CN105191498B

CN105191498B - Led照明电路

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Publication number: CN105191498B
Application number: CN201480025186.4A
Authority: CN
Inventors: H·M·皮特斯
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2018-03-30
Anticipated expiration: 2034-04-21
Also published as: RU2015151755A3; US20160081145A1; JP6396431B2; RU2015151755A; EP2992733A1; JP2016520973A; RU2660801C2; US9549447B2; WO2014177409A1; DK2992733T3; EP2992733B1; CN105191498A

Abstract

本发明描述了一种照明电路(1)，其包括第一颜色的发光二极管(110，130)的初级组(11，13)和另一颜色的发光二极管(120)的次级组(12)；其中所述发光二极管(110，130)的所述初级组(11，13)的光输出的温度依赖性降低，大于发光二极管(120)的所述次级组(12)的光输出的温度依赖性降低；和通量比固定装置，其被实现用于在所述照明电路(1)的所述发光二极管(110，120，130)的光输出的温度依赖性总体降低过程中，维持所述初级组(11，13)的光输出和所述次级组(12)的光输出之间的基本恒定的比率。本发明还描述了一种用于使用预定色点的光照射物体(40，41)的照明装置(4，4')，该照明装置(4，4')包括至少一个这样的照明电路(1)，其中所述照明电路(1)的所述发光二极管组(11，12，13)被选择为在初始温度下组合地发射预定色点的光，并且其中所述照明电路(1)的通量比固定装置被实现用于在高于初始温度的温度下维持该色点。

Description

LED照明电路

技术领域

本发明描述了一种LED照明电路，以及用于采用预定色点的光照亮物体的照明装置。

背景技术

对于各种照明应用，不同颜色的发光二极管(LED)可以被组合以提供具有某种期望色点的光。LED可在光谱的可见部分发射绿色、蓝色、黄色或红色的光。它有可能通过使用磷光体以将由蓝光LED发射的光转换成白色的光而获得“白色”LED。同样地，使用适当的磷光体可以将来自于蓝色发光LED的蓝色光转换成红色光。然而，这与由红色发光LED直接获得红色光相比，效率更低，因为磷光体转换与斯托克斯位移损失相关联。采用“白色”和彩色LED的合适组合，具有某些功效的光就可以被实现。例如，“白色”LED可以与红色LED组合以获得具有微红色度的光。当期望加强红色或微红物体，例如某些食品，诸如肉、水果、红色的蔬菜等的显色性时，这样的组合可能是有用的，因为使用“纯”白色光的红色物体的显色性通常很差。组合色的光源的色点可以通过使用的白色和彩色LED的数目，和/或通过它们被驱动的方式来确定。例如，在一种方法中，特定LED颜色的贡献，可以通过调节用于该颜色的LED的标称正向电流被增加或减少。可替代地，附加的LED可以被激活以获得所期望的整体颜色。

在任意二极管中，P/N结激活能量水平表现出温度依赖性，这可以被量化为结温和二极管正向电压降之间的关系。这种关系在很大程度上将取决于用于二极管的材料。出于这个原因，不同颜色的LED具有不同的温度特性，并且LED的光或光子通量以及因此LED的光输出是温度依赖性的。换句话说，LED的光输出开始下降超过某一温度。因此，使用不同颜色的LED的光源的色点将偏移远离初始色点。例如，与一种或多种不同颜色(例如白色)LED组合的红色LED将随着温度的升高被偏移“远离”红色。这可能是有问题的，因为人眼对轻微的颜色变化，即色点的轻微变化非常敏感。在红色分量非常重要的照明应用中，例如用于冷冻展示照明或货架照明，这种色点偏移可以被注意到，并且可能对照明的感知质量有不利的影响。在特定颜色范围内发光的LED的光输出，例如“红色”LED(波长约660nm)和“远红外”LED(波长约730nm)，随着结温上升也可能显著不同。而人类观察者察觉不到时，光谱的红色和远红外分量之间的关系可能对由使用这种LED组合的照明装置照射的植物具有显著的影响，因为植物光敏色素需要红光和远红外光之间的平衡，并且植物生理过程，例如开花感应、茎拉伸、发芽等在很大程度上由植物光敏色素控制。

为了处理色点随上升温度“漂移”的问题，组合色LED照明装置通常利用一些类型的传感器来检测LED的温度和/或感测由LED输出的光的颜色。例如，使用温度传感器的现有技术照明装置可确定结温何时已达到某一结温，并且可以通过增加它们的LED电流驱动更温度敏感的红色LED。另一现有技术照明装置采用光学颜色传感器，例如三色或双色光电二极管阵列来持续监控组合色输出。为了校正颜色偏移或色点漂移，颜色反馈控制电路可以被用来驱动“较弱”颜色的LED，使得这些LED对总的光输出贡献更大。再次，这可以通过增加那些LED的LED电流或通过激活更多个该颜色的LED来实现。另一种已知的方法是在电路中包括电压测量装置，以测量在温度敏感LED，例如红色LED串上的正向电压降。正向电压降值然后由控制器转化成用于那些更温度敏感的LED的电流增加。

