需求側(cè)啟動的可調(diào)光led燈的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]調(diào)光器是可以通過改變燈的功耗來改變燈的光發(fā)射的裝置。諸如熒光燈的某些燈沒有商用調(diào)光器，因此，它們的功耗和亮度保持相對恒定。諸如白熾燈的其他燈可以由簡單的調(diào)光器電路系統(tǒng)來調(diào)光。
[0002]這些調(diào)光器的主要部件(通常為可控硅整流器(即，SCR)或交流用三極管(即，TRIAC))通過由電阻器(諸如可變電阻器)設置的電阻來激活，以在AC電力循環(huán)的一部分內(nèi)產(chǎn)生周期性電流抑制。該周期性電流抑制包括減少向白熾燈的燈絲的電力供應，從而降低白熾燈的光(即，熱)功率，并且從而降低燈亮度。
[0003]由于由調(diào)光器的激活而導致的發(fā)熱功率降低，因此燈絲溫度降低。燈絲的黑體輻射功率(此后，光發(fā)射)對于其溫度非常敏感。每個白熾燈被設計為針對該溫度參數(shù)進行優(yōu)化。與其最優(yōu)條件的小偏差會導致光發(fā)射大大減少。因此，白熾燈的功耗的小降低會導致亮度不成比例地大大降低。換言之，相比于功耗降低，這些調(diào)光器通常成比例地更多降低白熾燈的亮度。例如，一些調(diào)光器可以通過降低原始功耗的僅10%來將亮度降低至原始水平的10%。因而，相比于具有100%的功率利用率，90%的功率利用率僅產(chǎn)生10%的亮度。從節(jié)能的觀點來看，這不是期望的性能。
[0004]商用的可調(diào)光LED燈通常用脈寬調(diào)制(PWM)和/或TRIAC子系統(tǒng)來制造?？烧{(diào)光LED燈還可以包括更多一些的子系統(tǒng)，包括:1)能源，諸如電源或電池；2)包括至少一個LED的LED照明子系統(tǒng)；以及3)對向LED照明子系統(tǒng)供給的電流(電壓)進行調(diào)整的恒流(或恒壓)驅(qū)動集成電路(1C)。電源可以與PWM (或TRIAC)模塊組合以變成PWM (或TRIAC)修改的電源。
[0005]PWM子系統(tǒng)將輸入功率修改成具有調(diào)整占空比因子的周期性脈沖電流的形式。調(diào)整占空比因子的水平導致輸入到LED照明子系統(tǒng)中的相應的(所謂的“有效的”)電流水平。該電流水平(并且從而該脈沖電流的占空比因子)使LED照明子系統(tǒng)產(chǎn)生相應的光發(fā)射水平。PWM的占空比因子由包括可變電阻器的電路系統(tǒng)來控制，該可變電阻器具有由旋鈕(knob)或其他控制器控制的可調(diào)電阻。為了對LED燈進行調(diào)光，可以使用旋鈕來調(diào)節(jié)可變電阻器以調(diào)整PWM的占空比因子，從而產(chǎn)生期望的照明水平，由此實現(xiàn)期望的調(diào)光操作。如在前面段落中所描述的，TRIAC執(zhí)行周期性的輸入電流抑制，從而也對“有效的”輸入功率進行調(diào)整。
[0006]如上所述，可調(diào)光LED燈的商用設計都包括復雜的PWM電路系統(tǒng)或TRIAC ;對提供給燈的功率水平進行調(diào)整。簡言之，這些調(diào)光器將(來自供應側(cè)的)功率抑制至調(diào)整水平，然后在不改變LED照明子系統(tǒng)(即“燈泡”)的任何部分的情況下，將該功率以調(diào)整水平遞送至照明子系統(tǒng)(或所謂的燈泡)。從而，在該專利公開內(nèi)容中將這些調(diào)光器分類為“供應側(cè)啟動的調(diào)光器”或“供應側(cè)調(diào)光器”。與“需求側(cè)啟動的調(diào)光器”或“需求側(cè)調(diào)光器”相對比，對該術語“供應側(cè)調(diào)光器”進行命名，“需求側(cè)啟動的調(diào)光器”或“需求側(cè)調(diào)光器”是在下文中將詳細描述的本發(fā)明的概念。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]如在【背景技術】部分中所闡述的，可調(diào)光LED燈的所有常規(guī)設計包括PWM模塊和/或TRIAC，其對占空比因子進行調(diào)整以向燈供電；并且對來自供應側(cè)的功率量進行調(diào)整。另一方面，本文中所描述的實施例不利用任何占空比因子修改或調(diào)整。從而，不需要PWM或TRIACo
