具有集成功率供应器的led设备及采用其的方法
阅读说明：本技术 具有集成功率供应器的led设备及采用其的方法 (LED apparatus with integrated power supply and method employing the same ) 是由 马希德·帕勒万尼奈扎得 山姆·施沃维兹 于 2018-03-22 设计创作，主要内容包括：一种发光二极管(LED)设备具有：功率源,其输出处于源DC电压下的源DC功率；多个LED,其能够在低于源DC电压的驱动DC电压下驱动；以及电路径,其将功率源连接到每个LED以由功率源为LED供电。每个电路径包括：第一部分,其连接到处于源DC电压的功率源；和第二部分,其连接到处于驱动DC电压的LED；第一部分的长度长于第二部分的长度。(A Light Emitting Diode (LED) device having: a power source outputting source DC power at a source DC voltage; a plurality of LEDs capable of being driven at a driving DC voltage lower than the source DC voltage; and an electrical path connecting the power source to each LED to power the LED by the power source. Each electrical path includes: a first portion connected to a power source at a source DC voltage; and a second portion connected to the LED at a driving DC voltage; the length of the first portion is longer than the length of the second portion.)
对相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月22日提交的美国临时专利申请No.62/475,049的权益，该申请的全部内容在此通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及发光二极管(LED)设备和系统，特别涉及具有功率供应器的LED设备和系统、以及对其LED控制和供电的方法。
背景技术
发光二极管(LED)是已知的，已经广泛用于工业中，主要作为低功率光指示器。近年来，已开发出具有更大功率输出或更大发光强度的LED用于照明。LED等提供更好的能量效率、安全性、和可靠性，并在市场上(例如白炽灯、紧凑荧光灯(CFL)，等等)替换其他类型的灯。由于日常照明构成电网负载的相当大部分并显著增大发电总需求，因而LED的能量效率将在未来节能上起到关键作用。LED由于其优越的能量效率而很可能将主导照明市场。
具有更大功率输出或更大发光强度的LED还已经用于图像/视频显示，例如数字标志物或类似物。由于营销、广告或类似活动的需求增长，数字LED标志物成为快速增长的产业。
现有技术的数字LED标志显示器利用分立的功率转换单元以及LED驱动器将电力从外部功率源(例如电网)提供给LED。虽然外部功率源常常输出交流(AC)功率，不过LED通常需要直流(DC)功率。因此，数字LED标志物的功率转换单元同时需要交流－直流(AC/DC)转换器和直流－直流(DC/DC)转换器将来自外部功率源的AC输入功率转换为适合于LED的DC功率。不过，这样的转换器常是笨重的。另外，它们常产生相当大的热量，因而需要适合的冷却结构，例如风扇或大型散热器，用于散热。良好设计的热管理系统对于LED的功率转换单元至关重要。
