[发明专利]用于至少一个电气和/或电子元件的电源电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及向电气或电子元件的组件提供电功率的领域，更具体地 说，涉及要由电能供电的多个元件的组合，其涉及最少数量的电子元件， 该组合允许其直接连接到家中可用的电源，而不需要变压器，并通过调节 最大允许电流而确保维持所述元件的有用的寿命范围。

即使当本说明具体针对使用LED而进行说明时，也应理解的是，本 发明的电方面的设计可应用于需要由直流电流供电的任何其它类型的电 气或电子元件。

装置的说明

通常被称为LED的发光二极管发展到今天，其相对于具有白炽灯、 荧光管和其它类型的常规灯的传统的照明装置提供了许多优点。

由这些类型的装置提供的优点根据其运行原理和其结构形式是固有 的，其能够提供运行长达100000小时的寿命范围，并且这些装置在实体 上是强健的，由此使得其即使经受撞击以及经受温度和湿度变化也能良好 地运行。

由于相同元件或封装的集成低，所以目前可以得到具有多种颜色的 LED，包括基色及其改变和组合。

这种类型的照明装置的一个明显的特征在于，该照明装置由一般被称 为二极管的半导体构成，二极管具有允许电流沿仅仅在一个方向通过的特 性，即只有在其两个端子之间以符合发光装置的电流的定向流动的方式施 加电压，LED才能运行。

连同这样的要求，也需要提供在某个安全裕度内的受控电流，以防止 过热和随后的半导体的不能利用或者过早老化。

出于提供信息的目的，应表明的是，对LED的运行所需的电压是在 平均为大约20毫安的消耗的情况下平均值为三(3)伏特的直流电 (3VDC)。

使用LED的组件或阵列并通过交流电源的家用电连接向这些组件或 者阵列提供能量的需求导致使用补充的电气装置，例如目前使用的电压变 压器。

需要提醒的是，通过电网在家中可利用的电能取决于国家，其中电能 通常设定为110伏特或220伏特的交流电源(110VAC或220VAC)。因 此，需要使用电压变压器，用于为LED的端子连接提供大约3V的较低 的且恒定的电压。

应当指出的是，从电的观点看来，使用构成LED的连接电路的一部 分的变压器引起功率消耗，而从物理的观点看来，需要考虑变压器的重量 以及对所述变压器的正确安装和通风所需的物理空间。

某些设计也包括电容器，这些电容器是用于在两个被分开的且用电介 质彼此绝缘的内部金属板之间存储电能，使得电容器以后能够将所存储的 能量作为直流电释放给消耗电路的元件。

所述电容器具有能够减小连续电流的波动的特性，但是具有缺点。首 先，例如当电路断开时，由于没有负载，高电压的存储有一定危险度；其 次，将容性电抗引入电路，产生利用增加用于校正消耗线路上的功率因数 的系统来校正这个扰动的后续需求；第三，由于增加到所研究的装置的结 构特征因而需要具有不可减小的空间的物理体积可用，而不是需要产生具 有减小的物理特征的简单的装置。

在需要相当大地减少重量、体积以及需要连接简单性的环境中，变压 器和电容器的使用对于安装者以及用户带来显著的困难。

已研发了一些替代方案，并且作为参考，可以提及美国专利申请 20020149938，该专利申请提到了不同类型的串联和并联的LED阵列，其 目的是使LED阵列能够与电力网提供的电压和交流电流直接连接。

在所参考的公开中，可以看到宽泛的说明，但是其目的是证明在相互 串联的多个LED中不必需要电流调节元件。该基本原理的大部分基于： 由于所述电路在以交流方式提供的电压全波的一半期间运行，所以允许较 短时间期间的过电流，而以中等时间的冷却来补偿该有害的状态为代价。 所述的断言承认在半导体中的不希望的发热期，其后来降低在交流电电源 的周期之间可用的冷却期的作用。

除此之外，所述装置仅使用电源电流的正弦全波的一半，并且为此通 过增加串联的、极性与第一串LED的极性相反的第二串LED，来补偿整 个全波的优点。这意味着，这确定了在交流全波的每半周期间，LED中 的一半未被利用。

在其两个周期内利用完整的全波中也很重要的因素是由于：随着串联 元件的数量增加而出现频繁闪烁，尤其是在LED串中出现频繁闪烁，以 及波的频率降低。在第一种情况下，这是由于LED串的惯性，而在第二 种情况下，这是由于在导通和截止期之间的时间的增加。