可調(diào)光照明設(shè)備和對(duì)可調(diào)光照明設(shè)備進(jìn)行調(diào)光的方法
【專利說明】可調(diào)光照明設(shè)備和對(duì)可調(diào)光照明設(shè)備進(jìn)行調(diào)光的方法
[0001]本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，原案申請(qǐng)為國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/US2012/049874、申請(qǐng)日2012年8月7日的國(guó)際申請(qǐng)(2014年2月10日進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段，國(guó)家申請(qǐng)?zhí)?01280039117.X)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本申請(qǐng)要求標(biāo)題為“可調(diào)光照明裝置”且于2011年8月8日提交的臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/521, 315的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及照明控制，并且更具體地，涉及用于對(duì)包括多個(gè)發(fā)光元件的照明設(shè)備進(jìn)行調(diào)光的方法。
【背景技術(shù)】
[0005]發(fā)出白色光的大功率LED已經(jīng)成為一般固態(tài)照明應(yīng)用的選擇。這種大功率白色LED在亮度上已經(jīng)有所進(jìn)展并且能夠具有1001m/W至超過2001m/W的發(fā)光功效。當(dāng)代單個(gè)大功率LED的輸入功率能夠?yàn)榇蠹s0.5W至10W以上。
[0006]這種大功率LED能夠產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，而其面積僅大約1mm2并且相對(duì)薄，因此，對(duì)封裝的要求會(huì)是具有挑戰(zhàn)性且昂貴的。如今，裸露大功率LED芯片的成本典型地能夠遠(yuǎn)在$1.00以下(例如，$0.10)，但是封裝LED可能花費(fèi)大約$1.50-$3.00。這使得高輸出(例如，3000+流明)固態(tài)照明設(shè)備相對(duì)昂貴并且例如不是在辦公室、工業(yè)和其它照明應(yīng)用中常用的熒光燈具的商業(yè)上可行的替代品。此外，需要光學(xué)器件來將高亮度點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成用于例如在辦公室照明應(yīng)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(fā)光是極具挑戰(zhàn)性的。
[0007]能夠使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)來控制由固態(tài)照明設(shè)備產(chǎn)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(yīng)全功率或零功率。每個(gè)脈沖周期的脈沖持續(xù)時(shí)間的比率，一般被稱為占空比，確定每個(gè)脈沖周期的平均功率量。在PWM控制中，產(chǎn)生的光量取決于占空比。
[0008]在SSL系統(tǒng)中的PWM的缺點(diǎn)能夠包括由于驅(qū)動(dòng)電流的頻繁切換的影響，諸如在照明設(shè)備的控制系統(tǒng)和其它部件中由于寄生電磁效應(yīng)而引起的功率損耗，由于來自由電致伸縮或其它效應(yīng)而引起的振動(dòng)的機(jī)械應(yīng)力的可聽噪音和部件疲勞和/或來自從系統(tǒng)發(fā)出的電磁輻射的電磁干擾(EMI)。
[0009]因此，存在對(duì)克服本領(lǐng)域中的至少一個(gè)缺陷的解決方案的需要。
[0010]提供此背景信息以揭露由申請(qǐng)人確信的與本發(fā)明可能相關(guān)的信息。不意在承認(rèn)，也不應(yīng)當(dāng)理解為先前信息的任何內(nèi)容構(gòu)成針對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)光照明設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種照明設(shè)備，該照明設(shè)備包括:多個(gè)發(fā)光元件(LEE)組，每個(gè)LEE組包括一個(gè)或多個(gè)LEE并且被配置成當(dāng)在標(biāo)稱工作條件下被加電時(shí)提供標(biāo)稱光輸出，LEE組獨(dú)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(diào)光信號(hào)確定二進(jìn)制調(diào)光代碼，二進(jìn)制調(diào)光代碼具有多個(gè)比特，每個(gè)LEE組與調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特相關(guān)聯(lián)，該控制器進(jìn)一步被配置成基于調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的比特值來對(duì)每個(gè)LEE組加電。