TWI482529B - 發光裝置及將發光二極體電路饋送至ㄧ發光裝置中之方法 - Google Patents

Description

發光裝置及將發光二極體電路饋送至一發光裝置中之方法

本發明係關於一包括若干發光二極體電路之裝置且係關於一將數個發光二極體電路饋送至一裝置中之方法。

此一裝置之實例係包括交流發光二極體或ACLED之照明燈。

WO 2005/120134揭示一包括兩個在一第一支路中逆平行連接之發光二極體及兩個在一第二支路中逆平行連接之發光二極體。該第一支路與該第二支路係平行支路。該第一支路進一步包括一電容器且為一電容性支路。該第二支路進一步包括一線圈且為電感性支路。因此，該逆平行發光二極體對之輕微變化係按時地發生於不同的點，較之該逆平行發光二極體對之個別閃爍指數，該電路之總體閃爍指數減小。

本發明之一目的在於提供一改良之裝置。本發明之一進一步目的在於提供一改良之方法。

根據本發明之一態樣，一裝置包括數個具有用以接收一AC電壓之至少第一支路及第二支路之發光二極體電路，其中該第一支路包括一第一發光二極體電路及使一流經該第一發光二極體電路之一第一電流相對於該AC電壓相移之一第一配置，且該第二支路包括一第二發光二極體電路且不包括使流經該第二發光二極體電路之一第二電流相對於該AC相移之一第二配置。

透過使流經該第一發光二極體電路之一第一電流相對於該AC電壓相移且使流經該第二發光二極體電路之一第二電流相對於該AC電壓不相移，可產生一簡單、低成本之耐用裝置。

一發光二極體電路包括一或數個發光二極體、(無機)有機發光二極體及/或雷射發光二極體。

該第一及支路第二支路係可為平行支路及/或由一變壓器之相同之第二繞組或不同之第二繞組供電的支路。每個支路可進一步包括一或數個其他元件，諸如一繼電器、一開關、一保險絲等等。

在根據本發明之該裝置之一實施例中，該第一配置包括一係串聯地耦合至該第一發光二極體電路之電容器。較之使用一線圈，使用一電容器使一電流相移具優勢，因為該電容器較小。此外，該第一配置可進一步包括一或數個其他電容器及/或一或數個電阻器。

在根據本發明之該裝置之另一實施例中，該電容器係可控制的。該可控性可包括(例如)改變該電容器之若干物理性質，諸如大小、距離等等及/或使用可藉由一或數個可控開關並聯或串聯地與該第一電容器連接之一專用控制輸入，及/或若干大小不同之電容器及選擇構件，諸如一第二電容器，及/或可包括藉由一合適的去耦合(decoupling)網路跨該電容器施加一控制電壓，以有利地調整該電容電流相位角，以(例如)使完整照明燈系統之功率因數最佳化。該電容器之該可控性可用於(例如)該等裝置的生產期間(例如，該電容器大小之雷射修整)、由一或數個裝置組成之照明器的生產期間，或操作期間，以達成一期望之操作點。