然而，这种传感器或测量电路是昂贵的，并增加照明装置的整体成本。如果“额外”LED被包括以补偿在较高的温度下可能的颜色偏移，这些也增加照明装置的成本，但仅在这样的高温下的颜色调整过程中被使用，否则并未使用。

US2011/0115406描述了一种具有初级和次级组LED，特别是一组红色和一组蓝色光的白色发光装置。该装置包括驱动电路，以补偿在发射产品中由于工作温度造成的红色光与蓝色光的比率变化。该电路不补偿发射强度。驱动器应用温度传感器和/或温度依赖的电阻器。

US2011/115406A1、US2007/171159和DE102011009697都使用NTC或PTC热敏电阻器。并且它们使用电压源或电流源的一者以驱动LED。

因此，本发明的一个目的是提供一种更经济的具有有利的恒定颜色输出的组合色LED照明装置。

发明内容

本发明的目的是通过在此描述的照明电路；通过在此描述的用于采用预定色点的光照射物体的照明装置；以及根据在此描述的驱动照明电路的方法实现的。

根据本发明，照明电路包括一个或多个第一颜色的初级组发光二极管以及一个或多个至少一个第二颜色的次级组发光二极管，其中在初级组发光二极管的光输出的温度依赖性降低大于次级组发光二极管的光输出的温度依赖性降低；并且通量比固定装置被实现，以在照明电路的发光二极管的光输出的温度依赖性的总体减少过程中，维持初级组发光二极管的光输出和次级组发光二极管的光输出之间的基本恒定的比率，其中通量比固定装置包括：与初级组串联的第一电流源，用于向初级组供应电流；与次级组串联的第二电流源，用于向次级组供应电流；直流恒定电压供给，该直流恒定电压供给跨初级组和第一电流源的串联连接并联，并且跨次级组和第二电流源的串联连接并联；连接至初级组的发光二极管的补偿电阻器，其中该补偿电阻器的电阻是恒定的并且基于初级组的发光二极管的光输出的温度依赖性降低与次级组的发光二极管的光输出的温度依赖性降低之间的差被选择。

术语“光输出”应被理解为是指一组发光二极管的光通量或光子通量，这取决于所发射的光的波长。对于在可见光谱中发光的LED，术语“光输出”应解释为“光通量”。同样地，对于在可见光谱之外发光的LED，例如在光谱的远红外端，术语“光输出”应解释为“光子通量”。

二极管的温度和跨该二极管的正向电压之间的关系被很好地描述，即一定的温度变化将导致相应的正向电压的一定的变化。由于这个原因，某些类型的现有技术组合色照明电路使用二极管作为温度传感器。根据本发明的照明电路的“通量比固定装置”以不同的方式使用该知识。不同于现有技术的校正装置，它并不试图使用测量电路或传感器测量或量化光输出的下降；它也不试图保持照明电路的恒定整体或组合光输出。相反，光输出的下降被接受，并且通量固定装置有效地直接在初级组LED上施加电压降，来调整通过初级组(或两组)LED的电流，以初级组的光输出的大减少和次级组的光输出的不太严重的减少之间“闭合间隙”，从而确保光输出比基本上保持不变，即使发光二极管的初级组的光输出比发光二极管的次级组的光输出更加温度依赖。换句话说，作为正向电压的温度相关下降的结果，如果次级组二极管的光输出应该减少，通量比固定装置执行至少初级组二极管的光输出的调整被向上校正，使得初级组和次级组两者的光输出比基本上保持恒定，而与温度无关。以这种方式，照明电路提出如何确保组合色照明电路的感知颜色保持恒定，同时不努力实现整体照明电路的恒定光输出这一问题的简单的解决方案。通量比固定装置被实现为根据本发明的照明电路的主要部分。本发明利用的光感的另一个特性，即眼睛不能很好地在轻微不同的光水平之间进行区分。例如，总的光输出或照明电路的光输出的减少是通过人的眼睛不可感知的。然而，颜色的微小变化将是显而易见的。与试图通过增加该颜色的有源LED的数量或者通过延长其LED电流来增加它们的光输出，以补偿一种的颜色光输出的降低相反，根据本发明的照明电路采取完全不同的方法并调节初级组的光输出，以有效地“匹配”或“跟随”次级组的光输出的降低。因此，避免可感知的颜色改变。根据本发明的照明电路的另一个优点是，恒定颜色点可以以简单和经济的方式来实现，因为通量比固定装置被实现为照明电路的主要部分，并且可以使用相对少的电路元件来实现，这将在下面解释。这意味着，不存在对任何额外的测量电路，例如温度传感器、光学传感器、电压表等的需要，并且也不需要控制器，以将从这样的传感器获得的测量结果转换成可调节的LED电流信号。

