具有顏色和調光控制的led照明單元的制作方法
【專利摘要】用于LED照明單元(200)的方法和設備，包括電耦合至具有一對反向并聯LED組的LED模塊(220)的逆變器電路(210)。所述逆變器電路(210)提供所述LED模塊(220)的顏色和/或調光的控制。一種調節LED模塊的顏色和/或調光的方法包括在多個時間段的每個時間段期間，都在多個狀態之間循環的步驟。
【專利說明】具有顏色和調光控制的LED照明單元

【技術領域】
[0001]本發明大體涉及一種LED照明單元。更具體地，本文公開的各種發明方法和設備涉及一種具有顏色和調光控制的LED照明單元。

【背景技術】
[0002]數字照明技術，即基于半導體光源，諸如照明二極管(LED)的照明提供了一種對傳統熒光燈、HID和白熾燈的可行替換方式。LED的功能優點和益處包括高能量轉換和光學效率、耐久性、較低運行成本等等。LED技術的最新發展已經提供了能夠在許多應用中實現多種照明效果的高效和耐用全譜光源。實施這些光源的一些設備的特征在于照明模塊，包括能夠產生不同顏色，例如紅色、綠色和藍色的一個或更多LED，以及用于獨立控制LED輸出的處理器，以便產生多種顏色和顏色變化照明效果，例如在美國專利N0.6，016，038和6，211，626中詳細討論的，在此通過引用將其并入。
[0003]一些LED實施方式采用DC電源驅動LED。例如，超市和其他商店中的貨架照明和冷柜的照明可包括采用DC電源的基于LED的光源。這些實施方式中的LED可通過調光器調光，調光器介于DC電源和LED之間，并且通過脈寬調制(PWM)控制被輸送至LED的功率。電流源可與LED配對，以向LED提供所需電流。雖然這些實施方式提供對LED的調光，但是它們不提供LED產生的光輸出的顏色變化。
[0004]因而，在本領域需要一種提供下列LED照明單元，其可通過DC電源運行，并且提供調光控制和顏色控制。


【發明內容】

[0005]本公開涉及用于LED照明單元的發明方法和設備。例如，可提供這樣的LED照明單元，其包括逆變器電路，該逆變器電路被電耦合至具有一對反向并聯LED組的LED模塊。逆變器電路可提供對LED模塊的顏色和/或調光控制。例如，也可提供一種調節LED模塊的顏色和/或調光的方法，并且該方法可包括在多個時間段中的每個時間段期間，都在多個狀態之間循環的步驟。
[0006]大體上，一方面，提供一種LED照明單元，并且該LED照明單元包括逆變器電路，該逆變器電路具有第一供電連接、第二供電連接、第一 LED連接和第二 LED連接。該逆變器電路能夠在至少第一狀態、第二狀態和第三狀態之間循環。在第一狀態中，逆變器電路被配置成在第一 LED連接上提供第一供電連接，并且在第二 LED連接上提供第二供電連接。在第二狀態中，逆變器電路被配置成在第一 LED連接上提供第二供電連接，并且在第二 LED連接上提供第一供電連接。在第三狀態中，逆變器電路被配置成在第一 LED連接上提供第二供電連接，并且在第二 LED連接上提供第二供電連接。LED照明單元也包括LED模塊，其連接在逆變器電路的第一 LED連接和第二 LED連接之間。LED模塊包括第一 LED組以及與第一LED組反向并聯的第二 LED組。
[0007]在一些實施例中，LED照明單元還包括電耦合至第一供電連接的電流源。在那些實施例的一些版本中，LED模塊還包括第三LED組，其與第一 LED組串聯，并且與第二 LED組串聯。
[0008]在一些實施例中，LED照明單元還包括:第一 LED電流源，其被連接在第一 LED連接和第二 LED連接之間，并且與第一 LED組串聯；和第二 LED電流源，其被連接在第一 LED連接和第二 LED連接之間，并且與第二 LED組串聯。在那些實施例的一些版本中，LED模塊還包括第三LED組，其與第一 LED組并聯，并且與第二 LED組并聯。
[0009]在一些實施例中，第一狀態的有源時間(active time)與第二狀態的有源時間的比值可調。
[0010]在一些實施例中，第一狀態和第二狀態的有源時間與第三狀態的有源時間的比值可調。而且，該逆變器電路可以為H橋電路。
[0011]大體上，在另一方面，提供一種LED照明單元，并且該LED照明單元包括:逆變器電路；第一 LED串，其具有多個串聯連接的第一 LED ;和第二 LED串，其具有多個串聯連接的第二 LED。第一 LED串和第二 LED串彼此反向并聯連接。僅兩個LED電連接的第一電連接從逆變器電路延伸至最后一個第二 LED的下游，和第一個第一 LED的上游。僅兩個LED電連接的第二電連接從逆變器電路延伸至第一個第二 LED的上游，和最后一個第一 LED的下游。在多個時間段中的每個時間段期間，逆變器電路都在至少第一狀態和第二狀態之間循環。在第一狀態中，逆變器電路被配置成，在第一電連接上提供第一供電連接，并且在第二電連接上提供第二供電連接。在第二狀態中，逆變器電路被配置成在第一電連接上提供第二供電連接，并且在第二電連接上提供第一供電連接。
[0012]在一些實施例中，在多個時間段期間，第一狀態與第二狀態的持續時間的比值可調。
[0013]在一些實施例中，逆變器電路在多個時間段期間，循環至第三狀態。在第三狀態中，逆變器電路被配置成在第一電連接上提供第二供電連接，并且在第二電連接上提供第二供電連接。
[0014]在一些實施例中，在多個時間段期間，第一狀態和第二狀態與第三狀態的持續時間的比值可調。
