專利名稱：用于控制串聯(lián)的led的方法和裝置的制作方法
用于控制串聯(lián)的LED的方法和裝置
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是基于半導(dǎo)體的光源，它們通常為了指示的目 的用在低功率儀器和設(shè)備的應(yīng)用中。LED常規(guī)地可以獲得多種顏色(例 如，紅色、綠色、黃色、藍(lán)色、白色)，這基于在其制作中所使用的 材料的類型。最近，LED的這種顏色多樣性已經(jīng)被開發(fā)以創(chuàng)建用于新的 空間照明應(yīng)用的具有充足的光輸出的新穎的基于LED的光源。例如， 如美國專利No. 6016038所述，在照明器材(fixture)中可以組合多 個(gè)發(fā)出不同顏色的LED,其中每一個(gè)不同顏色的LED的強(qiáng)度獨(dú)立地變化 以產(chǎn)生多個(gè)不同的色度(hue)。在這樣的裝置(apparatus)的一個(gè) 實(shí)例中，組合使用紅色、綠色和藍(lán)色LED以從單個(gè)照明器材中真正 (literally)產(chǎn)生數(shù)百種不同的色度。另外，紅色、綠色和藍(lán)色LED 的相對(duì)強(qiáng)度可以由計(jì)算機(jī)控制，由此提供可編程的多色光源。這種基 于LED的光源已經(jīng)在多種照明應(yīng)用中采用，其中所希望的是顏色可變 的照明效果。
例如，在此引作參考的美國專利No. 6777891 ( "891專利")企 圖安排多個(gè)基于LED的發(fā)光單元作為計(jì)算機(jī)可控的"光線"(light string)，其中每個(gè)照明單元組成所述光線的單獨(dú)可控的"節(jié)點(diǎn)"。 適合于這種光線的應(yīng)用包括裝飾應(yīng)用和面向娛樂的照明應(yīng)用(例如， 圣誕樹燈、顯示器燈、主題公園照明、視頻和其他游戲拱廊照明等等)。 經(jīng)計(jì)算機(jī)控制， 一個(gè)或多個(gè)這種光線提供各種復(fù)雜的與時(shí)間有關(guān)的、 顏色變化的照明效果。在許多實(shí)施方式中，根據(jù)多種不同的數(shù)據(jù)傳輸 和處理方案，照明數(shù)據(jù)以串行方式傳輸?shù)浇o定光線的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)， 而功率并行地提供給光線的各個(gè)照明單元(例如，從整流的高電壓源， 在某些情況下使用基本的波紋電壓)。
每一個(gè)照明單元(以及由于照明單元的并聯(lián)功率互連所產(chǎn)生的光 線)所需的操作電壓典型地與以下問題相關(guān)每一個(gè)照明單元中的LED 的正向電壓(例如取決于LED的類型/顏色，從大約2伏到3. 5伏)、 對(duì)于照明單元的每一個(gè)"顏色通道"采用多少個(gè)LED以及它們?cè)鯓踊?連、以及如何組織各個(gè)顏色通道以從電源接收功率。例如，用于具有并聯(lián)布置的各個(gè)顏色通道以接收功率的照明單元的操作電壓可以為大
約4伏到5伏，每一個(gè)通道包括一個(gè)具有大約3伏的正向電壓的LED 和用于向該通道提供電流的對(duì)應(yīng)的電路，該操作電壓被并聯(lián)地施加到 所有通道以向每一個(gè)通道中的所述一個(gè)LED和電流電路供電 (accommodate)。因此，在許多應(yīng)用中，某種類型的電壓轉(zhuǎn)換器件 (device)是希望的，以便從更普遍可用的較高電源電壓(例如12VDC、 15VDC、 24VDC、整流的線電壓等等)向一個(gè)或多個(gè)基于LED的照明單 元提供通常較低的操作電壓。
在通常容易獲得較高電源電壓的應(yīng)用中，普遍采用低電壓LED和 基于低電壓LED的照明單元作為光源的一個(gè)障礙是需要將能量從一個(gè) 電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓，這在許多情況下將造成轉(zhuǎn)換的無效和能量的 浪費(fèi)。而且，能量轉(zhuǎn)換通常要涉及類型和尺寸常常阻礙集成的功率管 理部件。常規(guī)地，LED被提供為單個(gè)的LED封裝，或者多個(gè)LED串聯(lián)地 或并聯(lián)地連接在一個(gè)封裝中。目前，包括與一些類型的功率轉(zhuǎn)換電路 集成在一起的一個(gè)或多個(gè)LED的LED封裝是不可用的。LED與功率轉(zhuǎn)換 電路的集成的一個(gè)明顯障礙涉及功率管理部件的類型和尺寸，需要所 述功率管理部件來將能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)LED通常所需的相對(duì)較低的電壓 電平。
例如，電壓轉(zhuǎn)換裝置(例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器)典型地使用電感器作 為能量存儲(chǔ)元件，該能量存儲(chǔ)元件不能有效地集成在硅芯片中以形成 集成電路。在單獨(dú)的電感器部件作為任何集成電路的部分以及更特別 地處于LED封裝中這兩種情況下，電感器的尺寸也是對(duì)集成電路的實(shí) 現(xiàn)的嚴(yán)重障礙。而且，電感器典型地不可能被制作成高效的并且可以 處理相對(duì)較寬范圍的電壓，并且電感轉(zhuǎn)換器通常需要顯著的電容量以 在轉(zhuǎn)換器操作期間存儲(chǔ)能量。因此，當(dāng)與單個(gè)或多個(gè)LED封裝比較時(shí)， 傳統(tǒng)的基于電感器的電壓轉(zhuǎn)換裝置具有相當(dāng)大的封腳(footprint)， 并且不容易使它們本身與LED封裝集成。
電容式電壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)存在相似的難題(challenge)。電容式系統(tǒng) 不能直接轉(zhuǎn)換電壓，而是創(chuàng)建固定分?jǐn)?shù)的倍增的或分開的電壓。所需 的電容器的數(shù)量直接相關(guān)于所述分?jǐn)?shù)的分子和分母中的整數(shù)的乘積。 因?yàn)槊總€(gè)電容器通常還需要多個(gè)開關(guān)以將其連接到較高的電壓電源與 相對(duì)較低的電壓負(fù)荷之間，所以部件的數(shù)量隨著分子和分母的增加而明顯增加，且效率相應(yīng)地降低。如果效率是突出的要求，則這些系統(tǒng)
必須具有實(shí)際比率，這些實(shí)際比率具有一致的分子或分母；因此，在 較高電流時(shí)輸入或輸出是低電壓，這有效地降低了效率。因此，在任 何特定的操作電壓處效率不可避免地需要折衷，以減少復(fù)雜性并產(chǎn)生 更簡(jiǎn)單的分?jǐn)?shù)。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到或理解，通常有用的是考慮多個(gè)照明單元或光 源(例如LED)以及其他類型的負(fù)荷的連接，以接收串聯(lián)的而不是并聯(lián) 的操作功率。多個(gè)LED的串聯(lián)互連可以允許使用明顯高于典型的LED 正向電壓的操作電壓，并且還可以允許多個(gè)LED或基于LED的照明單 元的操作而不需要電源(例如，壁功率(wall power)或線電壓，比 如120VAC或240VAC)和負(fù)荷(即，多個(gè)串聯(lián)的負(fù)載可以"直接"通過 線電壓操作)之間的變壓器。
因此，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例通常涉及用于控制基于LED的光源的 方法和裝置，其中多元件光源的各個(gè)元件和/或多個(gè)光源本身串聯(lián)地耦 合以接收操作功率。這些部件的串聯(lián)互連通常使得系統(tǒng)的總操作電壓 提高；例如三個(gè)LED或基于LED的照明單元(每一個(gè)都具有大約3VDC 到7. 4VDC的額定操作電壓)可以串聯(lián)連接并且以電壓9VDC到24VDC 操作。當(dāng)然，幾乎任何適當(dāng)數(shù)量的LED或基于LED的照明單元可以相 似地串聯(lián)耦合，這至少部分地依賴于每一個(gè)LED或照明單元的額定操 作電壓以及由可用的電源提供的預(yù)期的額定電源電壓。為了下面的討 論，將討論與串聯(lián)的LED相關(guān)的各個(gè)概念；然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，這 里討論的許多概念(如果不是所有的話)可以相似地應(yīng)用于串聯(lián)地耦 合以接收操作功率的LED的各種組(串聯(lián)、并聯(lián)、和/或串聯(lián)/并聯(lián)布 置)和多個(gè)基于LED的照明單元。
在一個(gè)示范性實(shí)施例中，多個(gè)LED名義上(nominally)串聯(lián)連接 在操作電壓施加在其上的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，并且一個(gè)或多個(gè)可控電流路 徑并聯(lián)地與一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的LED連接。在各個(gè)方面，可控電流 路徑可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)可控開關(guān)以在給定LED周圍(around)完 全地轉(zhuǎn)移電流，或?qū)崿F(xiàn)為可控的可變或固定的電流源，其被配置以在 該給定LED周圍轉(zhuǎn)移在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)的全部串聯(lián)電流或僅僅一部分串聯(lián)電流。通過這種方式，可以控制給定LED的亮度，并且在極端 情況下，可以通過在LED周圍完全轉(zhuǎn)移電流來完全關(guān)閉LBD。在另一方 面，控制器被配置以根據(jù)多種技術(shù)中的任意一種來控制所述一個(gè)或多 個(gè)可控電流路徑；例如控制器可以基于作為照明指令而接收的數(shù)據(jù)和/ 或一個(gè)或多個(gè)與施加到所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用操作電壓相關(guān)的被測(cè)參數(shù) 來操作一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑。
更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的LED周圍 部分地或全部地轉(zhuǎn)移電流的能力在下列情況下運(yùn)用其中施加到其間 連接著串聯(lián)連接的器件的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的額定預(yù)期操作電壓下降到低于通 電所有串聯(lián)連接器件所必需的最小操作電壓.例如，在基于包括傳統(tǒng)
的12伏汽車用電池的電系統(tǒng)的汽車應(yīng)用中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行并且電 系統(tǒng)正在充電時(shí)，用于汽車配件的可用操作電壓典型地在13.8伏到 14.5伏之間；然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)，可用的操作電壓可以快速降 到12伏到12.8伏，或者甚至更低(例如，當(dāng)存在高負(fù)荷時(shí)，和/或當(dāng) 汽車用電池進(jìn)一步放電時(shí))。因此基于串聯(lián)的LED的用于汽車應(yīng)用的 照明裝置應(yīng)當(dāng)考慮影響可用操作電壓的所有可能的情況。
針對(duì)前面所述，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種照明裝置，其包括 多個(gè)串聯(lián)LED;與一個(gè)或多個(gè)所述串聯(lián)LED并聯(lián)地連接的一個(gè)或多個(gè)可 控電流路徑；以及用于基于一個(gè)或多個(gè)表示用于串聯(lián)LED的可用操作 電壓的經(jīng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)來控制一個(gè)或多個(gè)所述可控電流路徑的控制器。 應(yīng)當(dāng)理解，雖然上面提供了汽車應(yīng)用的實(shí)例，但是該實(shí)例的各種實(shí)施 方式不必限于汽車應(yīng)用或用于這種應(yīng)用的預(yù)期操作電壓的特定范圍。
