可調光照明設備和對可調光照明設備進行調光的方法
【專利說明】可調光照明設備和對可調光照明設備進行調光的方法
[0001]本申請是分案申請，原案申請為國際申請號PCT/US2012/049874、申請日2012年8月7日的國際申請(2014年2月10日進入中國國家階段，國家申請號201280039117.X)。
[0002]相關申請的交叉引用
[0003]本申請要求標題為“可調光照明裝置”且于2011年8月8日提交的臨時專利申請N0.61/521, 315的優先權，該專利申請的整個內容通過引用并入本文。
技術領域
[0004]本發明涉及照明控制，并且更具體地，涉及用于對包括多個發光元件的照明設備進行調光的方法。
【背景技術】
[0005]發出白色光的大功率LED已經成為一般固態照明應用的選擇。這種大功率白色LED在亮度上已經有所進展并且能夠具有1001m/W至超過2001m/W的發光功效。當代單個大功率LED的輸入功率能夠為大約0.5W至10W以上。
[0006]這種大功率LED能夠產生相當大的熱量，而其面積僅大約1mm2并且相對薄，因此，對封裝的要求會是具有挑戰性且昂貴的。如今，裸露大功率LED芯片的成本典型地能夠遠在$1.00以下(例如，$0.10)，但是封裝LED可能花費大約$1.50-$3.00。這使得高輸出(例如，3000+流明)固態照明設備相對昂貴并且例如不是在辦公室、工業和其它照明應用中常用的熒光燈具的商業上可行的替代品。此外，需要光學器件來將高亮度點光源轉換成用于例如在辦公室照明應用中的空間照明(其中炫光控制是重要的)的基本上均勻的寬角度發光是極具挑戰性的。
[0007]能夠使用脈沖寬度調制(PWM)來控制由固態照明設備產生的光量。在這種情況下，以具有可變脈沖寬度的高頻脈沖形式供應全功率或零功率。每個脈沖周期的脈沖持續時間的比率，一般被稱為占空比，確定每個脈沖周期的平均功率量。在PWM控制中，產生的光量取決于占空比。
[0008]在SSL系統中的PWM的缺點能夠包括由于驅動電流的頻繁切換的影響，諸如在照明設備的控制系統和其它部件中由于寄生電磁效應而引起的功率損耗，由于來自由電致伸縮或其它效應而引起的振動的機械應力的可聽噪音和部件疲勞和/或來自從系統發出的電磁輻射的電磁干擾(EMI)。
[0009]因此，存在對克服本領域中的至少一個缺陷的解決方案的需要。
[0010]提供此背景信息以揭露由申請人確信的與本發明可能相關的信息。不意在承認，也不應當理解為先前信息的任何內容構成針對本發明的現有技術。

【發明內容】

[0011]本發明的目的是提供一種可調光照明設備。根據本發明的一個方面，提供了一種照明設備，該照明設備包括:多個發光元件(LEE)組，每個LEE組包括一個或多個LEE并且被配置成當在標稱工作條件下被加電時提供標稱光輸出，LEE組獨立可加電；以及控制器，該控制器可操作地連接到LEE組并且被配置成基于調光信號確定二進制調光代碼，二進制調光代碼具有多個比特，每個LEE組與調光代碼的對應比特相關聯，該控制器進一步被配置成基于調光代碼的對應比特的比特值來對每個LEE組加電。
[0012]根據本發明的另一個方面，提供了一種用于控制包括多個發光元件(LEE)組的照明設備的光輸出的方法，每個LEE組被配置成當在標稱工作條件下被加電時提供標稱光輸出，LEE組獨立可加電，該方法包括如下步驟:提供具有多個比特的二進制調光代碼；提供每個LEE組與調光代碼的對應比特的關聯；以及基于調光代碼的對應比特的比特值來對每個LEE組加電；因此，照明設備的光輸出對應于被加電的LEE組的光輸出的疊加。
[0013]根據本發明的另一個方面，提供了一種用于配置可調光照明設備的方法；該方法包括:為可調光照明設備提供對多個發光元件(LEE)組，每個LEE組包括一個或多個LEE ;將LEE組配置成使得它們能夠被獨立加電；提供控制器，該控制器被配置成基于調光信號來確定二進制調光代碼，所述二進制調光代碼具有多個比特；利用每個LEE組與調光代碼的對應比特的關聯配置控制器；以及配置控制器以基于對應于每個LEE組與調光代碼的對應比特的關聯的調光代碼的對應比特的比特值來對每個LEE組加電；因而，可調光照明設備被配置成經被加電的LEE組的光輸出的可控疊加來控制照明設備的光輸出。
[0014]在某些實現方式中，照明設備包括被布置成從LEE組接收光的均勻器，該均勻器被配置成將從LEE組接收的光均勻化以及提供均勻的光，該均勻的光具有比由均勻器從LEE組接收的光更加均勻的外部特性。
【附圖說明】
[0015]提供下面描述的附圖來說明本發明的實施例的各個方面。
[0016]圖1A圖示根據本發明的實施例的可調光照明設備的框圖。
[0017]圖1B圖示根據本發明的實施例的如在圖1A中所圖示的用于對照明設備進行調光的方法的流程圖。
[0018]圖1C圖示根據圖1B中所圖示的方法的在照明設備中的LEE組的工作條件下的二進制調光代碼的比特的不例關聯。