[0008]該專利公開內(nèi)容展現(xiàn)了從需求側(cè)對功耗量進行調(diào)整的原理。簡言之，本文中所描述的實施例將LED燈(“燈泡”)從具有一個(即，較高的)功率需求水平的一個網(wǎng)絡配置變換成另一(即，較低的)功率需求網(wǎng)絡配置。在這樣做時，其導致具有關聯(lián)的(即，較低的)功耗的變化的(即，較低的)照明水平，從而實現(xiàn)調(diào)光操作。因此，將這些可調(diào)光LED燈命名為“需求側(cè)啟動的可調(diào)光LED燈”或“需求側(cè)可調(diào)光LED燈”。本公開內(nèi)容還描述了新穎的實施例以及對于需求側(cè)控制的可調(diào)光LED燈的廉價設計。
[0009]如將在【具體實施方式】部分中描述的，利用所公開的原理構建的所有原型被驗證具有節(jié)能特性，使得光發(fā)射的減少導致功耗成比例地大大降低。此外，所設計的原型的基本模型(即，利用本文中所公開的原理的可調(diào)光LED燈)僅涉及包括下列中的一些元件的網(wǎng)絡:1)( 一個或多個)LED、2)( 一個或多個)電阻器、3)( 一個或多個)可變電阻器、和/或4)(一個或多個)開關。從而，這些可調(diào)光燈不僅提供節(jié)能，而且還可以總體上比常規(guī)的可調(diào)光LED燈更加價格實惠。
[0010]本文中所描述的很多實施例還可以與遠程控制器合并而變成遠程控制的可調(diào)光LED燈，從而遠程地執(zhí)行調(diào)光功能。此外，它們可以與需要的傳感器(諸如運動傳感器)和/或定時器合并以在特定的指定時段期間控制和執(zhí)行適當設計的調(diào)光功能。所構建的至少一種原型合并有可變電阻器；其亮度可以被連續(xù)地調(diào)暗。
[0011]提供該
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化形式引入對下面在【具體實施方式】中進一步描述的概念的選擇。該
【發(fā)明內(nèi)容】
不意在識別所要求保護的主題的關鍵特征或基本特征，也不意在用作幫助確定所要求保護的主題的范圍。
【附圖說明】
[0012]為了描述可以獲得上述及其他優(yōu)點和特征的方式，將參照附圖來呈現(xiàn)各種實施例的更詳細描述。應當理解，這些附圖僅描繪示例實施例，并且因此不應當被認為是對本發(fā)明的范圍的限制，通過使用附圖、以另外的特性和細節(jié)來描述和說明實施例，在附圖中:
[0013]圖1理論上示出了根據(jù)本文中描述的原理的示例“需求側(cè)可調(diào)光LED燈”的框結構；
[0014]圖2A示意性地示出了原型中所構建的八個網(wǎng)絡的三個選擇的1-V特性和L-P特性以詳細闡述本文中描述的發(fā)明的設計原理；
[0015]圖2B示意性地示出了原型中所構建的八個網(wǎng)絡的三個選擇的L-V特性以詳細闡述本文中描述的原理；
[0016]圖3示出了上述原型中的網(wǎng)絡結構；
[0017]圖4示出了按開關動作產(chǎn)生的網(wǎng)絡；以及
[0018]圖5示出了上述原型中的設計的電氣連接。
【具體實施方式】
[0019]如在【背景技術】部分中所描述的，商用可調(diào)光LED燈通常用脈寬調(diào)制(PWM)和/或TRIAC子系統(tǒng)來制造。這些調(diào)光器可以從供應側(cè)將輸入功率調(diào)整至調(diào)整(降低)水平，然后將該調(diào)整后的(降低后的)功率遞送至照明子系統(tǒng)以將它們的亮度調(diào)暗。在本文中這樣的調(diào)光器被稱作“供應側(cè)調(diào)光器”。
[0020]PWM和/或TRIAC相對昂貴，并且還耗費相當大量的功率來進行操作。因此，這些設計不僅是制造成本高，而且還引入不期望的調(diào)光器特性。具體地，不期望的調(diào)光器特性包括:1) “光發(fā)射的減少導致功耗不成比例地較少降低”;或者2) “功耗的降低導致光發(fā)射成比例地大大降低”。從而，從財務的角度或者從節(jié)能的角度來看，這些“供應側(cè)調(diào)光器”都不具有吸引力。
[0021]相比之下，下文中將描述的可調(diào)光LED燈被架構為照明子系統(tǒng)連接至調(diào)光單元，其整體上利用DC能源來進行操作。LED照明子系統(tǒng)被構建有無源網(wǎng)絡(具有至少一個LED)。能源是電池或具有允許紋波的適當電壓的電源。本文中進一步詳細的描述將展現(xiàn)設計和操作原理的重要差異。
[0022]圖1示意性地示出了(以框圖形式)根據(jù)本文中描述的原理的可調(diào)光LED燈的子系統(tǒng)的電氣連接。DC電源100的一端(S卩，負極端子)通過電源接通/關斷開關130連接至調(diào)光單元110的一端。調(diào)光單元110的另一端連接至具有至少兩對端子的照明子系統(tǒng)(或所謂的“燈泡”)120的一端；然后“燈