根据本发明，用于采用预定色点的光照射物体的照明装置包括至少一个这样的照明电路，其中照明电路的发光二极管组被选择为在初始温度发射预定色点的组合的光，并且其中所述照明电路的通量比固定装置被实现以在高于该初始温度的温度维持该色点。

根据本发明的照明装置的一个优点是，照射物体所用的光的颜色将保持相同，即使温度升高超过不同颜色LED的光输出通常将显著不同的水平。以这种方式，使用恒定颜色质量的光照射物体，即使照明电路的总的光输出减少，并且即使不同LED组的光输出在不同程度上是温度依赖性的。

根据本发明，驱动照明电路的方法，所述照明电路包括第一颜色的发光二极管的初级组和另一颜色的发光二极管的次级组；其中，发光二极管的初级组的光输出的温度依赖性降低大于发光二极管的次级组的光输出的温度依赖性降低；所述方法包括以下步骤：增加初级组的光输出，使得初级组的光输出和次级组的光输出之间的基本恒定的比率在照明电路的发光二极管的光输出的温度依赖性的整体降低期间被保持。

根据本发明的方法的一个优点是，不需要实际测量任何量，例如温度、电压、颜色等。相反，光输出“校正”基本上包括至少初级LED组的光输出的调节以跟随次级LED组的光输出的固有降低。再次，根据本发明的方法并不试图保持光输出的某一总体水平或在增加温度下的光输出，相反，该方法简单地保持光输出的一定比率，与温度无关，并接受组合色照明电路的光输出的可能的总体降低。

在此描述的一些实施例和下面的描述公开了本发明特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在本公开的一个方面分类的上下文中描述的特征可同样适用于本公开的另一方面分类。

如上所述，光输出或LED的光输出是温度依赖性的。温度依赖性与LED的颜色相关。LED的结温可以从其垫温度推断出，所述垫温度可以在电路板水平面被测量。例如，在仅约50℃的垫温度，铝铟镓磷(AlInGaP)红色LED只可传送其额定或标称光输出的约80％。在这样的温度下，基于磷光体的“白色”LED的光输出降低不会这样严重。换言之，对于不同颜色的LED，光输出的下降是不同的。在较高的垫温度下，光输出的差异甚至更加明显(这将被图示示出并在下面借助于图1进行说明)。例如，在100℃时，红色LED的光输出可能只有50％左右。典型地，对于这样的红色LED，光输出中的温度依赖性可能是每开氏度降低0.6％。对于“白色”LED，光输出的温度依赖性可能是每开氏度仅约0.12％。因此，光通量的温度依赖性差异包括每开氏度约0.5％(0.5％K^-1)。在使用这样的LED的组合色照明装置中，随着温度的升高，远离红色并朝向白色的明显可感知色移将会发生。二极管的垫温度可以在实验中被测定，并且通常直接与二极管的结温相关。本发明利用以下事实：在完善且已知的关系中，结温的增加与该结点上正向电压降相关联。因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，通量比固定装置被实现，以与初级组的光输出相对于次级组的光输出减少的基本相同的比例来增加通过初级组的发光二极管的电流。例如，使用上述值，光通量的0.5％K^-1的差异由通过初级组的LED的二极管电流的0.5％K^-1增加进行校正。换句话说，照明电路的通量比固定装置起作用以对应于初级组的光通量和次级组的光通量之间的差的量增加通过初级组的LED的电流。

在本发明的一个特别优选的实施例中，通量比固定装置包括连接到发光二极管的初级组的补偿电阻器，其中，补偿电阻器的电阻基于发光二极管的初级组的光输出的温度依赖性降低和发光二极管的次级组的光输出的温度依赖性降低之间的差异被选择。使用已知的关系U＝IR(其中U是电压，I是电流，R是电阻)，所需的电阻值可以基于初级组的LED上的每开氏度正向电压的已知总降低和通过初级组的LED的二极管电流的期望增加来确定。

通量比固定装置不限于增加通过LED的初级组的电流。相反，初级组上的正向电压降也可以用来影响次级组。因此，在本发明的一个优选实施例中，通量比固定装置也被实现，以基于初级组的发光二极管上的正向电压降来减小通过次级组的发光二极管的电流。在这样的实现中，通过初级组的二极管电流增加，而通过次级组的二极管电流减小。在这里，效果是执行初级组的光输出的“向上”校正，和次级组的光输出的“向下”校正。

通常，照明电路中的二极管串或组是由合适的驱动电路驱动的，在电路图中被表示为传送电流的电流源，其可以与跨其的电压成比例(线性电流源)，或独立于跨其的电压(恒流源)。在本发明的一个优选实施例中，照明电路包括用于发光二极管组的线性电流源。例如，在本发明的一个优选实施例中，照明电路包括用于发光二极管组的温度依赖性的线性电流源。这样的温度依赖性的线性电流源的一个例子可包括双极面结型晶体管(BJT)，因为通过晶体管的电流以与二极管基本相同的方式受到结温的影响。

