专利名称：Led照明电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED照明电路,一种AC-LED照明设备和一种驱动LED照明电路的方法。
背景技术：
在照明方案中，LED (发光二极管)正扮演着更加重要的角色，因为最近几年LED技术的发展使之成为可能。LED照明布置可以设计成出于室内和室外照明目的的需要，通过组合以固态发光(SSL)的红、绿、蓝LED来发射白光。一些LED可以涂覆磷光体以将发射的光转化为其他颜色，例如蓝色“泵浦”光可以转化为黄光，绿光或者红光。可以在配置中将这类涂覆的LED与非涂覆的LED组合在一起以发出白光。典型地，磷光体转化发射白光LED通过组合磷光体转化淡黄色的光和部分蓝色泵浦光而得到。具有高光输出的LED的发展使 得它们可以用于取代相比较而言低效率的正逐步被淘汰的白炽灯。目前可用的高功率LED灯可以产生高达数百流明的光而消耗比传统白炽灯低得多的电力。例如，Luxeon Rebel实现了超过1001m/W的光效。LED布置的总光输出取决于使用的LED数量和各个LED的功率。由于LED是半导体器件，容易将它们组合在芯片封装中的共同基板上。如今用于照明目的的LED芯片包括许多串联连接的LED的“串”。选择单个串中LED的数量使得LED正向电压的和近似等于整个串两端的期望电压降。这种LED芯片转而可以被分组和安装到灯具上。传统LED需要低电压(5V的量级)和直流电流(DC)，而市电是高电压(欧洲为220V或美国为110V)和交流电(AC)。为了驱动使用市电源的传统LED，必须执行全波整流和变压来获得必需的低电压DC信号。在一种替代方案中，可以使用一种AC-LED芯片，即包含一个或多个LED并专门设计成直接使用AC电压驱动的芯片。这里，术语“LED”可以指发光半导体结，但也可以指包含多个这种结的封装发光器件。这类LED不需要DC转换器。AC-LED芯片实质包括两串串联的LED，即反并联(anti-parallel)或逆并联(inverse-parallel)连接,典型地以裸片级或经由几个裸片的引线键合，使得在电流周期的正半周期期间一个串是激活的(发光)，而在负半周期期间另一串是激活的。半导体裸片设计为使得每个串的正向电压近似等于驱动芯片的主电压的均方根，并且可以使用简单的镇流电路来限制电流。这种“双级”结构提供了集成反向极性保护和静电放电保护。这类AC-LED芯片(或简称“AC-LED”)是低成本通用照明感兴趣的。但是，由AC市电驱动的AC-LED产生的光可能显示出令人无法接受的高度的光学闪烁，这是由于市电频率极性的高速切换所致。这种闪烁特别在室内照明的情形中可能令人心烦。在解决此问题的一种方案中，现有AC-LED芯片可以由DC电流替换驱动。在这类方案中，AC市电输入被平滑、限流、防浪涌(surge protected)，以获得需要的DC信号。AC-LED芯片可以直接与这一 DC信号连接并以固定的极性驱动，从而提升照明质量和电能至光的转化效率。然而，在这个操作模式中，只有一部分AC-LED芯片被正向电流持续驱动，而AC-LED芯片的另一部分则持续承受反向偏压并且未获得有效利用。假如串实质包含数目相等的LED，则当使用该方法驱动时，只有50%的芯片被用来产生光。除了较低的利用率，这种操作模式也导致AC-LED芯片的寿命缩短，因为当持续使用DC信号驱动时，两串LED中只有一串被驱动信号持续“施压”来产生光。因此，用于转换发射光的磷光材料在这个激活串中也总是被“施压”，并且会比利用AC驱动信号驱动以及交替驱动两个串的AC-LED随时间劣化地更快。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种使用DC信号驱动现有技术的AC-LED芯片的改进方案。这个目的通过权利要求I的AC-LED照明电路，权利要求12的AC-LED照明设备，和权利要求13的驱动AC-LED照明电路的方法来实现。