更一般地，在該實(shí)施例的一個(gè)方面，控制器可以被配置以控制一個(gè)或 多個(gè)所述可控電流路徑，從而使得當(dāng)一個(gè)或多個(gè)參數(shù)指示操作電壓 低于通電所有串聯(lián)LED所需的電壓時(shí)，增加在相應(yīng)的LED周圍被轉(zhuǎn)移 的電流量，從而相應(yīng)地減少通電串聯(lián)器件所必需的操作電壓。例如， 在一個(gè)實(shí)施例中，可控電流路徑可以是開關(guān)，其在相應(yīng)的LED周圍完 全地轉(zhuǎn)移電流，從而基本上使LED短路并且將其從器件的串聯(lián)連接中 移除。通過這種方式，操作剩余串聯(lián)LED所必需的操作電壓通過每一 個(gè)因電流轉(zhuǎn)移而短路的LED的單獨(dú)的操作電壓而被降低。
在又一個(gè)實(shí)施例中，基于多個(gè)串聯(lián)的LED的照明裝置、 一個(gè)或多 個(gè)與一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)LED并聯(lián)連接的可控電流路徑、以及用于控制一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑的控制器可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)集成電路。而 且，集成電路的實(shí)現(xiàn)可以適當(dāng)?shù)胤庋b以便于在多種應(yīng)用中的任意一種 應(yīng)用中安裝、配置和/或使用，這些應(yīng)用包括可以容易使用常規(guī)操作電
壓的那些應(yīng)用。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，包括多個(gè)串聯(lián)LED的基于LED 的照明單元、與一個(gè)或多個(gè)LED并聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑、以 及用于控制所述電流路徑的控制器可以實(shí)現(xiàn)為在單個(gè)封裝中的一個(gè)或 多個(gè)集成電路，所述單個(gè)封裝包括一個(gè)或多個(gè)合適的電連接器，該電 連接器可以容易地直接耦合到處于多個(gè)常規(guī)操作電壓中任意一個(gè)電壓 的電源(例如，對(duì)于汽車應(yīng)用，額定為12伏到14伏DC)。
總之，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種裝置，其包括串聯(lián)連接在第 一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的至少兩個(gè)LED，其中當(dāng)跨接(across )第一節(jié) 點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓時(shí)，串聯(lián)電流在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之 間流動(dòng)。該裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)可控電流路徑，其與所述至少兩 個(gè)LED中的至少第一 LED并聯(lián)連接以便至少部分地在第一 LED周圍轉(zhuǎn) 移串聯(lián)電流。該裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)控制器，其用于監(jiān)測(cè)表示操 作電壓的至少一個(gè)參數(shù)并且確定可由操作電壓通電的所述至少兩個(gè) LED的LED的最大數(shù)量。所述至少一個(gè)控制器控制所述至少一個(gè)可控電 流路徑以當(dāng)所述最大數(shù)量小于串聯(lián)連接的所有所述至少兩個(gè)LED的總 數(shù)量時(shí)增大在至少第一 LED周圍被轉(zhuǎn)移的串聯(lián)電流的量。
另一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種通電串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間 的多個(gè)LED的方法，其中當(dāng)跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓 時(shí)，串聯(lián)電流在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)。該方法包括A)監(jiān)測(cè) 表示操作電壓的至少一個(gè)參數(shù)；B)確定可由操作電壓通電的所述至少 兩個(gè)LED的LED的最大數(shù)量；以及C)當(dāng)所述最大數(shù)量小于串聯(lián)連接的 所有所述至少兩個(gè)LED的總數(shù)量時(shí)，使所述多個(gè)LED的至少一個(gè)短路， 從而使得少于所有的所述多個(gè)LED同時(shí)通電。
另一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種裝置，其包括串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二 節(jié)點(diǎn)之間的多個(gè)LED，其中當(dāng)跨接笫一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓 時(shí)，串聯(lián)電流在笫一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng).該裝置進(jìn)一步包括多 個(gè)可控電流路徑和電流源，每一個(gè)電流路徑與所述多個(gè)LED中的相應(yīng) 的一個(gè)LED并聯(lián)連接以便在所述多個(gè)LED的相應(yīng)的一個(gè)LED周圍轉(zhuǎn)移 串聯(lián)電流，電流源與在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的多個(gè)LED串聯(lián)連接以便設(shè)置串聯(lián)電流。該裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)控制器，其用于檢測(cè) 與操作電壓有關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)并且用于間歇地控制所述多個(gè)可控電 流路徑從而當(dāng)所述至少 一 個(gè)監(jiān)測(cè)的參數(shù)指示操作電壓小于預(yù)定的閾值
時(shí)以定時(shí)順序來在所述多個(gè)LED的各個(gè)相應(yīng)的LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流。 從而使得少于所有的所述多個(gè)LED同時(shí)通電。
另一個(gè)實(shí)施例針對(duì)包括至少一個(gè)集成電路芯、片的車用照明裝置。 所述至少一個(gè)集成電路芯片包括i)串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn) 之間的第一數(shù)量的LED,其中當(dāng)跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電 壓時(shí)，串聯(lián)電流在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)；ii)第二數(shù)量的可 控電流路徑，其中第二數(shù)量等于或小于第一數(shù)量，每個(gè)電流路徑與所 述第一數(shù)量的LED中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED并聯(lián)連接以便在第一數(shù)量的LED 中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流；iii)電流源，其與在第一節(jié) 點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的第一數(shù)量的LED串聯(lián)連接以便設(shè)置串聯(lián)電流；以 及(iv)至少一個(gè)控制器，其用于監(jiān)測(cè)表示操作電壓的至少一個(gè)參數(shù) 并且確定可由操作電壓通電的所述第一數(shù)量的LED的LED的最大數(shù)量。 所述至少一個(gè)控制器控制第二數(shù)量的可控電流路徑從而當(dāng)所述最大數(shù) 量小于第一數(shù)量時(shí)，在第一數(shù)量的LED的各個(gè)相應(yīng)的LED周圍轉(zhuǎn)移串 聯(lián)電流，從而使得少于所有所述第一數(shù)量的LED同時(shí)通電。車用照明 裝置進(jìn)一步包括用于所述至少一個(gè)集成電路芯片的封裝，該封裝包括 至少一個(gè)第一電連接器，其被配置以與汽車的配線(wire harness) 或免費(fèi)贈(zèng)送(complimentary)的電連接器緊密配合(mate with)。 所述至少一個(gè)第一電連接器包括至少電連接到第一節(jié)點(diǎn)的第一引線和 電連接到第二節(jié)點(diǎn)的第二引線，以用于跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施 加操作電壓。
相關(guān)術(shù)語
如為了本公開而在此使用的，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)而產(chǎn)生輻射的基于載 流子注入/連接(junction)的系統(tǒng)。因此術(shù)語LED包括但不限于各種
響應(yīng)于電流而發(fā)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(OLED)、電致發(fā)光條等等。
特別地，術(shù)語LED是指被配置以產(chǎn)生在紅外光譜、紫外光譜以及可見光光譜的各個(gè)部分中(通常包括從大約400納米到大約700納米 的輻射波長(zhǎng))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)體和有機(jī)發(fā)光二極管)。LED的一些實(shí)例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 色LED、橘黃色LED和白色LED (下面將進(jìn)一步討論)。還應(yīng)當(dāng)理解， 這些LED可以被配置和/或控制以產(chǎn)生對(duì)于給定光譜(例如，窄帶寬、 寬帶寬)具有多種帶寬(例如，在最大值的一半處的全帶寬，或FWHM)， 和各種在給定的通用顏色分類內(nèi)的占優(yōu)勢(shì)的波長(zhǎng)。
例如，被配置以生成基本白色光的LED (例如白色LED)的一個(gè)實(shí) 施方式可以包括多個(gè)管芯，它們分別發(fā)射不同的電致發(fā)光光譜，這些 不同的光譜組合地混合以形成基本白色光。在另一個(gè)實(shí)施方式中，白 色光LED可以與將具有第一光譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換為不同的第二光譜磷 光體材料相關(guān)聯(lián)。在該實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)例中，具有相對(duì)較短波長(zhǎng)和 較窄帶寬的光譜的電致發(fā)光"泵浦(pump)"該磷光體材料，磷光體 材料又輻射出具有更寬光譜的更長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射。
應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語LED沒有限定LED的物理的和/或電的封裝類型。 例如，如上所述，LED可以指具有多個(gè)被配置以分別發(fā)射不同輻射的光 譜的管芯(例如，其可以或不可以單獨(dú)可控)的單個(gè)發(fā)光器件。而且， LED可以與被視作LED的組成部分的磷光體相關(guān)聯(lián)(例如， 一些類型的 白色LED)。 一般地，術(shù)語LED可以表示封裝的LED、未封裝的LED、 表面安裝LED、板上芯片LED、 T-封裝安裝LED、徑向封裝LED、電源 組(power package ) LED、包括一些類型的包裝和/或光學(xué)元件(例如 擴(kuò)散透鏡)的LED等等。