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)發(fā)光元件(LEE)組的照明設(shè)備的光輸出的方法，每個(gè)LEE組被配置成當(dāng)在標(biāo)稱工作條件下被加電時(shí)提供標(biāo)稱光輸出，LEE組獨(dú)立可加電，該方法包括如下步驟:提供具有多個(gè)比特的二進(jìn)制調(diào)光代碼；提供每個(gè)LEE組與調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的關(guān)聯(lián)；以及基于調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的比特值來對(duì)每個(gè)LEE組加電；因此，照明設(shè)備的光輸出對(duì)應(yīng)于被加電的LEE組的光輸出的疊加。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于配置可調(diào)光照明設(shè)備的方法；該方法包括:為可調(diào)光照明設(shè)備提供對(duì)多個(gè)發(fā)光元件(LEE)組，每個(gè)LEE組包括一個(gè)或多個(gè)LEE ;將LEE組配置成使得它們能夠被獨(dú)立加電；提供控制器，該控制器被配置成基于調(diào)光信號(hào)來確定二進(jìn)制調(diào)光代碼，所述二進(jìn)制調(diào)光代碼具有多個(gè)比特；利用每個(gè)LEE組與調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的關(guān)聯(lián)配置控制器；以及配置控制器以基于對(duì)應(yīng)于每個(gè)LEE組與調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的關(guān)聯(lián)的調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的比特值來對(duì)每個(gè)LEE組加電；因而，可調(diào)光照明設(shè)備被配置成經(jīng)被加電的LEE組的光輸出的可控疊加來控制照明設(shè)備的光輸出。
[0014]在某些實(shí)現(xiàn)方式中，照明設(shè)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(fā)明的實(shí)施例的各個(gè)方面。
[0016]圖1A圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可調(diào)光照明設(shè)備的框圖。
[0017]圖1B圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的如在圖1A中所圖示的用于對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行調(diào)光的方法的流程圖。
[0018]圖1C圖示根據(jù)圖1B中所圖示的方法的在照明設(shè)備中的LEE組的工作條件下的二進(jìn)制調(diào)光代碼的比特的不例關(guān)聯(lián)。
[0019]圖2圖示示例平方律調(diào)光功能。
[0020]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括光片的示例照明設(shè)備的透視示意圖。
[0021 ] 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的互連到LEE組的實(shí)施例的圖3的光片中的LEE的串聯(lián)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(jù)實(shí)施例的包括在照明設(shè)備中的相鄰LEE之間的光片中的導(dǎo)體連接的圖3的光片的另一個(gè)截面圖。
[0025]圖8圖示根據(jù)實(shí)施例的照明設(shè)備的原理電路圖。
[0026]圖9A示意性地圖示根據(jù)實(shí)施例的包括用于照明設(shè)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(xì)節(jié)。
[0028]圖10圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在照明設(shè)備中使用的兩個(gè)LEE組的示例串的布線圖。
[0029]圖11A圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括可操作地布置在基板上并且與示例光引導(dǎo)件的邊緣相聯(lián)接的一串LEE組的示例照明設(shè)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(shè)備的部件的透視圖。
[0031]圖12A圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括與示例光引導(dǎo)件的一個(gè)或多個(gè)邊緣可操作地相聯(lián)接的三串LEE組的另一個(gè)示例照明設(shè)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(shè)備的部件的透視圖。