[0015]在一些實施例中，LED照明單元還包括電耦合至逆變器電路的第一供電連接的電流源。LED照明單元還可包括DC電源，其具有電耦合至第一供電連接的正引線，和電耦合至第二連接的負引線。
[0016]在一些實施例中，LED照明單元還包括第三LED串，第三LED串具有多個串聯連接的第三LED，第三LED電耦合至第一 LED串和第二 LED串。在那些實施例的一些版本中，第三LED串與第一 LED串并聯連接，并且與第二 LED串并聯連接。在那些實施例的一些版本中，第三LED串與第一 LED串串聯連接，并且與第二 LED串串聯連接。
[0017]大體上，在另一方面，一種調節LED模塊的顏色和調光的方法包括下列步驟:在多個時間段中的每個時間段期間，都在第一狀態、第二狀態和第三狀態之間循環；在第一狀態中，提供僅兩個LED連接的第一 LED連接上的第一供電連接，和僅兩個LED連接的第二 LED連接上的第二供電連接；在第二狀態中，提供第一 LED連接上的第二供電連接，和第二 LED連接上的第一供電連接；在第三狀態中，提供第一 LED連接上的第二供電連接，和第二 LED連接上的第二供電連接；選擇性地調節多個時間段期間的第一狀態與第二狀態持續時間的比值；和選擇性地調節多個時間段期間的第一狀態和第二狀態與第三狀態持續時間的比值。
[0018]在一些實施例中，該方法還包括將第一 LED串和反向并聯的第二 LED串電耦合至第一 LED連接和第二 LED連接的步驟。在那些實施例的一些版本中，該方法還包括將第三LED串電耦合至第一 LED串和第二 LED串的步驟。
[0019]應理解，出于本公開的目的在本文中使用的術語“LED”包括能夠響應電信號產生輻射的，任何電致發光二極管或其它類型的基于載流子注入/結的系統。因而，術語“LED”包括但不限于響應電流發光的各種基于半導體結構、發光聚合物、有機發光二極管(OLED)、電致發光帶等等。特別地，術語“LED”涉及下列所有類型的發光二極管(包括半導體和有機發光二極管)，其可被配置成在一個或更多紅外光譜、紫外光譜和可見光譜的各種部分(通常包括從約400納米至約700納米的輻射波長)中產生輻射。LED的一些示例包括但不限于各種類型的紅外LED、紫外LED、紅色LED、藍色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (下文進一步討論)。也應明白，LED可被配置和/或控制成產生下列輻射，其對于給定光譜(例如，窄帶寬、寬帶寬)具有各種帶寬(例如，半峰全寬，或FWHM)，和在給定一般顏色分類中具有多種主導波長。
[0020]例如，被配置成產生本質上為白光(例如，白色LED)的一種LED實施可包括多個芯片，其分別發出不同光譜的電致發光，這些電致發光組合以混合形成本質上白光。在另一實施方式中，白光LED可與磷光體材料關聯，該磷光體材料將具有第一光譜的電致發光轉換為不同的第二光譜。在該實施方式的一個示例中，具有相對短波長和窄帶寬光譜的電致發光“泵浦”磷光體材料，該磷光體材料繼而輻射具有稍微更寬光譜的更長波長的輻射。
[0021]應理解，術語LED不限制LED的物理和/或電氣封裝類型。例如，如上所述，LED可涉及具有多個裸片的單個發光裝置，該多個裸片被配置成分別發出不同光譜的輻射(例如，可單獨控制或不可單獨控制)。LED也可關聯被視為LED (例如，一些類型的白色LED)整體部分的磷光體。大體上，術語LED可涉及封裝LED、未封裝LED、表面安裝LED、板上芯片LED,T封裝安裝LED、徑向封裝LED、功率封裝LED、包括某種的裝箱(encasement)和/或光學元件(例如，擴散透鏡)的LED，等等。
[0022]應理解，術語“光源”涉及多種輻射源中的任何一種或多種，這些輻射源包括但不限于基于LED光源(例如，上述一個或更多LED)、白熾光源(例如，白熾燈、鹵素燈)、熒光光源、磷光光源、高強度放電光源(例如，鈉蒸汽、汞蒸汽和金屬鹵化物燈)、激光器、其它類型的電致發光源、火致發光源(例如，火焰)、燭光發光源(例如，汽燈、碳弧輻射源)、光致發光源(例如，氣體放電光源)、使用電子飽和的陰極發光光源、電流發光光源、晶體發光光源、顯像管發光光源、熱發光光源、摩擦發光光源、聲致發光光源、福射發光光源和發光聚合物。
[0023]給定光源可被配置成產生可見光譜內、可見光譜外或兩者組合的電磁輻射。因此，本文中可互換使用術語“光”和“輻射”。另外，光源可包括作為整體組件的一個或更多濾光器(例如，彩色濾光器)、透鏡或其它光學組件。也應理解，光源可被配置成用于多種應用，包括但不限于指示、顯示和/或照明。“照明光源”是這樣的光源，其特別被配置成產生具有足夠強度的輻射，以有效地照亮內部或外部空間。在上下文中，“足夠強度”涉及在空間或環境中產生可見光譜中的足夠輻射功率(在輻射功率或“光通量”方面，通常采用單位“流明”代表光源在所有方向中的總光輸出)，以提供環境照明(即這樣的光，其可被間接感知，并且例如可在被全部或部分感知之前，從一個或更多多個居間表面反射)。
[0024]應理解，術語“光譜”涉及一個或更多光源產生的輻射的任何一個或更多頻率(或波長)。因此，術語“光譜”不僅涉及可見范圍內的頻率(或波長)，而且也涉及紅外、紫外和全部電磁光譜的其它區域中的頻率(或波長)。給定光譜也可具有相對窄帶寬(例如，具有本質上很少頻率或波長分量的FWHM)，或相對寬帶寬(具有各種相對強度的幾個頻率或波長分量)。也應明白，給定光譜可能是兩個或更多其它光譜(例如，分別從多個光源發出的混合輻射)混合的結果。
