专利名称：发光二极管照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管照明设备，它包括多个发光二极管和一个 发光二极管驱动系统。
背景技术：
发光二极管照明设备用于许多目的，例如房间内的背光照明、室 内的地板照明、或室外的场地照明、天花板灯、以及作为壁屏幕装在 一个大的装置内等等。通常，发光二极管照明具有装璜的主要功能。 于是期望具有不同的光效应。 一种有用的光效应是闪光的发光二极管， 即瞬时较亮的闪光发光二极管。例如，这可以用于产生天空中闪烁星 星的印象。发明内容本发明的一个目的是提供一种发光二极管照明设备，它能够提供 闪光。这个目的是通过根据如权利要求1所述的本发明的发光二极管照 明设备实现的。于是，按照本发明的一个方面，提供一种发光二极管照明设备， 它包括多个发光二极管和一个发光二极管驱动系统，发光二极管驱动系统包括基本光电路(light circuitry)和与发光二极管相连的闪光电 路(flash light circuitry )。对于每个发光二极管，将基本光电路安排 成通过产生通过发光二极管的基本电流产生连续的基本光输出，将闪 光电路安排成能够在有限的时间周期内通过产生通过发光二极管的闪 光电流产生瞬时的闪光输出，其中，所述的闪光电流在所述的有限时 间周期内的平均电流幅度大于所述的基本电流在一个等长的时间周期 内的平均电流幅度。通过瞬时地(即在一个短的时间周期期间)驱动通过发光二极管 的闪光电流，发光二极管瞬时点亮，这种点亮作为闪光可以被感觉到。 这个驱动电流方法的出人意料之处在于，通常基本电流大约就是发光二极管的标称电流，本领域的普通技术人员不愿意更多地考虑发光二 极管的过载。然而，由于闪光电流的瞬时本质，这已经表现出是一个 不太正当的理解。此外，可以将基本电流选择成比标称电流低，由此 使闪光效应在标称电流处或低于标称电流成为可能。进而，发光二极管驱动系统可以提供任何已知类型的驱动电流给 发光二极管，例如连续电流或脉冲电流，并且发光二极管驱动系统的 不同部分可以提供不同类型的驱动电流。基本光电路和闪光电路，包括电容器电路，都连接到发光二极管。 当在发光二极管中产生闪光电流时，可将闪光电流加到基本电流上并 且可以替换基本电流。闪光电流可以单独产生，或者作为基本电流的 增量产生。按照在权利要求2中定义的发光二极管照明设备的一个实施例， 使用电容器放电来产生闪光电流。由此，在绝大部分时间，可以利用 基本驱动性质，只是借助放电产生通过发光二极管的闪光电流的短时 间例外。按照权利要求3定义的发光二极管照明设备的一个实施例，放电 电流在基本驱动电流上叠加，所述的基本驱动电流是普通的驱动电流。 应当说明的是，基本电流的水平是任选的。典型的电流值范围是从O 到标称值。按照权利要求5以及权利要求6定义的发光二极管照明设备的实 施例，电容器电路或者为每个发光二极管提供一个电容器，或者每几 个发光二极管有一个电容器。这些不同的实施例有不同优点。例如， 每个发光二极管提供一个电容器的优点是，当电容器不由另外的发光 二极管放电时，每个发光二极管的闪光速度比较高。另一方面，共享 相同电容器的几个发光二极管防止发光二极管过载。按照权利要求7定义的发光二极管照明设备的实施例，所用的发 光二极管电流超过标称值水平。由于闪光的瞬时特性，这种情况是可 能的。此外，如权利要求12所定义的，可以提供不同的发光二极管过 载保护。按照权利要求8和权利要求9定义的发光二极管照明设备的实施 例，直接控制每个发光二极管的驱动电流，从而可以获得分别与基本 光输出和闪光输出有关的不同类型的电流脉沖。按照权利要求10定义的发光二极管照明设备的实施例，为了产生闪光电流，提供一个单独的开关型闪光电流源。根据下述实施例，本发明的这些和其它的方面、特征、和优点都将 是显而易见的，并参考所述实施例进行阐述。
