第一类型的不同的LED 11的作为温度T(横轴，°C )的函数的光通量输出FO(纵轴，流明/mW)的图。第一曲线21图示了对于红色光度LED的温度增加时的光通量输出FO减少。第二曲线22图示了对于红-橙色光度LED的温度增加时比曲线21 更陡的光通量输出FO减少。第三曲线23图示了对于琥珀色光度LED的温度增加时比曲线 21和22更陡的光通量输出FO减少。图8图示了属于第二类型的不同的LED 12的作为温度T(横轴，°C )的函数的光通量输出FO(纵轴，流明/mW)的图。第一曲线31图示了对于青色光度LED的温度增加时的光通量输出FO减少。第二曲线32图示了对于绿色光度LED的温度增加时比曲线31稍微更陡的光通量输出FO减少。第三曲线33图示了对于品蓝色辐射度LED的温度增加时比曲线31和32更陡的光通量输出FO减少。第四曲线34图示了对于白色光度LED的温度增加时比曲线31、32或33更陡的光通量输出FO减少。第五曲线35图示了对于蓝色光度LED 的温度增加时比曲线31、32、33或34稍微更陡的光通量输出FO减少。图7和图8示出了第一类型的LED 11具有比第二类型的LED 12更高的热冷因子， 其指示LED 11的作为温度的函数的光通量输出的梯度比LED 12的作为温度的函数的光通量输出的梯度更高。图9图示了具有相对低的色温的第一类型(红色、橙色、琥珀色)的LED 11的串、 以及具有相对高的色温的第二类型(青色、蓝色、白色)的LED 12的串的光通量输出比率 FR(纵轴，无量纲)作为调暗比率DR(横轴，无量纲)的函数的曲线41，其中全部LED裸片 (die)的温度在100%功率(无调暗，即调暗比率=1)时为100°C，而环境温度为25°C。图 41图示了在调暗比率增加时的光通量输出比率FR减少。从而，根据图9，具有所示出的第一组和第二组LED的光通量比率的发光设备1将在发光设备1被调暗时呈现色温降低。可以通过选择恰当量的恰当类型的LED、并且选择LED的组中的每个LED的对环境的恰当的热阻以获得在具体的调暗比率下的LED的期望的温度，来设计具体的调暗比率下的具体的光通量输出比率而无需过度的实验。例如，可以安装第一类型的一个或多个LED(诸如AlInGaP LED)，其具有相比第二类型的一个或多个LED (诸如hGaN LED)的对环境的较高的热阻。在恰当的设计中，LED发光设备1将呈现像白炽灯的色温性状那样的色温性状，而无需附加的控制。图10描述了包括与至少一个不同于第一类型的第二类型的LED 52 (诸如InGaN 类型LED)并联连接的至少一个第一类型的LED 51(诸如AlhGaP类型LED)的发光设备50。 发光设备50具有用于从电流源58向LED 51,52的并联连接提供电流IS的两个端子54、 56。提供与至少一个LED 52串联的电阻器59。电阻器59也可以与至少一个LED 51串联连接而不是与至少一个LED 52串联连接。可替代地，电阻器可以与至少一个LED 51串联而另一电阻器可以与至少一个LED 52串联。发光设备50没有有源元件。如虚线所指示的那样，发光设备50的至少一个LED 51和至少一个LED 52可以包括更多的LED 51和/或 52，以使得发光设备50包括多个第一类型的LED 51和/或多个第二类型的LED 52。发光设备50还可以包括一个或多个属于不同于第一类型和第二类型的第三类型的任何其他类型的LED。电阻器59是负温度系数(NTC)类型电阻器，其通过其电阻值的变化来补偿相对慢的温度变化。一个或多个第一类型的LED 51被选择为具有第一动态电阻(作为跨LED的正向电压和通过LED的电流的比率来测量)，所述第一动态电阻不同于与电阻器59串联连接的一个或多个第二类型的LED52的第二动态电阻。作为结果，通过一个或多个第一类型的LED 51的电流与通过一个或多个LED 52的电流的比率将是可变的。这参照图11来阐释。图11图示了对于第一类型和第二类型的LED的作为正向电压FV(横轴，V)的函数的电流ILED1、ILED2(左纵轴，A)的图。也参考图10，第一曲线61图示了作为跨^iGaN LED 51的正向电压的函数的该LED 51中的电流ILED 1。第二曲线62图示了作为跨AUnfeiPLED 52和电阻器59的正向电压的函数的LED 52和电阻器59中的电流ILED2。在所图示的例子中，电阻器59具有8ohm的值。图11还示出了作为正向电压FV的函数的电流比率ILED1/ILED2(右纵轴，无量纲)的曲线63。如曲线63中可见，对于高于大约2. 9V的正向电压FV，比通过LED 52和电阻器59的电流ILED2高的电流ILEDl流过LED 51，而在大约2. 