根据本发明的AC-LED照明电路，其包括例如以一个或多个AC-LED芯片形式的AC-LED布置，该布置至少具有根据第一极性连接的第一 LED组和根据相反极性连接的第二LED组，该AC-LED照明电路的特征在于⑴待施加至AC-LED布置的极性可选DC输入信号的源，或者连接装置，其用于将AC-LED照明电路连接至固定极性DC输入信号；和转换装置，用于将固定极性DC输入信号转换为待施加至AC-LED布置的极性可选DC信号；以及(ii)极性控制器，其实现为控制施加至AC-LED布置的极性可选DC信号的极性，使得当极性可选DC信号具有第一极性时，驱动AC-LED布置的第一 LED组，并且当极性可选DC信号具有相反极性时，驱动AC-LED布置的第二 LED组。取决于其实现方式，根据本发明的AC-LED照明电路可有利的使用AC电源或者DC电源。“极性可选DC信号的源”可以是合适的转换器，例如包含在AC-LED照明电路中的AC/DC转换器。可选的，AC-LED照明电路可包含“连接装置”，其可以是任意合适的将AC-LED照明电路连接到固定极性DC信号源的电连接器。例如，这些连接器可以是放置在AC-LED照明电路通过印刷电路板或类似物连接到固定极性DC信号之处的管脚或导线。因此AC-LED照明电路可实现为包含在照明设备里的组件或是完整的照明设备产品。在AC-LED照明电路是完整照明设备的方案中，连接装置可以是将其连接至相应插座的插头，或者是任何合适的电连接器。由于根据本发明的AC-LED照明电路可以有利的使用直流电驱动，LED输出的光就不会产生闪烁。根据本发明的AC-LED照明电路的主要优势在于，由于极性可选DC信号的极性可以根据需要反转，那么就可以选择待驱动的合适的LED组或串，以允许两个串中的任意一个都可以被驱动。这和现有技术对比，现有技术中AC-LED芯片要么使用AC信号驱动一导致闪烁一要么使用恒定极性的DC信号驱动使得效率上仅有一半的芯片被利用，这在前面的介绍中已经解释过了。根据本发明的AC-LED照明设备包括这种AC-LED照明电路，例如玻璃的外腔，其包围AC-LED照明电路的AC-LED照明布置；以及灯座，至少部分包含AC-LED照明电路的连接器，从而AC-LED照明设备能直接连接到AC电源。根据本发明的AC-LED照明设备的一个优势在于，它可以很容易的设计为“翻新”设备，例如作为应用任何标准灯具的白炽灯或卤灯的低耗能替代品的“灯泡”。因此，消费者可以购买这种AC-LED照明设备，并与传统灯泡相同的方式将其用于现有照明灯具。相应的驱动AC-LED照明电路的方法，AC-LED照明电路包括AC-LED布置，该布置至少具有根据第一极性连接的第一 LED组和根据相反极性连接的第二 LED组，该方法包括如下步骤(i)产生待施加至AC-LED布置的极性可选DC信号，或使用连接装置将AC-LED照明电路连接至固定极性DC输入信号和将固定极性DC输入信号转换为待施加至AC-LED布置的极性可选DC信号，以及(ii)控制施加至AC-LED布置的极性可选DC信号的极性，使得当极性可选DC信号具有第一极性时，驱动AC-LED布置的第一 LED组，并且当极性可选DC信号具有相反极性 时，驱动AC-LED布置的第二 LED组。从属权利要求和随后的说明书公开了本发明特殊优势的实施例和特征。根据本发明的AC照明电路可以使用任何合适的电源，例如市电源(也称家庭电源或墙电源)的AC电源，或电压比市电源更高或者更低的任何AC电源。在下面，在不以任何方式限制本发明的前提下，术语“AC电源”或“市电源”可以交替使用。根据本发明的AC照明电路也可以使用任何适当的DC电源，例如变压器或合适电压的DC供电的应急照明总线的输出。在下面，在电路上下文中以常规的含义使用术语“极性”，即在电路中，电流从正极流向负极。在AC电路中，极性持续在负和正之间交替，而电流方向也相应改变。DC电路具有正极和负极，以及电流始终沿相同方向流动。在下面，词组“DC信号的极性”应理解为表示施加至跨AC-LED布置的至少两个结点的DC信号的极性。在下面，任何提及施加至AC-LED布置的DC信号都表示极性可选DC信号，即使这并没有明确声明。取决于期望光输出，AC-LED布置可包括单个AC-LED芯片，或者以合适方式电连接的多个这种AC-LED芯片。本领域技术人员将意识到这样芯片可以具有一个或多个(典型为两个)的用于连接供电电压的管脚。如已在介绍中所述的AC-LED芯片，实质包含以逆向并联方式连接(也称为“反并联”)的两个LED串，从而对于在输入节点和输出节点之间施加的电压，只有一个串在输入和输出节点之间导通电流。另一个串仍然保持反向偏压，而不导通，并且因此并不发射光。“串”包括在输入和输出节点之间的一个方向上串联连接的LED，并且本领域技术人员将理解“串”可以包括几个并联的相同串、几个并联的不同串、几个串联的子串，或者它们的组合。为了简化起见，而并非以任何方式限制本发明，下面的“串”可以假设为包括多个串联的LED。术语“AC-LED”的使用不应该被解释为排除包括多个AC-LED芯片连接在一起的实现方式。AC-LED芯片可以安装在合适的散热器上，例如铝条或铝块上。