CN104053271B - 具有改进的功率因数的led线性调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种器件。该器件包括：整流器，被连接以从交流（AC）电压源接收能量。电容器连接至整流器。多个LED和限流器串联连接。限流器被配置成限制通过LED的电流。多个LED和限流器并联地共同连接至电容器。电流控制器串联地连接至电容器和限流器。电流控制器被配置成至少控制电容器的充电电流。该器件具有在第一操作周期内的第一电流路径和在第二操作周期内的第二电流路径。电容器在第一操作周期内充电并且在第二操作周期内放电。本发明还提供了具有改进的功率因数的LED线性调节电路。

Description

具有改进的功率因数的LED线性调节电路

优先权数据

本申请是于2013年3月12日提交的标题为“LED LINEARREGULATOR CIRCUIT WITH IMPROVED POWER FACTOR”（代理机构卷号为48047.133）的第61/778,043号美国临时专利申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及发光器件，更具体地，涉及具有改进的功率因数的发光二极管（LED）线性调节电路。

背景技术

本文中所使用的LED器件或LED是用于生成指定波长或指定波长范围的光的半导体光源。由于诸如器件尺寸小、寿命长、有效能耗以及良好的耐久性和可靠性的有利特征，使得LED日益流行。近年来，LED已经部署在多种应用中，包括指示器、光传感器、交通灯、宽带数据发送以及照明装置。当施加电压时，LED发光。

LED线性调节器可以用于执行多种LED驱动方法。LED线性调节器可以包括可以由交流（AC）电源驱动的多个LED。然而，传统LED线性调节器通常具有关于总光输出不足、闪变噪声和/或低功率因数的缺陷。这些缺陷会导致传统LED线性调节器的无效率和降低的性能。

从而，虽然现有LED线性调节器通常足够用于它们的期望目的，但是它们不能在每个方面都符合要求。继续探寻具有改进的功率因数和增加的总光输出的改进LED线性调节器。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种器件，包括：整流器，被连接以从交流（AC）电压源接收能量；电容器，与所述整流器连接；串联连接的多个发光二极管（LED）和限流器，所述限流器被配置成限制通过所述LED的电流，并且所述多个LED和所述限流器共同地与所述电容器并联连接；以及电流控制器，与所述电容器和所述限流器串联连接，其中，所述电流控制器被配置成至少控制所述电容器的充电电流；其中：所述器件在第一操作周期内具有第一电流路径以及在第二操作周期内具有第二电流路径；并且所述电容器在所述第一操作周期内充电并且在所述第二操作周期内放电。

在该器件中，所述多个LED通过以下电流进行驱动：在所述第一操作周期内通过所述整流器的电流；以及所述电容器在所述第二操作周期内的放电电流。

该器件进一步包括：电流传感器，与所述电流控制器连接，所述电流传感器被配置成感测所述电流控制器的电流强度。

该器件进一步包括：电压传感器，连接在所述整流器和所述电流控制器之间，所述电压传感器被配置成感测所述整流器的输出电压。

在该器件中，所述限流器、所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器均被实现为分立的电路组件。

在该器件中，在集成电路（IC）芯片上共同实现所述限流器、所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器。

在该器件中，所述LED以矩阵形式连接。

在该器件中，所述整流器包括桥接二极管组件。

在该器件中，所述电流控制器进一步被配置成提高所述器件的输入电压和输入电流之间的相位对准。

根据本发明的另一方面，提供了一种器件，包括：整流器，连接至交流（AC）电源；储能元件，连接至所述整流器；多个光子器件和限流器，所述多个光子器件和所述限流器被串联连接并且共同地与所述储能元件并联连接，所述限流器被配置成设置所述光子器件的最大电流；电流控制器，与所述储能元件连接，所述电流控制器被配置成设置所述储能元件和所述光子器件的最大总体电流；以及电流传感器，与所述电流控制器连接，所述电流传感器被配置成感测所述电流控制器的电流强度；其中：所述器件具有所述储能元件充电的第一操作周期和所述储能元件放电的第二操作周期，所述第一周期和所述第二周期以交替方式重复；所述器件在所述第一操作周期和所述第二操作周期内具有不同的电路径；在所述第一操作周期内通过所述电源驱动所述光子器件；以及在所述第二操作周期内通过所述储能元件驱动所述光子器件。

在该器件中，所述光子器件包括：串联和并联连接在一起的多个发光二极管（LED）。

该器件进一步包括：电压传感器，连接至所述整流器，所述电压传感器被配置成感测所述整流器的输出电压。

在该器件中，所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器均被实现为分立的电路组件。

在该器件中，所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器共同地被实现为集成电路（IC）的一部分。