[0025]出于本公開的目的，術語“顏色”與術語“光譜”可互換地使用。然而，術語“顏色”通常主要用于涉及可被觀察者感知的輻射特性(雖然該用途無意限制該術語的范圍)。因此，術語“不同顏色”隱含地涉及具有不同波長分量和/或帶寬的多個光譜。也應明白，術語“顏色”可結合白色和非白色光使用。
[0026]本文通常和白光一起使用術語“色溫”，但是該用途無意限制該術語的范圍。色溫本質上涉及白光的具體顏色含量或暗度(例如，帶紅色的，帶藍色的)。傳統上，給定輻射樣本色溫以根據下列黑體輻射體的開氏度(K)溫度為表征，該黑體輻射體本質上輻射與討論中的輻射樣本相同的光譜。黑體輻射體的色溫通常處于約700K(通常視為人眼首先可見的)至超過10，000K的范圍內；白光通常被感知為處于高于1500-2000K的色溫下。
[0027]較低色溫通常指示白光具有更明顯的紅色分量或“感覺更暖”，而更高色溫通常指示白光具有更明顯的藍色分量或“感覺更冷”。作為示例，火的色溫約1，800K，傳統的白熾燈泡的色溫約2848Κ，清晨目光的色溫約3，000Κ,并且陰天午間天空的色溫約10，000Κ。在具有約3，000Κ色溫的白光下觀察的彩色圖像具有相對帶紅色的色調，而在具有約10，000Κ色溫的白光下觀察的相同彩色圖像具有相對帶藍色的色調。
[0028]本文使用的術語“照明設備”涉及特定外形因數、組合或封裝的一個或更多照明單元的實施或布置。本文使用的術語“照明單元”涉及包括相同或不同類型的一個或更多光源的設備。給定照明單元可具有用于光源的多種安裝布置、封閉體/外殼布置和形狀和/或電和機械連接構造中的任何一種。另外，給定照明單元可任選地可與涉及光源運行的各種其它組件(例如，控制電路)結合(例如，包括與之耦合和/或被封裝在一起)。“基于LED的照明單元”或“LED照明單元”涉及下列照明單元，其單獨包括上述一個或更多基于LED的光源，或與其它非基于LED的光源組合。“多通道”照明單元涉及包括被配置成分別產生不同輻射光譜的至少兩個光源的基于LED或非基于LED的照明單元，其中每個不同光源光譜都能夠被稱為多通道照明單元的“通道”。
[0029]本文使用的術語“控制器”大致描述涉及一個或更多光源運行的各種設備。控制器能夠以多種方式(例如，通過專用硬件)具體實施，以執行本文討論的各種功能。“處理器”是采用一個或更多微處理的控制器的一個示例，該微處理器可使用軟件(例如，微代碼)對微處理器編程，以執行本文討論的各種功能。控制器可通過采用或不采用處理器具體實施，并且可具體實施為執行相同功能的專用硬件以及執行其它功能的處理器(例如，一個或更多編程微處理器和相關電路)的組合。可在本公開的各種實施例中采用的控制器組件的示例包括，但不限于傳統的微處理器、專用集成電路(ASIC)和場可編程門陣列(FPGA)。
[0030]本文使用的術語“網絡”涉及兩個或更多裝置(包括控制器或處理器)的任何互連，其促進被耦合至網絡的任何兩個或更多裝置和/或多個裝置之間的信息傳輸(例如，用于裝置控制、數據存儲、數據交換，等等)。應易于明白，適合使多個裝置互連的網絡的各種實施可包括任何多種網絡拓撲結構，并且采用任何多種通信協議。另外，在根據本公開的各種網絡中，兩個裝置之間的任何一個連接都可代表兩個系統之間的專用連接，或者可替換的非專用連接。除了傳輸有意用于兩個裝置的信息之外，這種非專用連接還可傳輸不必有意用于兩個裝置任一裝置的信息(例如，開放網絡連接)。此外，應易于明白，本文討論的各種裝置網絡可采用一個或更多無線、有線/電纜和/或光纖鏈接，以促進貫穿網絡地傳輸信肩、O
[0031]本文使用的術語“用戶界面”涉及人類用戶或操作者與一個或更多裝置的界面，其使得用戶和裝置之間能夠通信。可在本公開的各種實施中采用的用戶界面的示例包括但不限于開關、電位計、按鈕、轉盤、滑動器、鼠標、鍵盤、小鍵盤、各種類型的游戲控制器(例如，操縱桿)、軌跡球、顯示屏、各種類型的圖形用戶界面(GUI)、觸控屏、麥克風和任何其它下列類型的傳感器，其可接收一些形式的人類產生的刺激，并且響應該刺激產生信號。
[0032]應明白，上述概念和下文更詳細討論的另外概念的所有組合(假設這些概念彼此不矛盾)都應被視為本文公開的發明主題的一部分。特別地，在本公開結尾出現的所請主題的所有組合都應被視為本文公開的發明主題的一部分。也應明白，可能也在作為參考并入的任何公開中出現的本文明確采用的術語應賦予最符合本文公開的特殊概念的含義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]在附圖中，貫穿不同的圖，相同的參考標記通常指代相同部分。同樣地，附圖不必按比例，而是通常強調例示本發明的原理。
[0034]圖1例示了 LED照明單元的第一實施例。
[0035]圖2例示了可與圖1的LED照明單元一起使用的開關順序的實施例。
[0036]圖3例示了 LED照明單元的第二實施例。
[0037]圖4例示了 LED照明單元的第三實施例。
[0038]圖5例示了 LED照明單元的第四實施例。

【具體實施方式】