当使用一个以上的AC-LED时，可以使用任何合适的配置，例如AC-LED芯片可以以线性方式或星形配置安装在散热器上。取决于AC-LED照明电路在操作时产生的热量，散热器可以设计为具有附加冷却鳍等。极性控制器有效施加或确立用于驱动AC-LED芯片的极性。从另一个角度看，极性控制器有效确定哪个LED串被驱动，并可以在任何合适时刻(例如根据一些随机事件)反转极性。因此，在本发明的优选实施例中，极性控制器被实现为根据基于AC-LED照明电路与AC电源连接产生的随机初始状况，控制施加至AC-LED布置的极性可选DC信号的极性。在一个特别简单的方案中，可以使用AC-LED照明电路连接到市电源的时刻的AC输入电压的极性设置待施加至AC-LED芯片的极性。AC输入电压的极性可以容易地使用本领域技术人员已知的现成的电路组件确定。DC信号的极性反转的时间点可以基于AC-LED照明电路之前驱动的方式确定。因此，在本发明的更优选实施例中，极性控制器被实现为根据AC-LED照明装置的操作历史，控制施加至AC-LED布置上的DC信号的极性。这里，术语“操作历史”应理解为与AC-LED布置的之前操作有关的信息，且可从任意的诸如时间、温度、湿度的可测量参数；诸如强度、光谱组成、峰波长、色温等的出射光的属性；诸如来自其他光源的紫外辐射量的AC-LED照明电路所暴露的环境光的属性；诸如振动或震动的机械环境条件；诸如波纹频率或幅度等的驱动AC-LED照明电路的供给信号的属性中推导出来。操作历史可以反映刚刚测量的状况或事件，以及可以反映过去已经测量和记录的状况。根据本发明的AC-LED照明电路的一个实施例，例如，操作历史优选包括在“打开”和“关闭”之间的操作期期间施加于AC-LED布置的极性可选DC信号的极性，并且极性控制 器被实现为基于在随后的操作期中将AC-LED照明电路连接到AC电源，反转或逆转施加至AC-LED布置的DC信号的极性。换言之，每当灯被打开，施加至AC芯片的DC信号的极性就被反转。这个实施例特别适合于在家庭环境中使用照明设备以及照明设备不被过长时间保持开灯的应用。在上面所述的方案中，每当照明设备连接到市电源时，例如当相应的灯开关被人激活时，极性被反转。在备选的方案中，极性甚至可以在照明设备的操作期间(即当照明设备被打开时)反转。这样做例如是为了防止一组或一串LED被超常时间的施压。显然，DC信号的极性可以更为精确的方式控制。例如，在本发明更优选的实施例中，极性控制器可以被实现为使得在至少10秒，更优选至少10分钟，最优选至少I小时的操作时间之后，反转DC信号的极性。以这样的方式，驱动两个LED组之一的DC信号的极性在预定的时间点反转使得替换成驱动另一 LED组。“反转”之间的时间可根据特定情况选择，例如根据使用的AC-LED芯片的类型、用于涂覆LED的磷光体的类型、或者本领域技术人员熟知的其他情况。例如，尽管对于某些AC-LED芯片来说每10小时反转极性可能就令人满意了，但如果每10分钟就反转极性来驱动其他类型的AC-LED芯片可能会更佳。为了这个目的，根据本发明的AC-LED照明电路的另一个实施例中，两个LED组中的每一个被驱动的整体时间优选进行监测以追踪每个串被激活驱动的时间。操作历史可以是表示这个时间的数字存储值或模拟值。在一个示范性实施例中，上/下计数器可用来追踪表示串被激活驱动的时间长度的累积值。上/下计数器可配置为在第一极性的操作期间向上计数，而在另一个极性的操作期间向下计数。取决于使用的AC-LED的类型，计数器可被配置以特定时间间隔递增或递减，例如每10秒一次，每分钟一次或其他任意的合适值。可以使用之前确定的参考值来决定用于AC-LED布置的下一操作间隔的极性。例如，参考值可以是0，导致平均而言两个极性的相等操作时间。设备的下一操作段的极性可以在合适时间(例如就在灯被关掉之前，或者就在灯被打开之后)通过比较计数器的累积值和参考值来决定。在另一个示范性实施例中，操作历史可包括AC-LED布置的第一累积操作时间，其中第一 LED组被极性可选DC信号驱动；以及AC-LED布置的第二累积操作时间，其中第二LED组被极性可选DC信号驱动，并且极性控制器被优选实现为驱动第一 LED组和第二 LED组，使得第一累积操作时间和第二累积操作时间之间的差值满预设阈值。例如，极性反转可被实现为使得第一串和第二串的累积操作时间之间的差值保持在预设阈值之下。显然，存在监测并分析这类时间来决定反转DC信号的极性的合适时刻的任意数量的方式。因此，在本发明的优选实施例中，极性控制器包括用于分析AC-LED布置的操作历史的分析单元，并且被实 现为使得根据分析单元的输出控制DC信号的极性。