術(shù)語"光源"應(yīng)當(dāng)被理解為表示各種輻射源的任意一種或多種， 這些輻射源包括但不限于基于LED的光源(包括如上定義的一個(gè)或多 個(gè)LED)、白熾光源(例如白熾燈、卣素?zé)?、熒光光源、磷光光源、 高強(qiáng)度放電光源(例如，鈉蒸汽燈、汞蒸汽燈、以及金屬卣化物燈)、 激光器、其他類型的電致發(fā)光源、高溫發(fā)光源(例如，火焰)、蠟燭 發(fā)光源(例如氣燈罩、炭弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如，氣體放電 光源)、使用電子飽和的陰極發(fā)光源、電發(fā)光(galvano-luminescent) 源、晶體(crystallo)發(fā)光源、顯像管發(fā)光源、熱發(fā)光源、摩擦發(fā)光 源、聲致發(fā)光(sonoluminescent)源、無線電發(fā)光源、以及發(fā)光聚合物。
給定的光源可以被配置以產(chǎn)生可見光譜之內(nèi)、可見光譜之外、或 在這兩種情況的組合中的電磁輻射。因此，在這里術(shù)語"光"和"輻 射"可以互換地使用。此外，光源可以包括作為組成部件的一個(gè)或多 個(gè)濾光器(例如，顏色濾光器)、透鏡、或其他光學(xué)部件。而且，應(yīng) 當(dāng)理解，光源可以被配置用于多種應(yīng)用，這些應(yīng)用包括但不限于指示、 顯示、和/或照明。"照明光源"是特別地被配置為產(chǎn)生具有足夠強(qiáng)度 的輻射以有效地照明內(nèi)部或外部空間的光源。在本文中，"足夠的強(qiáng) 度"是指提供環(huán)境照明(即，可被間接感知的和可以例如在被完全或 部分感知之前而被多種居間表面中的一個(gè)或多個(gè)反射的光)的在空間 或環(huán)境中產(chǎn)生的可見光譜中的足夠的輻射功率(在輻射功率或"光通 量"方面，通常采用單位"流明，，來表示來自光源的朝所有方向的總 光輸出)。
術(shù)語"光譜"應(yīng)當(dāng)被理解為是指由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的輻射的 任意一個(gè)或多個(gè)頻率(或波長(zhǎng)).因此，術(shù)語"光譜"不僅指可見范 圍中的頻率(或波長(zhǎng))，還指紅外、紫外和整個(gè)電磁光譜的其他區(qū)域 中的頻率(或波長(zhǎng))。而且，給定的光謙可以具有相對(duì)較窄的帶寬(例
如具有很少頻率或波長(zhǎng)成分的FWHM)或相對(duì)較寬的帶寬(具有多種相 對(duì)強(qiáng)度的幾個(gè)頻率或波長(zhǎng)成分)。應(yīng)當(dāng)理解，給定的光譜可以是兩個(gè) 或多個(gè)其他光譜混合所得(例如，將分別從多個(gè)光源發(fā)射的輻射混合)。
為了這個(gè)公開，術(shù)語"顏色"可以與術(shù)語"光譜"互換地使用。 然而，術(shù)語"顏色"通常用于主要指可被觀察者感知的輻射的屬性(但 是該使用的目的不是限制該術(shù)語的范圍)。因此，術(shù)語"不同顏色" 隱含地指具有不同波長(zhǎng)成分和/或帶寬的多個(gè)光譜。還應(yīng)當(dāng)理解術(shù)語 "顏色"可以與白色或非白色光連接使用。
在這里術(shù)語"色溫，，通常與白色光連接使用，但是該使用的目的 不是限制該術(shù)語的范圍。色溫基本上是指白色光的特定顏色內(nèi)容或濃 淡(例如微紅的、淺藍(lán)的)。常規(guī)地，給定的輻射樣本的色溫根據(jù)發(fā) 射與所討論的輻射樣本相同的光譜的黑體輻射體的開爾文(K)溫度表 征，黑體輻射體色溫通常落入從大約700K度(典型地被考慮人眼的第 一可見光)到超過10000K度的范圍內(nèi)；白色光通常在超過1500-2000K 度處被感知。較低的色溫通常指示具有更明顯的紅色成分或"更暖的感覺"的 白色光，而較高的色溫通常指示具有更明顯的藍(lán)色成分或"更冷的感
覺"的白色光。通過實(shí)例，火具有大約1800K度的色溫，常規(guī)的白熾 燈泡具有大約2848K度的色溫，早晨的日光具有大約3000K度的色溫， 以及陰天的正午的天空具有大約IOOOOK度的色溫。在具有大約3000K 度的色溫的白色光下觀看的彩色圖像具有相對(duì)微紅的色調(diào)(tone)， 而在具有大約IOOOOK度的色溫的白色光下觀看的相同的彩色圖像具有 相對(duì)淺藍(lán)的色調(diào)。
這里所使用的術(shù)語"照明器材"是指在特定的形式要素、組件或 封裝中的一個(gè)或多個(gè)照明單元的實(shí)施方式或布置。這里使用的術(shù)語"照 明單元"是指包括一個(gè)或多個(gè)相同或不同類型的光源的裝置。給定的 照明單元可以具有用于多種光源的安裝配置、外殼/殼體布置和形狀、 和/或電的和機(jī)械的連接配置的任意一種。此外，給定的照明單元可選 地可以關(guān)聯(lián)于(例如，包括、耦合到和/或與之封裝在一起)與光源的 操作有關(guān)的各種其他部件(例如，控制電路)."基于LED的照明單 元"是指包括如上所述的一個(gè)或多個(gè)基于LED的光源的照明單元，可 以只有基于LED的光源或者與其他不基于LED的光源組合。"多通道"
照明單元是指包括至少兩個(gè)被配置以分別產(chǎn)生不同輻射光譜的光源的 基于LED的或不基于LED的照明單元，其中每一個(gè)不同的源光譜可以 被稱為多通道照明單元的"通道"。
這里術(shù)語"控制器"通常用于描述與一個(gè)或多個(gè)光源的操作有關(guān) 的各種裝置?？刂破骺梢砸远喾N方式實(shí)現(xiàn)(例如比如用專用硬件)以 執(zhí)行這里所討論的各種功能。"處理器"是控制器的一個(gè)實(shí)例，其采 用一個(gè)或多個(gè)可使用軟件(例如微碼)來編程的微處理器來執(zhí)行這里 所討論的各種功能?？梢允褂没虿皇褂锰幚砥鱽韺?shí)現(xiàn)控制器，并且控 制器也可以實(shí)現(xiàn)為用于執(zhí)行一些功能的專用硬件和用于執(zhí)行其他功能 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。 可以在本公開的各個(gè)實(shí)施例中使用的控制器組件的實(shí)例包括但不限于 常規(guī)的微處理器、專用集成電路(ASIC)、以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)
在各種實(shí)施方式中，處理器或控制器可以與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì) (這里通常被稱為"存儲(chǔ)器"，例如易失的和非易失的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，比如RAM、 PROM、 EPROM、以及EEPROM、軟盤、致密盤、光盤、磁帶等 等)相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以用一個(gè)或多個(gè)程序編 碼，當(dāng)所述程序在一個(gè)或多個(gè)處理器和/或控制器上執(zhí)行時(shí)，完成這里 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內(nèi) 或者可以是可傳輸?shù)?，使得存?chǔ)在其上的一個(gè)或多個(gè)程序可以加載到 處理器或控制器中以實(shí)施這里所討論的本公開的各個(gè)方面。在這里使 用的術(shù)語"程序，，或"計(jì)算機(jī)程序，，在通常意義下是指可以被用于對(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)代碼(例如 軟件或微碼)。
這里使用的術(shù)語"可尋址的"是指一種器件(例如，普通的光源、 照明單元或照明器材、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、與照明不相關(guān)的其他器件等等)，其被配置為接收旨在用 于包括其本身的多個(gè)器件的信息(例如，數(shù)據(jù))并且選擇性地響應(yīng)于 旨在用于該器件的特定信息。術(shù)語"可尋址的"通常用于與網(wǎng)絡(luò)化環(huán) 境(或下面進(jìn)一步討論的"網(wǎng)絡(luò)")連接，其中多個(gè)器件經(jīng)一些通信
介質(zhì)或媒質(zhì)耦合在一起。
在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)中，耦合到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)器件可以用作一個(gè) 或多個(gè)耦合到該網(wǎng)絡(luò)的其他器件的控制器(例如，以主/從關(guān)系)。在 另 一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境可以包括一個(gè)或多個(gè)被配置為控制一 個(gè)或多個(gè)耦合到該網(wǎng)絡(luò)的器件的專用控制器。通常，耦合到該網(wǎng)絡(luò)的 多個(gè)器件中的每一個(gè)可以訪問通信介質(zhì)或媒質(zhì)上存在的數(shù)據(jù)；然而， 給定的器件可以是"可尋址的"，這是因?yàn)樗慌渲脼槔缁谝粋€(gè) 或多個(gè)分配給它的特定標(biāo)識(shí)符(例如"地址")而選擇性地與網(wǎng)絡(luò)交 換數(shù)據(jù)(即，從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)或向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù))。
這里使用的術(shù)語"網(wǎng)絡(luò)"是指兩個(gè)或多個(gè)器件(包括控制器或處 理器)的任意互連，這方便了在耦合到網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)或更多器件之 間和/或在耦合到網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)器件中的信息傳輸(例如，用于器件控制、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換等等)。如應(yīng)該容易理解的，適合于互連多個(gè)器 件的網(wǎng)絡(luò)的各種實(shí)施方式可以包括多種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)中的任意一種并 且可以采用多種通信協(xié)議中的任意一種。此外，在根據(jù)本公開的各種 網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)器件之間的任意一個(gè)連接可以表示這兩個(gè)系統(tǒng)之間的專 用連接，或可替換地為非專用連接。除了攜帶旨在用于這兩個(gè)器件的信息之外，這種非專用連接可以攜帶不一定旨在用于這兩個(gè)器件中任 意一個(gè)的信息(例如，開放的網(wǎng)絡(luò)連接)。而且，應(yīng)當(dāng)容易理解，這 里所討論的器件的各種網(wǎng)絡(luò)可以采用一個(gè)或多個(gè)無線、電線/電纜、和 /或光纖鏈路以方便信息遍及網(wǎng)絡(luò)而傳輸。
這是所使用的術(shù)語"用戶接口，，是指人類用戶或操作者與一個(gè)或 多個(gè)器件之間的接口，該接口實(shí)現(xiàn)了用戶與器件之間的通信。本公開 的各種實(shí)施方式中可以采用的用戶接口的實(shí)例包括但不限于開關(guān)、電 位計(jì)、按鈕、刻度盤、滑塊、鼠標(biāo)、鍵盤、鍵區(qū)、各種類型的游戲控
制器(如，操縱桿)、跟蹤球、顯示屏、各種類型的圖形用戶接口(GUI)、 觸摸屏、麥克風(fēng)和可以接收一些形式的人產(chǎn)生的刺激并響應(yīng)與此而產(chǎn) 生信號(hào)的其他類型的傳感器。
相關(guān)專利和專利申請(qǐng)
在此將以下專利和專利申請(qǐng)引作參考
2000年1月18日發(fā)布(issued)的標(biāo)題為"Multicolored LED Lighting Method and Apparatus"的美國專利No. 6016038;
2001年4月3日發(fā)布的標(biāo)題為"Illumination Components"的美 國專利No. 6211626;
2003年8月19日發(fā)布的標(biāo)題為"Methods and Apparatus for Controlling Devices in a Networked Lighting System"的美國 專利No. 6608453;
2004年8月17曰發(fā)布的標(biāo)題為"Methods and Apparatus for Controlling Devices in a Networked Lighting System"的美國 專利No. 6777891;以及
2007年8月9日提出的標(biāo)題為"Methods and Apparatus for Simulating Resistive Loads ，， 的美國專利申請(qǐng)序列號(hào) No.11/836560.