在本发明的进一步优选实施例中，发光二极管组的线性电流源可以包括与温度无关的电流源。例如，线性电流源可以包括基本恒定的参考电压。上述电流源中的任一个均可以使用相对便宜的现成组件来实现。

与所使用的电流源类型无关，通量比固定装置的补偿电阻器可以多种方式设置，这取决于在初级和次级LED组的光输出之间“闭合间隙”中所采取的方法。在本发明一个优选实施例中，补偿电阻起并联到发光二极管的初级组的电流源。在这种布置中，随着结温上升，即被增大，仅通过初级组的二极管电流将受到影响，以增加初级LED(例如红色LED)的光输出，使得在较高结温下，初级组LED传送一定水平的光输出以与次级(如白光)LED的光输出相匹配。可替代地，补偿电阻器本身也可以作为电流源。

在本发明的进一步优选实施例中，补偿电阻器被连接在初级组和次级组之间。以这种方式，在初级组LED上的正向电压降也被用于影响次级组的LED的光输出。在本发明的一个优选实施例中，补偿电阻器被连接在发光二极管的初级组和发光二极管的次级组的电流源的电流检测电阻器之间。以这种方式，初级组的LED上的正向电压降被用于增加通过初级(如红色或琥珀色LED)的电流，并且也可用于减小通过次级(例如白色)LED的电流。净效应是增加高度依赖于温度的LED的光输出，并同时减少不太依赖于温度的LED的光输出。在这样的实施例中所使用的补偿电阻器的值可以在考虑通过次级LED的电流改变的情况下被选择，通常次级LED的电流改变是次级LED组的电流源的温度依赖性的结果。

上述实施例描述了用于LED的线性驱动器。在一个线性驱动器中，正向电压和电源电压之间的差例如通过电阻器被耗散，并且被有效地浪费掉。作为上述线性电流源的替代，根据本发明的照明电路相反可以利用开关式电流源，因为这些通常更有效。在开关式驱动电路中，“过量”能量不被耗散，而是使用部件，如电容器和电感器，被储存和释放。当交流电压或电流被施加时，这样的部件仅作为阻抗。因此，开关式驱动器优选通过在开关装置中使用晶体管的布置生成(高频)交流电压和电流。在这样的实施例中，代替LED被恒定地驱动，LED可以使用高频率信号被快速切换，使得它们仅看起来是连续地“开”，而它们实际上针对总时间的重要部分是“断”的。在这样的实施例中，通过初级组，和可选地也通过次级组的电流的大小，可以通过如上所述的补偿电阻器进行调节，而合适的集成电路元件可用于施加高频脉冲-宽度调制(PWM)开关信号到合适的晶体管，例如场效应晶体管(FET)，以切换二极管电流。

各组LED均优选地仅包括单一颜色和类型的LED，使得任何二极管电流调节可以以可靠和精确的方式来实施。然而，照明电路可包括一个或多个初级LED组和/或一个或多个次级LED组。例如，除了具有红色LED的初级组，照明电路可包括具有绿色LED的初级组，以及具有“白色”LED的次级组和另一个具有蓝色LED的次级组。通量比固定装置可被实现，以仅校正初级组中的一个或两个的光输出。同样地，通量比固定装置也可以被实现以用于校正次级组的一个或两个的光输出。

根据本发明的照明装置的一个实施例可以被用来照射食品，例如肉、水果和蔬菜。对于照射这样的食品，“微红”光是最佳的，例如具有大约2700K和3500K(“温暖的”白色)的色点或色温。因此，这样的照明装置优选包括红色的LED的初级组，和至少一个“白色”LED的次级组，例如涂覆磷光体的蓝色LED。在这样的实施例中，初级组的LED优选发射具有在约660nm区域内的波长的光；而次级组的LED优选基本上发射白光。照明电路的色温被保持，即使垫温度升高到50℃，70℃或之上。因此，根据本发明的照明装置使得有可能保持所期望的色点或色温，而不必使用昂贵的和复杂的温度传感器或颜色传感器，并且不必在二极管工作期间实际测量任何二极管上的电压降。光输出校正是完全自动的和即时的，从而保持基本恒定的期望色温并允许光输出的总体下降。

在一个替代实施例中，“暖白色”可以通过根据本发明的照明电路获得，其中LED的初级组包括“浅绿色”LED，其不包括红色磷光体，而只包括绿色或黄色磷光体。次级LED组包括直接的红色或橙色发射器，即直接发射红色或橙色光的LED。初级LED组具有稍微“浅绿”色度，并且次级LED组会呈现红色，使得通过该组合发射的光将呈现白色，具有范围从2700至3500K的色温，并且由这一照明电路发射的光的色点可以依赖于黑体线。