在该器件中，所述整流器包括桥接二极管电路。

在该器件中，所述储能元件包括电解电容器。

根据本发明的又一方面，提供了一种电路，具有明显不同且交替的第一操作周期和第二操作周期，所述电路包括：桥接二极管组件，被配置成从AC电压源接收电流；电解电容器，与所述桥接二极管组件连接，其中，所述电容器在所述第一操作周期内通过从所述AC电压源所接收的电流进行充电，并且在所述第二操作周期内放电；串联连接的多个LED和限流器，所述LED和所述限流器共同地与所述电容器并联连接；电流控制器，与所述电容器和所述限流器串联连接，其中，所述电流控制器被配置成在所述第一操作周期内至少限制所述电容器的充电电流；以及电流传感器，与所述电流控制器连接，所述电流传感器被配置成感测所述电流控制器的电流强度；其中，所述电路在所述第一操作周期内具有第一电流路径以及在所述第二操作周期内具有第二电流路径，使得通过以下电流驱动所述多个LED：在所述第一操作周期内由所述AC电压源提供的电流；以及所述电容器在所述第二操作周期内的放电电流。

在该电路中，所述多个LED以矩阵形式连接。

该电路进一步包括：电压传感器，连接在所述桥接二极管组件和所述电流控制器之间，所述电压传感器被配置成感测所述桥接二极管组件的输出电压。

在该电路中，所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器共同地被实现为集成电路（IC）。

附图说明

当结合附图进行阅读时，通过以下详细说明最好地理解本发明的多个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件不必按比例绘制。实际上，为了论述的清楚起见，多种部件的尺寸可以被任意增加或减小。

图1至图3是根据本发明的一些实施例的LED线性调节器的电路示意图。

图4是根据本发明的一些实施例的LED线性调节器中的电容器的采样电流和电压波形的曲线图。

图5是根据本发明的一些实施例的LED线性调节器的采样输入电流和输入电压波形的曲线图。

图6是具有电容性负载的LED线性调节器的采样输入电流和输入电压波形的曲线图。

图7是根据本发明的一些实施例的用于LED线性调节器的LED电流波形的曲线图。

图8是根据本发明的多个方面的示例性LED照明装置的示意性部分截面侧视图。

图9是根据本发明的多个方面的包括图8的LED照明装置的照明模块的示意图。

具体实施方式

应该理解，以下发明内容提供用于实现多个实施例的不同特征的多个不同实施例或实例。以下描述组件和布置的特定实例，以简化本发明。当然，这些仅是实例，并且不用于限制。例如，在以下说明中，第一部件在第二部件上方或上形成可以包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，并且还可以包括可以在第一部件和第二部件之间形成附加部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。而且，为了便于说明，使用术语“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”等，并且不旨在将实施例的范围限于任何特定定向。为了简单和清楚的目的，多种部件还可以按不同比例任意绘制。另外，本发明可以在多个实例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身没有规定所论述的多种实施例和/或结构之间的关系。

当发光二极管（LED）器件导通时，其可以发出诸如可见光谱中的不同颜色的光的辐射、以及具有紫外线或红外线波长的辐射。与传统光源（例如，白炽灯泡）相比，LED提供诸如尺寸更小、能耗更低、寿命更长、多种可用颜色以及耐久性和可靠性更好的优点。近年来，这些优点以及使得LED更便宜并且更稳定的LED制造技术的进步增加了LED的日益流行。

然而，现有LED照明装置仍然可能具有特定缺点。例如，LED线性调节器（一种类型的LED照明应用）可以包括串联地电连接在一起的多个LED。由AC电源驱动这些LED，以生成光输出。然而，传统LED线性调节器具有光输出不足和过度闪变噪声或者减小的功率因数的缺陷，从而会导致无效。

根据本发明的多个方面，以下描述基本克服上述这些问题的LED线性调节器。图1至图7包括根据一些实施例的电路示意图和LED线性调节器的多种电压和电流波形。为了更好地理解本发明的发明思想，简化了这些附图。

参考图1，示出LED线性调节器100的电路示意图。通过例如AC电压源110的能源（或电源）驱动LED线性调节器100。在一些实施例中，AC电压源110提供60赫兹（Hz），120伏特AC电压。在其他实施例中，AC电压源110可以提供相同或不同频率的不同AC电压。例如，可以在其他实施例中提供120伏特AC电压。应该理解，其他合适能源也可以用于可选实施例中。

