[发明专利]在大面积矩阵中分布和连接LED的拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在大面积矩阵中分布和连接LED的低成本且高效的拓扑结构。大面积矩阵指的是在一定区域上散布的LED阵列，例如至少数十LED的阵列，但是更典型地数百甚至数千LED的阵列。

背景技术

LED照明应用可以通过在大面积矩阵中组合大量低功率、中间功率或者甚至高功率LED而形成。该矩阵将包括并联和串联配置的大量LED。

已知的是形成这样的LED矩阵，其中LED通过导线而不是昂贵的PCB连接和供电。

图1示出了一种已知的布置，其中LED阵列通过导线连接成网格。单个高电压轨10和单个低电压轨12向LED 14供电。这些LED成行列地布置在规则矩阵中。LED列将利用列线将其阳极连接在一起并且将其阴极连接在一起。因此，每列包括一套并联的LED。在电压轨之间存在一串串联的这些列。

图2中示出了等效的电路图。LED 14被布置成列20的串联连接。每列20包括一套并联的LED 14。应当指出的是，每个LED 14本身可以包括包含若干串联或并联的LED的封装。

如果存在N列20，那么电压轨10、12之间的电压需要为（例如3V的）LED正向偏置电压降的N倍。功率供应器输送的电流是LED总数的函数。

该设计是可缩放的，并且甚至可以通过缩短列长度而切割成一定尺寸。图1中所示的网状布置使得所有LED都能够在没有重叠导线的情况下且在只有到每个电压轨的单个连接的情况下连接到电路中。

本发明解决了在许多LED串联连接的情况下需要高电压的问题。对于大的N值而言，所需的电压可能变得危险或者可能需要昂贵的高电压绝缘措施。驱动电压可能甚至超过市电电压。

为了缩放该设计，可以添加附加的LED行（使得每列20具有更大数量的并联二极管）。对于每个附加的（N个二极管的）行，必须使用专用的功率供应器，以便输送所需的恒定电流。所需的电流取决于网中的LED数量。

因此，尽管图1中的设计是可缩放的，但是不同的缩放将需要不同的电源，这使得设计的缩放变复杂化。

发明内容

依照本发明，提供了一种如独立权利要求中所限定的电路和方法。

依照本发明的一个方面，提供了一种LED电路，该电路包括：

- LED或LED封装阵列，其布置成矩阵，每个LED或LED封装在矩阵内通过连接导线连接，并且矩阵连接到电压轨，

其中这些电压轨连接到跨矩阵的区域分布的至少三根功率轨线，

其中LED或LED封装形成为：

- 在第一功率轨线与第二邻近功率轨线之间的第一LED装置；

- 在第二功率轨线与和第一功率轨线相同电压的第三功率轨线之间的第二LED装置，第三功率轨线邻近第二功率轨线并且处在第二功率轨线的与第一功率轨线相比的相对侧。

在该设计中，LED分段布置在连续的功率轨线对之间——而不是全部布置在单个电压轨对之间。按照这种方式，驱动电压可以保持为低并且调谐到最佳值（从例如能耗、成本和安全性的观点来看最佳）。这些LED装置将其阳极连接到较高电压功率轨线并且将其阴极连接到较低电压功率轨线，使得不同的分段被布置成具有相反的极性。通过将LED置于具有不同极性方向的分段中，不仅有可能以低（即安全）电压驱动LED，而且用于功率供应器的模块化方法也是可能的。LED矩阵可以具有任意维度。它也允许在希望的情况下单独地寻址该矩阵的所述多个LED装置。这些LED装置可以处于行或列方向上，从而使得逐行或逐列寻址是可能的。

可以存在数量为N的功率轨线以及数量为N-1的LED装置，每个LED装置介于邻近的功率轨线对之间，其中该邻近的功率轨线对包括一根高功率轨线和一根低功率轨线。按照这种方式，该设计在二维中可缩放。这些功率轨线在第一方向（例如行方向）上交变，并且该设计可以基于功率轨线的数量且在不改变功率轨线电压的情况下缩放。

该设计也可以在垂直方向上通过改变每个装置中有多少LED而缩放。

例如，第一LED装置可以包括第一功率轨线与第二功率轨线之间的LED组（bank），第一LED组包括一个或多个并联的LED，并且第二LED装置可以包括第二功率轨线与第三功率轨线之间的第二LED组，该第二LED组包括一个或多个并联的LED。

每个组中并联的LED的数量可以用来确定用于固定数量的功率轨线的缩放。