應(yīng)當(dāng)理解，上述概念和下面將更詳細(xì)地討論的附加概念(假定這 些概念不是相互不一致的)的所有組合被預(yù)期作為這里所公開的本發(fā) 明的主題內(nèi)容的一部分。特別地，出現(xiàn)在本公開結(jié)束處的所要求保護(hù) 的本發(fā)明的主題的所有組合^皮預(yù)期作為這里所公開的本發(fā)明的主題的 一部分。還應(yīng)當(dāng)理解，這里明確使用的、也可能出現(xiàn)在引作參考的任何公開中的術(shù)語的意思應(yīng)當(dāng)與這里所公開的特定概念最大限度地一 致。


在附圖中，貫穿不同的視圖，同樣的附圖標(biāo)記通常表示相同的部 分。而且，附圖不一定是按比例繪制的，而其通常將重點(diǎn)放在解釋發(fā) 明原理。
圖l是示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的照明單元的圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)的圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括多個(gè)串聯(lián)的LED和一個(gè)或 多個(gè)可控電流路徑的照明裝置的框圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在圖3中示出的照明裝置 的示范性電路的實(shí)施方式的圖。
圖5A-5D示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的適合用于圖4的電路中 的可控電流路徑的各個(gè)實(shí)例。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖4的照明裝置的示范 性封裝。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于控制跨接在串聯(lián)連接的 LED堆疊(stack)中的給定LED上的節(jié)點(diǎn)電壓的示范性電路。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的照明裝置，其采用運(yùn)算放 大器電源以在串聯(lián)連接的LED堆疊中產(chǎn)生各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓，并且產(chǎn)生用 于每一個(gè)LED的單獨(dú)的電流源。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的照明裝置，其具有與相應(yīng) 的電流源相關(guān)聯(lián)的可控通道的不同分組.
圖IO示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的照明裝置，其被特別地配 置以仿真阻性負(fù)載。
圖11和12示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的"軌道分離(rail splitting)"結(jié)構(gòu)以從操作電壓向多個(gè)照明單元提供功率。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，包括特別地與基于LED的光源相 關(guān)的某些實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于實(shí)施方式的任何特定方式，并且這里明確地討論的各種實(shí)施例主要是為了說明的目的。 例如，這里所討論的各種概念可以合適地在各種環(huán)境中實(shí)施，這些環(huán)
境是包括基于LED的光源、不包括LED的其他類型光源的環(huán)境、包括 LED和其他類型的光源的組合的環(huán)境、以及只包括與照明無關(guān)的器件或 包括與照明無關(guān)的器件與各種類型光源的組合的環(huán)境中適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)。 圖1示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的照明單元100的一個(gè)實(shí)例。 可以在例如Mueller等于2000年1月18日發(fā)布的標(biāo)題為 "Multicolored LED Lighting Method and Apparatus"的美國專利 No. 6016038、 Lys等于2001年4月3日發(fā)布的標(biāo)題為"Illumination Components"的美國專利No. 6211626中找到與下面結(jié)合圖1描述的那 些相似的基于LED的照明單元的一些一般實(shí)例，在此將這些專利引作 參考。
圖1示出的照明單元100可以單獨(dú)使用或與照明單元的系統(tǒng)中的 其他相似的照明單元(例如，如下面針對(duì)圖2所討論的) 一起使用。 單獨(dú)使用或與其他照明單元組合使用，照明單元100可以在各種應(yīng)用 中采用，這些應(yīng)用包括但不限于，普通的直觀或非直觀內(nèi)部或外部空 間(例如建筑的)照明和光照、對(duì)象或空間的直接或間接照明、劇場(chǎng) 的或其他基于娛樂的/特定效果照明、裝飾照明、面向安全的照明、車 照明、與顯示器和/或商品有關(guān)的照明或顯示器和/或商品的照明(例 如為了做廣告和/或零售/消費(fèi)環(huán)境)、組合的照明或光照與通信系統(tǒng) 等等，以及用于各種指示、顯示和信息化的目的。此外， 一個(gè)或多個(gè) 與結(jié)合圖1而描述的照明單元相似的照明單元可以實(shí)施在多種產(chǎn)品中， 這些產(chǎn)品包括但不限于具有各種形狀和電/機(jī)械耦合布置的各種形式 的光模塊或燈泡(包括替換或"翻新"模塊或燈泡，以適用于常規(guī)插 座或固定器件)，以及各種消費(fèi)型和/或家用產(chǎn)品(例如，夜間燈、玩 具、游戲或游戲部件、娛樂部件或系統(tǒng)、器具、器件、廚房輔助器件、 清潔產(chǎn)品等等)和建筑部件(例如，用于墻、底板、天花板的發(fā)光面 板、發(fā)光的修整(trim)和裝飾部件等等)。
在各種實(shí)施方式和實(shí)施例中 ，圖1示出的照明單元100包括一個(gè) 或多個(gè)光源104A、 104B、 104C和104D (統(tǒng)一表示為104)，其中光源 的一個(gè)或多個(gè)可以是包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)的基于LED的 照明單元。在該實(shí)施例的一個(gè)方面，光源中的任意兩個(gè)或更多可以適于產(chǎn)生不同顏色(例如紅色、綠色、藍(lán)色)的輻射；在這方面，如上 所述，每一個(gè)不同顏色的光源產(chǎn)生不同的源光譜，源光譜構(gòu)成"多通 道，，照明單元的不同"通道".雖然圖1示出四個(gè)光源104A、 104B、 104C和104D，但是應(yīng)當(dāng)理解，所述照明單元不限于這個(gè)方面，因?yàn)檫m 于產(chǎn)生各種不同顏色的輻射(包括基本白色光)的不同數(shù)量和各種類 型的光源(所有基于LED的光源、基于LED的和不基于LED的光源的 組合等等)可以在照明單元100中使用，這在下面將進(jìn)一步討論。
如圖1所示，照明單元IOO還可以包括控制器105，其被配置為輸 出 一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)光源，從而產(chǎn)生來自光源的各種光強(qiáng)。 例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器105可以被配置為對(duì)每一個(gè)光源 輸出至少一個(gè)控制信號(hào)從而獨(dú)立地控制由每一個(gè)光源產(chǎn)生的光強(qiáng)(例 如，以流明為單位的輻射功率)；可替換地，控制器105可以被配置 為輸出一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)以共同地且一致地控制兩個(gè)或更多光源 的組?？梢杂煽刂破鳟a(chǎn)生以控制光源的控制信號(hào)的一些實(shí)例包括但不 限于，脈沖調(diào)制信號(hào)、脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)、脈沖幅度調(diào)制信號(hào)(PAM)、 脈沖編碼調(diào)制信號(hào)(PCM)、模擬控制信號(hào)(例如，電流控制信號(hào)、電 壓控制信號(hào))、前述信號(hào)的組合和/或調(diào)制、或其他控制信號(hào)。在一個(gè) 方面，特別是關(guān)于基于LED的光源， 一個(gè)或多個(gè)調(diào)制技術(shù)使用施加到 一個(gè)或多個(gè)LED的固定電流電平(current level)來提供可變控制， 從而減少LED輸出的潛在的不希望的或不可預(yù)測(cè)的變化，如果使用可 變LED驅(qū)動(dòng)電流可能出現(xiàn)這種變化。在另一方面，控制器105可以控 制其他專用電路(圖1中未示出)，該專用電路又控制光源從而改變 它們各自的強(qiáng)度。
一般地，由一個(gè)或多個(gè)光源生成的輻射的強(qiáng)度(輻射輸出功率) 與在給定的時(shí)間段傳遞到光源的平均功率成比例。因此，用于改變由 一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的輻射的強(qiáng)度的一種技術(shù)包括調(diào)制傳遞到光源的 功率(即，光源的操作功率).對(duì)于一些類型的包括基于LED的光源 的光源，這可以使用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)來有效地實(shí)現(xiàn)。
在P聰控制技術(shù)的一個(gè)示范性實(shí)施方式中，對(duì)于照明單元的每一 個(gè)通道，固定的預(yù)定電壓V,M被周期性地跨接地施加到構(gòu)成通道的給 定光源上。電壓Vs。^e的施加可以經(jīng)由控制器105控制的一個(gè)或多個(gè)開
關(guān)(圖1中未示出)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電壓Vs。uree被施加到光源上，允許預(yù)定的固定電流Is。ur"(例如由電流調(diào)節(jié)器確定，該電流調(diào)節(jié)器在圖1中也未
示出)流過光源。再次回到基于LED的光源可以包括一個(gè)或多個(gè)LED， 從而電壓Vs。^e可以施加到構(gòu)成光源的一組LED,并且電流Is。u^可以被 該組LED汲取(drawn)。通電時(shí)跨接光源的固定電壓Vs。u^和通電時(shí)
被光源汲取的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流Is。^e確定了光源的瞬時(shí)操作電壓Ps。urce
(P—=V—.1—)。如上所述，對(duì)于基于LED的光源，使用經(jīng)調(diào)節(jié) 的電流減少了 LED輸出中的潛在的不希望的或不可預(yù)測(cè)的變化，如果 使用可變LED驅(qū)動(dòng)電流可能出現(xiàn)這種變化。根據(jù)P西技術(shù)，通過周期 性地將電壓Vs。^施加到光源并且改變?cè)诮o定的開關(guān)周期期間施加電壓 的時(shí)間，可以調(diào)制隨著時(shí)間傳遞到光源的平均功率(平均操作功率)。 特別地，控制器105可以被配置以通過脈沖的方式將電壓Vs。u^施加到 給定的光源(例如，通過輸出操作一個(gè)或多個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)將電壓 施加到光源)，優(yōu)選地以比能夠被人眼檢測(cè)到的頻率更大的頻率(例 如，大于大約100Hz)將電壓施加到給定光源。以此方式，由光源產(chǎn)生 的光的觀察者感知不到離散的開關(guān)周期(通常被稱為"閃變效應(yīng)")， 而是，眼睛的集成的功能感知到基本連續(xù)的光生成。通過調(diào)節(jié)控制信 號(hào)的開關(guān)周期的脈寬(即開通時(shí)間，或占空比)，控制器改變?cè)诮o定 的時(shí)間段中光源被通電的平均時(shí)間量，并且因此改變光源的平均操作 功率。以此方式，又可以改變從每個(gè)通道產(chǎn)生的光的感知亮度.