下面参照附图更加详细地描述本发明，其中图1示意地表示发光二极管照明设备的一个例子；图2表示按照本发明的第一实施例的发光二极管照明设备的发光二极管驱动系统的一部分的示意方块图；图3a表示按照本发明的笫二实施例的发光二极管照明设备的发光二极管驱动系统的一部分的示意方块图；图3b是表示笫二实施例中的基本电流和闪光电流的示意图；图4a表示按照本发明的第三实施例的发光二极管照明设备的发光二极管驱动系统的一部分的示意方块图；图4b是表示第三实施例中的基本电流和闪光电流的示意图；图5a表示按照本发明的第四实施例的发光二极管照明设备的发光二极管驱动系统的一部分的示意方块图；图5b是表示第四实施例中的基本电流和闪光电流的示意图。
具体实施方式
照明设备1包括一个发光二极管架3和多个发光二极管5，如16 个发光二极管5。发光二极管5安排成一个矩阵。发光二极管照明设备 例如可用作发光二极管灯、或装饰元件。现在参照附图2，其中表示用于驱动发光二极管照明设备l的发光 二极管驱动系统的一部分。图中表示出单个发光二极管23，其它的发 光二极管的连接方式类似。发光二极管驱动系统包括一个基本光电路 21，它是一个基本的电源系统，其中对于每个发光二极管包括电流 源25、电流开关27、和基本电流控制器29。电流源经过电流开关27 连接到发光二极管23,并且产生通过发光二极管23的基本电流。电流 开关27通过基本电流控制器29接通和断开。电流源25以标称的电流 In。m驱动发光二极管23。为了能够实现例如强度调节能力，借助驱动电流的脉冲宽度调制PWM来驱动发光二极管23,即，基本电流是作 为电流脉沖提供的。借助基本电流控制器29来控制脉冲持续时间(宽 度)。另外，发光二极管驱动系统包括一个闪光电路22，闪光电路22包 括一个电容器电路，电容器电路连接到发光二极管23，并且连接到照 明设备1的另外的发光二极管5。电容器电路包括电容器31、连接 在电容器31和正电源电压之间的负载电阻器32、和放电电阻器33, 放电电阻器33的一端连接到电容器31和充电电阻器32之间的接点， 放电电阻器33的另一端连接到发光二极管23的正极。于是，从放电 观点来看，放电电阻器33与发光二极管23是串联连接的。放电开关 35连接在第一电阻器33和发光二极管23之间。放电控制器37连接到 放电开关35上。电容器31经过充电电阻器充电， 一直到超过发光二极管23两端 的标称电压的一个电压，即当用标称电流lnum供电时在发光二极管两 端出现的电压。当放电开关35由放电控制器37闭合时，电容器31在 第一电阻器33和发光二极管23上放电，由此产生流过发光二极管23 的放电电流I"、。由于两个开关27、 35全都连接到发光二极管23上，所以放电电流ldis就叠加在基本电流上，基本电流即标称电流In。m。当放电开关35闭合时，电流开关27也可以闭合，但也可以打开。放电 电流使发光二极管23发出的光的亮度突然增加。在放电期间，电容器 31的电荷迅速下降，使光输出同时减小， 一直到电容器电压达到发光 二极管23两端的标称电压时为止。放电电阻器33限制了放电电流ltlis,而充电电阻器32限制了充电 电流，并因此控制了充电时间，充电时间又限制了闪光频率。由于这 些限制，可以避免发光二极管23的热过载。于是，这些电阻器构成了 过栽保护装置。在这个实施例中，使用电容器31向不止一个发光二极管提供放电 电流。这在图2中用附加的放电电阻器39和附加的放电开关41表示， 电阻器39和放电开关41都连接到另一个没有明显表示出来的发光二 极管上。这个发光二极管设有一个与图2所示一样的基本电源系统。在一个可替换实施例中，每个电容器服务于单个发光二极管。如果期望相邻的发光二极管同时闪光，相应的各个电容器应该为这些相邻的发光二极管提供服务。作为脉冲宽度调制的替换方案，并且作为另外的脉冲电流技术， 可以省去基本电流开关，或者在长的时间周期闭合所述的电流开关，使连续的基本电流流过发光二极管23。然后电流幅度可以是可变的。在任何情况下，基本光电路都提供基本光输出，基本光输出将由 观看发光二极管23的人员连续地感觉到。在一种应用中，为照明设备1的多个发光二极管5任意地提供闪 光电流，以便获得闪烁效果。进而，可以将几个照明设备彼此靠近地 安装成一个几何图形，如正方形，以便获得一个大的闪光表面。另一 方面，可以将闪光同步，从而可以提供所有发光二极管的同时闪光， 或者提供各排发光二极管的相继闪光。