在根據本發明之該裝置之又一實施例中，該個別第一支路及第二支路進一步包括數個串聯地耦合至該個別第一發光二極體及第二發光二極體電路或形成此個別電路之一部分的第一電阻器及第二電阻器。該個別第一電阻器及第二電阻器可位於該個別第一發光二極體電路及第二發光二極體電路的外側或內側。當位於該個別第一發光二極體電路及第二發光二極體電路之外側時，該第一電阻器可位於該電容器與該第一發光二極體電路之間或該電容器可位於該第一電阻器與該第一發光二極體電路之間，或該第一發光二極體電路可位於該電容器與該第一電阻器之間。當位於該個別第一發光二極體電路及該第二發光二極體電路之內側時，可藉由適當地選擇及/或耦合該等發光二極體，該等電阻器可為外部電阻器或內部電阻器。此外，每個支路可進一步包括一或數個其他電阻器。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該等第一電阻器與第二電阻器中之一或數者係可控制的。該可控性可包括，例如，改變該電阻器之若干物理性質，諸如長度、寬度等等及/或使用係可藉由(數個)可控開關並聯地或串聯地與該等第一電阻器或第二電阻器連接之一專用控制輸入及/或若干大小不同之電阻器及選擇構件，例如，一第三電阻器，及/或可包括藉由一合適之去耦合網路跨該電阻器施加一控制電壓，以有利地調整該電容電流相位角，以例如使整個照明燈系統之該功率因數最優化。該電阻器之該可控性係可用於該等裝置之生產期間(例如，該電阻器寬度之雷射修整)、由一或數個裝置組成之照明器之生產期間或操作期間，以達成一期望之操作點。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該等第一發光二極體電路與第二發光二極體電路中之一或數者係可控制的。該可控性可包括，例如藉由雷射修整來調整該發光二極體電路之佈線等等。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該等發光二極體電路中之至少一者係能夠回應於該AC電壓之一正半部之至少一部分及回應於該AC電壓之一負半部之至少一部分而產生光。此一發光二極體電路係較佳用於當其被饋以一AC電壓時。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該等發光二極體電路中之至少一者對於該AC電壓之兩個半部具有大體相似之阻抗值。此一發光二極體電路係較佳用於當該裝置之一總體閃爍指數較之該等發光二極體電路之個別閃爍指數預計會減小之時。該閃爍指數係與例如根據IESNA計算法求得之所發出之光之光學閃爍指數有關。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該等發光二極體電路中之至少一者包括兩個逆平行串體，其每個係由一或數個發光二極體組成。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該等發光二極體電路中之至少一者包括一係串聯地耦合至一由一或數個發光二極體組成之串體之整流器。

在再一實施例中，該裝置為一包括一光源之AC電壓照明燈，該等第一發光二極體電路與第二發光二極體電路聯合組成該光源。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該個別第一發光二極體電路及第二發光二極體電路產生具有個別第一閃爍指數及第二閃爍指數之光，且該光源產生具有一小於該第一閃爍指數與該第二閃爍指數中之每者之總體閃爍指數之光。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，該第一電流加上該第二電流係一總電流，該總電流具有一較之該第一電流及該第二電流中之每者有所減小之第三諧波。由一AC電壓源提供之該總電流之該第三諧波之一減小在爭取使之與各項電源諧波規定相符方面為一極大之優勢。

在根據本發明之該裝置之再一實施例中，每個相移對應於引入一至少五度之相移。在該第一支路中，流經該第一發光二極體電路之該第一電流因此係相對於該AC電壓相移至少五度(較佳為大於五度，諸如二十度或更大)，且流經該第二發光二極體電路之該第二電流係相對於該電壓AC相移至多五度(較佳為小於五度，諸如一度或更少)。

根據本發明之一第二態樣，提供一將數個發光二極體電路饋送至一具有用以接收一所提供之AC電壓之至少第一支路與第二支路之裝置中之方法，其中該第一支路包括一第一發光二極體電路，且該第二支路包括一第二發光二極體電路，該方法包括下列步驟：在該第一支路中使流經該第一發光二極體電路之一第一電流相對於該AC電壓相移，並在該第二支路中，使流經該第二發光二極體電路之一第二電流相對於該AC電壓不相移。

該方法之數個實施例係對應於該裝置之數個實施例。

本發明係基於在不同支路中需不同之相移且在兩個支路中之僅一者中需相對於一AC電壓使一電流相移之認知上。

本發明提供一簡單、低成本且耐用之改良之裝置。

參考下文描述之該等實施例，本發明之此等及其他態樣將顯而易見並得以闡明。

圖1顯示一具有兩個支路23、30之裝置1。一第一支路20包括一第一發光二極體電路21及一係串聯地耦合至該第一發光二極體電路21之電容器22。一第二支路30包括一第二發光二極體電路31。兩個支路23、30均接收來自一電壓源10之一AC電壓。該電容器22係用以使流經該第一發光二極體電路21之一第一電流相對於該AC電壓相移之一第一配置之一實例。該第二支路30不包括使流經該第二發光二極體電路31之一第二電流相對於該AC電壓相移之一第二配置。因此，由該電壓源10提供之一總體電流係平穩。