如下面將更詳細(xì)地討論的，控制器105可以被配置以控制多通道 照明單元的每一個(gè)不同光源通道處于預(yù)定的平均操作功率處，從而為 由每個(gè)通道生成的光提供相應(yīng)的輻射輸出功率。可替換地，控制器105 可以接收來自各種來源的指令(比如，"照明命令")，這些來源比 如用戶接口 118、信號(hào)源124、或一個(gè)或多個(gè)通信端口 120，這些指令 指定用于一個(gè)或多個(gè)通道的規(guī)定的操作功率，并且因此指定用于由各 自的通道產(chǎn)生的光的相應(yīng)的輻射輸出功率。通過改變用于一個(gè)或多個(gè) 通道的規(guī)定的操作功率(例如，依照不同的指令或照明命令)，可以 由照明單元產(chǎn)生光的不同的感知顏色和亮度水平。
在照明單元100的一個(gè)實(shí)施例中，如上所述，圖l所示的光源104A、 104B、 104C和104D中的一個(gè)或多個(gè)可以包括多個(gè)LED的組或其他類型 的光源(例如，LED或其他類型的光源的各種并聯(lián)和/或串聯(lián)連接)， 它們可以由控制器105 —起控制。此外，應(yīng)當(dāng)理解，光源的一個(gè)或多個(gè)可以包括適于產(chǎn)生具有各種光譜的任一種(即，波長(zhǎng)或波長(zhǎng)帶)的
輻射的LED,所述輻射包括但不限于各種可見顏色(包括基本白色光)、 白色光、紫外光或紅外光的各種色溫。具有多種光譜帶寬(例如窄帶、 較寬帶)的LED可以在照明單元100的各種實(shí)施方式中使用，
在圖1所示的照明單元100的另一方面，照明單元100可以被構(gòu) 造并布置以產(chǎn)生寬范圍的可變顏色輻射。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，照 明單元100可以特別地這樣布置使得由兩個(gè)或更多光源產(chǎn)生的可控 的可變強(qiáng)度(即，可變輻射功率)的光組合以產(chǎn)生混合顏色的光(包 括具有多種色溫的基本白色光)。特別地，可以通過(例如，響應(yīng)于 由控制器105輸出一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào))改變光源的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng) 的強(qiáng)度(輸出輻射功率)來改變混合顏色光的顏色(或色溫)。而且 控制器105可以特別地被配置為向一個(gè)或多個(gè)光源提供控制信號(hào)以產(chǎn) 生多種靜態(tài)的或隨時(shí)間改變的(動(dòng)態(tài)的)多顏色(或多色溫)照明效 果。為此，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以包括被編程為向一個(gè)或多個(gè) 光源提供這樣的控制信號(hào)的處理器102 (例如，微處理器)。在各個(gè)方 面，處理器102可以被編程為響應(yīng)于照明命令或響應(yīng)于各種用戶或信
號(hào)輸入自發(fā)地提供這樣的控制信號(hào)。
因此，照明單元100可以包括各種組合的各種各樣顏色的LED,這
些LED組合包括紅色、綠色和藍(lán)色LED中的兩個(gè)或更多以產(chǎn)生顏色混 合，以及包括一個(gè)或多個(gè)其他LED以形成變化的顏色和白色光的色溫。 例如，紅色、綠色和藍(lán)色可以與琥珀色、白色、UV、橘黃色、IR或LED 的其他顏色混合。此外，在全白色LED照明單元或與其他顏色的LED 的組合中使用具有不同色溫的多個(gè)白色LED (例如， 一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生對(duì) 應(yīng)于第一色溫的笫一光譜的第一白色LED,和一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于不 同于第一色溫的第二色溫的第二光譜的第二白色LED)。不同顏色的 LED和/或不同色溫的白色LED在照明單元100中的這樣的組合可以方 便許許多多所希望的光譜的照明條件的準(zhǔn)確再現(xiàn)，所述照明條件的實(shí) 例包括但不限于在一天的不同時(shí)間的各種外部日光等同物、各種內(nèi) 部照明條件、用于模擬復(fù)雜的多顏色背景的照明條件等等。其他希望 的照明條件可以通過移除可在某些環(huán)境中被特定地吸收、削弱或反射 的特定部分的光譜來創(chuàng)建。例如，水易于吸收和削弱光的大部分的非 藍(lán)色和非綠色，所以水下應(yīng)用可以受益于適合于相對(duì)于其他光譜成分而加強(qiáng)或削弱某些光譜成分的照明條件。
如圖1所示，照明單元IOO還可以包括用于存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器114。 例如，存儲(chǔ)器114可以用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)由處理器126執(zhí)行照明命 令或程序(例如，產(chǎn)生用于光源的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào))，以及對(duì)產(chǎn) 生可變顏色的輻射有用的各種類型的數(shù)據(jù)(例如，下面將進(jìn)一步討論 的校準(zhǔn)信息)。存儲(chǔ)器114還可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)特別的標(biāo)識(shí)符(例 如，序列號(hào)、地址等等)，這些標(biāo)識(shí)符可以局部地或在系統(tǒng)級(jí)上用來 標(biāo)識(shí)照明單元100。在各種實(shí)施例中，例如，這樣的標(biāo)識(shí)符可以由制造 商預(yù)編程，并且可以是其后可變的或不可變的(例如，經(jīng)定位在照明 單元上的一些類型的用戶接口，經(jīng)由照明單元接收的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù) 或控制信號(hào)等等)?？商鎿Q地，可以在照明單元在現(xiàn)場(chǎng)首次使用時(shí)確 定這樣的標(biāo)識(shí)符，同樣其后可以是可變的或不可變的。
仍然參照?qǐng)D1，照明單元IOO可選地可以包括一個(gè)或多個(gè)用戶接口 118，提供這些用戶接口以方便多個(gè)用戶可選的設(shè)置或功能的任意一項(xiàng) (例如， 一般地控制照明單元100的光輸出、改變和/或選擇各種預(yù)編 程的將由照明單元產(chǎn)生的照明效果、改變和/或選擇所選的照明效果的 各種參數(shù)、設(shè)置用于照明單元的特殊標(biāo)識(shí)符(比如地址或序列號(hào))等 等)。在各種實(shí)施例中，用戶接口 118與照明單元之間的通信可以通 過電線或電纜、或無線傳輸來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，照明單元的 控制器105監(jiān)測(cè)用戶接口 118并至少部分地基于用戶的接口操作來控 制光源104A、 104B、 104C和104D的一個(gè)或多個(gè)。例如，控制器105 可以被配置以通過產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)用于控制一個(gè)或多個(gè)光源的控制信 號(hào)來響應(yīng)用戶接口的操作?？商鎿Q地，處理器l26可以被配置為通 過選擇一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)預(yù)編程的控制信號(hào)、 修改通過執(zhí)行照明程序產(chǎn)生的控制信號(hào)、選擇并執(zhí)行來自存儲(chǔ)器的新 的照明程序、或另外地影響由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的輻射來作出響應(yīng)。
特別地，在一個(gè)實(shí)施方式中，用戶接口 118可以構(gòu)成一個(gè)或多個(gè) 開關(guān)(例如，標(biāo)準(zhǔn)的墻壁開關(guān))，所述開關(guān)可以中斷對(duì)控制器105的 供電。在這個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)方面，控制器105被配置以監(jiān)測(cè)由用戶 接口控制的功率，并且又至少部分地基于由用戶接口的操作所引起的 供電中斷的持續(xù)時(shí)間來控制一個(gè)或多個(gè)光源。如上所述，控制器可以 被特別地配置為例如通過選擇一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)編程的控制信號(hào)、修改由執(zhí)行照明程序產(chǎn)生的控制信號(hào)、選擇并執(zhí)行來自 存儲(chǔ)器的新的照明程序、或另外地影響由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的輻射 來響應(yīng)于供電中斷的預(yù)定的持續(xù)時(shí)間。
圖l還示出，照明單元100可以被配置為從一個(gè)或多個(gè)其他信號(hào) 源124接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)122。在一個(gè)實(shí)施方式中，照明單元的控制 器105可以單獨(dú)地或與其他控制信號(hào)(例如，通過執(zhí)行照明程序產(chǎn)生 的信號(hào)、 一個(gè)或多個(gè)來自用戶接口的輸出等等)組合地使用信號(hào)122， 從而以與上述結(jié)合用戶接口相似的方式來控制光源104A、 104B、 104C 和104D中的一個(gè)或多個(gè)。
可由控制器105接收和處理的信號(hào)122的實(shí)例包括但不限于，一 個(gè)或多個(gè)音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、功率信號(hào)、各種類型的數(shù)據(jù)信號(hào)、表 示從網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))獲得的信息的信號(hào)、表示一個(gè)或多個(gè)可檢 測(cè)/感測(cè)的條件的信號(hào)、來自照明單元的信號(hào)、由已調(diào)制光組成的信號(hào) 等等。在各種實(shí)施方式中，信號(hào)源124可以位于遠(yuǎn)離照明單元100的
地方，或作為照明單元的部件而被包括。在一個(gè)實(shí)施例中，來自一個(gè) 照明單元100的信號(hào)可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到另一個(gè)照明單元100。
可在圖1的照明單元100中使用的或與之結(jié)合使用的信號(hào)源124 的一些實(shí)例包括多種響應(yīng)于一些刺激產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)信號(hào)122的傳感 器或變換器(transducer)中任意一種。這樣的傳感器的實(shí)例包括但 不限于，各種類型的環(huán)境條件傳感器、比如熱敏(例如，溫度、紅外) 傳感器、濕度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、光電傳感器/光傳感器(例如，光 電二極管、對(duì)一個(gè)或多個(gè)特定光諉的電磁輻射敏感的傳感器(分光輻 射度計(jì)或分光光度計(jì))等等)、各種類型的相機(jī)、聲音或振動(dòng)傳感器 或其他壓力/力變換器(例如，麥克風(fēng)、壓電器件)等等。