根据本发明的照明装置的另一个实施例可用于为植物的室内照射提供园艺照明。在这里，照明电路的初级组的发光二极管优选地被选择成发射具有在约660nm区域内的波长的光(“红色”光)，而次级组的发光二极管优选地被选择成发射具有在约760nm的区域内的波长的光(“远红外”光)。通量比固定装置优选被实现以确保红到远红外光的比率保持1：1，从而使植物暴露于能够正确地激励生长的光中。没有这样的红/远红外校正的已知照明装置可能会导致植物发育不良或虚弱，因为红色光和远红外光之间的不平衡关系对植物生长具有不利影响。

从结合附图考虑的下面的详细描述中，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。然而应该理解的是，附图被设计仅仅用于说明目的，而不是作为对本发明的限制限定。

附图说明

图1示出了常规的组合色LED照明电路的简化电路图；

图2示出了白色LED和红色LED的相对光通量的曲线图；

图3示出了根据本发明的照明电路的第一实施例的简化电路图；

图4示出了图3的照明电路的电路图；

图5示出了根据本发明的照明电路的第二实施例的电路图；

图6示出了根据本发明的照明电路的第三实施例的电路图；

图7示出了根据本发明的照明电路的第四实施例的电路图；

图8示出了根据本发明的照明电路的第五实施例的电路图；

图9示出了根据本发明的照明装置的第一实施例；

图10示出了根据本发明的照明装置的第二实施例；

图11示出了根据本发明的照明装置的第二实施例。

在附图中，相同的附图标记始终指代相同的物体。在图中的物体不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了常规组合色LED照明电路100的简化电路图。电路100包括两串LED101，102。第一串包括串联连接的红色LED 101，而第二串包括串联的白色LED 102。常规表示包括用于跨LED串施加电势差的电压源103，和用于驱动每个LED串的驱动器。在照明电路100中的LED数量决定了总体颜色，并且这也可以受LED被驱动的方式影响。在照明电路的工作期间，LED的结温升高。这会导致色移。该现有技术的照明电路可以通过感测单元105检测这样的色移，该感测单元可以包括合适的传感器。例如，温度传感器可以检测温度的增加，并且感测单元105的控制装置可基于检测到的温度增加确定所需的校正LED电流。电压传感器可以测量红色LED 101上的正向电压降，并且控制装置可基于电压降确定所需的校正LED电流。光电二极管传感器可以检测实际的色移，并且控制装置可基于色移确定所需的校正LED电流。感测单元105可以通过调整要被驱动的白色和/或红色LED的数量，和/或通过调整有源LED的占空比，来响应所测量的量(温度、电压、光输出)。包含这种感测电路的要求意味着这样的常规组合色照明电路的成本和复杂性也相对较高。此外，它补偿极端色移的能力可能是有限的。例如，在较高温度下，如果照明电路不具有足够的红色LED，它不可能校正显著的色移，因为能由单个LED发射的红色光的最大数量是由它的芯片尺寸和热结构确定的。

图2示出了白色LED和红色LED的相对光通量的代表性图，其相对垫温度[℃]绘制，显示了在组合色照明装置中色移是如何出现的。第一曲线200显示相当稳定的用于白色LED的光输出。第二曲线201显示明显减少的用于红色LED的光输出。甚至在仅约50℃的垫温度下，红色LED已经仅传送光通量的约80％，如由第一垂直条diff₅₀所指示的。白色LED继续传送约100％。在较高的垫温度下，差异将更加显著，如由第二垂直条diff₁₀₀所指示的。例如，在100℃，红色LED的光通量几乎减半。对于典型的红色LED，例如铝-铟-镓-磷红色LED，光通量的温度依赖性可以是每摄氏度或开氏度减小0.6％。对于白色LED，光通量的温度依赖性可以是每开氏度仅约0.12％。因此，温度依赖性之间的差包括每开氏度约0.5％。在使用这样的LED的组合色照明装置中，随着温度的升高，远离红色的明显可感知的色移会发生，因为红色LED逐渐传送较少的光。

图3示出了根据本发明的第一实施例的照明电路1的简化电路图。照明电路1包括红色LED110的初级组11和白色LED 120的次级组12。电压由直流电压源3提供。电流源21，22被设置成与每个LED组11，12串联。在20℃，该电路的组合光输出将具有所希望的微红色点。根据本发明的照明电路1即使在较高的温度下也能够维持这个色点，如将在下面说明的。

可以假定，该LED110，120的温度特性如上图1所提及，即白色和红色LED表现出每开氏度约0.5％的光通量差。换言之，随着温度的增加，红色和白色LED的光输出减少，而红色LED 110的光输出比白色LED 120的光输出减少的程度更大(在下文中，为了说明本发明，该数量级可以被假定，并且应当理解的是，实际值取决于该半导体装置的构成，因此可能会有所不同)。温度依赖性的颜色校正可通过补偿电阻器R_COMP实现，该补偿电阻器用于当在较高的温度下在那些LED110上的正向电压下降时，增加通过红色LED110的电流。例如，该电路可以包括10个红色LED 110。红色LED 110上的正向电压降被假定为每开氏度每结点为2.0mV。因此，10个红色LED 110具有每开氏度20.0mV的组合的正向电压降。通过红色LED110的标称电流I_red在这个例子中可以假定为20.0mA。因此，为了补偿光通量的每开氏度0.5％的差，对于每开氏度的温度增加，通过红色LED 110的电流应当增加0.5％。这是通过补偿电阻器R_COMP实现的。此电阻器的值根据串联的红色LED110的数量进行选择，并且可以使用以下公式来计算：