圖2顯示一具有三個支路20、30、40之裝置1。一第一支路20包括一第一發光二極體電路21、一電容器22與一第一電阻器23之一串聯。一第二支路30包括一第二發光二極體電路31、另一發光二極體電路35、一第二電阻器33與另一電阻器34之一串聯。一第三支路40包括一第三發光二極體電路41、另一電容器42與一第三電阻器43之一串聯。

圖3顯示數個電流波形I-IV(在圖2中，電流對時間)。該等波形II-IV代表基於所提出之裝置之一結果。該電流波形III代表流經該第二支路30之一電流。該電流波形IV代表流經該第一支路20或第三支路40之一電流。該電流波形II代表一總電流之一絕對值。作為一第一階近似，由該裝置發出之總通量係與此電流成正比。因此，該波形II亦繪示該通量。作為參考，在一非基於所提出之裝置之一可行性照明燈中之情形係顯示為波形I。此處，所有發光二極體電路係由一非相移電流所驅動。在一電源電壓之一零點交叉期間，存在一所有發光二極體電路均係完全斷開之相當長之時段。與此相反的是，所提出之電路之波形II具有一較短之黑暗時期(通量為零)，同時與該波形I包含相同之總通量。顯然，所提出之裝置中之總電流及總通量(波形)更為平穩。因此，其產生較少之閃爍。

圖4顯示一通量對電壓函數(相對通量對電壓，交叉點；相對通量「1」及額定電源電壓)。一曲線圖V代表一正常操作(無相移電流)且一曲線圖VI代表一源於將該電容器22引入該裝置1中而更顯平穩之操作。所提出之裝置不僅減少閃爍，其亦改良總的通量對電源電壓改變之穩定性。假若該照明燈係由該電源柵格供電，則電源電壓之改變對由該照明燈發出之總通量之影響將不甚明顯。

圖5顯示在正常操作(無相移電流)下，測得之一發光二極體電路之波形VII及一通量VIII。該通量VIII具有與圖3中之該波形幾乎相同之形狀。因此，該等測量值證明圖3之該描述中之該假設。結果閃爍指數為0.48(電流及通量，二者均對時間而言)。

圖6顯示在正常操作(無相移電流)下，圖5之發光二極體電路之諧波。對於顯示於該等黑塊中之極限值，吾人認為，該照明燈係直接由該電源電壓(其為一可行性實施例之)驅動。對於該第三諧波，在正常操作(無相移電流)下，該發光二極體電路之此第三諧波之振福(淡色塊)之振福係明顯大於根據該電源驅動光源之振福限制下之此第三諧波(黑色塊)之一所允許之振福。因此，該發光二極體電路不符合當前例如在歐洲有效之具有一高於25瓦特之功率之電源諧波規定。

圖7顯示一包括用以使一電流相移之一配置之裝置之諧波。對於該第三諧波，該發光二極體電路與所附加之該(該等)電容器組合之此第三諧波之振福(淡色塊)現係明顯小於此第三諧波之一所允許振福(黑色塊)。因此，與該(該等)增加之電容器相組合之該發光二極體電路符合當前在例如歐洲有效之電源諧波各項規定。

圖8顯示一測試設置之兩個電流波形及一通量。該測試設置包括二十個發光二極體，其中之十個具有一電阻性鎮流器且另十個具有一電阻性且電容性鎮流器。一波形IX代表流經具有一電阻性鎮流器之發光二極體之一電流。一波形X代表流經具有一電阻性且電容性鎮流器之發光二極體之一電流。一曲線圖XI代表一結果光通量(閃爍指數0.20-較之該正常設置中之0.48之該值，其提高了2.4)。同時，通量之測量結果與圖3中顯示為波形II之模擬結果高度吻合。當然，該實際設置之功率水準與該模擬之功率水準不相同，但這導致該座標軸之一縮放比例不同。