如图3a所示，在发光二极管照明设备1的第二实施例中，对于每 个发光二极管都有一个单个的电流源303，电流源303经过单个电流开 关305连接到发光二极管307。基本光电路包括一个基本电流控制器 309，基本电流控制器309连接到电流开关305，用于周期地产生基本 电流脉冲。这个第二实施例使用了脉冲宽度调制。闪光电流控制器311 连接到基本电流控制器309。所有电流脉冲的幅度是相同的。这个幅度 比标称电流高得多，例如高达2-10倍。对于基本电流脉沖313的持 续时间进行选择，以使平均电流不会超过发光二极管307的标称电流。 借此可以防止发光二极管307的过载。如图3b所示，基本电流控制器 控制电流开关305，以便产生包括第 一持续时间的基本电流脉冲313在 内的基本电流，所述的第一持续时间是一个脉沖宽度调制周期的一个 部分。闪光电流控制器311优先于基本电流控制器，并且可以随意地 迫使基本电流控制器延长电流开关305闭合的时间。借此，产生了包 含第二持续时间的一个或多个脉冲315在内的一个闪光脉冲序列，第 二持续时间明显地长于第一持续时间。在这里，闪光脉沖序列包括两 个闪光电流脉冲315，它的持续时间对应于整个脉冲宽度调制周期。此 外，这可以被认为是具有两个脉冲宽度调制周期的持续时间的单个脉 冲。与基本电流脉冲313相反，闪光电流脉冲315引起发光二极管的 瞬时过栽。然而，只要不超过最大电流并且这个过载状态的持续时间 不太长，发光二极管307就不会损坏。图4a表示发光二极管照明设备的第三实施例。第三实施例与第二实施例类似，并且具有经电流开关405连接到发光二极管407的电流 源403、基本电流控制器409、和闪光电流控制器411。然后闪光电流 控制器除了连接到基本电流控制器409以外，还要连接到电流源403。 借此，闪光电流控制器411除了控制脉冲持续时间以外，还要控制电 源电流的幅度。在一般情况下，如图4b所示的，分别与基本电流脉冲 413的持续时间和幅度相比，要使闪光电流脉沖415的持续时间更长， 幅度更高。在闪光脉冲期间，闪光电流控制器411控制基本电流控制 器409，以便保持电流开关405闭合。图5a表示发光二极管照明设备的第四实施例。它有一个经过基本 电流开关505连接到发光二极管507的基本电流源503、和一个基本电 流控制器509。进而，这个第四实施例包括一个闪光电流源517、 一个 与发光二极管507相连的闪光电流开关519、和闪光电流控制器511, 所述的闪光电流控制器511控制闪光电流开关519。于是，与第一实施 例类似，闪光电流是单独产生的，并且叠加在基本电流上，如图5b所 示。对于闪光脉冲的持续时间和幅度进行选择，以便获得预期的效果， 同时又防止发光二极管507的损坏性过栽。在一般情况下，闪光脉冲 515的幅度要比基本脉冲513的幅度大几倍，并且持续时间更长，通常 是整个脉冲宽度调制周期。在所有的实施例中，闪光电流控制器可用作过载保护装置，因为 它是可任选编程的。进而，像这样的电流源也可用作保护装置，因为 电流源的最大电流可适当限制，从而可以防止过载，或者说对于防止过载至少有贡献。以上，已经描述了按照本发明的发光二极管照明设备的实施例。 这些实施例应该看作只是非限制性的例子。如本领域的普通技术人员 所理解的，在本发明的范围内许多改进和替换实施例都是可能的。于是，正如以上借助实施例说明的，通过使用闪光电路产生通过 发光二极管的闪光电流，通过发光二极管的瞬时电流增加了，这可能 引起过载，使发光二极管发出的光的亮度瞬时增加，这就是由观看发 光二极管照明设备的人认为的闪光或闪烁。可能出现的过载的持续时间是足够地短，以免损伤发光二极管，并且整体功耗只有很小的增加。 要注意的是，出于本申请的缘故，具体来说就是对于所附的权利 要求书，术语"包括"并不排除存在其它的元件或步骤，术语"一个"并不排除存在多个，这本身对于本领域的普通技术人员来说就是显而易 见的。
权利要求
1、一种发光二极管照明设备，它包括多个发光二极管和一个发光二极管驱动系统，发光二极管驱动系统包括基本光电路和与发光二极管相连的闪光电路，其中，对于每个发光二极管，将所述的基本光电路安排成通过产生通过发光二极管的基本电流来产生连续的基本光输出，并且将所述的闪光电路安排成在有限的时间周期内通过产生通过发光二极管的闪光电流产生瞬时的闪光输出，其中，所述的闪光电流在所述的有限时间周期内的平均电流幅度高于所述的基本电流在一个等长的时间周期内的平均电流幅度。