[0039]LED的一些實施方式采用DC電源驅動LED。這些實施方式中的LED可經由調光器調光，調光器介于DC電源和LED之間，并且通過脈寬調制(PWM)控制被輸送至LED的功率。雖然這些實施方式提供對LED的調光，但是它們不提供LED產生的光輸出的顏色變化。因而，在本領域存在提供一種下列LED照明單元的需求，該LED照明單元可通過DC電源運行，并且向LED照明單元的基于LED的光源提供調光控制和顏色控制。
[0040]更概略地， 申請人:已經認識和明白了，提供涉及具有顏色和調光控制的LED照明單元的方法和設備將是有益的。
[0041]考慮到上文，本發明的各種實施例和實施方式涉及這樣一種LED照明單元，其采用具有第一供電連接、第二供電連接、第一 LED連接和第二 LED連接的逆變器電路。逆變器電路能夠在至少第一狀態、第二狀態和第三狀態之間循環。
[0042]初始參考圖1和2，其中示出LED照明單元100的第一實施例。LED照明單元100包括逆變器電路110和僅經由兩條接線電耦合至逆變器電路的LED模塊120。也示出DC電源105，并且其耦合至逆變器電路110。在一些實施例中，DC電源105可以是超市和/或其它商店中的貨架照明和用于冷柜的照明中所采用的電源。在一些實施例中，DC電源105可以為約24V的電源。DC電源105的正引線被電耦合至逆變器電路110的第一供電輸入111，并且DC電源105的負引線被電耦合至逆變器電路110的第二供電輸入112。
[0043]在各種實施例中，例示的逆變器電路110為H橋式逆變器，并且包括四個單獨開關115-118。在一些實施例中，開關115-118可包括固態開關。在那些實施例的一些版本中，開關115-118可包括多個M0SFET。例如，第三開關117和第四開關118可為NMOS FET，并且第一開關115和第二開關116可能是PMOS FET0已經受益于本公開的本領域技術人員將認識和明白，在可替換實施例中，可另外或作為替換方式地采用其它固態和/或機械開關構造。同樣地，已經受益于本公開的本領域技術人員將認識和明白，雖然例示了特定H橋電路，但是在替換實施例中可可替換地采用其它逆變器電路。
[0044]第一 LED電輸出113電連接在第一開關115和第三開關117之間，并且電連接至LED模塊120的第一輸入123。第二 LED電輸出114電連接在第二開關116和第四開關118之間，并且電連接至LED模塊120的第二輸入124。LED模塊120包括:第一組LED，其包括串聯連接的多個LED125 ;和第二組LED，其包括串聯連接的多個LED126。雖然例示了四個LED125和四個LED126，但是在其它實施例中，可設置更多或更少的LED125和/或126。第一 LED組和第二 LED組彼此反向并聯。也就是說，第一 LED組和第二 LED組并聯連接，但是它們的極性相反。第一 LED組具有與其串聯的第一供電135，以實現LED125所需的電流，并且第二 LED組具有與其串聯的第二供電136，以實現LED126所需的電流。第一輸入123耦合至LED模塊之間的反向并聯連接的一例，并且第二輸入124耦合至LED模塊之間的反向并聯連接的另一側。
[0045]在一些實施例中，第一 LED組和/或第一 LED電流源135可被配置成使得第一 LED組在照明時產生第一顏色的光輸出，并且第二 LED組和/或第二 LED電流源136可被配置成使得第二 LED組在照明時產生第二顏色的光輸出。例如，第一 LED組可被配置成產生第一色溫的白光，并且第二 LED組可被配置成產生第二色溫的白光。在一些實施例中，第一 LED組和/或第二 LED組可任選地被設置在印刷電路板(PCB)上。
[0046]在一些實施例中，逆變器電路110可在至少三種狀態之間轉換。在一些其他實施例中，逆變器電路110僅可在兩種狀態(例如，僅下文所述的第一和第二狀態)之間轉換。在第一狀態中，第一開關115和第四開關118導通，并且第二開關116和第三開關117不導通。因此，在第一狀態中，逆變器電路110在第一 LED電輸出113上提供第一供電連接111，并且在第二 LED電輸出114上提供第二供電連接112，從而導致電流源136產生電流12和第二 LED126產生照明(同時，第一 LED125處于關斷狀態)。
[0047]在第二狀態中，第二開關116和第三開關117導通，并且第一開關115和第四開關118不導通。因此，在第二狀態中，逆變器電路110在第一 LED電輸出113上提供第二供電連接112，并且在第二 LED電輸出114上提供第一供電連接111，從而導致電流源135產生電流Il和第一 LED125產生照明(同時，第二 LED126處于關斷狀態)。
[0048]在第三狀態中，第三開關117和第四開關118都導通，并且第一開關115和第二開關116都不導通。因此，在第三狀態中，逆變器電路110在第一 LED電輸出113上和在第二LED電輸出114上提供第二供電連接112，導致電流源135、136無一產生電流，以及LED125、126都處于關斷狀態。在第三狀態中，LED模塊120仍被連接至DC電源105。
[0049]逆變器電路110在多個時間段中的每個時間段期間，在第一狀態、第二狀態和/或第三狀態之間循環。控制器可任選地與逆變器電路110配對或集成，以便在多個時間段中的每個時間段期間，控制第一狀態、第二狀態和/或第三狀態的每個狀態的持續時間。在其中第一組LED和第二組LED產生不同顏色的光輸出的實施例中，第一狀態的持續時間和第二狀態的持續時間在一時間段期間的比值將確定所產生的光輸出的有效顏色。因此，在那些實施例中，對第一狀態持續時間和第二狀態持續時間的比值的調節將改變LED模塊120的光輸出的色溫。第一狀態和第二狀態的組合持續時間與第三狀態持續時間在一時間段內的比值將確定所產生的光輸出的有效強度。因此，對第一狀態和第二狀態的組合持續時間與第三狀態持續時間的比值的調節將調節LED模塊120的光輸出的調光。