圖9顯示一照明燈。例如，此為一包括一光源之AC電壓改型(retrofit)照明燈。圖1中顯示之該裝置1係呈現於該擴散蓋罩之下方，但其具有一些如圖2中所示之電阻器。該等發光二極體電路聯合組成該光源。每個發光二極體電路在一正常操作下具有一閃爍指數。鑑於數個配置係附加至該等發光二極體電路中之僅一些者，用以使流經包含該等配置之電路中之每者之電流偏移，該光源將具有之一總體閃爍指數小於在正常操作下該等發光二極體電路之該閃爍指數。當呈現兩個或數個照明燈，其等可具有數個相似之第一(第二)支路或不同之第一(第二)支路，及相似或不同數量之支路。

圖10顯示一發光二極體電路之數個可行性實施例。該圖之左手部分顯示一包括十二個發光二極體之發光二極體電路之一第一可行性實施例。一對包括兩個逆平行發光二極體，且六對係相互串聯。該圖之中間部分顯示一包括十二個發光二極體之發光二極體電路之一第二可行性實施例。一串體包括六個串聯地耦合之發光二極體，且兩個串體係以一逆平行之方式相耦合。該圖之右手部分顯示一包括六個發光二極體之發光二極體電路之一第三可行性實施例。一串體包括六個串聯地耦合之發光二極體，且該串體係耦合至一個四個二極體式整流器電橋。

該裝置1之一或數個片係可單片地整合於一或數個由半導體材料或另一其他類型材料製成之片上，不同數量之接點係可呈現於一個封裝或不同封裝中，且不排除諸多其他不同實施例及實施案。該裝置1之一或數個片係可與該裝置1之一或數個其他片整合。該裝置1之一或數個片可包括一或數個寄生元件及/或係可基於此等一或數個寄生元件之存在。該AC電壓可為110伏特、220伏特、12伏特或任何其他類型之AC電壓。

藉由選擇一發光二極體電路、選擇該AC電壓之一波形之一電壓頻率及/或選擇一耦合至該發光二極體電路之電容器及/或電阻器而決定該發光二極體電路的實際波形，及因此該通量。此等選擇決定由該裝置產生之諧波，且因此當設置一需符合各項電流諧波規定之裝置時，需考慮此等所有選擇。

在一裝置中，一配置係可調整至一期望之相移角度，一電容器係可調整至一期望之電容值，一電阻器係可調整至一期望之電阻值，且一發光二極體電路係可調整至一期望之發光二極體電路值。在一方法中，一步驟可包括調整該裝置之一可控元件(一配置、一電容器、一電阻器、一發光二極體電路)，以在生產/裝配及/或操作期間達成一期望之操作點。

總的來說，裝置1具有用以接收AC電壓之支路20、30。第一支路20包括數個第一發光二極體電路21及使流經該等第一發光二極體電路21之第一電流相對於該等AC電壓相移的數個第一配置。第二支路30包括數個第二發光二極體電路31，且不包括使流經該等第二發光二極體電路31之第二電流相對於該AC電壓相移的第二配置。因此，該裝置1之一總體閃爍指數將小於該等發光二極體電路21、31之個別閃爍指數。該等第一配置可包括數個串聯地耦合至該等第一發光二極體電路21之電容器22。支路20、30可進一步包括數個串聯地耦合至該等發光二極體電路21、31或形成該等電路之一部分的電阻器23、33。該等發光二極體電路21、31回應於該等AC電壓之正半部及負半部而產生光。

雖然已於該等圖中及上述描述中詳盡描述本發明，應視此一闡釋及描述為闡釋性或實例且非限制性，本發明不限於所揭示之數個實施例。例如，可於一所揭示之不同實施例的不同部分被組合成一新的實施例的實施例中來操作本發明。

熟悉此項技術者在實施所申請之發明中，透過對該等圖、該揭示及該等附加請求項之學習，可瞭解所揭示之數個實施例之其他變化案。在該等請求項中，使用動詞「包括」(comprise)及其動詞之數個變化形式不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」(「a」或「an」)不排除複數個。事實上，某些措施被引用於互不相同之附屬請求項中並不表明此等措施不可有利地加以組合。不應視該等請求項中之任何參考符號為限制本發明之範圍。

