發(fā)光器件(led)燈具控制系統(tǒng)及相關(guān)方法
【專利說明】發(fā)光器件(LED)燈具控制系統(tǒng)及相關(guān)方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年2月8日提交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)13/762，923的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部公開內(nèi)容結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]此處公開的主題整體涉及光發(fā)射器封裝件、系統(tǒng)、以及方法。更具體地，此處公開的主題涉及具有以較低成本改進(jìn)的性能的發(fā)光器件(LED)燈具控制系統(tǒng)及相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0004]諸如發(fā)光二極管或者發(fā)光器件(LED)等發(fā)光器件被廣泛用于在商業(yè)區(qū)位和住宅區(qū)位提供具有成本效益的照明。目前，當(dāng)前市場中通常利用兩種方法用于管理和控制從LED燈具輸出的光。第一種方法涉及生產(chǎn)效率最高的LED燈具并且允許燈具經(jīng)過一定時(shí)間段丟失流明。該LED燈具通常被設(shè)計(jì)成具有比照亮一個(gè)給定空間實(shí)際所需的流明多10% -15%的流明，從而允許LED燈具在燈具的設(shè)計(jì)壽命的中點(diǎn)提供“額定的”照明水平。因此，按照該方式設(shè)計(jì)的LED燈具提供在其壽命的前半期提供過多的照明并且在其壽命的后半期提供打折的照明度(lighting level)(即，從額定照明度回落)。
[0005]用于管理和控制LED燈具輸出的第二種方法涉及使用被設(shè)計(jì)成隨著時(shí)間推移增加LED燈具的功率，以保持以初始額定亮度級(jí)的光輸出的電路。雖然因?yàn)榱炼燃?jí)(lightlevel)在燈具的有效壽命期間不改變，避免了設(shè)計(jì)平均/均值流明輸出的需要，但是從合規(guī)管理的視角來看這種方法較不理想，因?yàn)楸仨氂善洹敖Y(jié)尾”功率，而非其初始功率來定義燈具的瓦特?cái)?shù)。而且，這種類型的LED燈具還可包括以下一種電路，S卩，被設(shè)計(jì)成當(dāng)燈具不能夠保持初始亮度級(jí)時(shí)或者當(dāng)流明水平已降至預(yù)定閾值以下時(shí)，閃爍或者提供一些其他視覺的“壽命結(jié)束”指示。盡管該視覺指示對(duì)于警告設(shè)施維護(hù)人員替換燈具是有用的，但是存在可使用不包括內(nèi)置視覺警報(bào)的減值LED燈具的許多其他應(yīng)用。即，針對(duì)能夠利用具有減值的照明的燈具的應(yīng)用，LED燈具包括實(shí)際上形同虛設(shè)的上述視覺指示結(jié)構(gòu)。
[0006]因此，盡管存在通過有效方式利用LED燈具的各種方法，但是仍然需要使用LED燈具提供成本效益照明的進(jìn)一步操作的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開，此處提供并且描述新的發(fā)光器件(LED)燈具控制系統(tǒng)及相關(guān)方法。因此，此處本公開的目的是提供一種示例性的系統(tǒng)和方法，該示例性的系統(tǒng)可包括被配置為以照明輸出水平發(fā)射光的至少一個(gè)LED和被配置為測量由LED發(fā)射的光的照明輸出水平的至少一個(gè)光傳感器。該系統(tǒng)還可包括控制單元，控制單元被配置為檢測由降至原照明輸出水平以下的至少一個(gè)LED發(fā)射的照明輸出水平并且使該至少一個(gè)LED的照明輸出水平增加，以產(chǎn)生與區(qū)域內(nèi)的原照明輸出水平相關(guān)聯(lián)的預(yù)定照明度。
[0008]可以硬件、軟件、固件、或者其任意組合實(shí)現(xiàn)此處描述的主題。因此，此處使用的術(shù)語“功能”或者“模塊”指用于實(shí)現(xiàn)所描述的特征的硬件，其還可包括軟件和/或固件組件。在一種示例性實(shí)現(xiàn)方式中，使用計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)此處描述的主題，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，當(dāng)由計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行指令時(shí)，該指令控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行各步驟。適用于實(shí)現(xiàn)此處描述的主題的示例性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括諸如磁盤存儲(chǔ)器設(shè)備、芯片存儲(chǔ)器設(shè)備、可編程的邏輯設(shè)備、以及專用集成電路等非暫存性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。此外，實(shí)現(xiàn)此處描述的主題的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以位于單個(gè)設(shè)備或者計(jì)算平臺(tái)上或者可以分布在多個(gè)設(shè)備或者多個(gè)計(jì)算平臺(tái)上。