信號(hào)源124的附加實(shí)例包括各種測(cè)量/檢測(cè)器件，這些器件監(jiān)測(cè)電 信號(hào)或特性(例如，電壓、電流、功率、電阻、電容、電感等等)或 化學(xué)/生物特性(例如，酸性、 一個(gè)或多個(gè)特定的化學(xué)或生物試劑、細(xì) 菌的存在等等)并且基于測(cè)量的信號(hào)或特性的值來提供一個(gè)或多個(gè)信 號(hào)122。信號(hào)源124的其他實(shí)例包括各種類型的掃描儀、aiT^系統(tǒng) 噪聲或其他聲音識(shí)別系統(tǒng)、人工智能和機(jī)器人系統(tǒng)等等。信號(hào)源124 還可以是照明單元IOO、另一個(gè)控制器或處理器、或許多可用的信號(hào)產(chǎn) 生器件的任意一個(gè)，比如媒體播放器、 播放器、計(jì)算機(jī)、DVD播放器、CD播放器、電視信號(hào)源、相機(jī)信號(hào)源、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、電話、 手機(jī)、即時(shí)傳訊器件、SMS器件、無線器件、個(gè)人管理器器件、以及許 多其他器件。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖1中所示的照明單元100可以包括一個(gè)或多 個(gè)光學(xué)元件130以光學(xué)地處理由光源104A、 104B、 104C和104D產(chǎn)生 的輻射。例如， 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件可以被配置以改變所產(chǎn)生的輻射 的空間分布和傳播方向的一個(gè)或兩個(gè)。特別地， 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件 可以配置成改變所生成輻射的擴(kuò)散角。在該實(shí)施例的一個(gè)方面， 一個(gè) 或多個(gè)光學(xué)元件130可以特別地被配置以(例如，響應(yīng)于一些電的和/ 或機(jī)械的刺激)可變地改變所產(chǎn)生的輻射的空間分布和傳播方向的一 個(gè)或兩個(gè)?？砂ㄔ谡彰鲉卧?00中的光學(xué)元件的實(shí)例包括但不限于， 反射材料、折射材料、半透明材料、濾光器、透鏡、反射鏡和光纖。 光學(xué)元件130還可以包括磷光性材料、熒光材料、或能夠響應(yīng)于所產(chǎn) 生的輻射或與之反應(yīng)的其他材料。
又如圖1所示，照明單元100可以包括一個(gè)或多個(gè)通信端口 125 以方便照明單元100耦合到多種其他器件的任意一種。例如， 一個(gè)或 多個(gè)通信端口 125可以方便將多個(gè)照明單元耦合在一起作為網(wǎng)絡(luò)照明 系統(tǒng)，其中至少一些照明單元是可尋址的(例如，具有特定標(biāo)識(shí)符或 地址)并且對(duì)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)奶囟〝?shù)據(jù)作出響應(yīng)。
特別地，在網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)環(huán)境中，如下面進(jìn)一步更詳細(xì)地討論 的(例如，結(jié)合圖2)，由于數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以耦合到網(wǎng)絡(luò)的每一 個(gè)照明單元的控制器105可以被配置以對(duì)與之有關(guān)(例如，在一些情 況下，由網(wǎng)絡(luò)化照明單元的各自的標(biāo)識(shí)符指定)的特定數(shù)據(jù)(例如照 明控制命令)做出響應(yīng)。 一旦給定的控制器識(shí)別用于它的特定數(shù)據(jù)， 該控制器可以讀取該數(shù)據(jù)并且例如根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)(例如，通過產(chǎn) 生用于光源的合適的控制信號(hào))來改變由其光源產(chǎn)生的照明條件.在 一個(gè)方面，可以為耦合到網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)照明單元的存儲(chǔ)器127加載例 如對(duì)應(yīng)于控制器的處理器126接收的數(shù)據(jù)的照明控制信號(hào)的表。 一旦 處理器126從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，處理器可以查閱(consult)該表來選擇 對(duì)應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)的控制信號(hào)，并且相應(yīng)地控制照明單元的光源。
在該實(shí)施例的一個(gè)方面，給定照明單元的處理器102 (無論是否耦 合到網(wǎng)絡(luò))可以被配置以解釋以DMX協(xié)議(例如如在美國專利6016038和6211626中所述)接收的照明指令/數(shù)據(jù)，DMX協(xié)議是在用于一些可 編程照明應(yīng)用的照明工業(yè)中通常采用的照明命令協(xié)議。在DMX協(xié)議中， 照明指令作為被格式化為包括512字節(jié)數(shù)據(jù)的包的控制數(shù)據(jù)被傳輸?shù)?照明單元，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)由表示0到255之間的數(shù)字值的8位 組成。這些512個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)在"起始碼"字節(jié)之后。包括513個(gè)字節(jié) (起始碼加數(shù)據(jù))的完整的"包"依照RS-485電壓電平和布線實(shí)踐以 250kbit/s串行傳輸，其中包的開始由至少88微妙的中斷表示.
在DMX協(xié)議中，給定的包中的512個(gè)字節(jié)的每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)旨在 于作為用于多通道照明單元的特定"通道，，的照明命令，其中數(shù)字值 零表示照明單元的給定通道沒有輻射輸出功率(即，通道關(guān)閉)，并 且數(shù)字值255表示用于照明單元的給定通道的全輻射輸出功率(100% 可用功率)(即通道完全打開)。例如，在一個(gè)方面，目前考慮基于 紅色、綠色和藍(lán)色LED的三通道照明單元(即，"R-G-B"照明單元)， 面X協(xié)議的照明命令可以將紅色通道命令、綠色通道命令和藍(lán)色通道命 令中的每一個(gè)指定為表示從O-255的值的8位數(shù)據(jù)(即，數(shù)據(jù)字節(jié))。 用于顏色通道的任意一個(gè)的最大值255指示處理器102控制相應(yīng)的光 源以用于通道的最大可用功率(即，100%)操作，由此產(chǎn)生用于該顏 色的最大可用輻射功率(用于R-G-B照明單元的這種命令結(jié)構(gòu)通常被 稱為24位顏色控制)。因此，格式[R， G， B] = [255， 255， 255]的命 令將使得照明單元產(chǎn)生用于紅色、綠色和藍(lán)色光的每一個(gè)的最大輻射 功率(由此產(chǎn)生白色光)。
因此，使用DMX協(xié)議的給定通信鏈路常規(guī)地可以支持高達(dá)512個(gè) 不同的照明單元通道。被設(shè)計(jì)用于接收DMX協(xié)議格式的通信的給定照 明單元通常被配置以對(duì)對(duì)應(yīng)于照明單元的通道數(shù)量的包中512個(gè)字節(jié) 中的僅僅一個(gè)或多個(gè)特定的數(shù)據(jù)字節(jié)作出響應(yīng)(例如，在三通道照明 單元的實(shí)例中，照明單元使用三個(gè)字節(jié))，并且基于包中的512個(gè)數(shù) 據(jù)字節(jié)的全部序列中的所希望的數(shù)據(jù)字節(jié)的特定位置而忽略其他字 節(jié)。為此，基于DMX的照明單元可以裝配有地址選擇機(jī)構(gòu)，該地址選 擇機(jī)構(gòu)可以由用戶/安裝者手動(dòng)地設(shè)置以確定照明單元在給定的DMX包 中所響應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)的特定位置。
然而，應(yīng)當(dāng)理解，適合于本公開的目的的照明單元不限于DMX命 令格式，因?yàn)楦鶕?jù)各種實(shí)施例的照明單元可以被配置為對(duì)其他類型的通信協(xié)議/照明命令格式作出響應(yīng)，從而控制它們各自的光源。 一般地，
處理器102可以被配置以對(duì)多種格式的照明命令作出響應(yīng)，這些格式 表示根據(jù)表示每一個(gè)通道的零到最大的可用操作功率的一些度量 (scale)而針對(duì)多通道照明單元的每一個(gè)不同通道而規(guī)定的操作功 率。
例如，在另一個(gè)實(shí)施例中，給定照明單元的處理器102可以被配 置以解釋以傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議(或基于以太網(wǎng)原理的相似的協(xié)議)接收
的照明指令/數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)是眾所周知的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其通常用于 局域網(wǎng)(LAN)，該技術(shù)定義了用于形成網(wǎng)絡(luò)的互連器件的布線和信令 要求以及在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀格式和協(xié)議。耦合到網(wǎng)絡(luò)的器件具 有各自唯一的地址，并且在網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)或多個(gè)可尋址器件的數(shù)據(jù)被 組織為包。每一個(gè)以太網(wǎng)包包括指定目的地址(包要去的地方)和源 地址(包來自的地方)的"報(bào)頭"，其后是包括若干字節(jié)數(shù)據(jù)的"凈 荷，，(例如，在II型以太網(wǎng)幀協(xié)議中，凈荷可以是從46個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié) 到1500個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié))。 一個(gè)包以糾錯(cuò)碼或"檢查和"結(jié)束。如對(duì)于上 述DMX協(xié)議，預(yù)定用于被配置以以太網(wǎng)協(xié)議接收通信的給定照明單元 的連續(xù)的以太網(wǎng)包的凈荷可以包括表示能夠由照明單元產(chǎn)生的不同可 用光譜(如，不同顏色通道)的光的各自規(guī)定的輻射功率的信息。
在又一個(gè)實(shí)施例中，給定的照明單元的處理器102可以被配置以 解釋以例如美國專利No. 6777891中所描述的基于串行的通信協(xié)議接收 的照明指令/數(shù)據(jù)。特別地，根據(jù)基于串行通信協(xié)議的一個(gè)實(shí)施例，多 個(gè)照明單元100經(jīng)它們的通信端口 120耦合到一起以形成照明單元的 串聯(lián)連接(例如，菊花(daisy)鏈或環(huán)形拓樸)，其中每一個(gè)照明單 元具有輸入通信端口和輸出通信端口 。被傳輸?shù)秸彰鲉卧恼彰髦噶? 或數(shù)據(jù)基于每一個(gè)照明單元的串聯(lián)連接中的相對(duì)位置而順序地布置. 應(yīng)當(dāng)理解，雖然特別地結(jié)合使用基于串行通信協(xié)議的實(shí)施例討論了基 于照明單元的串聯(lián)互連的照明網(wǎng)絡(luò)，但是本公開不限于這個(gè)方面，因 為本公開所預(yù)期的照明網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的其他實(shí)例將結(jié)合圖3來進(jìn)一步討論。
在使用基于串行的通信協(xié)議的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)串聯(lián)連接中的每 一個(gè)照明單元的處理器102接收數(shù)據(jù)時(shí)，該處理器"剝離"或提取用 于它的數(shù)據(jù)序列的一個(gè)或多個(gè)初始部分，并且將數(shù)據(jù)序列的剩余部分傳輸?shù)酱?lián)連接中的下一個(gè)照明單元。例如，再次考慮多個(gè)三通道(例
如，R-G-B)照明單元的串聯(lián)互連，每一個(gè)三通道照明單元從接收到的 數(shù)據(jù)序列提取三個(gè)多位值(每個(gè)通道一個(gè)多位值)。串聯(lián)連接中的每 一個(gè)照明單元又重復(fù)該過程，即剝離或提取接收的數(shù)據(jù)序列的一個(gè)或 多個(gè)初始部分(多位值)并且將序列的剩余部分傳輸。由每一個(gè)照明 單元依次剝離的數(shù)據(jù)序列的初始部分可以包括針對(duì)能夠由照明單元產(chǎn) 生的不同可用光譜的光(例如，不同顏色通道)而規(guī)定的各自的輻射 功率。如上面結(jié)合DMX協(xié)議所討論的，在各種實(shí)施方式中，每個(gè)通道 的每一個(gè)多位值可以是8位值，或者每個(gè)通道其他數(shù)量的位(例如12， 16， 24等)，這部分地取決于每一個(gè)通道所期望的控制精度。