[0050]特別參考圖2，其中例示了時間段T上的開關順序的一個實施例。在圖2中，‘SI’涉及第一開關115，‘S2’涉及第二開關116，‘S3’涉及第三開關117，‘S4’涉及第二開關118，‘II’涉及第一電流源135，并且‘12’涉及第二電流源136。在時間t0和tl之間，第二開關116和第三開關117導通(上述第二狀態)，導致電流12和LED126的照明。在時間tl和t2之間，第一開關115和第四開關118導通(上述第一狀態)，導致電流Il和LED125的照明。在時間t2和t3之間，第三開關117和第四開關118導通(上述第三狀態)，導致LED125的關斷狀態。
[0051]假定對于下列時刻，即時間段tO-tl涉及一時間段期間內的第一狀態的持續時間，時間段tl-t2涉及該時間段期間內的第二狀態的持續時間，并且時間段t2-t3涉及該時間段期間內的第三狀態的持續時間:當提供不同顏色的LED模塊時，調節tO-tl與tl-t2的持續時間的比值將調節色溫；同樣地，調節t0-t2與t2-t3的持續時間的比值將調節光輸出強度。
[0052]可利用例如與逆變器電路110接口連接的控制器，調節色溫和/或光輸出強度。在一些實施例中，可基于從一個或更多傳感器(例如，測量LED模塊120的光輸出的光電檢測器)的反饋，自動調節色溫和/或光輸出。在一些實施例中，可基于用戶經由與逆變器電路110電通信的用戶界面的輸入，調節色溫和/或光輸出。在一些實施例中，可基于朝向LED照明單元100的網絡通信，調節色溫和/或光輸出。例如，在一些實施例中，可在安裝LED照明單元100后，采用射頻識別(RFID)或其它無線通信，設置期望色溫和/或光輸出水平。雖然在圖2中例示特定開關順序，但是已經受益于本公開的本領域技術人員將認識和明白，可另外或作為替換方式地提供其它開關順序。例如，在一些實施例中，第三狀態可介于第一狀態和第二狀態之間。同樣地，例如，在一些實施例中，可由用戶將調光水平和/或色溫調節到使得在開關循環中不存在第一狀態、第二狀態和第三狀態中的一個或更多個的水平。例如，可在開關循環中僅存在第一狀態和第三狀態，以實現特定期望色溫。
[0053]在一些實施例中，逆變器電路110也可以能夠電連接至下列LED模塊，該LED模塊僅包括單組串聯連接的LED，不存在與第一組反向并聯連接的第二組LED。逆變器電路110仍可以能夠提供該組LED的照明，以及在該組中實現調光。例如，逆變器電路110的第一LED電輸出113可耦合至串聯LED的第一端，并且逆變器電路的第二 LED電輸出114可耦合至串聯LED的第二端。例如，在第一狀態中，逆變器電路110可導致LED照明，并且在第二和/或第三狀態中，逆變器電路110可導致LED關斷。因此，通過調節該示例中的第一狀態與第二和/或第三狀態之間的比值，可實現對LED模塊的調光。在一些實施例中，LED模塊120也可能能夠電連接至標準調光器。調光器能夠被連接至LED模塊，以便第一 LED組或第二 LED組(基于連接極性)被點亮，并且能夠通過調光器控制被點亮的LED模塊。因此，在某些安裝中，逆變器電路110可與不同的LED模塊組合安裝，和/或LED模塊120可與標準調光器組合安裝。在例示實施例中，僅兩條接線連接在逆變器電路和LED模塊之間。這可促進以雙線環境安裝LED模塊120和/或逆變器電路110。在例示實施例中，LED模塊不需要單獨控制電路以控制LED的顏色和/或調光，并且對顏色和調光的所有控制都在逆變器電路處實現。
[0054]現在參考圖3，其中例示LED照明單元200的第二實施例。LED照明單元200包括逆變器電路210和電耦合至逆變器電路210的LED模塊220。也示出DC電源205。DC電源205的正引線被電耦合至電流源230，電流源230被電耦合至逆變器電路210的第一供電輸入211，并且DC電源205的負引線被電耦合至逆變器電路210的第二供電輸入212。
[0055]逆變器電路210為H橋式逆變器，并且包括四個單獨開關215-218。第一 LED電輸出213電連接在第一開關215和第三開關217之間，并且電連接至LED模塊220的第一輸入223。第二 LED電輸出214電連接在第二開關216和第四開關218之間，并且電連接至LED模塊220的第二輸入224。LED模塊220包括:第一組LED，其包括串聯連接的多個LED225 ;和第二組LED，其包括串聯連接的多個LED226。第一 LED組和第二 LED組彼此反向并聯。雖然例示了四個LED225和四個LED226，但是在其它實施例中，可提供更多或更少的LED225和/或226。設置在逆變器電路210上游的電流源230使得逆變器電路220為電流逆變器。可任選地與LED模塊220的LED組組合設置的任何電流源都將為冗余的。在一些實施例中，第一 LED組可被配置成當照明時產生第一顏色的光輸出，并且第二 LED組可被配置成當照明時產生第二顏色的光輸出。
[0056]逆變器電路210可在至少三種狀態之間轉換，從而實現LED模塊220的色溫和/或光輸出強度的偏移。例如，逆變器電路210可以以類似于結合LED照明單元100的逆變器電路110所述的方式而可切換。