[0009]通過此處公開的主題至少全部或者部分地實(shí)現(xiàn)了從本文的公開中變得顯而易見的本公開的這些目的和其他目的。
【附圖說明】
[0010]通過應(yīng)當(dāng)結(jié)合僅通過說明性和非限制的實(shí)施例的方式給出的所附附圖來閱讀的下列細(xì)節(jié)描述，將更易于理解本主題的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0011]圖1是示出了根據(jù)本公開的一方面的LED燈具控制系統(tǒng)的框圖；
[0012]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)LED燈的一個(gè)實(shí)施方式的截面圖；
[0013]圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)LED封裝件的另一個(gè)實(shí)施方式的截面圖；
[0014]圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的截面圖；
[0015]圖5示出了根據(jù)本文中的公開的LED設(shè)備的發(fā)光區(qū)域的截面圖；
[0016]圖6是基于現(xiàn)有技術(shù)的暗燈槽的LED燈具的透視圖；
[0017]圖7示出了根據(jù)本文中的公開的被集成在LED燈具的電子裝置殼體中的驅(qū)動(dòng)器模塊和通信模塊；
[0018]圖8是示出了根據(jù)本文中的公開的一方面的視覺舒適水平與高端修剪水平之間的圖表關(guān)系的曲線圖；
[0019]圖9是示出了根據(jù)本文中的公開的一方面的用于操作LED燈具控制系統(tǒng)的示例性方法的流程圖；以及
[0020]圖10是示出了根據(jù)本文中的公開的一方面的用于操作燈具的組的LED照明控制系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]此處公開的主題涉及通過更為有效的方式提供照明條件的發(fā)光二極管或者器件(LED)燈具控制系統(tǒng)。一方面，可以提供包括控制系統(tǒng)的照明系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可用于操作并且管理被定位在限定區(qū)域中的多個(gè)LED燈具?？刂葡到y(tǒng)還可利用光傳感器獲得與限定區(qū)域中的多個(gè)LED燈具和/或周圍照明相關(guān)聯(lián)的照明輸出信息，從而以更為有效的方式操作LED燈具。通過優(yōu)化多個(gè)LED燈具的操作，可以自動(dòng)或者通過諸如系統(tǒng)管理員等其他方式提供足夠的照明，同時(shí)，延長LED燈具的壽命并且節(jié)省了寶貴的能源。
[0022]參考圖1，一般以100表示的照明控制系統(tǒng)可包括控制單元102，控制單元102被配置為(諸如，自動(dòng)地)操作和管理諸如一個(gè)或者多個(gè)LED燈具KM1I等的一個(gè)或者多個(gè)燈或者光源。盡管圖1中未示出，然而，LED燈具KM1I中的每個(gè)可被配置為包括耦接至LED串電路的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器電路，發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器電路和LED串電路可安裝在基板的表面上。此處使用的術(shù)語“安裝在…上”可包括下列配置:LED芯片LED封裝件可經(jīng)由焊接、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、粘合劑、膠水、粘貼、和/或任何其他合適的附接材料和/或方法物理地和/或電連接至基板的一部分。LED驅(qū)動(dòng)器電路可耦接至AC電壓電源，AC電壓電源可將交流電信號(hào)(電流和電壓)提供至致使發(fā)射光的LED串電路和其他電路。例如，每個(gè)LED燈具104中的LED串電路可包括數(shù)個(gè)LED芯片(或者其他固態(tài)光發(fā)射器)，被布置成數(shù)個(gè)LED的組或者集，其中，每個(gè)組或者集優(yōu)選為相對(duì)于每個(gè)其他組或者另一集是單獨(dú)地可控制的。就一些方面而言，LED串電路可包括LED芯片的多維(例如，二維)陣列。可選地，LED芯片可被布置成LED芯片的在一個(gè)或者多個(gè)互斥的組、段、或者集。