2、 根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中所述的闪 光电路包括连接到发光二极管的电容器电路，其中对于每个发光二 极管，将所述的电容器电路安排成提供放电，将这个放电施加到发光 二极管，用于产生所述的闪光电流。
3、 根据权利要求2所述的发光二极管照明设备，其中所述的闪 光电流是通过在基本电流上叠加由所述放电引起的放电电流获得的。
4、 根据前述权利要求中任何一个所述的发光二极管照明系统，其 中所述的闪光电路进一步包括闪光控制装置，控制流到发光二极管 的所述闪光电流的供给。
5、 根据权利要求2-4中任何一个所述的发光二极管照明系统， 其中所述的电容器电路对于每个发光二极管都包括一个电容器。
6、 根据权利要求2-4中任何一个所述的发光二极管照明系统， 其中所述的电容器电路包括多个电容器，其中电容器电路的每个电 容器都连接到几个发光二极管。
7、 根据前述权利要求中任何一个所述的发光二极管照明系统，其 中所述的闪光电流的幅度高于发光二极管的标称电流的幅度。
8、 根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中对于每个 发光二极管，所述的发光二极管驱动系统包括一个经过电流开关连接 到发光二极管的电流源，其中所述的基本光电路包括基本电流控制器， 该基本电流控制器用于控制所述的电流开关以便周期地产生基本电流 脉冲，基本电流脉冲构成所述的基本电流；并且其中所述的闪光电路 包括闪光电流控制器，闪光电流控制器用于控制所述的电流开关以便 产生闪光脉冲序列，闪光脉冲序列包含至少一个闪光电流脉冲，闪光电流脉冲构成所述的闪光电流；其中闪光电流控制器优先于基本电流 控制器，并且将闪光电流控制器安排成相对于基本电流脉沖的持续时 间增加闪光电流脉沖的持续时间。
9、 根据权利要求8所述的发光二极管照明设备，其中所述的闪 光电流控制器进一步还要连接到电流源，并且将其安排成相对于基本 电流脉冲的幅度增加闪光电流脉冲的幅度。
10、 根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中对于每 个发光二极管，所述的发光二极管驱动系统包括一个经过基本电流开 关与发光二极管相连接的基本电流源，和一个经过闪光电流开关与发 光二极管相连接的闪光电流源，其中所述的基本光电路包括用于控制 所述的基本电流开关以周期地产生基本电流脉冲的基本电流控制器， 基本电流脉冲构成了基本电流，并且其中所述的闪光电路包括用于控 制所述的闪光电流开关以便产生闪光脉冲序列的闪光控制器，闪光脉 冲序列包含至少一个闪光电流脉沖，闪光电流脉冲构成了所述的闪光 电流。
11、 根据权利要求8 - 10中任何一个所述的发光二极管照明系统， 其中所述的闪光电流脉冲的幅度高于每一个所述的发光二极管的标 称电流的幅度。
12、 根据前述权利要求中任何一个所述的发光二极管照明设备， 进一步包括一个发光二极管过载保护设备。
全文摘要
本发明涉及一种发光二极管照明设备，它具有多个发光二极管和一个发光二极管驱动系统。发光二极管驱动系统包括基本光电路，用于对于每个发光二极管产生基本电流，引起发光二极管的连续的基本光输出。此外，发光二极管驱动系统还包括闪光电路，用于对于每个发光二极管产生通过发光二极管的瞬时闪光电流，引起瞬时的闪光输出。闪光电流的平均电流幅度高于所述的基本电流的平均电流幅度。借此，观看发光二极管照明设备的人将会观察到闪光。
文档编号H05B33/02GK101331799SQ200680047433
公开日2008年12月24日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年12月16日
发明者P·J·斯尼德 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司