具有可控发光元件的照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般涉及具有例如发光二极管（LED)的可控制发光元件的照明 (light)装置。
【背景技术】
[0002] LED比白炽灯泡或者甚至荧光灯泡更具能量效率且更长持久。但是，与基于LED照 明装置有关的抱怨在于它们的亮度输出较低。
[0003] 存在某些可用的看似标准灯泡基座（base)的基于LED产品，但是其亮度非常低， 例如约为130流明。可能需要约1000流明的光输出以接近某些普通灯泡。
【发明内容】
[0004] -方面，本发明提供一种用于发光的照明装置，包括：发光二极管（LED);电源电 路，包括至少一个含有开关元件以向所述LED提供功率的开关稳压器；以及装置支承结构， 包括装置连接器和支撑所述LED的LED支承。其中，所述装置连接器是所述装置支承结构 的一端，并且所述电源电路由所述装置支承结构支撑。
[0005] 另一方面，本发明提供一种用于发光的照明装置，包括：至少一个发光元件；电源 电路，包括含有开关元件以向所述至少一个发光元件提供功率的开关稳压器；以及装置支 承结构，包括装置连接器和支撑所述至少一个发光元件的发光元件支承。其中，所述装置连 接器是所述装置支承结构的一端，并且所述电源电路由所述装置支承结构支撑。
[0006] 再一方面，本发明提供一种系统，包括：外部强度控制电路，提供至少一个外部强 度控制信号；以及用于发光的照明装置。其中，照明装置包括：发光二极管（LED);电源电 路，包括含有开关元件以向所述LED提供功率的开关稳压器，所述电源电路包括接收输入 功率的输入导线，并且其中所述LED中至少一些LED的亮度响应响应于所述至少一个外部 强度控制信号的开关的变化而可控制。
【附图说明】
[0007] 从下文给出的详细描述以及从本发明实施例的附图，将更全面地理解本发明，但 是，附图不应被视为将本发明限制到所述特定实施例而仅是为了解释和理解。
[0008] 图1是根据本发明一些实施例的照明装置的示图。
[0009] 图2是电源电路和LED的框图。
[0010] 图3是电源电路和LED的框图。
[0011] 图4是根据本发明一些实施例的、包括具有强度控制能力的开关模式电源的基于 LED照明系统的框图。
[0012] 图5是示出用于调整电流的脉宽调制（PWM)的示图。
[0013] 图6是现有技术环形（ring)振荡器的框图。
[0014] 图7是可在本发明一些实施例中使用的脉宽调制器（PWM)的框图。
[0015] 图8是根据本发明一些实施例的、与图4中基于LED照明系统相似但没有电感器 和某些电容器的基于LED照明系统的框图。
[0016] 图9是用于可与图8中系统一起使用的晶体管的开关波形的示意图。
[0017] 图10是根据本发明一些实施例的、具有多种颜色和强度控制能力的基于LED照明 系统的框图。
[0018] 图11是示出根据本发明一些实施例的、包括可调控制以控制颜色和/或强度的照 明装置的示图。
[0019] 图12是根据一些实施例的照明装置以及通过功率线（powerline)传送的远程控 制的框图。
[0020] 图13是根据一些实施例的照明装置和无线远程控制的框图。
[0021] 图14是根据一些实施例的照明装置的框图。
[0022] 图15是根据本发明一些实施例的芯片内（onchip)电感器的框图。
[0023] 图16是根据本发明一些实施例的封装内（onpackage)电感器的框图。
[0024] 图17图示根据本发明一些实施例的、具有包括透明和不透明部分的完全封闭壳 体（covering)的照明装置。
[0025] 图18图示根据本发明一些实施例的具有部分封闭壳体的照明装置。
[0026] 图19图示根据本发明一些实施例的具有单个LED的照明装置。
【具体实施方式】
[0027] 在一些实施例中，通过将LED和包括常规白炽灯泡插头的关联电子器件 (electronics)嵌入在机械封装中，将LED用于家居或轻型商业照明装置，使得它们适应常 规的白炽灯座或紧凑型荧光灯座，例如世界各地常见的灯座。在一些实施例中，该照明装置 提供白炽灯的相同或相似亮度输出，并在一些实施例中，这利用实质较小的功率输入来实 现。例如，根据本发明一些实施例的LED灯泡将适应常规110V(或220V)灯座或其他常规 灯座，或许消费者甚至不会注意到该差异。在一些实施例中，或许由某种有机或无机材料制 成的灯泡壳体或密封（encapsulation)或其他封装有效地传播光，并给予常规白炽灯泡或 荧光灯泡的感觉。在其他实施例中，这些细节有所不同。
[0028] 图1图示照明装置100,包括一个或多个LED120和还可以被称为照明装置连接 器、灯泡插头或基座的灯泡连接器110。LED120由LED支承124支撑。在其他实施例中， 支承124不延伸超过灯泡连接器110。连接器110包括螺纹114以允许其与灯座啮合。从 灯座将功率提供给连接器110。连接器110在灯泡（或照明装置）的一端。电源电路130 向LED120提供功率，并被包括在灯泡连接器110中和/或装置100中其他位置。例如，在 图17中电源电路130部分在连接器110中并且部分在壳体150中，更具体来说部分在支承 160中。LED支承160支撑LED120。在图18中，电源电路130完全在LED支承160中或支 承160上。可以结合附图中示出的任何照明装置进行电源电路130的不同布置。
