用于改進led燈具的性能和一致性的電流反饋的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明大體上設計控制固態(tài)照明設備。更具體地,這里所公開的各種發(fā)明裝置和方法涉及實施反饋控制從而改善固態(tài)照明設備的性能和一致性。
【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)換器拓撲結(jié)構(gòu)并且以開放環(huán)路的方式進行操作的功率電源。該功率電源可以包括存儲了功率曲線并且輸出作為控制信號的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號到功率因子控制(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降壓功率轉(zhuǎn)換器的瓦特數(shù)進行調(diào)整。PFC芯片可以典型地具有相對于增益而言的高達約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的且無效率的過程,并且當AC輸入電壓高于或低于其標稱值或者位于電氣低壓(ELV)調(diào)光器的低端時可能會導致問題,而驅(qū)動電流的不一致性可能從燈具到燈具在視覺上顯示出來。對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)動電流中的低端不一致性模糊。然而這將導致靠近調(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電源/燈具進行返工的需要,實現(xiàn)了級聯(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于控制信號提供驅(qū)動電流的功率轉(zhuǎn)換器;配置為提供指示著干線電壓的振幅的電壓感測信號的電壓測量電路;包括響應于驅(qū)動電流發(fā)射光的至少一個LED串的發(fā)光二極管(LED)模塊,并且配置為探測通過至少一個串的LED電流并且輸出指示著探測到的LED電流的電流反饋信號;以及驅(qū)動器控制器,配置為響應于電壓感測信號以及電流反饋信號輸出控制信號。
[0005]在另一方面,一種照明驅(qū)動器,包括連接到干線電壓的功率轉(zhuǎn)換器并且配置為響應于控制信號提供驅(qū)動電流到固態(tài)照明負載;配置為提供指示著干線電壓的振幅的電壓感測信號的電壓測量電路;以及驅(qū)動器控制器,配置為響應于電壓感測信號以及指示著通過固態(tài)照明負載的照明電流的電流反饋信號輸出控制信號,其中功率轉(zhuǎn)換器提供驅(qū)動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)光負載的方法包括轉(zhuǎn)換干線電壓從而提供驅(qū)動電流到固態(tài)照明負載;生成指示著通過固態(tài)照明負載的照明電流的電流反饋信號;并且探測干線電壓的振幅,其中所述轉(zhuǎn)換包括響應于所探測到的干線電壓的振幅和電流反饋信號而提供驅(qū)動電流從而將從固態(tài)照明負載發(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”應當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于電信號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于電流發(fā)射光的基于半導體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機發(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部分(通常包括從接近400納米到接近700納米的輻射波長)中的一個或多個中的輻射的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導體以及有機發(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、藍色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀LED、橙色LED、以及白色LED (在下面進一步討論)。還應當理解的是LED可以配置為并且/或者被控制為針對給定的頻譜(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。
[0008]例如,配置為基本上生成白光的LED的一個實施方式(例如,白色LED)可以包括多個管芯,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。在另一個實施方式中,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聯(lián)。在這種實施方式的一個例子中,具有相對短的波長以及窄的帶寬頻譜的電致發(fā)光對磷光體材料進行“栗浦”,其反過來輻射具有稍微寬泛的頻譜的更長的波長輻射。
[0009]術(shù)語“光源”應當被理解為指代各種輻射源中的任一個或多個,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或多個LED)、白熾源(例如,熱絲燈,鹵素燈)、熒光源、磷光源、高強度放電源(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或多個濾波器(例如,顏色濾波器)、透鏡、或其他光學組件。同樣,應當理解的是光源可以針對包括但不限于指示、顯示以及/或者照明的各種應用進行配置。“照明源”是特別配置為生成具有充分的強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中間表面中的一個或多個進行反射的光)。
[0011]術(shù)語“頻譜”應當被理解為指的是由一個或多個光源產(chǎn)生的輻射的一個或多個頻率(或波長)。相應地,術(shù)語“頻譜”指的不僅是在可見范圍內(nèi)的頻率(或波長),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)。同樣,給定的頻譜可以具有相對窄的帶寬(例如,具有基本上很少的頻率或波長分量的FWHM)或者相對寬的帶寬(具有各種相對強度的多個頻率或波長分量)。應當理解的是給定的頻譜可以是兩個或多個其他頻譜的混合結(jié)果(例如,混合分別從多個光源發(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)件或封裝的一個或多個照明單元的實施方式或布置。術(shù)語“照明單元”在這里用來指代包括一個或多個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/或電氣和機械連接配置中的任一個。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的組件(例如,控制電路)相關聯(lián)(例如,包括、耦合到并且/或者封裝在一起)。“基于LED的照明單元”指的是包括一個或多個諸如上面所討論過的一個或多個LED串的基于LED的光源的照明單元,其單獨地存在或者與其他非基于LED的光源相組合。“多通道”照明單元指的是基于LED或者非基于LED的照明單元,其包括至少兩個配置為分別生成不同輻射頻譜的光源,其中每個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或多個光源的操作相關的各種裝置??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€例子,其采用了一個或多個可以利用軟件(例如,微編碼)進行編程從而執(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施,并且還可以實施為執(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,一個或多個編程的微處理器和相關的電路)的組合。在本公開的各種實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、特定應用集成電路(ASIC)以及現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) ο
[0014]在各種實施中,處理器或者控制器可以與一個或多個存儲介質(zhì)(在此一般地稱為“存儲器”,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算機存儲器)相關聯(lián)。在一些實施方式中,存儲介質(zhì)可以利用一個或多個程序進行編碼,當在一個或多個處理器和/或控制器上執(zhí)行所述程序時,執(zhí)行這里所討論的至少一些功能。各種存儲介質(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,從而存儲在其上的一個或多個程序可以被加載進處理器或控制器以便實施這里討論的本發(fā)明的各個方面。在這里用作一般意義上的術(shù)語“程序”或“計算機程序”指代可以用來對一個或多個處理器或控制器進行編程的任何類型的計算機編碼(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在于包括其本身的多個的設備的信息(例如,數(shù)據(jù))并且選擇性地對目標在于其的特定信息進行響應的設備(例如,普通的光源、照明單元或燈具、與一個或多個光源或照明單元相關聯(lián)的控制器或處理器、其他非照明相關的設備等)。術(shù)語“可尋址的”通常與聯(lián)網(wǎng)環(huán)境(或者“網(wǎng)絡”,在下面進一步討論)相關使用,其中經(jīng)由某一通信介質(zhì)或某些通信介質(zhì)將多個設備耦合在一起。
[0016]在一種網(wǎng)絡實施中,耦合到網(wǎng)絡的一個或多個設備可以用作耦合到網(wǎng)絡的一個或多個其他設備的控制器(例如,處于主機/從機關系)。在另一個實施中,聯(lián)網(wǎng)環(huán)境可以包括一個或多個配置用于控制耦合到網(wǎng)絡的一個或多個設備的專用控制