[0019]圖2圖示示例平方律調光功能。
[0020]圖3圖示根據本發明的實施例的包括光片的示例照明設備的透視示意圖。
[0021 ] 圖4圖示根據本發明的互連到LEE組的實施例的圖3的光片中的LEE的串聯連接。
[0022]圖5圖示基于倒裝芯片LEE的圖3中所圖示的光片的變型的沿著線3_3的截面圖。
[0023]圖6圖示基于垂直LEE的圖3中所圖示的光片的變型的沿著線3_3的截面圖。
[0024]圖7圖示根據實施例的包括在照明設備中的相鄰LEE之間的光片中的導體連接的圖3的光片的另一個截面圖。
[0025]圖8圖示根據實施例的照明設備的原理電路圖。
[0026]圖9A示意性地圖示根據實施例的包括用于照明設備的LEE組的螺旋地布置的示例串的光片的頂視圖。
[0027]圖9B示意性地圖示穿過線B-B的圖9A中所圖示的LEE組的示例串的細節。
[0028]圖10圖示根據本發明的實施例的用于在照明設備中使用的兩個LEE組的示例串的布線圖。
[0029]圖11A圖示根據本發明的實施例的包括可操作地布置在基板上并且與示例光引導件的邊緣相聯接的一串LEE組的示例照明設備的部件的截面圖。
[0030]圖11B圖示圖11A中所圖示的示例照明設備的部件的透視圖。
[0031]圖12A圖示根據本發明的實施例的包括與示例光引導件的一個或多個邊緣可操作地相聯接的三串LEE組的另一個示例照明設備的部件的截面圖。
[0032]圖12B圖示圖12A中所圖示的示例照明設備的部件的透視圖。
[0033]圖13A圖示根據本發明的實施例的包括與示例光引導件的五個邊緣可操作地相聯接的五串LEE組的另一個示例照明設備的部件的截面圖。
[0034]圖13B圖示圖13A中所圖示的示例照明設備的部件的透視圖。
【具體實施方式】
[0035]定義
[0036]例如，術語“發光元件(LEE)”被用來限定當通過在其兩端施加電位差或使電流經過它而加電時在包括可見區、紅外區和/或紫外區的電磁頻譜的區域的任意區域或組合中發出輻射的任意設備。發光元件能夠具有單色、準單色、多色或寬帶頻譜發光特性。發光元件的示例包括:半導體；有機、或聚合物/聚合體發光二極管；光栗浦磷光體涂敷的發光二極管；光栗浦納米結晶發光二極管；或任意其它類似的發光設備，如本領域的技術人員容易地理解的。此外，術語發光元件可以被用來指發出輻射的特定設備，例如LED管芯，和/或指發出輻射的特定設備連同所述一個或多個特定設備被放置在其中的殼體或封裝的組合，例如，LED封裝。發光元件的進一步的示例包括激光器，特別是半導體激光器，諸如VCSEL(垂直腔表面發射激光器)和邊緣發射激光器。進一步的示例可以包括超發光二極管和其它超發光設備。
[0037]術語“照明設備”被用來指照明裝置、燈具、裝配件、燈、燈泡和被配置成空間照明提供光的其它照明設備。
[0038]術語“光輸出”或照明在本文中被用來指由照明設備提供的光的一個或多個方面，例如，光量、光的色度、輻射通量、光通量、發光圖案(也被稱為光分布圖案或光度分布或者與光分布圖案或光度分布相關聯)或由照明設備提供的光的其它方面。
[0039]根據本發明的各方面，提供一種包括布置在LEE組中的多個LEE的照明設備，所述LEE組能夠被單獨加電/激活。應注意，術語加電和激活在本文中可交換地使用并且可以指提供與標稱工作條件相關聯的全功率或部分功率。根據實施例，照明設備被配置成基于由調光信號提供的調光代碼的對應比特的比特值來加電各個LEE組。這可以被稱為“二進制調光”。各LEE組當被加電或激活時可以處于完全接通或斷開比特或被供應與完全接通工作條件相關聯的功率的一部分。
[0040]圖1A為根據本發明的實施例的照明設備100的框圖。照明設備包括控制器110、N個(多個)LEE組120和可選的均勻器130。控制器110被配置成接收調光信號119以及控制N個驅動電流113。調光信號119由直接或間接地與用戶接口連接的信號發生器(未示出)產生。信號發生器可具有直接用戶接口(例如，調光開關)或間接用戶接口(例如，用于無線控制)。控制器110控制與功率源(未示出)獨立地相結合的驅動電流113。N個LEE組120被配置成通過單獨可控的驅動電流113而彼此獨立地可控。取決于實施例，例如，在利用某些形式的反饋控制的實施例中，基于所獲得的關于照明設備100的一個或多個部件的感測的工作條件的信號，考慮到可能引起的參數相互關系，這種獨立控制可以是完全獨立的或部分依賴的。
[0041]取決于實施例，調光信號或其一部分可以被配置為模擬信號、數字信號或混合的模擬/數字信號。據此，二進制調光代碼可以以模擬、數字或混合的模擬/數字形式被編碼(也被稱為嵌入)到調光信號中。取決于實施例，二進制調光代碼可以對應于調光信號的一部分或形成調光信號的一部分。取決于實施例，調光信號可以經照明設備的有線和/或無線接口被提供。取決于實施例，二進制調光代碼可以在進一步被配置成對照