[0029] LED120可以是包括目前可得和将来的LED的高亮度LED或其他类型LED。在一 些实施例中，照明装置100包括灯泡壳体或密封140。连接器110和支承124是用于LED和 电源130的装置支撑结构144的一部分。注意连接器110在支撑结构144的一端。灯泡密 封140从通常是高度定向的LED散射或传播光。在一些实施例中，该意图是使光定向，所以 不包括光散射灯泡。虽然若干附图仅示出两个LED，但是LED120可以在照明装置中包括两 个以上LED。在不同照明装置中可以有不同类型的LED，并且在同一照明装置中可以有不同 类型的LED。图19示出只具有一个LED120的照明装置。注意，如果仅使用一个LED，则电 源电路130可能不同。
[0030] 在一些实施例中，没有壳体或密封。在一些实施例中，壳体的一部分不透明（例如 反射的），而密封的其他部分透明。例如，图17图示具有完全封闭LED120的完全封闭壳体 150的照明装置，壳体150具有透明部分154和不透明部分156。图1还示出完全封闭的壳 体。图18示出部分封闭壳体170,因为它使LED120在顶端暴露。在图18中，LED示为部 分延伸到壳体170之上，但是壳体是完全还是部分封闭并不重要。
[0031] 本发明并不局限于结合图1所示的照明装置使用。可以采用多种其他形状和尺 寸。灯泡连接器110可以构造成具有标准化尺寸以适合多种标准尺寸灯座中之一，或者它 也可以具有非标准尺寸。白炽灯泡和荧光灯泡的标准功率的示例包括25W、40W、60W、75W和 100W。本发明一些实施例在实质较小功率输入允许与白炽灯泡和荧光灯泡相同、非常相同 或接近相同的流明输出。例如，照明装置100的一些实施例可以少于一半的输入能量提供 相同流明。照明装置100的一些实施例以多种电压和电压范围来工作。例如，在一些实施 例中，该照明装置可以从90到250V(伏特）的大范围输入电压来工作，或者作为另一示例， 在一些实施例中，该输入范围可以是100到230V。这是在其他实施例中，该照明装置可以仅 更加受限的输入电压范围来工作。LED是发光元件的一个示例。发光元件的其他示例包括 适应较大照明装置的小型白炽灯泡。正如本文所使用的，术语"光"并不局限于可见光谱， 而是可以包含可见光谱以外的频率。
[0032] 100W白炽灯泡可以产生约1500 (约1300到1700的范围）流明的光，并且目前的 LED可以提供每瓦约60 (约50到70的范围）流明，其预计随技术的成熟而增加。因此，你 将需要约10个LED，每个消耗2. 5W，总计消耗25W的电功率以提供与100W白炽灯泡相同的 输出（流明）。LED两端的电压降可以根据LED的类型和颜色从2伏特变化到5伏特。注 意，单个LED无法直接连接到主功率电压。如果LED两端的电压降约为5V，则经过LED的电 流约为0. 5安培，耗散2. 5W并产生约150流明的光。
[0033] 图 2 图示给包括串联LED240(242-1. ?? 242-n)和LED244(244-1. ?? 244-n)的并 联组的LED240提供功率的电源电路200。此实现不是非常有效率，但是为了理解概念而在 这里对其进行论述。经由输入导线（condUCt〇r)212和214向与电感器230串联的全波桥 式整流器220提供AC供电（supply)电压210。桥式整流器220将交变AC输入信号转换 成直流DC信号。电感器230用作镇流器以在其两端降低足够电压，使得给系统其余部分馈 送低得多的电压。电感器230两端的电压降可以与电感器230的电感成比例，其中较高的 电感提供较大的电压降，但是导致电感器230的较大尺寸。因此，对可采用的电感器230的 尺寸有实际限制。在多种实施例中使用电感器（如电感器230)，以在将AC信号转换成DC 之前在前面降低某个电压。在其他实施例中，不使用如电感器230的前置（upfront)电感 器。
[0034] 桥式整流器220耦合在电感器230与导线214之间以及节点236(+)与节点238(-) 之间。耦合在节点236与238之间的电容器260用作滤波器以去除50/60HZ波纹并使供电 电压更接近纯DC。电容器260两端的DC电压可以与输入电压的峰值一样高，例如大约为输 入电压（110V或220V)的I. 4倍，约150或300V，视情况而定。在我们假想的情况中，假定LED242和244各自具有10个串联的LED，其中每个LED两端为5V，所以这些LED两端的总 压降将是50V。如果没有提供镇流器电感器230,则该电压的其余部分（例如，100到250V) 在镇流器电阻器250和252两端下降。LED消耗25W功率，而镇流器电阻器250和252消耗 作为热量被浪费掉的50到125W功率。如果提供镇流器电感器230,则电阻器250两端的压 降（drop)较小，具体取决于电感器230的电感。
[0035] 图3与图2相似，电源电路300包括变压器310而不包括电感器230除外。但是， 变压器310倾向于体积大且笨重。值得注意的是，对于图2和图3的两种设计，无法对IlOV 和220V二者使用相同设计。.S卩，对于IlOV将使用与对于220V不同的电感器230值。电 源电路200和300是现有技术，虽然发明人不能确定地知道这些具体电源电路是否已结合 基于LED的标准尺寸灯泡使用。
[0036] 图4图示包括用于向LED240提供功率的开关稳压器410的电源电路400。开关 稳压器410合并有监测LED240中电流消耗以调整流经LED240的电流的闭环控制。开关 稳压器410 (现有技术中有时称为Buck变换器、开关变换器或开关模式电源）耦合到节点 236和238,并且包括开关元