例如，可以设定串不应驱动超过累积10小时时间。在灯的每个操作期期间，由分析单元监测和观察当前激活串被驱动的时间。假若这个累积时间接近10小时，可以反转极性使得替换成驱动另一个串。在这个以及随后的操作期中，另一个串可被驱动直到它的累积操作时间接近10小时。当然，能够可想见地组合上面所述的技术，例如可以在每次AC-LED照明设备打开时实现极性反转，以及可以基于流逝的时间执行在操作期期间的随后极性反转。如上所述，当确定合适的从一个串到另一个串的开关转换时，可以考虑诸如温度的其他可测量参数。例如，在一个更优选实施例中，温度测量装置可以向极性控制器提供在AC-LED布置附近测得的环境温度值。当温度接近正常室温时，以第一(正常)速率完成时间累积。然而，当在AC-LED附近测得的环境温度高于正常室温时，优选以更快的第二速率完成时间累积。因此，在每一个LED组操作期间的累积时间值是温度的函数，使得如果已知一个LED串在高温下运行时老化快于另一个串，则在更高温度下的用于这个串的累积速率也快于另一个串。以这个方式，更高温度下的操作将导致电压的更早反转，从而在更高温度的操作期间的LED组的更快老化在某种程度上被这个LED组减少的操作时间所补偿了。为了防止灯操作期间极性反转时可见的人为痕迹，极性反转优选发生在很短的时间内，有效地快于当使用AC市电源的AC-LED照明电路的电源电压的零交叉期间的瞬变时间。如此短暂的转换时间确保了特别是在操作期间极性反转时对由设备输出的光的很少或者不可见的影响。为了补偿由于串之间切换导致的光输出的可能“下降(dip)”或“台阶(step) ”，AC-LED布置的驱动信号的幅度可以就在转换过程之前或之后微增。备选地，可在从之前激活的串到之前未激活的串的转换期间施加一种脉宽调制。对于特定的时间段，例如一分钟的“接管(take-over)间隔”中，串可以交替驱动使得之前激活的串逐渐被驱动以更短的时间长度，而之前未激活的串被驱动以相应逐渐更长的时间长度，一直到之前未激活的串被持续驱动以及之前激活的串关闭。通过这种方式，可以使得由于串之间的小的物理差别(例如由于串之间小的温度差别所导致的主波长的细微差别)所产生的可能可见人为痕迹不被察觉。以上所述的特征-基于照明设备和市电源的连接或根据操作历史来改变极性-可以以许多方式实现。例如，根据本发明的AC-LED照明电路的一个可行实施例可以实现为使得其连接至诸如市电源AC电源，并且可以包括用于将AC市电信号转换为极性可选DC信号的转换单元。在一个可行的实现方式中，转换单元可以包括两个双向三极晶闸管(TRIAC)，用于产生发射信号的发射信号产生器，和用于将发射信号施加至TRIAC之一的发射信号开关。在这个实现方式中，极性控制器包括触发信号产生器，用于为发射信号产生器产生触发信号，和开关控制器，用于为发射信号开关产生开关控制信号。在这个实现方式中(还将在附图的帮助下进行解释)，TRIAC用于传输具有正或负极性的DC信号。这个DC信号的极性反过来由发射信号和开关控制信号的合适定时决定。换言之，这类实现方式首先“决定”要使用的极性，然后相应地转换AC输入信号。当根据本发明的AC-LED照明电路要在可直接连接至市电源的设备内实现时，它优选包括用于将AC-LED照明电路连接至AC电源的出口的电源连接器。这样的连接器可以是在标准设计中的任何合适连接器，例如爱迪生连接器、卡口连接器、双管脚连接器等等。例如，可以优选使用标准爱迪生E27或E14连接器，从而根据本发明的AC-LED照明电路可以容易地作为翻新(retoo-fit)方案而用于已有的照明灯具中。显然，还可以使用开关来实际地形成或断开AC-LED照明设备作为其一部分的电路。因此，在下面，表达“AC-LED照明电路至AC电源的连接”可意味着将AC-LED照明电路连接至电源出口的动作、或者关闭开关的动作。同样，根据本发明的AC-LED照明电路还可以实现为使得直接连接至可用的DC电源，例如由合适的变压器/整流器单元产生的固定极性的DC信号。在这种实现方式中，AC-LED照明电路包括合适的转换装置，用于将固定极性的DC输入信号转换为期望的极性可选DC信号。这种转换单元可包括能够触发、反转或切换DC信号的任意合适电路。例如， 一个实现方式可包括用于控制在AC-LED照明电路中的电流方向的晶体管布置。这里，极性控制器可以实现为根据需要将第一 LED串或第二 LED串电连接至极性可选DC信号。极性控制器可以实现为具有模拟或数字组件，或者任何合适的组合。用于连接至已有恒定极性的DC信号的这种实现方式在该情形中可以优选为将AC照明电路生产为可用于制造照明设备的组件。这些实现方式下面将借助于附图进行解释。