图1显示出现有技术的LED标志显示器10的示例。如图所示，LED标志显示器10包括：一个或多个LED显示模块12，其具有多个LED用于显示；柜14，用于装容LED标志显示器10的各种电部件，例如功率转换器、中央控制器，等等。LED显示模块12经由一条或多条电缆(未示出)连接到柜14中的电部件。在此示例中，LED显示模块12物理联接到柜14。不过，本领域技术人员应认识到，在一些现有技术的LED标志显示器10中，LED显示模块12可与柜14物理上分离。
图2A是常用LED标志物10的示意图。如图所示，LED标志物10的LED显示模块12经由一条或多条电缆16A和16B电连接到柜14中的功率转换器18和中央控制器20。换言之，功率转换器18和中央控制器20与LED显示模块12物理上分离，并经由电缆16A和16B与其电连接。
LED显示模块12包括：一个或多个LED驱动器22，其驱动多个LED 24，多个LED 24常以矩阵形式(具有一个或多个行和一个或多个列)布置。每个LED 24可为单色LED(仅发射单色光，例如红、绿、或蓝光)、或者多色LED(例如三色LED，可选择性地发射多色光，例如红、绿、和蓝光)。如果使用单色LED，则单色LED可分为一个或多个LED组，其中每个LED组包括相互紧密布置的红、绿、和蓝LED，由此形成LED显示模块12的像素。另一方面，如果使用三色LED，则每个三色LED形成LED显示模块12的像素。
LED驱动器22从功率转换器18经由一条或多条功率线或电缆16A接收电功率向LED24供电。LED驱动器22还从中央控制器20经由一条或多条单一线或电缆16B接收控制信号以调节被传输到LED 24的功率，由此控制每个LED 24的发光(例如关闭、开启、发光强度、颜色、和/或类似参数)以控制LED标志物10的显示。根据LED驱动器22的驱动能力，每个LED驱动器22可电连接到且可调节LED 24的子组，例如4、8、或16个LED 24。
如前所述，功率转换器18位于柜14中，并与LED显示模块14物理上分离，但经由电缆16A和16B与其电连接。功率转换器18包括AC/DC转换器26和DC/DC转换器28。AC/DC转换器26将来自外部功率源30的AC电功率转换为高电压DC功率并将转换后的高电压DC功率输出到DC/DC转换器28。DC/DC转换器28将从AC/DC转换器26接收的高电压DC功率转换为适于向LED显示模块12中的LED 24供电的低电压DC功率(例如约5V、7.5V、或类似值)，并经由电缆16A将低电压DC功率输出到LED显示模块12。因此，现有LED标志显示器10具有低电压功率分配(例如5V)至其LED显示模块12。
如前所述，每个LED驱动器22经电缆16B电连接到中央控制器20。中央控制器20经由适合的有线或无线连接方式功能性地连接到一个或多个计算装置32(例如，台式计算机、膝上型计算机、智能手机、平板电脑、个人数字助理(PDA)，等等)以由此接收指令。响应于接收到的指令，中央控制器20发送控制信号至LED驱动器22，以调节被传输到LED显示模块12的LED 24的功率，由此控制其每个LED 24的发光(例如关闭、开启、发光强度、颜色，等等)以控制LED标志物10的显示。
图2B的电路示意图显示出LED驱动器22驱动LED显示模块12中的多个LED 24。为易于例示，图2B仅显示出三个LED 24，分别发射红、绿、蓝光，并形成LED显示模块12的像素。
如图所示，每个LED 24串联地电连接到电阻器R和开关34，例如半导体开关，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关。LED驱动器22经由有线数据总线38从中央控制器(图2B中未示出)接收控制信号，并经由电线40单独控制每个开关34以：(i)开启和关闭相应的LED 24；(ii)控制其发光强度。
LED驱动器22使用脉宽调制(PWM)方式按照足够高的频率开启和关闭相应的开关34以控制流动通过每个LED 24的电流。特别地，LED驱动器22调节脉宽调制电流的工作循环以控制每个LED 24的发光强度，由此控制其发光强度。通过增大工作循环的持续时间，开关34开启的持续时间增大，因而流动通过其中的电流变大，由此使LED 24更亮。通过响应于经由数据总线38发送到LED驱动器22的一组控制信号而控制从像素中的红、绿、蓝LED 24中每个发射的光的发光强度，像素的颜色可动态地调节以在LED显示模块12上显示图像。图2C显示出现有技术的LED驱动器22，其在Min等人的美国专利No.6,586,890中公开。