[0057]現在參考圖4，其中例示LED照明單元300的第三實施例。LED照明單元300包括逆變器電路310和電耦合至逆變器電路310的LED模塊320。也示出DC電源305，并且其具有電耦合至電流源305的正引線(也耦合至逆變器電路310的第一供電輸入311)，和電耦合至逆變器電路310的第二供電輸入312的負引線。
[0058]逆變器電路310包括:第一 LED電輸出313，其電連接在第一開關315和第三開關317之間，并且電連接至LED模塊320的第一輸入323。第二 LED電輸出314電連接在第二開關316和第四開關318之間，并且電連接至LED模塊320的第二輸入324。LED模塊320包括:第一組LED，其包括串聯連接的多個LED325 ;和第二組LED，其包括串聯連接的多個LED326。第一 LED組和第二 LED組彼此反向并聯。
[0059]LED模塊320也包括第三組LED，其包括串聯連接的多個LED327。第三組LED與第一 LED組串聯連接，并且也與第二 LED組串聯連接。因此，當第一組LED被點亮時，第三組LED被點亮，并且當第二組LED被點亮時，第三組LED也被點亮。在一些實施例中，第一LED組可被配置成當點亮時，產生第一顏色的光輸出，第二 LED組可被配置成當點亮時，產生第二顏色的光輸出，并且第三LED組可被配置成當點亮時，產生第三顏色的光輸出。在一些實施例中，第三組LED可以為紅色的。假設第三組LED可改進顏色表現。雖然例示了四個LED325、四個LED326和兩個LED327，但是在其它實施例中，可設置更多或更少的LED325、326 和 / 或 327。
[0060]逆變器電路310可在至少三種狀態之間切換，從而實現LED模塊320的色溫和/或光輸出強度的偏移。例如，逆變器電路310可以以類似于結合LED照明單元100的逆變器電路110所述的方式而可切換。雖然不能通過逆變器電路310獨立地控制第三組的顏色輸出，但是仍能夠通過逆變器電路310獨立地控制第一和第二組的顏色輸出。能夠通過逆變器電路310，控制LED模塊320整體的調光水平。可任選地與LED模塊320的LED組組合設置的任何電流源都將為冗余的。
[0061]現在參考圖5，其中例示LED照明單元400的第四實施例。LED照明單元400包括逆變器電路410和電耦合至逆變器電路410的LED模塊420。也示出DC電源405，其具有電耦合至逆變器電路410的第一供電輸入411的正引線，和電耦合至逆變器電路410的第二供電輸入412的負引線。
[0062]逆變器電路410包括:第一 LED電輸出413，其電連接在第一開關415和第三開關417之間，并且電連接至LED模塊420的第一輸入423。第二 LED電輸出414電連接在第二開關416和第四開關418之間，并且電連接至LED模塊420的第二輸入424。LED模塊420包括:第一組LED，其包括串聯連接的多個LED425 ;和第二組LED，其包括串聯連接的多個LED426。第一 LED組和第二 LED組彼此反向并聯。第一 LED組具有與其串聯的第一電流源435，以實現LED425所需的電流，并且第二 LED組具有與其串聯的第二電流源436，以實現LED426所需的電流。
[0063]LED模塊420也包括第三組LED，其包括串聯連接的多個LED427。第三LED組具有與其串聯的第三電流源427，以實現LED427所需的電流。第三組LED與第一 LED組并聯連接，并且與第二 LED組并聯連接。也包括四個二極管429，以確保在逆變器電路410的每個狀態期間，向三個LED組提供正確的極性。在圖5的例示布置中，當第一組LED被點亮時，第三組LED被點亮，并且當第二組LED被點亮時，第三組LED也被點亮。在一些實施例中，第一 LED組可被配置成當點亮時產生第一顏色的光輸出，第二 LED組可被配置成當點亮時產生第二顏色的光輸出，并且第三LED組可被配置成當點亮時產生第三顏色的光輸出。在一些實施例中，第三組LED可以為紅色。假設第三組LED可改進顏色表現。雖然例示了三個LED425、三個LED426和三個LED427，但是在其它實施例中，可設置更多或更少的LED425、426 和 / 或 427。
[0064]逆變器電路410可在至少三種狀態之間切換，從而實現LED模塊420的色溫和/或光輸出強度的偏移。例如，逆變器電路410可以以類似于結合LED照明單元100的逆變器電路110所述的方式而可切換。雖然不能通過逆變器電路410獨立地控制第三組的顏色輸出，但是仍能夠通過逆變器電路410獨立地控制第一和第二組的顏色輸出。能夠通過逆變器電路410，控制LED模塊420整體的調光水平。可任選地與LED模塊420的LED組組合設置的任何電流源都將為冗余的。
[0065]雖然本文已經描述和例示了幾種發明實施例，但是本領域技術人員將容易想象用于執行本文所述的功能和/或獲得本文所述的結果和/或一個或更多優點的多種其它方式和/或結構，并且認為這些變體和/或修改每個都將視為在本文所述的發明實施例的范圍內。更一般而言，本領域技術人員將易于明白，本文所述的所有參數、尺寸、材料和構造都有意為示例性的，并且實際參數、尺寸、材料和/或構造將取決于對其使用本發明教導的一個或多個具體應用。本領域技術人員僅使用常規實驗將認識到或能夠確定，本文所述的具體發明實施例的許多等效實施方式。因此，應理解，上述實施例僅作為示例提出，并且在其附加權利要求和等效物的范圍內，可以實現與具體所述和所請求保護的實施例有所不同的實現發明實施例。本公開的發明實施例涉及本文所述的每種個別特征、系統、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果這些特征、系統、物品、材料、套件和/或方法彼此不矛盾，兩個或更多這些特征、系統、物品、材料、套件和/或方法的任何組合就被包含在本公開的發明范圍內。