通过与附图结合考虑的下面详细描述，本发明的其他目的和特征将会变得显而易见。然而，应当理解的是，这些附图只是出于解释的目的而设计的而不是用作对本发明限制的定义。图I示出了根据本发明的AC-LED照明电路的第一实施例的简化电路图； 图2是施加至图I的AC-LED照明电路的电压曲线图；图3示出了图I的AC-LED照明电路的一个实施例；图4示出了根据本发明的AC-LED照明电路的第二实施例；图5示出了在图4的AC-LED照明电路中产生的电压的一个实施例；图6示出了根据本发明一个实施例的AC-LED照明设备的简化横截面示意图。在附图中，相似的附图标记通篇指代相似的物体。图中的元件并非一定是按比例绘制的。应注意，电路模块图是以非常简化的方式示出的。
具体实施例方式图I示出了简化的电路图，其中AC-LED照明电路I借助于合适的连接器40与固定或恒定极性的DC电源连接。极性控制器70使用固定极性DC信号来导出或产生极性可选DC信号50’，该DC信号50’可以根据需要在正和负极性之间触发并被应用于AC-LED布置10。AC-LED布置10实质包括两个LED串11，12 (由标准电路符号表示)，互相之间逆向并联连接，使得对于施加的电位，一个串导通而另一个串反向偏压。当然，本领域技术人员将理解，AC-LED布置10可以根据期望的光输出包括串联或者并联连接的多个芯片，并且任意的这些芯片可以包括两个以上的串。图2示出了施加至图I中的AC-LED布置10中的理想化电压50’。对于一些时间长度来说，具有正极性和+Ultl值的电压50’被施加至AC-LED布置10。在时间t:，电压50’的极性被触发或反转，从而具有-Ultl值的负极电压50’被施加至AC-LED布置10。在时间t2，电压50’的极性再次被触发，从而正极电压+Ultl再次被施加至AC-LED布置10。DC电压的极性能够在AC-LED照明设备与例如市电的电源连接的任意时刻，或者根据如上所述的AC-LED布置10的操作历史而被触发。通过以这种方式反转或逆转施加至AC-LED布置10的DC电压50’的极性，就可以获得没有可察觉闪烁的有利光输出，而与此同时它保证了各个串不被过度施压(stressed)。图3示出了图I的AC-LED照明电路I的可行实现方式。这里AC-LED照明电路
I(垂直虚线右边部分)与包含整流装置的DC源60连接一在这个例子中，整流装置是具有限流电阻! ^和平滑电容器Cd的二极管桥整流器。转换单元60用来将AC输入电压(例如 来自电源2并经由电源连接器3的市电电压)转换为具有固定极性的全波整流平滑的DC电压50。在该实现方式中，转换装置T1, T2, T3, T4(这里示出为包含在极性控制器70单元中)将固定极性的DC信号50转换为施加至AC-LED照明布置10的具有可选极性的DC信号50’。取决于信号50’的极性，第一 LED串11或第二 LED串12被正向电流上电或驱动以控制可选极性DC信号50’的极性，极性控制器70包括开关705，该开关705的输出施加控制信号700到转换装置的第一晶体管对1\、T3的栅极，以及控制信号701到第二晶体管对T2、T4的栅极。在任一时刻只有一个控制信号700、701是激活的，从而只有一个晶体管对是导通的。当第一晶体管对T1, T3导通时，产生应用于AC-LED布置10的DC电压50’，从而使得电流流经第一 LED串11以及第二 LED串12被反向偏压。当第二晶体管对T2，T4导通时，产生应用于AC-LED布置10的DC电压50’，从而使得电流仅流经第二 LED串12而第一 LED串11被反向偏压。实际上，晶体管布置T1, T2, T3, T4，充当触发或翻转所供给DC信号50的“转换器”或“开关”，从而提供具有可切换极性的DC信号50’。在这个实施例中，开关705由确定两个晶体管对中的哪一个应该被开关705打开的分析单元702控制，即分析单元702确定DC信号50’的极性。分析单元702可以使用存储在存储器703中的AC-LED布置的操作历史。操作历史可以包括例如用于两个LED串11、12的每一个的总操作时间。操作时间可以使用定时器704求和。例如，如果第一 LED串11激活的时间显著长于第二 LED串12，分析单元702可以控制开关705使得直流信号50’替换成驱动第二 LED串12。以这样的方式，分析单元702可以确保两个LED串11，12以受控的方式被驱动例如实质相同的时间段。