存在多种与现有技术数字LED标志显示器相关的挑战和困难。例如，由于事实上DC低电压从功率转换器18分配到LED显示模块12，因此，电缆16A(见图2A)中和LED标志显示器10的其他布线中的电流显著较大(因为LED标志显示器10的功率消耗恒定)，由此导致相当大量的热量形式的能量损耗。因此，现有技术的数字LED标志显示器常需要多个风扇和/或大型散热器以进行散热，因而需要有效的热管理系统。大量发热也是对数字LED标志显示器安全可靠操作的威胁。
另外，使用风扇或旋转部件用于数字LED标志显示器，显著降低其可靠性，这是因为，旋转部件常常是这些产品中的故障点。
由于每个LED驱动器22经由电缆16B(例如带状电缆)连接到中央控制器20，因而大型数字LED标志显示器10通常需要一个或多个带状电缆16B，其中具有大量导线，使数字LED标志显示器10昂贵且不可靠，这是因为存在以下高风险：带状电缆中的导线可能随时间断开和/或损坏，特别是在室外应用中。
此外，现有技术的LED驱动器不能平滑调制流动通过LED的电流，因而在颜色过渡过程中使LED标志物上显示的图像的质量降低。
发明内容
在此，公开一种发光二极管(LED)设备。该LED设备包括：直流(DC)功率供应器，其输出第一电压下的DC功率；和LED模块，其与DC功率供应器物理上分离并经由一条或多条电缆电连接到DC功率供应器以接收由此输出的DC功率。LED模块包括多个LED子模块。每个LED子模块在其中包括和集成(i)一个或多个LED；(ii)DC/DC转换器，其经由一条或多条电缆电连接到DC功率供应器并连接到LED子模块中的一个或多个LED。DC/DC转换器将从DC功率供应器输出的DC功率转换为第二电压(低于第一电压)的DC功率，并将第二电压的DC功率单独输出(例如经由单独功率线)到子模块中的一个或多个LED中的每个。
在一些实施例中，每个LED子模块还包括：无线通信单元，用于接收控制信号；控制单元，用于通过DC/DC转换器基于由无线通信单元接收的控制信号而控制LED。
根据本公开内容的一个方面，提供一种LED设备。LED设备包括：功率源，其输出源直流(DC)电压下的源直流(DC)功率；LED模块，其与该功率源物理上分离并包括一个或多个LED子模块，每个LED子模块在其中包括直流－直流(DC/DC)转换器，该DC/DC转换器电联接到多个LED，该多个LED能够通过驱动DC功率以低于该源DC电压的驱动DC电压驱动。每个LED子模块的该DC/DC转换器还经由一条或多条电缆电联接到该功率源，并被构造以将该源DC功率转换为该驱动DC电压下的该驱动DC功率以驱动该LED子模块的该多个LED。
在一些实施例中，该源DC电压高于12V。
在一些实施例中，该源DC电压约48V。
在一些实施例中，每个LED子模块中的该DC/DC转换器单独输出该驱动DC功率至该LED子模块中的该多个LED中的每个。
在一些实施例中，LED设备进一步包括：网关，用于与计算装置进行无线通信。每个LED子模块进一步包括：无线通信单元，其被构造用于与该网关进行无线通信。该网关被构造从该计算装置无线接收用于控制该LED设备的命令并响应地与每个LED子模块的该无线通信单元进行无线通信以控制该LED子模块中的该多个LED的发光。
在一些实施例中，每个LED子模块进一步包括：控制单元，其与该无线通信单元处于信号通信并被构造以控制该LED子模块中的该多个LED的发光。
在一些实施例中，在每个LED子模块中的该控制单元被构造以单独控制该LED子模块中的该多个LED中的每个的发光。
在一些实施例中，该功率源可以至少包括交流(AC)－交流(AC/DC)转换器，其能够电连接到AC功率源。
在一些实施例中，该功率源可以至少包括：太阳能板和能量储存单元的组合。
在一些实施例中，该功率源至少在能够电连接到AC功率源的AC/DC转换器与太阳能板和能量储存单元的组合之间能够进行切换。