9V的正向电压FV以下，电流ILEDl低于ILED2。据此，当由电流源58提供的电流在调暗操作中被降低时，相比从LED 52的光通量输出的减少，从LED 51的光通量输出将以更高的比率减少，以使得相比由电流源58提供的较高的电流(其中发光设备50的色温将趋向于LED 51的色温)，发光设备50 的色温将更趋向于LED 52的色温。在恰当的设计中，LED发光设备50将从而呈现像白炽灯的色温性状那样的色温性状，而无需附加的控制。电流源18、58被配置为提供可以具有低电流纹波的DC电流。为了调暗的目的，电流源18、58可以是脉宽调制的。在电流源18向发光设备10供电的情况下，LED的结温度将在调暗时降低。在电流源58的情况下，在电流在发光设备50中流动的时间期间的平均电流应当在调暗期间降低。从而，每个电流源18、58将被视作具有适合于提供可变电功率 (具体为可变电流)的输出端子的调暗器，并且端子14、16和M、56分别被配置为与调暗器的输出端子连接。以上已经解释了在发光设备中采用LED组，其使用LED的自然特性来模仿白炽灯在被调暗时的性状，从而消除对复杂控制的需要。第一组至少一个LED产生具有第一色温的光，而第二组至少一个LED产生具有第二色温的光。第一组和第二组串联连接，或第一组和第二组并联连接，可能有电阻性元件与第一组或第二组串联。第一组和第二组在温度性状上不同，或具有不同的动态电阻。发光设备产生具有与黑体曲线平行和接近的颜色点的光。如所要求的那样，这里公开了本发明的实施例，然而应当理解所公开的实施例仅仅是可以以多种形式体现的本发明的示例。因此，这里所公开的具体的结构性和功能性细节不应被解释为是限制性的，而仅仅作为权利要求书的基础并且作为教导本领域技术人员以几乎任何恰当的详细结构来多样地利用本发明的代表性基础。进一步地，这里所使用的术语和词组不意图是限制性的，而是意图提供对本发明的可理解的描述。如这里所使用的术语“一个”被定义为一个或多于一个。如这里所使用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。如这里所使用的术语“另一”被定义为至少第二个或更多。 如这里所使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为包含(即，开放性语言，不排除其他元件或步骤)。权利要求书中的任何参考标号不应被理解为限制权利要求书或本发明的范围。在相互不同的从属权利要求中陈述特定措施的事实本身并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。如这里所使用的术语“耦接的”被定义为“连接的”，但不一定是直接地连接，并且不一定是机械地连接。作为总结，在发光设备中，本发明提供了采用LED组，其使用LED的自然特性来模仿白炽灯在被调暗时的性状，从而消除对复杂控制的需要。第一组至少一个LED产生具有第一色温的光，而第二组至少一个LED产生具有第二色温的光。第一组和第二组串联连接， 或第一组和第二组并联连接，可能有电阻性元件与第一组或第二组串联。第一组和第二组在温度性状上不同，或具有不同的动态电阻。发光设备产生具有与黑体曲线平行和接近的颜色点的光。本发明还涉及发光的部件套装，其包括调暗器，其具有适合于与电源连接的输入端子，并且具有适合于提供可变电功率的输出端子；以及根据所附权利要求中任意一项所述的发光设备，其中所述发光设备的端子被配置为与所述调暗器的输出端子连接。虽然已经在附图和以上描述中详细地图示和描述了本发明，但本领域技术人员应当清楚，这样的图示和描述应当被视作例示性的或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例；而是在如所附权利要求书中所定义的本发明的保护范围内若干变化和修改是可能的。例如，可以使用不同的颜色。例如除了琥珀色之外，使用黄色或红色将是可能的。 进一步地，注意在例子中随着减少输入电流白色LED的贡献减少至零，但这不是必须的。进一步地，虽然在上面驱动器101已经被描述为能够从调暗器9接收调暗后的电源，但也可能驱动器101被设计为在接收正常的电源电压的同时由遥控器调暗。重要的方面是驱动器101充当电流源并且能够生成被LED模块作为输入电流而接收的调暗后的输出电流。从而，由驱动器101通过生成流向LED模块的特定的输出电流来确定光输出电平， 并且由LED模块依赖于从驱动器101所接收的电流而确定光输出的颜色。