LED线性调节器100包括整流器，例如，桥接二极管组件115。桥接二极管组件115电连接至AC电压源110。桥接二极管组件115被配置成将从AC电压源110所输出的AC正弦电压转换为“M-形”电压。换句话说，桥接二极管组件115（或整流器的其他实施例）被配置成将AC输出转换为直流（DC）输出。在可选实施例中，代替或除了桥接二极管组件115之外，可以实现其他合适类型的整流器，以将AC电压源110的AC输出转换为期望DC输出。

LED线性调节器100包括多个LED（还被称为LED串）120。这些LED120共同地电连接为矩阵（并联和串联）。LED 120还电连接至桥接二极管组件115。LED 120可以用作LED线性调节器100的输出负载，并且当被导通时，发光。

LED线性调节器100包括限流器125。限流器125被配置成限制流经LED 120的电流的量，以防止LED 120受到损害。在一些实施例中，作为一个或多个离散电路元件实现限流器125。在其他实施例中，限流器125被集成到集成电路（IC）芯片中。

LED线性调节器100包括储能元件。在所示的实施例中，储能元件包括电容器130，诸如，电解电容器130。在其他实施例中，不同类型的电容器或其他合适储能装置可以被用作储能元件。电容器130并联地与LED 120和限流器125电连接。电容器130还可以被称为输入电容器。诸如电容器130的储能元件可以在不同操作周期内充电和放电。由于电容器130的充电/放电特征，如以下更详细论述的，该电容器在本文中用于增加总光输出。

LED线性调节器100具有电压传感器135。电压传感器135被配置成感测桥接二极管115的输出电压（或LED线性调节器100的输入电压）。电压传感器135可以被配置成使输入电流更趋于正弦。在一些实施例中，电压传感器135可以被省略，以减少电路复杂性并且降低成本。

LED线性调节器100包括在电压传感器135和电容器130之间电连接的电流控制器140。在多种实施例中，电流控制器140可以包括但不限于以下微电子电路元件中的一个或多个：比较器、反馈电路、功率输入电路、驱动电路以及输出电路。电流控制器140、电压传感器135、电流传感器145以及限流器125均可以被集成到诸如专用集成电路（ASIC）芯片的集成电路芯片中。

在一方面中，电流控制器140通过限制流经线性调节器100的电流的总量保护线性调节器100。这包括流经电容器130的电流以及流经LED 120的电流（其还由限流器限制）。然而，应该理解，在线性调节器100（以下参考图3更详细地论述的）的放电周期中，电流控制器140可以不是有源的，并且限流器125通过限制流经LED 120的电流保护LED 120。

在另一方面中，电流控制器140被配置成迫使输入电流波形基本遵循（即，相位对准）输入电压波形。更具体地，在不具有电容器130的传统线性调节器中，负载主要是电阻性的，因此电流和电压对准。这导致良好的功率因数，功率因数可以被定义为为（流经负载的有效功率）与（电路中的视在功率）的比率。有效功率不能超过电路中的视在功率，因此，功率因数是在0到1之间波动的无量纲数。通常，电路的功率因数测量电路的有效性。然而，对于没有电容器130的传统线性调节器，仅当输入电压高于LED的总正向电压时，驱动LED。因此，减少了有效发光时间（当LED导通时）。影响在于，LED具有更低总光输出，并且经历闪变噪声问题（即，光输出的不期望周期性变暗）。

这里，电容器130的存在用作LED线性调节器100（用于驱动AC源110）的电容性负载。电容器130在LED线性调节器100的充电周期（以下参考图2更详细地论述）内充电，并且在LED线性调节器100的放电周期内提供用于LED 120的能源。从而，大幅提高用于LED的光输出性能，并且LED闪变噪声问题基本被最小化。然而，根据电路原理，电容性负载（关于这一点，或者是电感性负载）会导致电流的相位将与电压的相位不对准（反之，电阻性负载会导致电流的相位与电压的相位对准）。电流和电压的相位不对准会导致减小的功率因数，由此降低电路的效率。

这里，根据本发明的多个方面，电流控制器140通过其本身的电阻并且还通过限制电容器充电电流，使总负载表现得更像电阻性负载。从而，输入电流和输入电压的相位更紧密对准，由此增大电路的功率因数并且使电路更有效。