根据本公开内容的一个方面，提供一种LED设备。LED设备包括：功率源，其输出处于源DC电压下的源DC功率；多个LED，其能够在低于该源DC电压的驱动DC电压下驱动；电路径，其将该功率源连接到每个LED以通过该功率源为该LED供电。每个电路径包括：第一部分，其连接到处于该源DC电压的该功率源；第二部分，其连接到处于该驱动DC电压的该LED；其中，该第一部分的长度长于该第二部分的长度。
在一些实施例中，该源电压高于12V。
在一些实施例中，该源电压约48V。
在一些实施例中，LED设备进一步包括：一个或多个DC/DC转换器，其在该电路径的主部分与次部分之间联接到该电路径，用于将该源DC电压转换为该驱动DC电压。
在一些实施例中，每个LED通过该一个或多个DC/DC转换器的输出而单独供电。
在一些实施例中，LED设备进一步包括：网关，用于与计算装置进行无线通信；一个或多个无线通信单元，其联接到该多个LED并被构造以与该网关进行无线通信。该网关被构造从该计算装置无线接收用于控制该LED设备的命令并响应地与该一个或多个无线通信单元进行无线通信以控制该多个LED的发光。
在一些实施例中，该一个或多个无线通信单元通过一个或多个控制单元联接到该多个LED；该一个或多个控制单元被构造为：响应于从该一个或多个无线通信单元接收的信号而控制该多个LED的发光。
在一些实施例中，LED设备进一步包括：一个或多个控制单元，其与该一个或多个无线通信单元处于信号通信，并被构造以单独控制该多个LED中的每个的发光。
在一些实施例中，该功率源至少包括：交流(AC)－交流(AC/DC)转换器，其能够电连接到AC功率源。
在一些实施例中，该功率源至少包括：太阳能板和能量储存单元的组合。
在一些实施例中，该功率源至少在能够电连接到AC功率源的AC/DC转换器与太阳能板和能量储存单元的组合之间能够进行切换。
根据本公开内容的一个方面，提供一种为LED模块供电的方法，该LED模块包括能够以驱动DC电压驱动的多个LED。该方法包括：提供功率源，其以高于该驱动DC电压的源DC电压输出源DC功率；建立多个电路径，每个电路径将该功率源连接到该多个LED中的一个以通过该功率源为该LED供电。每个电路径包括：主部分，其连接到处于该源DC电压的该功率源；次部分，其连接到处于该驱动DC电压的该LED。
在一些实施例中，该源电压高于12V。
在一些实施例中，该源电压约48V。
在一些实施例中，该建立多个电路径包括：在该多个电路径的该主部分和次部分之间的位置使用一个或多个DC/DC转换器将该源DC电压转换为该驱动DC电压。
在一些实施例中，该建立多个电路径进一步包括：通过该一个或多个DC/DC转换器的输出为每个LED单独供电。
在一些实施例中，该方法进一步包括：无线命令该多个LED以控制该多个LED的发光。
在一些实施例中，该无线命令多个LED包括：无线命令一个或多个无线通信单元将控制信号通过一个或多个控制单元而发送给该多个LED以控制该多个LED的发光。
在一些实施例中，该无线命令多个LED进一步包括：响应于该命令而单独控制该多个LED中的每个的发光。
在一些实施例中，该功率源至少包括：交流(AC)－交流(AC/DC)转换器，其能够电连接到AC功率源。
在一些实施例中，该功率源至少包括：太阳能板和能量储存单元的组合。
在一些实施例中，该功率源至少在能够电连接到AC功率源的AC/DC转换器与太阳能板和能量储存单元的组合之间能够进行切换。
附图说明
本公开内容的实施例现在将参照附图描述，其中相同的附图标记在不同图中指示相同的元件，其中：
图1是现有技术的LED标志显示器的立体图；
图2A是图1中所示的现有技术的数字LED标志显示器的方框示意图；
图2B的电路示意图显示出图1中所示的数字LED标志显示器的现有技术的LED驱动器(其驱动多个LED)；
图2C是图1中所示的数字LED标志显示器的另一现有技术的LED驱动器的示意图；
图3是根据本公开内容的实施例的数字LED标志物的简化方框示意图；
图4是图3中所示的数字LED标志物的先进LED显示模块的简化示意图；
图5A和5B是图4中所示的先进LED显示模块的LED子模块的简化方框示意图；
