[发明专利]具有包括切换段的LED串的AC驱动固态照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态照明，并且更特别地涉及包括固态照明部件的照明器材。

背景技术

固态照明阵列被用于许多照明应用。例如，包括固态发光器件阵列的固态照明格板（panel）例如在建筑和/或重点照明中已被用作直接照明源。固态发光器件可以包括例如包括一个或多个发光二极管（LED）的封装发光器件。无机LED通常包括形成p-n结的半导体层。包括有机发光层的有机LED（OLED）是另一类型的固态发光器件。通常，固态发光器件通过发光层或区域中的电子载流子（electronic carrier）、即电子和空穴的重组来产生光。

固态照明格板一般被用作用于小型液晶显示器（LCD）屏幕、诸如在便携式电子设备中使用的LCD显示屏的背光。另外，对作为用于较大显示器、诸如LCD电视显示器的背光的固态照明格板的使用的兴趣已增加。

对于较小LCD屏幕而言，背光组件通常采用白色LED照明器件，其包括涂有波长转换磷光体的发蓝光LED，该波长转换磷光体将由LED发射的某些蓝光转换成黄光。得到的光在观察者显现可以显现白色，其为蓝光和黄光的组合。然而，虽然由此类布置产生的光可能显现白色，但是由于光的有限光谱，被此类光照亮的对象可能并不显现具有自然色彩。例如，由于光在可见光谱的红色部分中可能具有很少的能量，所以对象中的红色可能未被此类光很好地照亮。结果，当在此类光源下面观看时，对象可能显现具有不自然的色彩。

光源的显色指数（CRI）是由源产生的光准确地照亮大范围的色彩的能力的客观测量。显色指数在从用于单色光源的本质上零至用于白炽光源的几乎100的范围。从基于磷光体的固态光源产生的光可以具有相对低的显色指数。

对于大规模背光和照明应用而言，常常期望提供产生具有高显色指数的白光的光源，使得被照明格板照亮的对象和/或显示屏可以显得更加自然。因此，为了改进CRI，可以例如通过向设备添加发红光磷光体和/或发红光器件来向白光添加红光。其他光源可以包括红光、绿光和蓝光发射器件。当红光、绿光和蓝光发射器件被同时激励时，得到的组合光可以显现白色或几乎白色的，这取决于红色、绿色和蓝色源的相对强度。

虽然已经举例说明了具有高CRI和/或高效率的固态光源，但在建筑应用中大规模地采用此类光源的一个问题是固态照明器件通常被设计成使用直流（DC）功率来驱动，而使用交流（AC）来分配电功率，其对于长距离配电而言更加高效。通常，为固态光源提供将AC功率转换成DC功率的功率转换器或将固态光源与之耦合，并且使用DC功率来激励光源。然而，此类功率转换器的使用增加光源和/或总体安装的成本，并引入附加的效率损失。

提供AC驱动固态光源的某些尝试已经涉及使用整流AC波形来驱动LED或LED串或组。然而，由于LED要求最小正向电压以便开启，所以LED可以针对已整流AC波形的仅一部分开启，这可能导致可见的闪烁，可能不期望地降低系统的功率因数和/或可能增加系统中的电阻损耗。

提供AC驱动固态光源的其他尝试已涉及以反平行（anti-parallel）配置来放置LED，使得在AC波形的每个半周期上驱动LED的一半。然而，这种方法要求两倍那么多的LED以产生与使用已整流AC信号相同的光通量。

发明内容

一种根据某些实施例的用于发光设备的电路包括串联地耦合的多个发光器件。该电路包括被配置成接收已整流AC输入信号和参考电压并响应于已整流AC输入信号与参考电压的比较而产生控制信号的比较器、被配置成向多个发光二极管供应与已整流AC输入信号成比例的电流的电压控制电流源、以及被配置成接收控制信号并响应于该控制信号将电流分流而远离多个发光器件中的至少一个的开关。

电压控制电流源可以包括第一晶体管、被耦合至第一晶体管的发射极的发射极电阻器、被耦合至第一晶体管的基极的二极管、被耦合至二极管的第一端子的第一电阻器和被耦合至二极管的第二端子的第二电阻器、以及耦合至发射极电阻器和第一电阻器的被配置成接收已整流AC输入信号的端子。二极管可以包括齐纳二极管。

可以将第一晶体管的集电极耦合至发光器件系列。

在某些实施例中，该电路还可以包括第二晶体管，其包括被耦合至第一晶体管的集电极的基极和被耦合至第一晶体管的发射极的集电极。

该电路还可以包括被耦合至第一晶体管的基极的可调整电流宿。该可调整电流宿可以包括具有被耦合至第一晶体管的基极的集电极和被耦合至地的发射极的第三晶体管、以及被耦合至第三晶体管的基极的二极管。第三晶体管的基极被配置成接收被配置成控制第三晶体管的导电性的脉宽调制（PWM）控制信号。