从一个串到另一个串的切换可以在AC照明电路的操作期间的任何时刻启动，但仅在照明电路与转换单元60连接的情况下同样也能启动。显然，就如上所述，可以结合两种技术，即极性切换可能发生在每次AC-LED照明设备被打开(或否则连接至电源)时，以及然后可以基于每个串11，12在激活模式中运行的时间执行随后的极性反转。本领域技术人员将理解，图3中的简化电路图仅仅示出了操作这种电路的基本原理。现实的实现方式可能需要电源单元、用于驱动晶体管的电平转换单元、防止晶体管桥的交叉导通的死区时间产生器以及其他措施，而上述这些，为清楚起见，这里并没有示出。更进一步地，本领域技术人员知道，开关705并不一定是物理开关；而可以是由极性控制器70的微控制器的固件控制的数字选择。晶体管T1, T2, T3, T4可以是双极性NPN晶体管或其他任何合适的具有合适阻断电压和载流能力的诸如MOSFET的开关。虚线右边的AC-LED照明电路I可以实现为例如已经使用合适的导线和连接器将AC-LED芯片10和电路70组合在成品封装中的单个元件或模块，这种封装可以被照明设备生产商用于照明产品的制造中。在高度集成方案中，电路70可以集成到承载AC-LED芯片10的子基板(submount)上。在较低的集成方案中，AC-LED芯片10和电路70安装在合适的载体上，例如印刷电路板。图4示出了根据本发明的AC-LED照明电路I的备选可行实现方式。在该实现方式中，AC-LED照明电路I (垂直虚线的右边)包括转换单元61并因此可以直接与AC电源2连接。在这个实施例中，极性控制器71包括零交叉传感器713和开关控制器714。当AC-LED照明电路I初始通过电源连接器3与市电2的输出连接时-例如光直接插入或借助开关22打开-AC输入信号的初始极性被探测和被记录。初始 极性(不管是正还是负)被开关控制器714用来产生用于开关控制信号711的初始设置。零交叉传感器713基于市电电压的零交叉产生触发信号710。在转换单元61中，触发信号710使得发射信号或者脉冲产生器614产生发射信号616。取决于开关控制信号711，开关615将发射信号616引导至两个TRIAC 612、613中的任意一个。基于每个市电电压的随后零交叉,开关615将会被触发，从而脉冲产生器614产生的发射信号将会顺序地控制两个TRIC 612、613。输出的极性由开关615的状态和相对于市电压的所产生信号616确定。当电路开始操作在某个极性时，只要电路与市电压连接，则输出电压51的极性将保持恒定或固定。转换单元61的输出实质是具有可选极性的DC电压51 (正或负)，其通过连接器41施加至AC-LED布置10。本领域技术人员明白，转换单元61的其他电路组件，诸如限流电阻Rlim，R1,民和电容器C1,C2，对于电路的正确操作来说是必需的。显然，极性控制器71还可以包括用于记录AC-LED布置11的操作历史的存储器，以及可以进一步包括用于根据操作历史控制开关和信号产生器的逻辑模块，例如分析单元，定时器等。图5中示出了由图4的转换单元61产生的电压51的最初几个毫秒。取决于开关控制信号711和发射信号710的定时，电压51可以是正的(下图)或负的(上图)。波纹是由于输入AC信号(例如欧洲家用电源的50Hz或在美国和加拿大使用的60Hz)的频率，但不会产生任何可见的闪烁，因为电压的峰谷差相对于有效的DC操作电压而言是较小的。图6示出了在封装AC-LED照明电路的AC-LED布置10的外玻璃封装90或腔体90内包含AC-LED照明电路的AC-LED照明设备9的简化横截面示意图。灯座91充当允许AC-LED照明电路I连接到市电源的连接器。例如，灯座91可以作为图5所示的连接器3。极性反转布置20 (例如包括图3或图5中所述的电路)将AC市电信号转换为DC信号50’，51以驱动每个AC-LED芯片的一个LED串，并以上述的任意方式反转极性。在这个实施例中，AC-LED布置10包括数个AC-LED芯片10。在这种实现方式中，极性反转装置20可以包括共享极性控制器，使得所有AC-LED都被共同的DC信号驱动。同样，极性反转布置20可包括数个极性控制器以提供数个可以静态或动态施加给AC-LED的DC信号。本领域技术人员将理解，单个极性反转布置20也可以实现为提供用于驱动多个AC-LED芯片的多个可切换开关输出极性。为了确保设备在操作过程中不会因为高结温度(可能超过130°C)而过热，芯片被安装在散热器92上。这个实施例中的散热器92包括被实现为灯体一部分的附加冷却布置包围的热传导铝平台，这里散热器92作用是散热，并可装配有附加冷却鳍。
