用于改進(jìn)led燈具的性能和一致性的電流反饋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上設(shè)計(jì)控制固態(tài)照明設(shè)備。更具體地，這里所公開的各種發(fā)明裝置和方法涉及實(shí)施反饋控制從而改善固態(tài)照明設(shè)備的性能和一致性。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的包括發(fā)光二極管(LED)的固態(tài)燈具通常地包括利用離線功率轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并且以開放環(huán)路的方式進(jìn)行操作的功率電源。該功率電源可以包括存儲(chǔ)了功率曲線并且輸出作為控制信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)到功率因子控制(PFC)芯片的微控制器(μ C)，其在從90伏特AC到480伏特AC的通用輸入電壓范圍對(duì)降壓功率轉(zhuǎn)換器的瓦特?cái)?shù)進(jìn)行調(diào)整。PFC芯片可以典型地具有相對(duì)于增益而言的高達(dá)約12%的容差。此外，LED的前向電壓降同樣依照裝箱(bin)和驅(qū)動(dòng)電流而變化。結(jié)果是，通常在完成用于裝貨或顧客使用的產(chǎn)品之前需要返工并且/或者改變現(xiàn)有的固態(tài)燈具在制造期間的功率電源內(nèi)的電阻器從而調(diào)整電源/燈具的額定功率以滿足所期望的規(guī)范，使得電源/燈具被校準(zhǔn)從而發(fā)射具有符合期望規(guī)范的亮度的光。這種返工可能是耗時(shí)的且無效率的過程，并且當(dāng)AC輸入電壓高于或低于其標(biāo)稱值或者位于電氣低壓(ELV)調(diào)光器的低端時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致問題，而驅(qū)動(dòng)電流的不一致性可能從燈具到燈具在視覺上顯示出來。對(duì)于這些問題典型的解決方案包括限制低端調(diào)光從而使驅(qū)動(dòng)電流中的低端不一致性模糊。然而這將導(dǎo)致靠近調(diào)光器的低端處的調(diào)節(jié)失效。
[0003]由此，將期望提供一種固態(tài)照明系統(tǒng)，其隨時(shí)間保持了一致的照明電流以及亮度，降低或消除了在制造期間對(duì)電源/燈具進(jìn)行返工的需要，實(shí)現(xiàn)了級(jí)聯(lián)燈具的一致性低端調(diào)光，改善了調(diào)光器的兼容性和/或設(shè)置了照明電流的硬上限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]大體上，在一方面，一種照明系統(tǒng)，包括連接到干線電壓并且配置為響應(yīng)于控制信號(hào)提供驅(qū)動(dòng)電流的功率轉(zhuǎn)換器；配置為提供指示著干線電壓的振幅的電壓感測(cè)信號(hào)的電壓測(cè)量電路；包括響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電流發(fā)射光的至少一個(gè)LED串的發(fā)光二極管(LED)模塊，并且配置為探測(cè)通過至少一個(gè)串的LED電流并且輸出指示著探測(cè)到的LED電流的電流反饋信號(hào)；以及驅(qū)動(dòng)器控制器，配置為響應(yīng)于電壓感測(cè)信號(hào)以及電流反饋信號(hào)輸出控制信號(hào)。
[0005]在另一方面，一種照明驅(qū)動(dòng)器，包括連接到干線電壓的功率轉(zhuǎn)換器并且配置為響應(yīng)于控制信號(hào)提供驅(qū)動(dòng)電流到固態(tài)照明負(fù)載；配置為提供指示著干線電壓的振幅的電壓感測(cè)信號(hào)的電壓測(cè)量電路；以及驅(qū)動(dòng)器控制器，配置為響應(yīng)于電壓感測(cè)信號(hào)以及指示著通過固態(tài)照明負(fù)載的照明電流的電流反饋信號(hào)輸出控制信號(hào)，其中功率轉(zhuǎn)換器提供驅(qū)動(dòng)電流從而將照明電流維持在選擇的恒定水平而無視干線電壓的振幅。
[0006]在另一方面，一種控制固態(tài)發(fā)光負(fù)載的方法包括轉(zhuǎn)換干線電壓從而提供驅(qū)動(dòng)電流到固態(tài)照明負(fù)載；生成指示著通過固態(tài)照明負(fù)載的照明電流的電流反饋信號(hào)；并且探測(cè)干線電壓的振幅，其中所述轉(zhuǎn)換包括響應(yīng)于所探測(cè)到的干線電壓的振幅和電流反饋信號(hào)而提供驅(qū)動(dòng)電流從而將從固態(tài)照明負(fù)載發(fā)射的光維持在選擇的恒定亮度。