在基于串行的通信協(xié)議的又一個(gè)示范性實(shí)施方式中，不是剝離接 收到的數(shù)據(jù)數(shù)列的初始部分，而是將標(biāo)記(flag)與表示用于給定的 照明單元的多個(gè)通道的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)序列的每一個(gè)部分相關(guān)聯(lián)，并且將 用于多個(gè)照明單元的整個(gè)數(shù)據(jù)序列在串聯(lián)連接中完全地從照明單元傳 輸?shù)秸彰鲉卧．?dāng)串聯(lián)連接中的照明單元接收數(shù)據(jù)序列時(shí)，該照明單 元尋找數(shù)據(jù)序列的第一部分，其中所述標(biāo)記表示給定部分(表示一個(gè) 或多個(gè)通道)還沒有被任何照明單元讀取。在發(fā)現(xiàn)這樣的部分之后， 照明單元讀取并處理該部分以提供相應(yīng)的光輸出，并且設(shè)置該相應(yīng)的 標(biāo)記以表示該部分已經(jīng)被讀取。整個(gè)數(shù)據(jù)序列再次被完全地從照明單 元傳輸?shù)秸彰鲉卧?，其中?biāo)記的狀態(tài)表示可用于讀取和處理的數(shù)據(jù)序 列的下一部分。
在與基于串行的通信協(xié)議有關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，配置成用于基于 串行的通信協(xié)議的照明單元的控制器105可以被實(shí)現(xiàn)為專用集成電路 (ASIC)，該專用集成電路被設(shè)計(jì)為根據(jù)上述"數(shù)據(jù)剝離/提取"處 理或"標(biāo)記修改"處理來處理接收到的照明指令/數(shù)據(jù)的流。更特別地， 在以串聯(lián)互連耦合在一起以形成網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)照明單元的一個(gè)示范性實(shí) 施例中，每一個(gè)照明單元包括具有圖l所示的處理器102、存儲(chǔ)器114 和通信端口 120的功能的實(shí)現(xiàn)為ASIC的控制器105 (可選的用戶接口 118和信號(hào)源124當(dāng)然不需要包括在一些實(shí)施方式中)。在美國專利 No. 6777891中詳細(xì)討論了這樣的實(shí)施方式。
在一個(gè)實(shí)施例中，光源104可以包括并/或耦合到一個(gè)或多個(gè)電源 108。在各個(gè)方面，電源108的實(shí)例包括但不限于AC電源、DC電源、電池、基于太陽的電源、基于熱電或機(jī)械的電源等等。此外，在一個(gè)
方面，電源108可以包括或關(guān)聯(lián)于一個(gè)或多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器件或功率轉(zhuǎn) 換電路(比如，在一些情況下位于光源104的內(nèi)部)，其將由外部電 源接收的功率轉(zhuǎn)換為這樣的形式適合于各種內(nèi)部電路部件和光源104 的光源的操作'在在此引作參考的標(biāo)題為"LED Power Control Methods and Apparatus"的美國專利No. 7256554中討論的一個(gè)示范性實(shí)施方 式中，光源104的控制器105可以被配置以從電源108接受標(biāo)準(zhǔn)A. C. 線電壓并且基于與DC-DC轉(zhuǎn)換有關(guān)的原理或"開關(guān)"電源原理來為照 明單元的光源和其他電路提供合適的D.C.操作功率。在這種實(shí)施方式 的一個(gè)方面，控制器105可以包括電路，該電路不僅接受標(biāo)準(zhǔn)A.C.線 電壓而且確保了以相當(dāng)高的功率因數(shù)從線電壓汲取功率。
圖2示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)200的實(shí)例。 在圖2的實(shí)施例中，多個(gè)與上面結(jié)合圖1所討論的照明單元相似的照 明單元100被耦合在一起以形成網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解， 圖2所示的照明單元的特定配置和布置僅僅是為了說明的目的，并且 本公開不限于圖2所示的特定的系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)。
此外，雖然沒有在圖2中明確示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，網(wǎng)絡(luò)化照明 系統(tǒng)200可以被靈活配置為包括一個(gè)或多個(gè)用戶接口，以及一個(gè)或 多個(gè)信號(hào)源，比如傳感器/變換器。例如， 一個(gè)或多個(gè)用戶接口和/或 一個(gè)或多個(gè)比如傳感器/變換器的信號(hào)源(如上面結(jié)合圖1討論的)可 以與網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)200的照明單元中的任意一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)?？?br> 替換地(或除上述情況以外)，在網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)200中， 一個(gè)或多 個(gè)用戶接口和/或一個(gè)或多個(gè)信號(hào)源可被實(shí)現(xiàn)為"孤立"部件。無論是
孤立組件還是特別地與一個(gè)或多個(gè)照明單元100相關(guān)聯(lián)，這些器件可 以被網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)的照明單元"共享".換種說法(stated differently)， 一個(gè)或多個(gè)用戶接口和/或比如傳感器/變換器的一個(gè) 或多個(gè)信號(hào)源可以在網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)中構(gòu)成"共享資源"，它們可以 用于控制系統(tǒng)的照明單元的任意一個(gè)或多個(gè)。
如圖2的實(shí)施例中所示，照明單元200可以包括一個(gè)或多個(gè)照明 單元控制器(下面為"LUC" ) 208A、 208B、 208C和208D，其中每一 個(gè)LUC負(fù)責(zé)與耦合到它的一個(gè)或多個(gè)照明單元100通信并且一般地控 制這些照明單元100。雖然圖2示出耦合到每一個(gè)LUC的一個(gè)照明單元100，但是應(yīng)道理解，本公開不限于這個(gè)方面，因?yàn)椴煌瑪?shù)量的照明單 元100可以使用各種不同通信介質(zhì)和協(xié)議以多種不同的配置(串聯(lián)連 接、并聯(lián)連接、串聯(lián)和并聯(lián)連接的組合等等)耦合到給定的LUC。
在圖2的系統(tǒng)中，每一個(gè)LUC又可以耦合到被配置以與一個(gè)或多 個(gè)LUC通信的中央控制器202。雖然圖2示出經(jīng)普通連接212 (其可以 包括任意數(shù)量的各種常規(guī)的耦合、開關(guān)和/或聯(lián)網(wǎng)器件)耦合到中央控 制器202的四個(gè)LUC，但是應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)各種實(shí)施例，不同數(shù)量的 LUC可以耦合到中央控制器202。此外，根據(jù)本公開的各種實(shí)施例，LUC 和中央控制器可以通過使用多種通信介質(zhì)和協(xié)議以多種配置耦合到一 起以形成網(wǎng)絡(luò)化照明系統(tǒng)200.而且，應(yīng)當(dāng)理解，LUC和中央控制器的 互連以及照明單元與各個(gè)LUC的互連可以以不同方式實(shí)現(xiàn)(例如4吏用 不同的配置、通信介質(zhì)和協(xié)議)。
例如，根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，圖2所示的中央控制器202可 以被配置以實(shí)現(xiàn)與LUC的基于以太網(wǎng)的通信，并且LUC又可以被配置 以實(shí)現(xiàn)與照明單元100的基于以太網(wǎng)、基于DMX或基于串行協(xié)議其中 之一的通信(如上所述，在美國專利No. 6777891中詳細(xì)討論了適合于 各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的示范性的基于串行的協(xié)議)。特別地，在該實(shí)施例的 一個(gè)方面，每一個(gè)LUC可以被配置為可尋址的基于以太網(wǎng)的控制器并 且因此可以經(jīng)特定唯一地址(或地址和/或其他標(biāo)識(shí)符的唯一組合)由 中央控制器202來識(shí)別。在該方式中，中央控制器202可以被配置以 通過耦合的LUC的網(wǎng)絡(luò)支持以太網(wǎng)通信，并且每一個(gè)LUC可以對(duì)用于 它的那些通信作出響應(yīng)。每一個(gè)LUC又可以響應(yīng)于與中央控制器202 的以太網(wǎng)通信來將照明控制信息(例如經(jīng)以太網(wǎng)、DMX、或基于串行的 協(xié)議)傳輸?shù)脚c之耦合的一個(gè)或多個(gè)照明單元(其中照明單元被適當(dāng) 地配置以解釋以以太網(wǎng)、DMX或基于串行的協(xié)議從LUC接收到的信息)。
圖2所示的LUC 208A、 208B和208C可以被配置為"智能的"， 這是因?yàn)榭刂浦行?02可以被配置以將較高級(jí)別的命令傳輸?shù)絃UC，該 命令需要由LUC解釋，隨后可以將照明控制信息轉(zhuǎn)發(fā)到照明單元100。 例如，照明系統(tǒng)的操作員可能想要產(chǎn)生顏色變化的效果，這種顏色變 化效果以這樣的方式從照明單元到照明單元改變顏色使得在給定照 明單元相對(duì)于彼此的特定位置時(shí)產(chǎn)生傳播彩虹的顏色的外觀("彩虹 追隨(rainbow chase)")。在該實(shí)例中，操作員可以提供簡(jiǎn)單的指令給中央控制器202以實(shí)現(xiàn)該操作，并且中央控制器又可以使用基于 以太網(wǎng)的協(xié)議將高級(jí)別命令傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)LUC以產(chǎn)生"彩虹追隨"。 例如所述命令可以包括定時(shí)、強(qiáng)度、色度、飽和度或其他相關(guān)信息。 當(dāng)給定的LUC接收這種命令時(shí)，隨后它可以解釋該命令并且可以使用 (例如，以太網(wǎng)、DMX、基于串行的)多種協(xié)議中的一種將其他命令傳 輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)照明單元，響應(yīng)于上述命令，通過多種信令技術(shù)中的 任意一種(例如，PWM)控制照明單元的各自的光源。
而且，照明網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)LUC可以耦合到多個(gè)照明單元100 的串聯(lián)連接(例如，參見圖2的LUC 208A，其耦合到兩個(gè)串聯(lián)連接的 照明單元IOO)。例如，以該方式耦合的每一個(gè)LUC被配置以使用基于 串行的通信協(xié)議與多個(gè)照明單元進(jìn)行通信，上面討論了這些實(shí)例。更 特別地，在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，給定的LUC可以被配置以使用基 于以太網(wǎng)的協(xié)議與中央控制器202和/或一個(gè)或多個(gè)其他LUC通信，并 且又使用基于串行的通信協(xié)議與所述多個(gè)照明單元進(jìn)行通信。在該方 式中，LUC在一種意義下可以被視為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其以基于以太網(wǎng)的協(xié) 議接收照明指令或數(shù)據(jù)，并且使用基于串行的協(xié)議將指令傳遞到多個(gè) 串聯(lián)連接的照明單元。當(dāng)然，在包括以多種可能的拓樸結(jié)構(gòu)布置的基 于DMX的照明單元的其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)理解，給定的LUC類 似地可以視為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其以以太網(wǎng)協(xié)議接收照明指令或數(shù)據(jù)，并 且以DMX協(xié)議傳遞經(jīng)過格式化的指令.