尽管在附图和前述的说明书中已经详细阐明和描述了本发明，但这些阐明和描述应理解为说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。通过对附图、公开内容和所附的权利要求书的研究，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的其他变形。为清楚起见，可以理解的是，本申请通篇使用的“一个”或“一”不排除多个，并且“包括”并不排除其他步骤或元件。“单元”可以包括许多单元，除非另有声明。在互相不同 的从属权利要求中描述的某些措施，不表示不能够有利地使用这些措施的组合。权利要求书中任何的参考标记不应理解为对权利要求书的限制。
权利要求
1.一种AC-LED照明电路(I)，包括AC-LED布置(10)，该布置(10)至少具有根据第一极性连接的第一 LED组(11)和根据相反极性连接的第二 LED组(12)，其中，AC-LED照明电路的特征在于 (i)待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC输入信号(51)的源(61)，或者 连接装置(40)，其用于将AC-LED照明电路(I)连接至固定极性DC输入信号(50);和转换装置(T1, T2, T3, T4),用于将固定极性DC输入信号(50)转换为待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50，);以及 ( )极性控制器(70，71)，其实现为控制施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’，51)的极性，使得当极性可选DC信号(50’，51)具有所述第一极性时，驱动AC-LED布置(10)的第一 LED组(11)，并且当极性可选DC信号(50’，51)具有所述相反极性时，驱动AC-LED 布置(10)的第二 LED 组(12)。
2.如权利要求I所述的AC-LED照明电路(1)，其中，极性控制器(70，71)被实现为根据基于AC-LED照明电路(I)与电源(2，60)连接产生的初始状况，控制施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50，，51)的极性。
3.如权利要求I或2所述的AC-LED照明电路(1)，其中，极性控制器(70，71)被实现为在至少10秒，更优选至少10分钟，最优选至少I小时的操作时间期间之后，反转施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’，51)的极性。
4.如权利要求I到3中任一项所述的AC-LED照明电路(1)，其中，极性控制器(70)被实现为根据AC-LED照明布置(10)的操作历史，控制施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’ )的极性。
5.如权利要求I到4中任一项所述的AC-LED照明电路(I)，其中，所述操作历史包括在操作期的最后的施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’ )的极性，并且极性控制器(70)被实现为基于随后的操作期的开始，反转施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’ )的极性。
6.如权利要求5或6所述的AC-LED照明电路(I)，其中，所述极性控制器(70)包括用于分析AC-LED布置(10)的操作历史的分析单元(702)，并且其中极性控制器(70)被实现为根据所述分析单元(702)的输出控制极性可选DC信号(50’ )的极性。
7.如权利要求4到6中任一项所述的AC-LED照明电路(I)，其中，所述操作历史包括LED组(11，12)的累积操作时间，并且极性控制器(70)被实现为驱动AC-LED布置(10)，使得所述LED组(11，12)的所述累积操作时间不超过预设阈值。
8.如前述任一权利要求所述的AC-LED照明电路(I)，其包括用于将AC-LED电路(I)连接至AC电源⑵的输出的电源连接器(3)，以及用于将AC电源信号转换为DC信号(50，51)的AC转换单元(60，61)。