LED线性调节器100包括电连接至电流控制器140的电流传感器145。在一些实施例中，电流传感器145可以包括电阻器。电流传感器145被配置成感测流经电流控制器140的电流的量。电流传感器145感应电流值并且将反馈提供给电流控制器140。应该理解，电流控制器140和电流传感器145均可以包括本文中不必示出的多个引脚（用于电连接）。这些引脚中的一些接地，而其他引脚可以连接至其他电路元件。

如上所述，在多种实施例中，限流器125、电压传感器135、电流控制器140以及电流传感器145均可以被实现为离散元件，或者可以被集成到IC芯片上。在某些实施例中，电压传感器135、电流控制器140以及电流传感器145中的一个或多个可以共同地被集成在专用集成电路（ASIC）芯片中，例如，由图1所示的虚线轮廓描绘的ASIC芯片150。必要时，该ASIC芯片150可以集成限流器125。

而且，如上所述，LED线性调节器100具有对应于两个不同时间周期的两个不同电流路径。在第一时间周期（此后，称为T1）内，输入电压大于电容器130的电压。因此，电容器130在该T1时间段内充电。在图2中示出了（即，箭头）该T1周期内的电流路径。

在第二时间周期（此后，称为T2）内，输入电压低于电容器130的电压。因此，电容器130在该T2时间段内放电。输入电流停止。现在通过放电电容器130提供流经LED 120的电流。在图3中示出了（即，该循环，其是LED线性调节器100的部分电路）该T2周期内的电流路径。应该理解，T1和T2对应于稳定状态操作，并且以交替方式重复。

图4示出当经过上述T1（充电）和T2（放电）时间周期时的电容器130的电流和电压波形。更具体地，图4是包括X轴、以及结合（superimposed）在一起的两个Y轴（Y1和Y2）的曲线图200。在所示的实施例中，X轴表示时间，Y1轴表示电容器电压，以及Y2轴表示电容器电流。曲线图200包括电压波形210，作为Y1轴与X轴的曲线图。电压波形210表示电容器130的电压关于时间的改变。曲线图200还包括电流波形220，作为Y2轴与X轴的曲线图。电流波形220表示电容器130的电流关于时间的改变。

电压波形210和电流波形220均包括多个周期。每个周期都由T1周期和T2周期构成。如图4所示，在T1周期内，流经电容器130的电流大于零（由电流波形220高于零电流线230指示）。因此，电容器130在T1周期内充电。在T2周期内，流经电容器130的电流小于零（通过电流波形220低于零电流线230指示），意味着电流反向流动。因此，电容器130在T2周期内放电。

图5示出用于LED线性调节器100的输入电流波形和输入电压波形。更具体地，图5是包括X轴、以及结合在一起的两个Y轴（Y1和Y2）的曲线图250。在所示的实施例中，X轴表示时间，Y1轴表示输入电压，以及Y2轴表示输入电流。曲线图250包括电压波形260，作为Y1轴与X轴的曲线图。换句话说，电压波形260表示输入电压关于时间的改变。曲线图250还包括电流波形270，作为Y2轴与X轴的曲线图。换句话说，电流波形270表示输入电流关于时间的改变。注意，输入电流波形270具有由图1的电流控制器140设置的峰值（例如，峰值275）。

如果仅电容器130连接至桥接二极管组件115，则负载完全是电容的，其会导致输入电压和输入电流之间的相位不对准。这在图6中示出，其中，波形260A和270A分别表示用于具有电容性负载的LED线性调节器的输入电压和输入电流。可以从图6中看出，在输入电压和输入电流之间存在基本相位不对准（由波形260A和270A之间的水平移位指示）。如上所述，不期望由于电容器控制负载所导致的这样的相位不对准，因此下拉功率因数。

然而，电流控制器140的存在使整体负载具有更多电阻性以及更少电容性。如图5所示，电阻性负载意味着输入电压和输入电流的相位将相互对准。因此，本文中实现的电流控制器140基本减小输入电压和输入电流之间的相位不对准。这改进LED线性调节器的功率因数并且提高了其效率。

图7示出图1的LED 120的电流波形。更具体地，图7是包括X轴和Y轴的曲线图280。在所示的实施例中，X轴表示时间，并且Y轴表示流经LED 120的电流。从而，曲线图280具有LED电流波形285，作为Y轴与X轴的曲线图。可以从图7看出，本文中的LED电流一直具有非零值（即，波形285从来没有下降到0线下面）。这至少部分由于以下事实：当电容器130充电时，AC电压源110（图1）提供用于LED 120的电流并且当电容器130放电时，电容器提供用于LED 120的电流。因此，只要LED线性调节器100导通，LED 120就一直具有至少一些量的非零电流。同样地，LED线性调节器100贯穿其操作具有足够的光输出，并且可以基本消除闪变噪声问题。

