[发明专利]LED发光单元

说明书

技术领域

本发明涉及LED发光单元。

背景技术

发光二极管(LED)是替代基于白炽灯和荧光灯的传统光源的有吸引力的候选对象。LED具有比白炽灯高得多的能量效率，并具有长得多的寿命。另外，LED不需要与荧光灯有关的高电压系统，并且能提供更接近“点光源”的光源。后一特征对于采用准直光学器件或其他成像光学器件的光源特别重要。

为了替代传统白炽灯，LED光源必须包括若干个LED以及对各个LED进行操作的控制电路以提供灯泡替代物，其能够维持恒定色彩并可以以响应于渐变控制的方式改变强度。

LED发射的光处于较窄的光谱段中。因此，为了提供可感受到任意色彩的光源，必须将来自若干个LED的光合并成单一的光结构，或者必须用某种形式的荧光转换层将窄带光转换成具有期望色彩的光。尽管这样使某些LED光源的结构复杂化，但是它也为具有可变色彩或可变强度的光源提供了基础，所述光源通过改变各种色彩的LED所发射光的比率来改变色彩，通过改变对所有LED的功率来改变强度。相比之下，基于荧光管的传统光源发射的光，其色彩和强度是固定的。

基于单个LED的光源在光源能产生的光量方面相对受到限制。通常，LED具有小于几瓦的功率耗散。因此，为了提供替代传统光结构的高强度光源，就必须在每个光源中使用较大数量的LED。

另外，LED会随着使用而老化。通常，光输出会随着使用而减弱，在某些情况下，LED发射的光谱会随着老化而漂移，造成色彩漂移。通常，发射不同色彩光的LED具有不同的老化特性，这是因为LED的老化曲线取决于制造工艺和材料，以及其他因素。在基于三种不同色彩LED的光源中，强度和/或光谱的漂移造成光源发射的光的色彩漂移。为了校正这些问题，许多LED光源包括某种形式的光检测器和控制器，光检测器测量LED产生的光，控制器调整各个LED的驱动电流以维持期望的色彩。

渐变功能和色彩维持功能通常是由某种形式的控制器和向LED提供电流的驱动电路来执行的。对从LED发射的光进行的强度控制通常包括以某个频率打开和关闭LED，该频率对于人类观察者而言过高而感觉不到。通过对LED处于打开状态的驱动周期所占比率来调整强度。维持预设色彩需要光检测器和对驱动电路进行操作的伺服器。另外，还提出了使用电线通信来对光源实现远程控制的其他功能。最后，为了取代传统的白炽灯，光源中必须包括交流(AC)到直流(DC)的转换器，因为LED是以DC方式工作的。所有这些电路在用基于LED的光源代替传统光源的成本中占据了很大比率。

发明内容

本发明包括具有光产生部分和基座部分的发光单元。光产生部分包括多组LED，其每组发射与其他组相比光谱不同的光，一个组包括多个LED。光产生部分还包括光混合结构，光混合结构对LED产生的光进行散射，以产生比LED所产生的光在色彩和强度方面更均匀的光。光产生部分还包括向LED供电的多个光产生部分连接器。各组LED以由光产生部分连接器上接收到的相应信号确定的强度产生光。基座部分包括将发光单元连接到AC电插座的适配器，该AC电插座被设计成容纳白炽灯或荧光灯。基座部分还包括控制器和电能变换器，控制器产生信号并将信号耦合到LED，电能变换器将来自适配器的AC电能转换成对控制器供电的DC电能。基座部分包括连接到控制器的多个基座部分连接器，每个基座部分连接器与光产生部分连接器中相应的一个可拆卸地匹配。发光单元还包括传感器，在发光单元正常工作期间，该传感器周期性地测量与各组LED产生的光强度相关的参数。控制器根据测量参数产生耦合到LED的信号。在本发明的一个方面，传感器包括光检测器，光检测器对各组LED产生的光强度进行测量。在本发明的另一个方面，传感器测量与LED温度相关的温度。传感器可以位于光产生部分或基座部分中。在本发明的另一个方面，基座部分还包括通信接口，用于在控制器与连接到AC电插座的装置之间发送和接收信息。在本发明的另外一个方面，光产生部分包括壳体，壳体容纳LED和混合结构，并且壳体具有与相应的商业可获取的白炽灯或荧光灯匹配的形状和尺寸。

附图说明

图1是现有技术中三色光源40的一个实施例的框图，该光源被建议来替代传统光源(例如白炽灯)。

图2是根据本发明的光源的一个实施例的剖视图。

图3是图2所示光源30一部分的放大剖视图。

图4是根据本发明的光源另一个实施例的剖视图。

图5是图4所示根据本发明另一个实施例的光源80一部分的放大剖视图。

具体实施方式