9.如权利要求8所述的AC-LED照明电路(I)，其中，所述AC转换单元(61)被实现为提供待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(51)，并包括第一双向三级晶闸管(62)、第二双向三级晶闸管(63)、用于产生发射信号(616)的发射信号产生器(614)、和用于将发射信号(616)施加至所述双向三级晶闸管(62,63)之一的发射信号开关(615);并且其中极性控制器(71)包括触发信号产生器(713)，用于为发射信号产生器(614)产生触发信号(710);以及开关控制器(714)，用于为发射信号开关(615)产生开关控制信号(711)。
10.如权利要求8所述的AC-LED照明电路(I)，其中，AC转换单元(60)包括用于产生固定极性DC信号(50)的整流装置(60)。
11.如前述任一权利要求所述的AC-LED照明电路(I)，其中，AC-LED布置(10)包括多个电连接的AC-LED芯片。
12.—种AC-LED照明设备(9)，包括 -根据权利要求I到11中任一项所述的AC-LED照明电路⑴； -外腔(90)，其包围AC-LED照明电路(I)的AC-LED照明布置(10);以及 -灯座(91)，至少部分包含AC-LED照明电路⑴的连接器(3)。
13.一种驱动AC-LED照明电路(I)的方法，所述AC-LED照明电路(I)包括AC-LED布置(10)，该布置(10)至少具有根据第一极性连接的第一 LED组(11)和根据相反极性连接的第二 LED组(12)，所述方法包括 (i)产生待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(51)，或者 使用连接装置(40)将AC-LED照明电路(I)连接至固定极性DC输入信号(50)和将固定极性DC输入信号(50)转换为待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’)，以及 (ii)控制施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’，51)的极性，使得当极性可选DC信号(50’，51)具有第一极性时，驱动AC-LED布置(10)的第一 LED组(11)，并且当极性可选DC信号(50’，51)具有相反极性时，驱动AC-LED装置(10)的第二 LED组(12)。
14.如权利要求13所述的方法，其中，施加至AC-LED布置(10)的用于驱动两个LED组(11,12)之一的极性可选DC信号(50’，51)的极性，在所述AC-LED照明电路的操作期的开始和/或在预定时间点反转，使得替换成驱动另一 LED组(11,12)。
全文摘要
本发明描述了一种AC-LED照明电路(1)，其包括AC-LED布置(10)，该布置至少具有根据第一极性连接的第一LED组(11)和根据相反极性连接的第二LED组(12)，其中AC-LED照明电路(1)的特征在于(i)待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC输入信号(51)的源(61)，或连接装置(40)，其用于将AC-LED照明电路(1)连接至固定极性DC输入信号(50)和转换装置(T1，T2，T3，T4)，用于将固定极性DC输入信号(50)转换为待施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’)；以及(ii)极性控制器(70，71)，其被实现为控制施加至AC-LED布置(10)的极性可选DC信号(50’，51)的极性，使得当极性可选DC信号(50’，51)具有第一极性时，驱动AC-LED布置(10)的第一LED组(11)，以及当极性可选DC信号(50’，51)具有相反极性时，驱动AC-LED装置(10)的第二LED组(12)。本发明进一步描述了一种AC-LED照明设备(9)，包括这种AC-LED照明电路(1)、并具有包围AC-LED照明电路(1)的AC-LED照明布置(10)的外腔(90)以及至少部分包含AC-LED照明电路(1)的连接器(3)的灯座(91)。本发明还描述了一种驱动包含AC-LED照明布置(10)的AC-LED照明电路的方法。
文档编号H05B33/08GK102714898SQ201180005622
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月4日 优先权日2010年1月7日
发明者H·J·G·拉德马赫尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司