图6是图5A中所示LED子模块的功率架构的简化电路示意图；
图7是根据本公开内容的可替代实施例的由太阳能和储存能量供电的数字LED标志的简化方框示意图；
图8是根据本公开内容的可替代实施例的集成太阳能和能量储存器的数字LED标志的简化方框示意图。
具体实施方式
本公开内容整体上涉及一种LED设备。在本文中公开的一些实施例中，LED设备可为数字LED标志物。本文中公开的LED设备包括：基于集成解决方案沿设备分布的功率和控制构架。集成解决方案为LED设备提供高效且紧凑的解决方案，并具有例如以下优点：更高效率，紧凑性，较少布线，更简单的散热，无旋转部件(即，所公开的LED设备是无风扇的)。本文中公开的功率和控制构架能够使LED设备对于每个单独LED实现更好的性能，从而形成更高能效的产品。
现在转到图3，显示出LED设备(采取数字LED标志显示器形式)，整体上使用附图标记100标示。如图所示，数字LED标志显示器100包括：先进LED显示模块104，其通过多个LED显示子模块108形成。每个LED显示子模块108包括多个LED 112，它们能够在驱动DC电压(例如5V、7.5V、12V，等等)下驱动，取决于实施方案。
数字LED标志显示器100还包括：功率源或功率供应器102(采取AC/DC功率转换器形式)，其电连接于先进LED显示模块104的LED显示子模块108；网关118，其与LED显示模块104的LED显示子模块108进行无线通信。
AC/DC功率供应器102可被安装到数字LED标志显示器100的适合位置(例如其壳体)，并与先进LED显示模块104物理上分离。AC/DC功率供应器102将外部AC功率源110(例如AC电网)的电功率转换为源DC电压下的源DC功率，并通过电缆106将源DC功率输出到LED显示子模块108(特别是到其LED功率集成电路(IC)芯片142；在下文中更详细描述)以向LED112供电。源DC电压一般高于LED 112的驱动DC电压。在一些实施例中，AC/DC功率供应器102的源DC电压高于7.5V。在一些实施例中，AC/DC功率供应器102的源DC电压高于12V。在一些实施例中，AC/DC功率供应器102的源DC电压约48V。
AC/DC功率供应器102输出比现有技术的低电压功率分配LED标志显示器更高的源DC电压。因此，通过电缆106的电流以及电缆106上的能量损耗及其发热显著小于具有相似恒定功率消耗的现有设计。另外，高压分配(例如48V)显著有利于将太阳能和能量储存器(电池)集成到数字LED标志显示器100中。对比而言，现有技术设计需要多个功率转换部件实施太阳能和能量储存器集成。
再次参见图3，网关118被构造以与LED显示子模块108(特别是其无线通信单元144，显示在图5A、5B中并在下文更详细描述)和外部计算装置114(例如台式计算机、膝上型计算机、智能手机、平板电脑，或类似物)进行无线通信。因此，计算装置114的用户(未示出)可启动用于控制LED标志显示器100的命令，该命令无线发送到网关118。响应于该命令，网关118然后与LED子模块108进行无线通信以调节其LED 112的发光。
在各个实施例中，网关118与LED子模块108之间的无线连接和/或网关118与外部计算装置114之间的无线连接可为任意适合的无线通信技术，例如：无线保真
图4是先进LED显示模块104的示意图。如前所述，先进LED显示模块104包括多个LED子模块108，其中，其在右上角的LED子模块108A显示为分离于其他LED子模块108，以更清楚例示出子模块。每个LED子模块108(包括子模块108A)包括一个或多个LED 112。
在图4中所示的示例中，先进LED显示模块104包括二十四个(24)LED子模块108，它们布置为4×6矩阵。当然，在其他实施例中，LED模块104可包括不同数量的LED子模块108，LED子模块108可按不同构造布置，例如按不同数量的行和列、和/或按不同的布局(例如三角形、圆形，等等)。