可以由实施所请求保护的发明的本领域技术人员从对附图、公开和所附权利要求书的学习中理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求书中，用语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求书中所陈述的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述特定措施的事实本身并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标号不应被理解为限制范围。以上已经参照框图解释了本发明，所述框示了根据本发明的设备的功能块。 应当理解，可以以硬件来实施这些功能块中的一个或多个，其中由各个硬件元件来执行这样的功能块的功能，但也可能以软件来实施这些功能块中的一个或多个，以使得通过计算机程序的一个或多个程序行或诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器等之类的可编程设备来执行这样的功能块的功能。
权利要求
1.一种发光设备(100)，其包括LED驱动器(101)，其能够生成调暗后的LED电流；两端子LED模块(110 ；300 ；400 ；500 ；600)，其具有用于从所述LED驱动器(101)接收输入电流(Iin)的两个输入端子(111，112)，并且包括第一 LED组(113)，其包括用于产生具有第一色温的光的至少一个第一类型LED ；第二 LED组(114)，其包括用于产生具有不同于所述第一色温的第二色温的光的至少一个第二类型LED ；其中所述模块能够向所述LED组提供LED电流，这些LED电流从所述输入电流(Iin) 导出；其中所述LED模块产生至少具有来自第一 LED组(11 和来自第二 LED组(114)的光输出贡献的光输出；并且其中所述模块被设计为依赖于所接收的输入电流(Iin)的平均幅度来改变各个 LED组中的各自的LED电流，以使得所述模块的光输出的颜色点作为所述输入电流幅度的函数而变化。
2.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述LED模块被设计为改变各个LED组中的各自的LED电流以使得所述模块的光输出的颜色点在调暗时遵循黑体曲线。
3.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述LED模块被设计为改变各个LED组中的各自的LED电流以使得所述模块的光输出的颜色性状在调暗时模仿白炽灯的颜色性状。
4.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述发光设备被配置为产生以下光，该光在被提供至所述端子的的平均电流时的色温CT CT(χ% )遵循以下关系CT(x%) = CT(l 00%) * (X /1 οο) 。
5.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一组LED具有作为所述第一类型LED 的结温度的函数的变化的第一光通量输出，而所述第二组LED具有作为所述第二类型LED 的结温度的函数的变化的第二光通量输出，并且其中在结温度变化时，所述第一光通量输出与所述第二光通量输出的比率变化；并且其中优选地所述第一色温低于所述第二色温，而在结温度降低时，所述第一光通量输出与所述第二光通量输出的比率增加，并且反之亦然。
6.根据权利要求1所述的发光设备，其中作为所述第一类型LED的结温度的函数的所述第一光通量输出的梯度不同于作为所述第二类型LED的结温度的函数的所述第二光通量输出的梯度；并且其中优选地所述第一色温低于所述第二色温，而作为所述第一类型LED的温度的函数的所述第一光通量输出的梯度的绝对值高于作为所述第二类型LED的温度的函数的所述第二光通量输出的梯度。
7.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一组LED的对环境的热阻不同于所述第二组LED的对环境的热阻；并且其中优选地所述第一色温低于所述第二色温，而所述第一组LED的对环境的热阻高于所述第二组LED的对环境的热阻。
8.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一组LED具有第一动态电阻，并且所述第二组LED具有第二动态电阻。