[0033]圖13A圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括與示例光引導(dǎo)件的五個(gè)邊緣可操作地相聯(lián)接的五串LEE組的另一個(gè)示例照明設(shè)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(shè)備的部件的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]定義
[0036]例如，術(shù)語(yǔ)“發(fā)光元件(LEE)”被用來限定當(dāng)通過在其兩端施加電位差或使電流經(jīng)過它而加電時(shí)在包括可見區(qū)、紅外區(qū)和/或紫外區(qū)的電磁頻譜的區(qū)域的任意區(qū)域或組合中發(fā)出輻射的任意設(shè)備。發(fā)光元件能夠具有單色、準(zhǔn)單色、多色或?qū)拵ьl譜發(fā)光特性。發(fā)光元件的示例包括:半導(dǎo)體；有機(jī)、或聚合物/聚合體發(fā)光二極管；光栗浦磷光體涂敷的發(fā)光二極管；光栗浦納米結(jié)晶發(fā)光二極管；或任意其它類似的發(fā)光設(shè)備，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地理解的。此外，術(shù)語(yǔ)發(fā)光元件可以被用來指發(fā)出輻射的特定設(shè)備，例如LED管芯，和/或指發(fā)出輻射的特定設(shè)備連同所述一個(gè)或多個(gè)特定設(shè)備被放置在其中的殼體或封裝的組合，例如，LED封裝。發(fā)光元件的進(jìn)一步的示例包括激光器，特別是半導(dǎo)體激光器，諸如VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器)和邊緣發(fā)射激光器。進(jìn)一步的示例可以包括超發(fā)光二極管和其它超發(fā)光設(shè)備。
[0037]術(shù)語(yǔ)“照明設(shè)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(shè)備。
[0038]術(shù)語(yǔ)“光輸出”或照明在本文中被用來指由照明設(shè)備提供的光的一個(gè)或多個(gè)方面，例如，光量、光的色度、輻射通量、光通量、發(fā)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(guān)聯(lián))或由照明設(shè)備提供的光的其它方面。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的各方面，提供一種包括布置在LEE組中的多個(gè)LEE的照明設(shè)備，所述LEE組能夠被單獨(dú)加電/激活。應(yīng)注意，術(shù)語(yǔ)加電和激活在本文中可交換地使用并且可以指提供與標(biāo)稱工作條件相關(guān)聯(lián)的全功率或部分功率。根據(jù)實(shí)施例，照明設(shè)備被配置成基于由調(diào)光信號(hào)提供的調(diào)光代碼的對(duì)應(yīng)比特的比特值來加電各個(gè)LEE組。這可以被稱為“二進(jìn)制調(diào)光”。各LEE組當(dāng)被加電或激活時(shí)可以處于完全接通或斷開比特或被供應(yīng)與完全接通工作條件相關(guān)聯(lián)的功率的一部分。
[0040]圖1A為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照明設(shè)備100的框圖。照明設(shè)備包括控制器110、N個(gè)(多個(gè))LEE組120和可選的均勻器130?？刂破?10被配置成接收調(diào)光信號(hào)119以及控制N個(gè)驅(qū)動(dòng)電流113。調(diào)光信號(hào)119由直接或間接地與用戶接口連接的信號(hào)發(fā)生器(未示出)產(chǎn)生。信號(hào)發(fā)生器可具有直接用戶接口(例如，調(diào)光開關(guān))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(dú)立地相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)電流113。N個(gè)LEE組120被配置成通過單獨(dú)可控的驅(qū)動(dòng)電流113而彼此獨(dú)立地可控。取決于實(shí)施例，例如，在利用某些形式的反饋控制的實(shí)施例中，基于所獲得的關(guān)于照明設(shè)備100的一個(gè)或多個(gè)部件的感測(cè)的工作條件的信號(hào)，考慮到可能引起的參數(shù)相互關(guān)系，這種獨(dú)立控制可以是完全獨(dú)立的或部分依賴的。
[0041]取決于實(shí)施例，調(diào)光信號(hào)或其一部分可以被配置為模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)或混合的模擬/數(shù)字信號(hào)。據(jù)此，二進(jìn)制調(diào)光代碼可以以模擬、數(shù)字或混合的模擬/數(shù)字形式被編碼(也被稱為嵌入)到調(diào)光信號(hào)中。取決于實(shí)施例，二進(jìn)制調(diào)光代碼可以對(duì)應(yīng)于調(diào)光信號(hào)的一部分或形成調(diào)光信號(hào)的一部分。取決于實(shí)施例，調(diào)光信號(hào)可以經(jīng)照明設(shè)備的有線和/或無線接口被提供。取決于實(shí)施例，二進(jìn)制調(diào)光代碼可以在進(jìn)一步被配置成對(duì)照