[0023]通常，發(fā)光二極管包括被夾持在相對(duì)的摻雜層之間的半導(dǎo)體材料的一個(gè)或者多個(gè)有源層。當(dāng)跨摻雜層施加偏壓時(shí)，則將空穴(holes)和電子注入到有源層中，空穴和電子在有源層中重新組合，以產(chǎn)生光。光從有源層并且從LED的各個(gè)表面發(fā)射。為了使用電路中的LED芯片或者其他類似配置，已知的是，將LED芯片放入在封裝件中，以提供環(huán)境和/或機(jī)械保護(hù)、顏色選擇、光聚焦等。LED封裝件還可包括用于將LED封裝件電連接至外部電路的電引線、接觸、或者跡線。在圖2中示出的LED封裝件210中，通過焊接接縫或者導(dǎo)電環(huán)氧樹脂可將單個(gè)LED芯片212安裝在反射杯213上。一條或者多條焊線211可將LED芯片212的歐姆接觸連接至引線215A和/或215B，引線215A和/或215B可附接至反射杯213或者與反射杯213集成?？梢允褂冒T如磷光體等的波長轉(zhuǎn)換材料的密封材料216填充反射杯213。通過磷光體可以吸收由LED發(fā)射的第一波長的光，從而可響應(yīng)地發(fā)射第二波長的光。然后，可將整個(gè)組裝件密封在干凈的保護(hù)樹脂214中，保護(hù)樹脂214可以透鏡的形狀成形，以校準(zhǔn)從LED芯片212發(fā)射的光。盡管反射杯213可在向上方向上引導(dǎo)光，但是當(dāng)光被反射時(shí)(即，由于實(shí)際反射體表面的反射率小于100%，所以一些光可能被反射杯吸收)，可能產(chǎn)生光損耗。此外，對(duì)于諸如圖2中所示的LED封裝件210等的封裝件來說，保溫性是一個(gè)問題，因?yàn)橥ㄟ^引線215A、215B難以將熱量提取。
[0024]圖3中示出的常規(guī)LED封裝件320可能更適用于產(chǎn)生更多熱量的高功率操作。在LED封裝件320中，可將一個(gè)或者多個(gè)LED芯片322安裝在諸如印刷電路板(PCB)載體等的載體、基板、或者基臺(tái)323上。安裝在基臺(tái)323上的金屬反射體324包圍LED芯片322并且將由LED芯片322發(fā)射的光反射遠(yuǎn)離LED封裝件320。反射體324還可為LED芯片322提供機(jī)械保護(hù)。LED芯片322上的歐姆接觸與基臺(tái)323上的電跡線325A、325B之間制作了一條或者多條焊線連接327。然后，可以使用密封物326覆蓋安裝的LED芯片322，密封物(encapsulant) 326可為芯片提供環(huán)境和機(jī)械保護(hù)，同時(shí)，還用作透鏡。通過焊接或者環(huán)氧膠粘(epoxy bond)可使金屬反射體324附接至載體。
[0025]可以通過包括一種或者多種磷光體的轉(zhuǎn)換材料涂覆LED芯片，諸如設(shè)置于圖3的LED封裝件320中的哪些LED芯片，其中磷光體吸收LED光中的至少一些。LED芯片可發(fā)射不同波長的光，使得LED芯片發(fā)射來自LED和磷光體的光的組合。通過使用多種不同的方法可以將磷光體涂覆一個(gè)或多個(gè)LED芯片，其中都是Chitnis等人申請(qǐng)的并且名稱都為“WaferLevel Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method，，的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)11/656，759和11/899，790中描述了一種合適的方法?？商娲兀褂弥T如電泳沉積(EPD)等的其他方法可以涂覆LED，其中在Tarsa等人申請(qǐng)的名稱為“Close LoopElectrophoretic Deposit1n of Semiconductor Devices”的美國專利申請(qǐng)?zhí)?11/473，089中描述了一種合適的EF1D方法。
[0026]就一些方面而言，可以使用一種或者多種磷光體至少部分地涂覆一個(gè)或者多個(gè)LED芯片，尤其是諸如陶瓷基的基臺(tái)、透鏡、和/或跡線的各部分等光發(fā)射器封裝件的各部分。磷光體可吸收來自LED芯片的光的一部分并且發(fā)射不同波長的光，以使得光發(fā)射器封裝件發(fā)射來自各個(gè)LED芯片和磷光體的光的組合。例如，就一些方面而言，光發(fā)射器封裝件發(fā)射被視為白光的光，這由從LED芯片和磷光體發(fā)射的光的組合所產(chǎn)生。就一些方面而言，白光發(fā)射封裝件可包括LED芯片和磷光體，LED芯片發(fā)射藍(lán)色波長光譜內(nèi)的光，并且磷光體吸收藍(lán)色光中一些并且重新發(fā)射黃色波長光譜內(nèi)的光。因此，封裝件可發(fā)射藍(lán)色光與黃色光的白光組合。
[0027]圖4中所示的另一常規(guī)L