9.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一组LED和所述第二组LED中的一组与电阻器串联连接，并且其中该串联布置与所述第一组LED和所述第二组LED中的另外的一组并联连接，并且其中该并联布置连接在所述LED模块的两个输入端子(111，112)之间；并且其中优选地所述电阻器为负温度系数NTC类型电阻器。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的发光设备，其中所述第一类型LED是 AlInGaP类型LED，和/或其中所述第二类型LED是InGaN类型LED。
11.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述LED模块包括电子分配电路(115)，其能够根据在所述LED模块的输入端处所接收的输入电流电平来控制所述两个LED组(113、 114)中的 LED 电流(II，12)。
12.根据权利要求11所述的发光设备，其中所述电子分配电路能够向所述两组LED提供恒定的电流以及能够控制所述LED电流(II，12)以使得以下方程成立Il = ρ · Iin 和 12 = q · Iin,并且 p+q = 1 其中Iin表示输入电流幅度， Il表示所述第一组LED中的电流幅度， 12表示所述第二组LED中的电流幅度；其中至少存在其中dp/d(Iin)总为正并且dq/d(Iin)总为负的输入电流幅度的范围。
13.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述LED模块包括电流调节元件(320)，其与所述LED组中的一组串联布置，该串联布置与所述LED组中的另一组并联耦接；电流感测元件(350)，其被布置以感测在所述LED模块的输入端子处所接收的输入电流；以及调节器驱动器(310)，其从所述感测元件接收感测输出信号并且基于该感测输出信号来驱动所述电流调节元件。
14.根据权利要求11所述的发光设备，其中所述电子分配电路(51 包括可控开关 (501)，其用于在所述两组LED之间暂时地分配所接收的输入电流(Iin)；控制设备(520)，用于以切换周期T控制所述开关(501)以使得在第一持续时间tl中输入电流被传递到所述第一组LED，而在第二持续时间t2中输入电流被传递到所述第二组 LED，其中 tl+t2 = T ；电流感测元件(116)，其被布置以感测在所述LED模块的输入端子处所接收的输入电流；所述控制设备被耦接以接收来自所述感测元件的感测输出信号，并且被设计为基于所述感测输出信号来改变所述开关的切换比率tl/t2，以使得至少存在其中dtl (Iin)总为正并且dt2(Iin)总为负的输入电流幅度的范围。
15.根据权利要求11所述的发光设备，其中由其输入端子与所述第一组LED(IU)并联连接的电流转换器(601)向所述第二组LED(114)供电；其中所述电流转换器包括控制电路(620)，其从感测所述LED模块的输入电流的电流感测元件(116)接收感测输出信号；并且其中该控制电路(620)被设计为基于从所述电流感测元件(116)接收的所述感测输出信号来控制所述电流转换器(601)。
16.根据权利要求11所述的发光设备，其中由第一电流转换器(730)向所述第一组 LED(113)供电并且由第二电流转换器(740)向所述第二组LED(114)供电，并且其中这两个电流转换器的输入端子串联连接；其中所述LED模块包括控制电路(720)，其从感测所述LED模块的输入电流的电流感测元件(116)接收感测输出信号；并且其中该控制电路(720)被设计为基于从所述电流感测元件(116)接收的所述感测输出信号来控制所述电流转换器(730，740)。
全文摘要
在发光设备中采用LED组，其使用LED的自然特性来模仿白炽灯在被调暗时的性状，从而消除对复杂控制的需要。第一组至少一个LED产生具有第一色温的光，而第二组至少一个LED产生具有第二色温的光。第一组和第二组串联连接，或第一组和第二组并联连接，可能有电阻性元件与第一或第二组串联。第一组和第二组在温度性状上不同，或具有不同的动态电阻。发光设备产生具有与黑体曲线平行和接近的颜色点的光。
文档编号H05B33/08GK102349353SQ201080011445
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月12日
发明者B·J·E·霍恩特尔, B·J·W·特威梅, E·M·H·P·范迪杰克, G·亚克达格, P·J·M·珠里彻, T·G·齐尔曼, W·P·M·M·简斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司