1．．．裝置

10．．．電壓源

20．．．第一支路

21．．．第一發光二極體電路

22．．．電容器

23．．．第一電阻器

30．．．第二支路

31．．．第二發光二極體電路

33．．．第二電阻器

34．．．另一電阻器

35．．．另一發光二極體電路

40．．．支路

41．．．第三發光二極體電路

42．．．另一電容器

43．．．第三電阻器

圖1顯示一具有兩個支路之裝置；

圖2顯示一具有三個支路之裝置；

圖3顯示數個電流波形；

圖4顯示一通量對電壓函數；

圖5顯示在一正常之操作下，所測得之一發光二極體之一波形及一通量；

圖6顯示在正常操作下，圖5之發光二極體電路之諧波；

圖7顯示一包括用以使一電流相移之一配置之裝置之諧波；

圖8顯示一測試設置之兩個電流波形及一通量；

圖9顯示一照明燈；及

圖10顯示一發光二極體電路之數個可行實施案。

1．．．裝置

10．．．電壓源

20．．．第一支路

21．．．第一發光二極體電路

22．．．電容器

30．．．第二支路

31．．．第二發光二極體電路

Claims (15)

1. 一種發光裝置，其包括具有用以接收一AC電壓之至少第一支路及第二支路(20、30)的發光二極體電路(21、31)，其中該第一支路(20)包括一第一發光二極體電路(21)及用以使流經該第一發光二極體電路(21)之一第一電流相對於該AC電壓相移(phase-shifting)之一第一配置，且該第二支路(30)包括一第二發光二極體電路(31)且不包括使流經該第二發光二極體電路(31)之一第二電流相對於該AC電壓相移之一第二配置。
2. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該第一配置包括一串聯地耦合至該第一發光二極體電路(21)之電容器(22)。
3. 如請求項2之發光裝置(1)，其中該電容器(22)係可控制的。
4. 如請求項2之發光裝置(1)，其中該等個別第一支路及第二支路(20、30)進一步包括串聯地耦合至該等個別第一發光二極體電路及第二發光二極體電路(21、31)，或形成其等之一部分之個別第一電阻器及第二電阻器(23、33)。
5. 如請求項4之發光裝置(1)，其中該等第一電阻器與第二電阻器(23、33)中之一或數者係可控制的。
6. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等第一發光二極體電路及第二發光二極體電路(21、31)中之一或數者係可控制的。
7. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等發光二極體電路 (21、31)中之至少一者能夠回應於該AC電壓之一正半部之至少一部分及回應於該AC電壓之一負半部之至少一部分而產生光。
8. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等發光二極體電路(21、31)中之至少一者對於該AC電壓之兩個半部具有大體相似的阻抗值。
9. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等發光二極體電路(21、31)中之至少一者包括兩個逆平行串體(string)，其每個均由一或數個發光二極體組成。
10. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等發光二極體電路(21、31)中之至少一者包括一串聯地耦合至一由一或數個發光二極體組成之串體的整流器。
11. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該發光裝置(1)為一包括一光源之AC電壓照明器，該第一發光二極體電路與該第二發光二極體電路(21、31)聯合組成該光源。
12. 如請求項11之發光裝置(1)，其中該等個別第一發光二極體電路及第二發光二極體電路(21、31)產生具有個別第一閃爍指數及第二閃爍指數之光，且該光源產生之光具有之一總體閃爍指數係小於該第一閃爍指數與該第二閃爍指數中之每一者。
13. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該第一電流與該第二電流之和為一總電流，該總電流相較於該第一電流及該第二電流中之每者具有一減小之第三諧波。
14. 如請求項1之發光裝置(1)，其中每個相移對應於引入一 至少五度之相移。
15. 一種將發光二極體電路(21、31)饋送至一發光裝置(1)中之方法，該發光裝置(1)包括用以接收一AC電壓之至少第一支路及第二支路(20、30)，其中該第一支路(20)包括一第一發光二極體電路(21)且該第二支路(30)包括一第二發光二極體電路(31)，該方法包括下列步驟：在該第一支路(20)中使流經該第一發光二極體電路(21)之一第一電流相對於該AC電壓相移，並在該第二支路(30)中使流經該第二發光二極體電路(31)之一第二電流相對於該AC電壓不相移。