[发明专利]LED照明电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED照明电路，一种AC-LED照明设备和一种驱动LED照明电路的方法。

背景技术

在照明方案中，LED(发光二极管)正扮演着更加重要的角色，因为最近几年LED技术的发展使之成为可能。LED照明布置可以设计成出于室内和室外照明目的的需要，通过组合以固态发光(SSL)的红、绿、蓝LED来发射白光。一些LED可以涂覆磷光体以将发射的光转化为其他颜色，例如蓝色“泵浦”光可以转化为黄光，绿光或者红光。可以在配置中将这类涂覆的LED与非涂覆的LED组合在一起以发出白光。典型地，磷光体转化发射白光LED通过组合磷光体转化淡黄色的光和部分蓝色泵浦光而得到。具有高光输出的LED的发展使得它们可以用于取代相比较而言低效率的正逐步被淘汰的白炽灯。目前可用的高功率LED灯可以产生高达数百流明的光而消耗比传统白炽灯低得多的电力。例如，Luxeon Rebel实现了超过100lm/W的光效。

LED布置的总光输出取决于使用的LED数量和各个LED的功率。由于LED是半导体器件，容易将它们组合在芯片封装中的共同基板上。如今用于照明目的的LED芯片包括许多串联连接的LED的“串”。选择单个串中LED的数量使得LED正向电压的和近似等于整个串两端的期望电压降。这种LED芯片转而可以被分组和安装到灯具上。

传统LED需要低电压(5V的量级)和直流电流(DC)，而市电是高电压(欧洲为220V或美国为110V)和交流电(AC)。为了驱动使用市电源的传统LED，必须执行全波整流和变压来获得必需的低电压DC信号。

在一种替代方案中，可以使用一种AC-LED芯片，即包含一个或多个LED并专门设计成直接使用AC电压驱动的芯片。

这里，术语“LED”可以指发光半导体结，但也可以指包含多个这种结的封装发光器件。这类LED不需要DC转换器。AC-LED芯片实质包括两串串联的LED，即反并联(anti-parallel)或逆并联(inverse-parallel)连接，典型地以裸片级或经由几个裸片的引线键合，使得在电流周期的正半周期期间一个串是激活的(发光)，而在负半周期期间另一串是激活的。半导体裸片设计为使得每个串的正向电压近似等于驱动芯片的主电压的均方根，并且可以使用简单的镇流电路来限制电流。这种“双级”结构提供了集成反向极性保护和静电放电保护。这类AC-LED芯片(或简称“AC-LED”)是低成本通用照明感兴趣的。但是，由AC市电驱动的AC-LED产生的光可能显示出令人无法接受的高度的光学闪烁，这是由于市电频率极性的高速切换所致。这种闪烁特别在室内照明的情形中可能令人心烦。

在解决此问题的一种方案中，现有AC-LED芯片可以由DC电流替换驱动。在这类方案中，AC市电输入被平滑、限流、防浪涌(surge protected)，以获得需要的DC信号。AC-LED芯片可以直接与这一DC信号连接并以固定的极性驱动，从而提升照明质量和电能至光的转化效率。然而，在这个操作模式中，只有一部分AC-LED芯片被正向电流持续驱动，而AC-LED芯片的另一部分则持续承受反向偏压并且未获得有效利用。假如串实质包含数目相等的LED，则当使用该方法驱动时，只有50％的芯片被用来产生光。除了较低的利用率，这种操作模式也导致AC-LED芯片的寿命缩短，因为当持续使用DC信号驱动时，两串LED中只有一串被驱动信号持续“施压”来产生光。因此，用于转换发射光的磷光材料在这个激活串中也总是被“施压”，并且会比利用AC驱动信号驱动以及交替驱动两个串的AC-LED随时间劣化地更快。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种使用DC信号驱动现有技术的AC-LED芯片的改进方案。

这个目的通过权利要求1的AC-LED照明电路，权利要求12的AC-LED照明设备，和权利要求13的驱动AC-LED照明电路的方法来实现。

根据本发明的AC-LED照明电路，其包括例如以一个或多个AC-LED芯片形式的AC-LED布置，该布置至少具有根据第一极性连接的第一LED组和根据相反极性连接的第二LED组，该AC-LED照明电路的特征在于：

(i)待施加至AC-LED布置的极性可选DC输入信号的源，或者

连接装置，其用于将AC-LED照明电路连接至固定极性DC输入信号；和转换装置，用于将固定极性DC输入信号转换为待施加至AC-LED布置的极性可选DC信号；以及