其中R_COMP是电阻器的欧姆值，n是串联的红色LED110的数目，V_f为红色LED110上的正向电压降，K_diff是红色LED和白色LED之间的光通量差，以百分比表示；并且I_red是通过红色LED110的标称电流。

例如，对于10个这样的串联红色LED110，正向电压的总压降为每开氏度20mV，而每开氏度的期望的电流增加为0.5％，并且20mA的0.5％为0.1mA。将这些值代入等式(1)中，所述公式产生：

因此，补偿电阻器R_COMP应有200Ω的值，以实现高度依赖于温度的红色LED110和不太依赖于温度的白色LED 120之间的每开氏度0.5％的温度校正。仅使用9个红色LED，而不是10个，采用200Ω电阻器，光通量校正将包括每开氏度0.46％。这里，将需要一个180Ω的电阻器以达到期望的每开氏度0.5％的光通量校正。在这个例子中，仅通过红色LED的电流被补偿。

图4示出了图3的照明电路1的电路图的一个实施例。在此，补偿电阻器R_COMP,21还充当红色LED 110组的电流源21。用于白色LED 120的电流源21包括晶体管Q22、电流检测电阻器R22、和与温度无关的电压源U22。电源电流电阻器R_SC被连接在电流源21和LED 120之间以为电压源提供电源电流。通过白色LED 120的电流I_white在较高的温度下将减小。同时，补偿电阻器R_COMP,21用于增加通过红色LED 110的电流I_red，使得光通量的白红比基本上保持不变。因此，照明电路1的总光输出随着温度的增加而下降，但由电路1发出的光的色点或色温基本上保持不变。因此，人类观察者将不会感觉到任何远离红色的色移，并且他也不会注意到光输出的下降。

图5示出了根据本发明的第二实施例的照明电路1的电路图。这里，白色LED 120使用依赖于温度的电流源22被驱动，其中两个晶体管Q22A，Q22B被设置在有源反馈回路中。原则上，该有源反馈回路以与上述使用参考电压的反馈回路相同的方式工作。使用一个晶体管Q22B(代替图4中描述的集成电路U22，其由几个晶体管组成用于温度补偿)，更便宜的实现是可能的，其也提供了更多的驱动余量和跨电流检测电阻器R22的较小电压降。通常，这样的方法将被视为不太令人满意的，因为具有双极面结型晶体管Q22的这种反馈回路显然是依赖于温度的。然而，在根据本发明的照明电路中，该温度依赖性视为优点，因为当晶体管Q22的结温增加时，白色LED的电流I_white和白色LED的光输出将降低。因此，晶体管Q22自动为红色LED的光通量降低提供部分补偿。因此，与图4的照明电路相比，该照明电路的总光输出降低将更明显，但电路制造便宜。例如，通过白色LED 120的电流I_white以每开氏度0.3％减少。由此，对于红色LED 110，仅需要0.2％的补偿。对于20mA的红色LED电流I_red，这意味着只有0.04mA的电流增加将确保照明电路1的颜色比保持恒定。对于9个串联的红色LED110，该校正可通过使用与温度无关的电流源21并联的450Ω补偿电阻器R_COMP来实现，如图所示，其包括晶体管Q21、与温度无关的电压源U21和具有125Ω的值的电流检测电阻器R21。

图6示出了根据本发明的第三实施例的照明电路1的电路图。在这里，两组11，12LED 110，120都使用上述类型的依赖于温度的电流源21，22驱动。然而，在该实施例中，补偿电阻器R_COMP被连接在红色LED110的初级组11和白色LED电流源22的电流检测电阻器R22之间。在这种情况下，该补偿电阻器R_COMP不仅增大了通过红色LED110的电流I_red，它也降低了通过白色LED 120的电流I_white。“补偿电流”I_COMP只需要是上述图5的实施例中计算的值的一半，且白色LED电流I_white减少的量与该红色LED电流I_red增加的量相同。代替使用如此处所示的依赖于温度的电流源21，22，如上所述温度无关部件(图5中的部件U21；图4中的部件U22)可以代替晶体管Q21B和Q22B被使用。

为了调暗LED照明电路，跨LED的电压被降低。在低亮度级，在照明电路中的LED的结温将比标称或高亮度级更低。由于不同颜色LED的不同温度依赖性，当组合色LED照明电路被调光时，较低的结温可以导致不希望的色点偏移。