应该理解，图4至图7所示的多种电流和电压波形仅是实例，以帮助示出本发明的某些概念。在多种其他实施例中，这些电流和电压波形的形状、尺寸和/或相位可以改变，而不背离本发明的精神和范围。

根据本文中所公开的实施例论述的LED线性调节器提供超过现有LED线性调节器的优点。然而，应该理解，本文中不必论述所有优点，并且不同实施例可以提供附加优点，并且没有特定优点是所有实施例都需要具备的。

在多种优点中，一个优点在于，电流控制器可以使整体负载表现为更多的电阻性，由此减少输入电流和输入电压之间的相位不对准。结果，改进了LED线性调节器的功率因数，并且也提高了LED线性调节器的效率。另一个优点在于，当放电时，至少部分地由于由电容器提供的电流，导致LED电流一直具有非零值。因此，可以基本上消除困扰某些传统LED线性调节器的闪变噪声问题。在本文中所公开的实施例还容易和简单地实现，因此，对制造成本的影响不明显。

LED 120可以被实现为照明装置的一部分。例如，LED 120可以被实现为基于LED的照明装置300的一部分，在图8中示出其简化截面图。

LED管芯120均包括具有不同类型的导电性的两个掺杂的半导体层。根据本发明的多个方面，这些掺杂的半导体层可以是上述III-V族化合物层220，或者可以使用上述类似工艺形成这些掺杂的半导体层。LED管芯120还均包括设置在这些III-V族化合物层之间的多个量子阱（MQW）层。MQW层包括有源材料的交替（或周期）层，诸如，氮化镓和氮化铟镓（InGaN）。例如，MQW层可以包括多个氮化镓层和多个氮化铟镓层，其中，以交替或周期性方式形成氮化镓层和氮化铟镓层。在一些实施例中，MQW层包括十层氮化镓和十层氮化铟镓，其中，在氮化镓层上形成氮化铟镓层，并且在氮化铟镓层上形成另一个氮化镓层等等。发光效率取决于交替层的层数和厚度。

当电压（或电荷）被施加至LED的掺杂层时，MQW层发出诸如光的辐射。由MQW层所发出的光的颜色对应于辐射的波长。辐射可以是诸如，蓝光的可见光，或诸如紫外线（UV）光的不可见光。可以通过改变构成MQW层的材料的成分和结构来调节光的波长（并且从而光的颜色）。

应该理解，每个LED管芯还可以包括预应变层和电子阻挡层。预应变层可以被掺杂，并且可以用于释放应力，以及减小MQW层中的量子限制斯塔克效应（QCSE）（根据量子阱的光吸收谱描述外部电场的影响）。电子阻挡层可以包括掺杂的氮化铝镓（AlGaN）材料，其中，掺杂剂可以包括镁。电子阻挡层帮助限制在MQW层内的电子空穴载流子再结合，从而可以改进MQW层的量子效率并且减少不期望带宽的辐射。

在一些实施例中，LED管芯120均具有在其上涂覆的磷光层。磷光层可以包括磷光材料和/或荧光材料。可以在浓缩粘性流体介质（例如，液态胶）中将磷光层涂覆在LED管芯120的表面上。当粘性流体固定或硬化时，磷光材料变为LED封装件的一部分。在实际LED应用中，磷光层可以用于变换由LED管芯120所发出的光的颜色。例如，磷光层可以将由LED管芯120所发出的蓝光变换为不同波长光。通过改变磷光层的材料成分，可以实现由LED管芯120所发出的期望光颜色。

将LED管芯120安装在衬底320上。在一些实施例中，衬底320包括金属芯印刷电路板（MCPCB）。MCPCB包括金属基底，其可以由铝（或其合金）制成。MCPCB还包括设置在金属基底上的导热但是电绝缘的介电层。MCPCB还可以包括设置在介电层上由铜制成的薄金属层。在可选实施例中，衬底320可以包括其他合适导热结构。衬底320可以包括或可以不包含有源电路，并且还可以用于建立互连。

照明装置300包括扩散覆盖件（diffuser cap）350。扩散覆盖件350提供用于在其下的LED管芯120的盖子。换句话说，由扩散覆盖件350和衬底320共同地封装LED管芯120。在一些实施例中，扩散覆盖件350具有弧形的表面或轮廓。在一些实施例中，弯曲表面可以基本遵循半圆的轮廓，使得由LED管芯120所发出的每道光束都可以以基本竖直的入射角（例如，在90几度内）到达扩散覆盖件350的表面。扩散覆盖件350的弧形形状帮助减小由LED管芯120所发出的光的全内反射（TIR）。