[0007]如在這里用于本公開的目的，術(shù)語“LED”應(yīng)當(dāng)被理解為包括任何電致發(fā)光二極管或其他類型的能夠響應(yīng)于電信號(hào)生成輻射的基于載流子注入/結(jié)的系統(tǒng)。由此，術(shù)語LED包括但不限于各種響應(yīng)于電流發(fā)射光的基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、電致發(fā)光帶以及類似。特別地，術(shù)語LED指的是可以配置為生成在紅外光譜、紫外光譜以及可見光譜的各個(gè)部分(通常包括從接近400納米到接近700納米的輻射波長(zhǎng))中的一個(gè)或多個(gè)中的輻射的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導(dǎo)體以及有機(jī)發(fā)光二極管)。LED的一些例子包括但不限于各種類型的紅外LED、紫外LED、紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀LED、橙色LED、以及白色LED (在下面進(jìn)一步討論)。還應(yīng)當(dāng)理解的是LED可以配置為并且/或者被控制為針對(duì)給定的頻譜(例如，窄帶寬、寬帶寬)生成具有各種帶寬(例如，半高全寬，或者FWHM)的輻射，以及各種在給定的通用顏色分類之內(nèi)的主波長(zhǎng)。
[0008]例如，配置為基本上生成白光的LED的一個(gè)實(shí)施方式(例如，白色LED)可以包括多個(gè)管芯，其分別發(fā)射不同頻譜的電致發(fā)光，這些電致發(fā)光組合以混合形成基本上白色的光。在另一個(gè)實(shí)施方式中，白光LED可以與將具有第一頻譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換為不同的第二頻譜的電致發(fā)光的磷光體材料相關(guān)聯(lián)。在這種實(shí)施方式的一個(gè)例子中，具有相對(duì)短的波長(zhǎng)以及窄的帶寬頻譜的電致發(fā)光對(duì)磷光體材料進(jìn)行“栗浦”，其反過來輻射具有稍微寬泛的頻譜的更長(zhǎng)的波長(zhǎng)輻射。
[0009]術(shù)語“光源”應(yīng)當(dāng)被理解為指代各種輻射源中的任一個(gè)或多個(gè)，所述輻射源包括但不限于基于LED的源(包括如上面所限定的一個(gè)或多個(gè)LED)、白熾源(例如，熱絲燈，鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如，鈉蒸汽、水銀蒸汽和金屬鹵化物燈)、激光器、其他類型的電致發(fā)光源以及其他。
[0010]給定的光源可以配置為生成在可見頻譜內(nèi)、可見頻譜外或者二者的組合的電磁輻射。因此，術(shù)語“光”和“輻射”在此互換地使用。此外，光源可以包括作為整體組件的一個(gè)或多個(gè)濾波器(例如，顏色濾波器)、透鏡、或其他光學(xué)組件。同樣，應(yīng)當(dāng)理解的是光源可以針對(duì)包括但不限于指示、顯示以及/或者照明的各種應(yīng)用進(jìn)行配置?！罢彰髟础笔翘貏e配置為生成具有充分的強(qiáng)度從而有效地照明內(nèi)部或外部空間的輻射的光源。在本上下文中，“充分的強(qiáng)度”指的是在空間或環(huán)境中生成的可見頻譜中的充分的輻射功率(就輻射功率或“照明通量”而言，通常采用單位“流明”來表述來自光源的在所有方向上的總光輸出，)從而提供環(huán)境照明(即，可以直接感知的光以及可以例如在被全部或部分感知之前從多個(gè)中間表面中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行反射的光)。
[0011]術(shù)語“頻譜”應(yīng)當(dāng)被理解為指的是由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的輻射的一個(gè)或多個(gè)頻率(或波長(zhǎng))。相應(yīng)地，術(shù)語“頻譜”指的不僅是在可見范圍內(nèi)的頻率(或波長(zhǎng))，而且還有在紅外、紫外以及全部電磁頻譜的其他區(qū)域中的頻率(或波長(zhǎng))。同樣，給定的頻譜可以具有相對(duì)窄的帶寬(例如，具有基本上很少的頻率或波長(zhǎng)分量的FWHM)或者相對(duì)寬的帶寬(具有各種相對(duì)強(qiáng)度的多個(gè)頻率或波長(zhǎng)分量)。應(yīng)當(dāng)理解的是給定的頻譜可以是兩個(gè)或多個(gè)其他頻譜的混合結(jié)果(例如，混合分別從多個(gè)光源發(fā)射的輻射)。