[0066]應理解，本文所限定和使用的所有定義支配字典定義、通過參考而并入的文獻中的定義和/或所限度術語的普通含義。
[0067]除非明確相反地指出，否則本說明書和權利要求中使用的不定冠詞“一”和“一個”都應被理解為意思是“至少一個”。
[0068]本說明書和權利要求中使用的措詞“和/或”應被理解為意思是這樣結合的元件中的“任一個或兩者”，即在一些情況下結合存在，而在其它情況下分離存在。通過“和/或”所列的多個元件應被解釋為相同形式，即如此結合的“一個或更多”元件。無論涉及或不涉及特定確定的那些元件，可任選地，可存在與通過“和/或”字句特別確定的元件不同的其它元件。因而，作為非限制性示例，當與開放語言，諸如“包括”結合使用時，提及“A和/或B”能夠在一個實施例中僅涉及A(可任選地，包括不同于B的元件)；在另一實施例中，僅涉及B (可任選地，包括不同于A的元件)；在又另一實施例中，涉及A和B (可任選地，包括其它兀件)兩者；等等。
[0069]應理解，本說明書和權利要求中使用的涉及一系列一個或更多元件的措詞“至少一個”意思是從該列元件中的任何一個或更多元件中選擇的至少一個元件，但是不必包括該列元件中特別列出的逐個元件的至少一個，并且不排除該列元件的任何元件組合。該定義也允許，無論涉及或不涉及哪些特別確定的元件，都可任選地存在與措詞“至少一個”涉及的該列元件內的特別確定元件不同的元件。
[0070]也應理解，除非明確相反地指出，否則在本文所請求保護的，包括超過一個步驟或動作任何方法中，方法的步驟或動作順序不必限于所述的方法步驟或動作的順序。
[0071]在權利要求中的圓括號中出現的參考標記僅為了方便，并且不應被視為以任何方式限制權利要求。
[0072]在權利要求中，以及在上述說明書中，所有過渡性措詞，諸如“包含包括...”、“帶有...”、“具有...”、“含有...”、“涉及...”、“具備...”、“由...組成”等等應被理解為開放式的，即，意思是包括但不限于此。僅過渡性措詞“由...組成”和“本質上由...組成”應分別為封閉或半封閉的過渡性措詞。
【權利要求】
1.一種LED照明單元,包括: 逆變器電路(110、210、310、410)，所述逆變器電路(110、210、310、410)具有第一供電連接、第二供電連接、第一 LED連接和第二 LED連接； 所述逆變器電路(110、210、310、410)能夠在至少第一狀態、第二狀態和第三狀態之間循環； 其中在所述第一狀態中，所述逆變器電路(110、210、310、410)被配置成在所述第一LED連接上提供所述第一供電連接，并且在所述第二 LED連接上提供所述第二供電連接； 其中在所述第二狀態中，所述逆變器電路(110、210、310、410)被配置成在所述第一LED連接上提供所述第二供電連接，并且在所述第二 LED連接上提供所述第一供電連接； 其中在所述第三狀態中，所述逆變器電路(110、210、310、410)被配置成在所述第一LED連接上提供所述第二供電連接，并且在所述第二 LED連接上提供所述第二供電連接； LED模塊(120、220、320、420)，所述1^0模塊(120、220、320、420)被連接在所述逆變器電路(110、210、310、410)的所述第一 LED連接和所述第二 LED連接之間，所述LED模塊(120、220、320、420)包括第一 LED 組(125、225、325、425)和第二 LED 組(126、226、326、426)，所述第二 LED 組(126、226、326、426)與所述第一 LED 組(125、225、325、425)反向并聯。
2.根據權利要求1所述的LED照明單元，還包括被電耦合至所述第一供電連接的電流源(230,330)。
3.根據權利要求2所述的LED照明單元，其中所述LED模塊(120、220、320、420)還包括第三LED組(327)，所述第三LED組(327)與所述第一 LED組(125、225、325、425)串聯連接，并且與所述第二 LED組(126、226、326、426)串聯連接。
4.根據權利要求1所述的LED照明單元，還包括:第一LED電流源(135、435)，所述第一LED電流源(135、435)連接在所述第一 LED連接和所述第二 LED連接之間，并且與所述第一 LED組(125、225、325、425)串聯連接;和第二 LED電流源(136、436)，所述第二 LED電流源(136、436)連接在所述第一 LED連接和所述第二 LED連接之間，并且與所述第二 LED組(126、226、326、426)串聯連接。
5.根據權利要求4所述的LED照明單元，其中所述LED模塊(120、220、320、420)還包括第三LED組(427)，所述第三LED組(427)與所述第一 LED組(125、225、325、425)并聯連接，并且與所述第二 LED組(126、226、326、426)并聯連接。