扩散覆盖件350可以具有纹理表面。例如，可以使纹理表面***糙，或者可以包含多个小图案，诸如，多边形或圆形。这样的纹理表面帮助分散由LED管芯120所发出的光，以使光分布更加均匀。在一些实施例中，扩散覆盖件350涂覆有含扩散颗粒（diffuser particle）的扩散层。

在一些实施例中，由空气填充LED管芯120和扩散覆盖件350之间的空间360。在其他实施例中，可以通过光学级硅凝胶材料（还被称为光学凝胶）来填充空间360。在该实施例中，磷光颗粒可以被混合在光学凝胶内，以进一步扩散由LED管芯120所发出的光。

尽管所示的实施例示出所有LED管芯120都被封装在单个扩散覆盖件350内，但是应该理解，在其他实施例中，可以使用多个扩散覆盖件。例如，每个LED管芯120都可以被封装在多个扩散覆盖件中的相应一个内。

照明装置300还可以在光学上包括反射结构370。反射结构370可以安装在衬底320上。在一些实施例中，反射结构被成形为类似杯子，并且因此还可以被称为反光杯。从俯视图中观看时，反射结构以360度环绕或围绕LED管芯120和扩散覆盖件350。从俯视图中观看时，反射结构370可以具有圆形轮廓、蜂窝状六边形轮廓或环绕扩散覆盖件350的另一种合适蜂窝状轮廓。在一些实施例中，LED管芯120和扩散覆盖件350位于反射结构370的底部附近。换句话说，反射结构370的顶部或上部开口位于LED管芯120和扩散覆盖件350之上或上方。

反射结构370可操作地反射从扩散覆盖件350传播出来的光。在一些实施例中，反射结构370的内表面涂覆有反射膜，诸如，铝、银或它们的合金。应该理解，在一些实施例中，以类似于扩散覆盖件350的纹理表面的方式，反射结构370的侧壁的表面可以是有纹理的。从而，反射结构370可操作地执行由LED管芯120所发出的光的进一步散射，从而减小照明装置300的光输出的强度（glare），并且使得光输出对于人类的眼睛更柔和。在一些实施例中，反射结构370的侧壁具有倾斜或楔形的轮廓。反射结构370的楔形轮廓提高反射结构370的光反射效率。

照明装置300包括散热结构380，还被称为散热器380。散热器380通过衬底320热连接至LED管芯120（其在操作期间生成热）。换句话说，散热器380附接至衬底320，或者衬底320位于散热器380的表面上。散热器380被配置成促进热消散至环境大气中。散热器380包含热传导材料，诸如金属材料。可以将散热器380的形状和几何尺寸设计成提供常见的灯泡的框架而同时从LED 120扩散出或导出热。为了增强热传递，散热器380可以具有从散热器380的主体向外突出的多个鳍片390。鳍片390可以具有暴露给环境大气以有助于热传递的大量表面积。

图9示出包括上述照明装置300的一些实施例的照明模块500的简化示意图。照明模块500具有基座510、附接至基座510的主体520、以及附附接至主体520的灯530。在一些实施例中，灯530是射灯（或筒灯照明模块）。灯530包括以上参考图8论述的照明装置300。灯530可操作地有效地投射光束540。另外，与传统白炽灯相比，灯530可以提供更好的耐久性和更长的寿命。

应该理解，其他照明应用可以受益于使用上述本发明的LED。例如，本发明的LED可以在照明应用中使用，包括但不限于车辆头灯或尾灯、车辆仪表板显示器、投影仪的光源、诸如液晶显示器（LCD）电视或LCD监控器的电子设备的光源、平板计算机、移动电话或笔记本/膝上型计算机。

本发明的一方面涉及一种器件。该器件包括：整流器，被连接以接收来自交变（AC）电压源的能量；电容器，连接至整流器；串联连接的多个LED和限流器，其中，限流器被配置成限制流经LED的电流，并且其中，多个LED和限流器并行地共同连接至电容器；以及电流控制器，串联地连接至电容器和限流器，其中，电流控制器被配置成至少控制电容器的充电电流；其中：该器件具有第一操作周期内的第一电流路径和第二操作周期内的第二电流路径；以及电容器在第一操作周期内充电并且在第二操作周期内放电。