[0012]術(shù)語“照明燈具”在這里用來指代以特定外形規(guī)格、構(gòu)件或封裝的一個(gè)或多個(gè)照明單元的實(shí)施方式或布置。術(shù)語“照明單元”在這里用來指代包括一個(gè)或多個(gè)相同類型或不同類型的光源的裝置。給定的照明單元可以具有多種用于光源的安裝布置、殼體/外殼布置和形狀以及/或電氣和機(jī)械連接配置中的任一個(gè)。此外，給定的照明單元可選地可以與各種其他與光源的操作相關(guān)的組件(例如，控制電路)相關(guān)聯(lián)(例如，包括、耦合到并且/或者封裝在一起)?！盎贚ED的照明單元”指的是包括一個(gè)或多個(gè)諸如上面所討論過的一個(gè)或多個(gè)LED串的基于LED的光源的照明單元，其單獨(dú)地存在或者與其他非基于LED的光源相組合?！岸嗤ǖ馈闭彰鲉卧傅氖腔贚ED或者非基于LED的照明單元，其包括至少兩個(gè)配置為分別生成不同輻射頻譜的光源，其中每個(gè)不同的源頻譜可以被稱為多通道照明單元的“通道”。
[0013]術(shù)語“控制器”在此大體上用于描述與一個(gè)或多個(gè)光源的操作相關(guān)的各種裝置?？刂破骺梢杂枚喾N方式(例如通過專用的硬件)來實(shí)施從而執(zhí)行這里所討論的各種功能?！疤幚砥鳌笔强刂破鞯囊粋€(gè)例子，其采用了一個(gè)或多個(gè)可以利用軟件(例如，微編碼)進(jìn)行編程從而執(zhí)行這里所討論的各種功能的微處理器?？刂破骺梢酝ㄟ^或者不通過采用處理器來實(shí)施，并且還可以實(shí)施為執(zhí)行一些功能的專用硬件以及執(zhí)行其他的功能的處理器(例如，一個(gè)或多個(gè)編程的微處理器和相關(guān)的電路)的組合。在本公開的各種實(shí)施例中所采用的控制器組件的例子包括但不限于傳統(tǒng)的微處理器、特定應(yīng)用集成電路(ASIC)以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA) ο
[0014]在各種實(shí)施中，處理器或者控制器可以與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)(在此一般地稱為“存儲(chǔ)器”，例如，諸如RAM、PR0M、EPR0M以及EEPR0M、軟盤、高密度盤、光盤、磁帶等的易失和非易失計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器)相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以利用一個(gè)或多個(gè)程序進(jìn)行編碼，當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)處理器和/或控制器上執(zhí)行所述程序時(shí)，執(zhí)行這里所討論的至少一些功能。各種存儲(chǔ)介質(zhì)可以固定在處理器或控制器之內(nèi)或者可以為可移植的，從而存儲(chǔ)在其上的一個(gè)或多個(gè)程序可以被加載進(jìn)處理器或控制器以便實(shí)施這里討論的本發(fā)明的各個(gè)方面。在這里用作一般意義上的術(shù)語“程序”或“計(jì)算機(jī)程序”指代可以用來對(duì)一個(gè)或多個(gè)處理器或控制器進(jìn)行編程的任何類型的計(jì)算機(jī)編碼(例如，軟件或微代碼)。
[0015]這里所使用的術(shù)語“可尋址的”指的是配置為接收目標(biāo)在于包括其本身的多個(gè)的設(shè)備的信息(例如，數(shù)據(jù))并且選擇性地對(duì)目標(biāo)在于其的特定信息進(jìn)行響應(yīng)的設(shè)備(例如，普通的光源、照明單元或燈具、與一個(gè)或多個(gè)光源或照明單元相關(guān)聯(lián)的控制器或處理器、其他非照明相關(guān)的設(shè)備等)。術(shù)語“可尋址的”通常與聯(lián)網(wǎng)環(huán)境(或者“網(wǎng)絡(luò)”，在下面進(jìn)一步討論)相關(guān)使用，其中經(jīng)由某一通信介質(zhì)或某些通信介質(zhì)將多個(gè)設(shè)備耦合在一起。
[0016]在一種網(wǎng)絡(luò)實(shí)施中，耦合到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備可以用作耦合到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)其他設(shè)備的控制器(例如，處于主機(jī)/從機(jī)關(guān)系)。在另一個(gè)實(shí)施中，聯(lián)網(wǎng)環(huán)境可以包括一個(gè)或多個(gè)配置用于控制耦合到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的專用控制