在图4中所示的示例中，每个LED子模块108优选地包括九个(9)LED 112，它们以3×3矩阵布置，基于申请人的功率损耗计算，这对于集成解决方案的此示例是最优的。不过，在其他示例中，LED子模块108可包括不同数量的LED 112，LED 112可按不同构造布置，例如按不同数量的行和列、和/或按不同的布局(例如三角形、圆形，等等)。
图5A、5B是LED子模块108的简化方框示意图。如图所示，LED子模块108在其中包括和集成一个或多个LED 112和LED功率集成电路(IC)芯片142，其提供多功能集成解决方案，用于对于LED子模块108的每个LED 112单独供电和控制(例如通过单独功率线和单独信号线实现)。LED功率IC芯片142可包括无线通信单元144，例如射频(RF)无线收发器、数字控制单元146、多输出DC/DC转换器148。
无线通信单元144信号与数字控制单元146进行通信，并与网关118进行无线通信以从数字标志物100的网关118(或中央控制器)无线接收控制信息，如颜色、光强度，等等。在此实施例中，网关118与先进LED显示模块104物理上分离。响应于从一个或多个计算装置114接收的指令，网关118经由无线通信连接部154与每个LED子模块108的LED功率IC142的无线通信单元144进行通信，以控制LED子模块108中的对应的LED 112。无线通信单元144还报告LED子模块108中每个LED 112的状态，目的在于诊断和解决问题。无线通信单元144因而不需要传统设计中需要的控制线。
数字控制单元146提供控制信号用于多输出DC/DC转换器148。其还接收来自无线通信单元144的高级信号，然后在其中将信息解码，最终产生适合栅信号用于多输出DC/DC转换器148的数字开关/MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)(类似于图2A的数字开关34)。数字控制单元146在先进LED显示模块104的系统优化、诊断和可靠性上起到关键作用。每个数字控制单元146提供相当大的适应性以按照优化方式控制相应LED子模块108的LED112，通过无线通信单元144更新所需信息，和接收系统更新。
图6是LED功率IC 142的功率构架的简化电路示意图，显示出驱动LED 112的LED功率IC 142的多输出DC/DC转换器148。如图所示，LED功率IC 142的DC/DC转换器148从AC/DC功率供应器102经由电缆106接收高电压DC功率，将高电压功率转换为适合的低电压DC功率(例如5V或12V的DC功率，取决于实施方案)，并经由电线或导体150独立输出低电压DC功率至LED子模块108的每个LED 112。由于DC/DC转换器148在物理上处于LED子模块108中，因而每个电线或导体150的长度比电缆106的长度短得多。
通过以上设计，从AC/DC功率供应器102到先进LED显示模块104每个LED 112的电路径的主部分是高电压、小电流的路径。因此，以热量形式通过电路径的能量损耗显著减少。
另外，每个多输出DC/DC转换器148可通过独立精确控制每个输出150的电流而独立精确控制相应子模块108中的LED 112。结果，每个LED 112的光强度可平滑调制以实现平滑朦胧化。DC/DC转换器148完全不需要串联电阻器和驱动器执行朦胧化。
对于每个LED 112上的电压和通过其中的电流的控制，提供相当大的适应性以优化LED 112的操作，并提供数字LED标志物100的更高的总体效率。此外，DC/DC转换器148能够通过升高和降低对应输出电压而平滑调制其输出电流。另一方面，PWM(脉宽调制)信号和现有技术LED标志显示器的LED驱动器即刻将低电压功率施加于LED上，这形成相当大量的电磁干扰(EMI)和切换损耗。通过使用对每个多输出DC/DC转换器148的输出电流的严格闭环控制，其输出电流可平滑调制。EMI问题和切换损耗因而被消除或至少被显著减小。
在现有技术设计中，如图1至2C中所示，需要将一条或多条电缆16A电连接在功率转换器18与LED显示模块12的每个LED驱动器22之间为LED 24供电。还需要将一个或多个控制电缆16B(例如采用带状电缆形式)电连接在中央控制器20与LED显示模块12的每个LED驱动器22之间以传送控制信号。