通过根据本发明的照明电路的通量比固定装置实现的前馈温度补偿在调光期间也将自动补偿。图7示出了根据本发明的照明电路1的另一个实施例。这里，调光输入5被连接到电流源21，22，以调节LED电流I_red、I_white。只要调光电压足够低，一些电流将与调光电压水平成比例地流过二极管D3。高于一定的调光电压，电流源21，22将直接驱动LED组11，12。在本实施例中，由光通量比固定装置R_COMP提供的温度补偿(在这里与红色LED的电流源21并联设置)防止调光期间的色移，使得组合LED组的色点保持固定在所期望的水平。在替代实施例中，电源线的调光可以被应用，在这种情况下，电源例如通过PWM操作开关或电源FET被中断。

图8示出了根据本发明另一个实施例的组合色照明电路1的开关式变型。照明电路1的这个变型使用第一集成电路部件IC1控制通过红色LED 110的电流I_red，和第二集成电路组件IC2控制通过白色LED 120的电流I_white。照明电路1的开关式变型比之前在图3-6中描述的电路更有效。场效应晶体管(FET)F1，F2，例如N通道增强型MOSFET被用于切换每个LED串11，12“接通”或“断开”，并且在每种情况下“接通”的持续时间由集成电路部件IC1，IC2控制，其每一个均将高频脉冲宽度调制(PWM)信号输送到大部分相应FET F1，F2。除了其它常用的电源电压和接地插脚，各集成电路IC1，IC2均可以具有用于调光的外部输入(这里标为“D”)。在这种情况下，LED的调光可通过PWM来执行。同样在这里，由通量比固定装置R_COMP提供的温度补偿防止调光期间不希望的色移，使得组合LED组的色点保持固定在期望的水平。

在这个实现方式中，每个电流检测电阻器R21，R22均被设置在其二极管串11，12的“前方”。平稳切换是通过使用与各二极管串11，12串联的电感器L1，L2实现的。反激二极管D1，D2被用来确保当MOSFET开关F1，F2被“打开”时所出现的电压尖峰不损坏二极管串11，12。

齐纳二极管Z1被包括以使补偿电阻器R_COMP的损失最小化，并且被选择为使得即使在最低温度，即在二极管串11，12上的最高总正向电压下，最小补偿电流I_COMP流经补偿电阻器R_COMP。在一个实例中，红色二极管串11包括6个红色LED 110，并且通过红色LED 110的电流I_red是1.0A。

为了在升高的温度下“校正”每开氏度0.5％的色差，电流必须被增加每开氏度5.0mA。再次，在每结点每开氏度2.0mV的正向压降情况下，补偿电阻器R_COMP的值可以使用上述方程式(1)给出的关系来确定，其产生了2.4Ω的用于补偿电阻器R_COMP的值。

使用三种颜色的实施例示于图9中。在这里，存在两个LED的“初级组”11，13，它们都对次级组12的光输出进行调节。第一初级组11包括红色LED 110，而另一初级组13包括琥珀色LED130。采用很高的铝掺杂制成的琥珀色LED一般是非常低效的，甚至比红色LED更依赖于温度，也就是随其结温升高，它们的光通量甚至减少得更严重。通常，琥珀色LED的光通量减少约达红色LED的光通量的三倍。在照明电路1的此实施例中，通量比固定装置增加通过两个初级LED组11，13的电流I_red，I_amber并减少通过白色LED组12的电流I_white。红色LED组11的补偿电阻器R_COMP被连接到白色LED电流源22的电流检测电阻器R22，并且琥珀色LED组13的补偿电阻器R_{COMP_13}也被连接到该电流检测电阻器R22。因为通过琥珀色LED130的电流I_amber需要被增加约达通过红色LED 110的电流I_red的三倍，琥珀色LED组13的补偿电阻器R_{COMP_13}的值将比红色LED组11的补偿电阻器R_COMP的值更低。它的值可以如上述，基于每开氏度的总正向电压降，通过琥珀色LED的标称电流，以及琥珀色LED和白色LED之间每开氏度的光通量百分比差异被计算。

图10示出了根据本发明的照明装置4的第一实施例，用于产品40，如新鲜水果和蔬菜的陈列的促进食欲和吸引人的照明。在这里，照明装置4包括一个或多个如上所述照明电路1。为了简单起见，只有一个照明电路1在这里被示出。照明电路1的初级组11包括红色LED，而次级组12包括“白色”LED，使得在环境温度下实现约2700-3500K的色点。照明电路的通量比固定装置确保色点基本上被保持在2700-3500K，使得食品在任何时候都被最佳地照射。

