[发明专利]具有集成功率供应器的LED设备及采用其的方法

说明书

一种发光二极管(LED)设备具有：功率源，其输出处于源DC电压下的源DC功率；多个LED，其能够在低于源DC电压的驱动DC电压下驱动；以及电路径，其将功率源连接到每个LED以由功率源为LED供电。每个电路径包括：第一部分，其连接到处于源DC电压的功率源；和第二部分，其连接到处于驱动DC电压的LED；第一部分的长度长于第二部分的长度。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月22日提交的美国临时专利申请No.62/475,049 的权益，该申请的全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及发光二极管(LED)设备和系统，特别涉及具有功率供应器的LED设备和系统、以及对其LED控制和供电的方法。

背景技术

发光二极管(LED)是已知的，已经广泛用于工业中，主要作为低功率光指示器。近年来，已开发出具有更大功率输出或更大发光强度的LED 用于照明。LED等提供更好的能量效率、安全性、和可靠性，并在市场上 (例如白炽灯、紧凑荧光灯(CFL)，等等)替换其他类型的灯。由于日常照明构成电网负载的相当大部分并显著增大发电总需求，因而LED的能量效率将在未来节能上起到关键作用。LED由于其优越的能量效率而很可能将主导照明市场。

具有更大功率输出或更大发光强度的LED还已经用于图像/视频显示，例如数字标志物或类似物。由于营销、广告或类似活动的需求增长，数字 LED标志物成为快速增长的产业。

现有技术的数字LED标志显示器利用分立的功率转换单元以及LED 驱动器将电力从外部功率源(例如电网)提供给LED。虽然外部功率源常常输出交流(AC)功率，不过LED通常需要直流(DC)功率。因此，数字LED标志物的功率转换单元同时需要交流－直流(AC/DC)转换器和直流－直流(DC/DC)转换器将来自外部功率源的AC输入功率转换为适合于LED的DC功率。不过，这样的转换器常是笨重的。另外，它们常产生相当大的热量，因而需要适合的冷却结构，例如风扇或大型散热器，用于散热。良好设计的热管理系统对于LED的功率转换单元至关重要。

图1显示出现有技术的LED标志显示器10的示例。如图所示，LED 标志显示器10包括：一个或多个LED显示模块12，其具有多个LED用于显示；柜14，用于装容LED标志显示器10的各种电部件，例如功率转换器、中央控制器，等等。LED显示模块12经由一条或多条电缆(未示出)连接到柜14中的电部件。在此示例中，LED显示模块12物理联接到柜14。不过，本领域技术人员应认识到，在一些现有技术的LED标志显示器10中，LED显示模块12可与柜14物理上分离。

图2A是常用LED标志物10的示意图。如图所示，LED标志物10 的LED显示模块12经由一条或多条电缆16A和16B电连接到柜14中的功率转换器18和中央控制器20。换言之，功率转换器18和中央控制器 20与LED显示模块12物理上分离，并经由电缆16A和16B与其电连接。

LED显示模块12包括：一个或多个LED驱动器22，其驱动多个LED 24，多个LED 24常以矩阵形式(具有一个或多个行和一个或多个列)布置。每个LED 24可为单色LED(仅发射单色光，例如红、绿、或蓝光)、或者多色LED(例如三色LED，可选择性地发射多色光，例如红、绿、和蓝光)。如果使用单色LED，则单色LED可分为一个或多个LED组，其中每个LED组包括相互紧密布置的红、绿、和蓝LED，由此形成LED 显示模块12的像素。另一方面，如果使用三色LED，则每个三色LED形成LED显示模块12的像素。