6.根據權利要求1所述的LED照明單元，其中所述第一狀態的有源時間與所述第二狀態的有源時間的比值可調整。
7.根據權利要求6所述的LED照明單元，其中所述第一狀態和所述第二狀態的有源時間與所述第三狀態的有源時間的比值可調整。
8.根據權利要求1所述的LED照明單元，其中所述逆變器電路(110、210、310、410)為H橋電路。
9.一種LED照明單元,包括: 逆變器電路(110、210、310、410)； 第一 LED 串(125、225、325、425)，所述第一 LED 串(115、215、315、415)具有多個串聯連接的第一 LED ； 第二 LED 串(126、226、326、426)，所述第二 LED 串(126、226、326、426)具有多個串聯連接的第二 LED ； 其中所述第一 LED 串(125、225、325、425)和所述第二 LED 串(126、226、326、426)彼此反向并聯連接； 僅兩個LED電連接的第一電連接從所述逆變器電路(110、210、310、410)延伸至最后一個所述第二 LED的下游和第一個所述第一 LED的上游；并且 所述僅兩個LED電連接的第二電連接從所述逆變器電路(110、210、310、410)延伸至第一個所述第二 LED的上游和最后一個所述第一 LED的下游； 其中在多個時間段中的每個時間段期間，所述逆變器電路(110、210、310、410)都至少在第一狀態和第二狀態之間循環； 其中在所述第一狀態中，所述逆變器電路(110、210、310、410)被配置成，在所述第一電連接上提供第一供電連接，并且在所述第二電連接上提供第二供電連接；并且 其中在所述第二狀態中，所述逆變器電路(110、210、310、410)被配置成在所述第一電連接上提供所述第二供電連接，并且在所述第二電連接上提供所述第一供電連接。
10.根據權利要求9所述的LED照明單元，其中在所述時間段期間，所述第一狀態與所述第二狀態的持續時間的比值可調整。
11.根據權利要求10所述的LED照明單元，其中在多個所述時間段期間，所述逆變器電路(110、210、310、410)循環為第三狀態，其中在所述第三狀態中，所述逆變器電路(110、210.310.410)被配置成，在所述第一電連接上提供所述第二供電連接，并且在所述第二電連接上提供所述第二供電連接。
12.根據權利要求11所述的LED照明單元，其中在所述時間段期間，所述第一狀態和所述第二狀態與所述第三狀態的持續時間的比值可調整。
13.根據權利要求11所述的LED照明單元，還包括被電耦合至所述逆變器電路(110、210.310.410)的所述第一供電連接的電流源(230、330)。
14.根據權利要求11所述的LED照明單元，還包括DC電源(105、205、305、405)，所述DC電源(105、205、305、405)具有被電耦合至所述第一供電連接的正引線，和被電耦合至所述第二供電連接的負引線。
15.根據權利要求11所述的LED照明單元，還包括具有串聯連接的多個第三LED的第三LED串(327、427)，所述第三LED電耦合至所述第一 LED串(125、225、325、425)和所述第二LED 串(126、226、326、426)。
16.根據權利要求15所述的LED照明單元，其中所述第三LED串(327、427)與所述第一 LED 串(125、225、325、425)并聯連接，并且與所述第二 LED 串(126、226、326、426)并聯連接。
17.根據權利要求15所述的LED照明單元，其中所述第三LED串(327、427)與所述第一 LED 串(125、225、325、425)串聯連接，并且與所述第二 LED 串(126、226、326、426)串聯連接。
18.一種調節LED模塊(120、220、320、420)的顏色和調光的方法，包括: 在多個時間段中的每個時間段期間，都在第一狀態、第二狀態和第三狀態之間循環； 在所述第一狀態中，在僅兩個LED連接的第一 LED連接上提供第一供電連接，和在所述僅兩個LED連接的第二 LED連接上提供第二供電連接； 在所述第二狀態中，在所述第一 LED連接上提供所述第二供電連接，和在所述第二 LED連接上提供所述第一供電連接； 在所述第三狀態中，在所述第一 LED連接上提供所述第二供電連接，和在所述第二 LED連接上提供所述第二供電連接； 在所述時間段期間選擇性地調節所述第一狀態與所述第二狀態的持續時間的比值；和在所述時間段期間選擇性地調節所述第一狀態和所述第二狀態的持續時間與第三狀態的持續時間的比值。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括將第一LED串和反向并聯的第二 LED串電耦合至所述第一 LED連接和所述第二 LED連接。
20.根據權利要求19所述的方法，還包括將第三LED串電耦合至所述第一LED串和所述第二 LED串。
【文檔編號】H05B33/08GK104137650SQ201380003666
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年1月2日 優先權日:2012年1月13日
【發明者】P·J·齊杰爾斯特拉, H·M·皮特斯 申請人:皇家飛利浦有限公司