另一方面，本文中公开的数字LED标志物100仅需要电缆106，其中每条线将AC/DC功率供应器102连接到相应LED子模块108(特别是连接到LED子模块108的LED功率IC 142的DC/DC转换器148)。数字LED标志物100不需要任何控制线，这是因为，控制信号无线传送到LED子模块108。因此，数字LED标志物100及其LED功率/发光管理包括显著减少量的线，由此降低由于电缆106中破损线导致发光故障的风险，降低数字LED标志物100的制造成本，和在电缆106中任何线破损的情况下简化诊断和修理。
在上述实施例中，数字LED标志物100包括AC/DC功率供应器102。在如图7中所示的可替代实施例中，数字LED标志物200可包括：太阳能板202，其具有高电压DC输出(例如48V的DC输出)并电连接到先进LED显示模块104和能量储存单元204(例如可再充电电池组)，用于为先进LED显示模块104供电和用于为能量储存单元204充电。如本领域技术人员应认识到的是，能量储存单元204也可将高电压DC功率输出到先进LED显示模块104。因此，太阳能板202和能量储存单元204的组合等效于图3中所示功率供应器102。
图8显示出根据本公开内容另一实施例的数字LED标志物240的简化方框示意图。此实施例中的数字LED标志物240包括：先进LED显示模块104，其选择性地通过开关S1联接到AC/DC功率供应器102(采取AC/DC功率转换器的形式，能够电连接到AC功率源)和通过开关S2联接到太阳能板202(其具有能量储存单元204，例如可再充电电池组)。换言之，先进LED显示模块104的功率源能够通过开关S1和S2至少在AC/DC转换器102与太阳能板和能量储存单元的组合之间切换。
AC/DC功率供应器102从AC电网110接收AC功率，并将AC电网110的AC功率转换为高电压DC功率(例如48V的DC功率)，以当开关S1闭合且开关S2断开时选择性地将DC功率输出到先进LED显示模块104。
太阳能板202具有高电压DC功率输出(例如48V的DC功率输出)，并电连接到能量储存单元204为能量储存单元204充电。当开关S1断开且开关S2闭合时，太阳能板202和能量储存单元204均电连接到先进LED显示模块104以选择性地向其输出高电压DC功率。因此，供应到先进LED显示模块104的功率可根据需要在AC电网110与太阳能板202/能量储存单元204之间切换。例如，先进LED显示模块104可当从太阳能板202/能量储存单元204输出的功率充足时由太阳能板202/能量储存单元204供电，并可当从太阳能板202/能量储存单元204输出的功率不足时由AC电网110供电。
虽然在上述实施例中功率和控制架构被描述为用于数字LED标志中，不过本领域技术人员认识到，在一些可替代实施例中，功率和控制架构可用于其他类型的LED装置，例如具有多个LED的LED发光装置。
虽然在上述实施例中，公开了具有LED标志显示器的LED显示系统，不过在一些可替代实施例中，LED标志显示器可为LED发光/照明设备(其并非用于显示图像，而是用于发光/照明目的)。对应地，这些实施例中的LED系统于是为LED发光/照明系统。
在上述实施例中，先进LED显示模块104包括多个LED子模块108，且每个LED子模块108包括多个LED 112。在一些实施例中，每个LED子模块108可包括仅一个LED 112。在一些实施例中，先进LED显示模块104可包括仅一个LED子模块108。
在上述实施例中，每个DC/DC转换器148物理集成到相应的LED子模块108中。在一些实施例中，至少一些DC/DC转换器148物理接近于相应的LED子模块108。例如，在一个实施例中，至少一些DC/DC转换器148可被可移除地附接到相应LED子模块108的背部。
虽然各实施例已在上文中参照附图描述，不过本领域技术人员应认识到，在不背离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可进行变化和修改。
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