图11示出了根据本发明的照明装置4’的第二实施例，用于室内园艺应用的植物41的最佳照明。在这里，照明装置4’包括一个或多个如上所述照明电路1。为简单起见，只有一个照明电路1在此处被描述。照明电路1的初级组11包括远红外LED，而次级组12包括红色LED。这种装置被设计用于在环境温度下提供最适合于植物光敏色素的吸收光谱的“光配方”，植物光敏色素在光谱的红色(约660nm)和远红外(约730mn)部分具有灵敏度峰值，通常被称为“红光/远红光比”。照明装置还可以包括任意数量的额外次级LED组，其具有适当比例的蓝色和/或绿光和/或“白色”LED，例如能最好地模拟日光。每个这样的照明电路的通量比固定装置均确保初级组和次级组的光子通量之间的比例基本上保持不变，因此，整体光输出满足光敏色素红光/远红光要求，即使在增加的LED垫温度下其也被保持，从而使植物在任何时候都被最佳照射，对它们的发芽和/或生长具有有益效果。在约660nm发光的红色LED，和在450nm发光的蓝色或白色LED几乎表现出相同的温度依赖性。因此，这样的LED可以被设置在照明装置4的照明电路1的另一次级LED组中。

尽管本发明已经以优选实施例及其变型的形式被公开，应当理解的是，许多附加的修改和变化可以在不脱离本发明的范围的情况下作出。

为清楚起见，应该理解的是，在本申请中“一个(a)”或“一个(an)”的使用并不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。

Claims

1.一种照明电路(1)，包括

-第一颜色的发光二极管(110，130)的初级组(11，13)，

-另一颜色的发光二极管(120)的次级组(12)；其中发光二极管(110，130)的所述初级组(11，13)光输出的温度依赖性降低量，大于发光二极管(120)的所述次级组(12)的光输出的温度依赖性降低量；和

-通量比固定装置，用于在所述照明电路(1)的所述发光二极管(110，120，130)的所述初级组和所述次级组的光输出温度依赖性总体降低过程中，维持所述初级组(11，13)的光输出和所述次级组(12)的光输出之间的恒定的比率，

其中

-所述通量比固定装置被设计成基于在所述初级组(11，13)的所述发光二极管(110，130)上的正向电压降，来减少通过所述次级组(12)的所述发光二极管(120)的电流；或所述通量比固定装置被设计成基于所述次级组(12)的所述发光二极管(120)上的正向电压降，来增加通过所述初级组(11，13)的所述发光二极管(110，130)的电流；

所述通量比固定装置包括：

与所述初级组(11)串联的第一电流源(21)，用于向所述初级组(11)供应电流；

与所述次级组(12)串联的第二电流源(22)，用于向所述次级组(12)供应电流；

直流恒定电压供给，所述直流恒定电压供给跨所述初级组(11)和所述第一电流源(21)的串联连接并联，并且跨所述次级组(12)和第二电流源(22)的串联连接并联；

串联连接到所述发光二极管(110，130)的所述初级组(11，13)的补偿电阻器(R_COMP，R_{COMP_13})，其中所述补偿电阻器(R_COMP，R_{COMP_13})的电阻是恒定的并且基于发光二极管(110，130)的所述初级组(11，13)的光输出的温度依赖性降低量和发光二极管(120)的所述次级组(12)的光输出的温度依赖性降低量之间的差进行选择。

2.根据前述权利要求中的任一项所述的照明电路，包括用于将电流(I_red，I_white，I_amber)供给到发光二极管组(11，12，13)的线性电流源(21，22，23)。

3.根据权利要求2所述的照明电路，其中线性电流源(21，22)包括依赖于温度的驱动器(Q21B，Q22B)。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的照明电路，其中线性电流源(21，22，23)包括温度无关的驱动器(U21，U22，U23)。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明电路，其中所述补偿电阻器(R_COMP)被并联到发光二极管(110)的所述初级组(11)的所述第一电流源(21)。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明电路，其中所述补偿电阻器(R_COMP，R_{COMP_13})被连接在发光二极管(110，130)的所述初级组(11，13)和发光二极管(120)的所述次级组(12)之间。

7.根据权利要求6所述的照明电路，其中所述补偿电阻器(R_COMP，R_{COMP_13})被连接在发光二极管(110，130)的所述初级组(11，13)和发光二极管(120)的所述次级组(12)的所述第二电流源(22)的电流检测电阻器(R22)之间。

8.根据权利要求1至3和7中的任一项所述的照明电路，包括至少两个初级发光二极管组(11，13)，其中每个初级组(11，13)均发射不同颜色的光。

9.一种照明装置(4，4')，用于使用预定色点的光照射物体(40，41)，所述照明装置(4)包括至少一个根据权利要求1至8中的任一项所述的照明电路(1)，其中照明电路(1)的发光二极管组(11，12，13)被选择为在初始温度下组合地发射所述预定色点的光，并且其中所述照明电路(1)的所述通量比固定装置被实现以在高于所述初始温度的温度下维持该色点。

10.根据权利要求9所述的照明装置(4)，被实现用于照射食品(40)，其中照明电路(1)的初级组(11)的发光二极管发射具有在660纳米区域内的波长的光；并且所述照明电路(1)的次级组(12)的发光二极管发射白光。

11.根据权利要求9所述的照明装置(4')，被实现用于照射植物(41)，其中照明电路(1)的初级组(11)的发光二极管发射具有在740纳米区域内的波长的光；并且所述照明电路(1)的次级组(12)的发光二极管发射具有在660nm区域内的波长的光。