在一些实施例中，多个LED通过以下电流驱动：在第一操作周期内流经整流器的电流；以及电容器在第二操作周期内的放电电流。

在一些实施例中，该器件进一步包括：电流传感器，连接至电流控制器，电流传感器被配置成感测电流控制器的电流强度。在一些实施例中，该器件进一步包括：电压传感器，连接在整流器和电流控制器之间，电压传感器被配置成感测整流器的输出电压。在一些实施例中，电流控制器、电流传感器以及电压传感器均被实现为离散电路组件。在一些实施例中，在集成电路（IC）芯片上共同实现电流控制器、电流传感器以及电压传感器。

在一些实施例中，LED被连接为矩阵。

在一些实施例中，整流器包括桥接二极管组件。

在一些实施例中，电流控制器进一步被配置成增加器件的输入电压和输入电流之间的相位对准。

在一些实施例中，该器件包括线性功率调节器。功率调节器的电路可以是与LED分离的可用模块。在其他实施例中，用于功率调节器和LED的电路可以被集成到单个器件中。

本发明的另一方面涉及一种器件。该器件包括：整流器，连接至交流（AC）能源；储能元件，连接至整流器；多个光子器件和限流器，串联连接并且并联地共同连接至储能元件，限流器被配置成设置用于光子器件的最大电流；电流控制器，连接至储能元件，电流控制器被配置成设置用于储能元件和光子器件的最大总体电流；以及电流传感器，连接至电流控制器，电流传感器被配置成感测电流控制器的电流强度；其中：该器件具有储能元件充电的第一操作周期和储能元件放电的第二操作周期，第一和第二周期以交替方式重复；该器件在第一和第二操作周期内具有不同电路径；在第一操作周期内由能量源驱动光子器件；以及在第二操作周期内由储能元件驱动光子器件。

在一些实施例中，光子器件包括串联和并联地连接在一起的多个发光二极管（LED）。

在一些实施例中，该器件进一步包括：电压传感器，连接至整流器，电压传感器被配置成感测整流器的输出电压。在一些实施例中，电流控制器、电流传感器以及电压传感器均被实现为离散电路组件。在一些实施例中，电流控制器、电流传感器以及电压传感器被共同实现为集成电路（IC）的一部分。

在一些实施例中，整流器包括桥接二极管电路。

在一些实施例中，储能元件包括电解电容器。

本发明的又一方面涉及具有明显不同和交替的第一和第二操作周期的电路。该电路包括：桥接二极管组件，被配置成从AC电压源接收电流；电解电容器，连接至桥接二极管组件，其中，在第一操作周期内通过从AC电压源所接收的电流对电容器进行充电，并且在第二操作周期内该电容器放电；串联连接的多个LED和限流器，LED和限流器并联地共同连接至电容器；电流控制器，与电容器和限流器串联连接，其中，电流控制器被配置成在第一操作周期内至少限制电容器的充电电流；以及电流传感器，连接至电流控制器，电流传感器被配置成感测电流控制器的电流强度；其中，电路具有在第一操作周期内的第一电流路径和在第二操作周期内的第二电流路径，使得多个LED通过以下电流驱动：在第一操作周期内由AC电压源提供的电流；以及在第二操作周期内的电容器的放电电流。

在一些实施例中，多个LED被连接为矩阵。

在一些实施例中，电路进一步包括：电压传感器，连接在桥接二极管组件和电流控制器之间，电压传感器被配置成感测桥接二极管组件的输出电压。在一些实施例中，电流控制器、电流传感器以及电压传感器被共同实现为集成电路（IC）。

以上概述了多个实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解以下的详细说明。本领域技术人员应该理解，它们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实现与在此介绍的实施例相同的目的和/或实现与其相同的优点的其他工艺和结构。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效结构不脱离本发明的精神和范围，并且它们可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在此作出多种改变、替换和更改。

Claims (20)

1.一种LED线性调节电路，包括：

整流器，被连接以从交流(AC)电压源接收能量；

电容器，与所述整流器连接；

串联连接的多个发光二极管(LED)和限流器，所述限流器被配置成限制通过所述LED的电流，并且所述多个LED和所述限流器共同地与所述电容器并联连接；以及

电流控制器，与所述电容器和所述限流器串联连接，其中，所述电流控制器被配置成至少控制所述电容器的充电电流；

其中：

所述LED线性调节电路在第一操作周期内具有第一电流路径以及在第二操作周期内具有第二电流路径；

所述电容器在所述第一操作周期内充电并且在所述第二操作周期内放电；并且

在所述第一操作周期，所述电流控制器串联地电连接于所述整流器。

2.根据权利要求1所述的LED线性调节电路，其中，所述多个LED通过以下电流进行驱动：

在所述第一操作周期内通过所述整流器的电流；以及

所述电容器在所述第二操作周期内的放电电流。

3.根据权利要求1所述的LED线性调节电路，进一步包括：电流传感器，与所述电流控制器连接，所述电流传感器被配置成感测所述电流控制器的电流强度。

4.根据权利要求3所述的LED线性调节电路，进一步包括：电压传感器，连接在所述整流器和所述电流控制器之间，所述电压传感器被配置成感测所述整流器的输出电压。

5.根据权利要求4所述的LED线性调节电路，其中，所述限流器、所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器均被实现为分立的电路组件。

6.根据权利要求4所述的LED线性调节电路，其中，在集成电路(IC)芯片上共同实现所述限流器、所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器。

7.根据权利要求1所述的LED线性调节电路，其中，所述LED以矩阵形式连接。

8.根据权利要求1所述的LED线性调节电路，其中，所述整流器包括桥接二极管组件。

9.根据权利要求1所述的LED线性调节电路，其中，所述电流控制器进一步被配置成提高所述LED线性调节电路的输入电压和输入电流之间的相位对准。

10.一种LED线性调节电路，包括：

整流器，连接至交流(AC)电源；

储能元件，连接至所述整流器；

多个光子器件和限流器，所述多个光子器件和所述限流器被串联连接并且共同地与所述储能元件并联连接，所述限流器被配置成设置所述光子器件的最大电流；

电流控制器，与所述储能元件连接，所述电流控制器被配置成设置所述储能元件和所述光子器件的最大总体电流；以及

电流传感器，与所述电流控制器连接，所述电流传感器被配置成感测所述电流控制器的电流强度；

其中：

所述LED线性调节电路具有所述储能元件充电的第一操作周期和所述储能元件放电的第二操作周期，所述操作第一周期和所述第二操作周期以交替方式重复；

所述LED线性调节电路在所述第一操作周期和所述第二操作周期内具有不同的电路径；

在所述第一操作周期，所述电流控制器串联地电连接于所述整流器；

在所述第一操作周期内通过所述电源驱动所述光子器件；以及

在所述第二操作周期内通过所述储能元件驱动所述光子器件。

11.根据权利要求10所述的LED线性调节电路，其中，所述光子器件包括：串联和并联连接在一起的多个发光二极管(LED)。

12.根据权利要求10所述的LED线性调节电路，进一步包括：电压传感器，连接至所述整流器，所述电压传感器被配置成感测所述整流器的输出电压。

13.根据权利要求12所述的LED线性调节电路，其中，所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器均被实现为分立的电路组件。

14.根据权利要求12所述的LED线性调节电路，其中，所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器共同地被实现为集成电路(IC)的一部分。

15.根据权利要求10所述的LED线性调节电路，其中，所述整流器包括桥接二极管电路。

16.根据权利要求10所述的LED线性调节电路，其中，所述储能元件包括电解电容器。

17.一种LED线性调节电路，具有明显不同且交替的第一操作周期和第二操作周期，所述电路包括：

桥接二极管组件，被配置成从AC电压源接收电流；

电解电容器，与所述桥接二极管组件连接，其中，所述电容器在所述第一操作周期内通过从所述AC电压源所接收的电流进行充电，并且在所述第二操作周期内放电；

串联连接的多个LED和限流器，所述LED和所述限流器共同地与所述电容器并联连接；

电流控制器，与所述电容器和所述限流器串联连接，其中，所述电流控制器被配置成在所述第一操作周期内至少限制所述电容器的充电电流；以及

电流传感器，与所述电流控制器连接，所述电流传感器被配置成感测所述电流控制器的电流强度；

其中，所述电路在所述第一操作周期内具有第一电流路径以及在所述第二操作周期内具有第二电流路径，使得通过以下电流驱动所述多个LED：

在所述第一操作周期内由所述AC电压源提供的电流；以及

所述电容器在所述第二操作周期内的放电电流；

在所述第一操作周期，所述电流控制器串联地电连接于所述桥接二极管组件。

18.根据权利要求17所述的电路，其中，所述多个LED以矩阵形式连接。

19.根据权利要求17所述的电路，进一步包括：电压传感器，连接在所述桥接二极管组件和所述电流控制器之间，所述电压传感器被配置成感测所述桥接二极管组件的输出电压。

20.根据权利要求19所述的电路，其中，所述电流控制器、所述电流传感器以及所述电压传感器共同地被实现为集成电路(IC)。