還應(yīng)當(dāng)理解，在根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的照明系統(tǒng)中使用多個(gè) 不同的通信實(shí)施方式(例如，以太網(wǎng)/DMX)的前述實(shí)例僅僅是為了說 明的目的，并且本公開不限于該特定實(shí)例。
根據(jù)前述，可以理解如上面討論的一個(gè)或多個(gè)照明單元能夠產(chǎn)生 在顏色的寬范圍上高度地可控的可變顏色光，以及在色溫的寬范圍上 可變色溫的白色光。
如前面所討論的，考慮多個(gè)照明單元或光源(例如LED)以串聯(lián)地 而不是并聯(lián)地接收操作功率是有用的。多個(gè)LED的串聯(lián)互連可以允許 使用顯著高于典型的LED正向電壓的操作電壓，并且還可以允許操作 多個(gè)LED或基于LED的照明單元而不需要電源(例如，墻壁電源或線 電壓，比如120VAC或240VAC)和負(fù)載(即，多個(gè)串聯(lián)連接的負(fù)載可以 被"直接"以線電壓操作)之間的變壓器。因此，本發(fā)明的其他實(shí)施例通常涉及用于控制基于LED的光源的 方法和裝置，其中多元件光源的各個(gè)元件和/或多個(gè)光源本身被串聯(lián)地 耦合以接收操作功率.在下面進(jìn)一步討論的各種實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解， 實(shí)際上任何適當(dāng)數(shù)量的LED或基于LED的照明單元可以串聯(lián)地耦合， 這至少部分地依賴于每一個(gè)LED或照明單元的額定操作功率以及由可 用電源提供的預(yù)期額定供電電壓。下面為了討論的目的，首先討論與 串聯(lián)連接的LED相關(guān)的各種概念；然而，應(yīng)當(dāng)理解，這里所討論的許 多(如果不是所有)概念可以應(yīng)用于LED的各種分組(串聯(lián)、并聯(lián)、 和/或串聯(lián)/并聯(lián)布置)以及多個(gè)基于LED的照明單元，它們被串聯(lián)地 耦合以接收操作功率。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括多個(gè)串聯(lián)連接LED的基于 LED的照明裝置100A的框圖。在圖3的裝置中，多個(gè)LED被名義地串 聯(lián)連接在被施加操作電壓(上面結(jié)合圖1 一般地討論了電源108 )的第 一節(jié)點(diǎn)108A與第二節(jié)點(diǎn)108B之間，以形成串聯(lián)連接的器件的"堆疊"。 為了下面討論的目的，相對(duì)于分別施加到第一和第二節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)電壓 電勢(shì)(potential)之一，在串聯(lián)連接的器件的"堆疊"中的一個(gè)或多 個(gè)LED的位置被稱為"堆疊"中的"高度"。
在圖3中，在堆疊的第一高度處示出了第一光源104B (為了說明 的目的用單個(gè)LED表示)，并且在堆疊的第二高度處示出了第二光源 104A (為了說明的目的再次用單個(gè)LED表示)。雖然圖3示出具有兩 個(gè)光源的示范性裝置，但是，如上所注意到的，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限 于這個(gè)方面，因?yàn)閹缀跞我鈹?shù)量的光源可以串聯(lián)地連接在給定裝置中。 圖3還示出與第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的LED串聯(lián)連接的電流源310;在一 個(gè)方面，當(dāng)跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓時(shí)，電流源310 設(shè)置串聯(lián)電流(Istirif!S)，該電流在第一和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)，并經(jīng)過 串聯(lián)連接的LED的一個(gè)或多個(gè)。
如上面結(jié)合圖l所討論的，在各種實(shí)施方式中圖3所示的裝置100A 的光源104A和104B中的每一個(gè)可以包括(例如，并聯(lián)布置的互連) 單個(gè)的LED或多個(gè)LED。此外，光源104A和104B可以產(chǎn)生具有相似或 幾乎相同的光譜(例如構(gòu)成彩色的或基本白色光)的輻射，或者光源 104A和104B可以分別產(chǎn)生不同光鐠。因此，在串聯(lián)連接的器件的堆疊 中的每一個(gè)不同高度處，在不同的實(shí)施方式中可以使用一個(gè)或多個(gè)LED;而且，彩色光的不同光譜(或白色光的不同色溫)可以在堆疊中 的不同高度處產(chǎn)生，或者光的基本上相同的光譜可以在堆疊中的每一 個(gè)高度處產(chǎn)生。再次為了說明的目的，在下面的討論中，圖3中的光 源104A和104B的每一個(gè)被簡(jiǎn)單地稱為L(zhǎng)ED，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的各 種實(shí)施方式不限于在串聯(lián)連接的器件的堆疊中的每一個(gè)高度處具有單 個(gè)LED。
又如圖3所示，裝置100A包括與一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的LED并聯(lián) 連接的一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑312A和312B (縮寫為"CCP")。在 各個(gè)方面中，可控電流路徑可以被實(shí)現(xiàn)為可控開關(guān)以在給定的LED周 圍完全轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流Iw^,或者被實(shí)現(xiàn)為可控的可變或固定的電流源， 其被配置以在給定LED周圍轉(zhuǎn)移所有或僅僅一部分串聯(lián)電流。在該方 式中，可以控制給定LED的亮度，并且在極端情況下可以通過在LED 周圍完全轉(zhuǎn)移電流而完全地關(guān)閉LED,雖然圖3示出了在可控電流路徑 312A和312B與LED104A和LED104B之間的一對(duì)一通信，但是應(yīng)當(dāng)理 解，本發(fā)明不限于這個(gè)方面。特別地，根據(jù)下面進(jìn)一步討論的各種實(shí) 施例，串聯(lián)連接中的每一個(gè)LED不需要與專用的/相應(yīng)的可控電流路徑 相關(guān)聯(lián)；而在一些實(shí)現(xiàn)中，沒有可控電流路徑可以與串聯(lián)連接的一個(gè) 或多個(gè)LED相關(guān)聯(lián)，并且/或者給定的可控電流路徑可以與串聯(lián)連接的 多個(gè)LED相關(guān)聯(lián)。
在圖3所示的實(shí)施例的另一個(gè)方面，裝置100A包括控制器105A， 控制器105A被配置為經(jīng)各個(gè)控制信號(hào)314A和314B控制一個(gè)或多個(gè) 可控電流路徑312A和312B。在圖3中，示出了耦合到跨接第一節(jié)點(diǎn)和 第二節(jié)點(diǎn)而施加的操作電壓以獲得操作功率的控制器.可替換地，控 制器105A可以與電流源310和串聯(lián)連接的LED串聯(lián)地耦合，從而獲得 操作功率。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器105A可以基于經(jīng)一個(gè)或多個(gè)通 信端口 120A (如上面結(jié)合圖1和圖2所討論的)作為照明指令而接收 到的數(shù)據(jù)來操作一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑312A和312B。為此，控制器 可以被配置為對(duì)串行數(shù)據(jù)協(xié)議作出響應(yīng)，并且包括至少兩個(gè)通信端口 (例如，數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口 )以方便相似于裝置IOOA的多 個(gè)照明裝置的各自控制器之間的串行數(shù)據(jù)通信。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，控制器105A可以被配置為基于與跨接第一 節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)108A和108B而施加的可用操作電壓有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)經(jīng)測(cè)量參數(shù)來操作一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑。更特別地，在一個(gè)實(shí) 施例中，在其中施加在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)的額定預(yù)期操作電壓下降 到低于通電所有串聯(lián)連接的器件所需的最小操作電壓的情況下，采用
在一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的LED周圍部分地或全部地轉(zhuǎn)移電流的能力。 在各種實(shí)施方式中，該最小操作電壓可以至少部分地取決于在串聯(lián)連 接的器件堆疊中使用的LED的數(shù)量和類型，并且更特別地取決于在該 堆疊中所使用的各個(gè)LED的各自正向操作電壓。
考慮前面所述，在一個(gè)實(shí)施例中，圖3所示的裝置100A的控制器 105A至少部分地基于表示用于串聯(lián)連接的LED的可用的操作電壓的一 個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)的參數(shù)來控制一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑。根據(jù)監(jiān)測(cè)的參 數(shù)，控制器確定可被操作電壓通電的串聯(lián)連接的LED的最大數(shù)量，并 且控制一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑從而增加串聯(lián)電流的量，當(dāng)所述最大 數(shù)量小于所有串聯(lián)連接的LED的總數(shù)量時(shí)，所述串聯(lián)電流在一個(gè)或多 個(gè)串聯(lián)連接的LED周圍被轉(zhuǎn)移。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，可控電流 路徑可以是開關(guān)，其在相應(yīng)的LED周圍完全地轉(zhuǎn)移電流從而使得LED 基本短路并將其從器件的串聯(lián)連接中移除。在該方式中，因電流轉(zhuǎn)移 而引起短路的每一個(gè)LED的單獨(dú)的操作(正向)電壓降低了操作剩余 的串聯(lián)連接的LED所必需的操作電壓。
在一些示范性實(shí)施方式中，控制器可以被配置為控制一個(gè)或多個(gè) 可控電流路徑以當(dāng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)指示操作電壓低于預(yù)定的閾值時(shí)增加相 應(yīng)的LED周圍被轉(zhuǎn)移的電流量(例如，使得相應(yīng)的LED短路(short out))。在一個(gè)方面，預(yù)定的閾值可以表示通電給定的裝置中的所有 串聯(lián)連接的LED所必需的最小操作電壓，并且以此方式，可以至少部 分地取決于給定的裝置中的LED的數(shù)量和LED的各自的正向電壓。同 樣，如果在一些點(diǎn)(at some point)上操作電壓低于一些預(yù)定的閾值 并且隨后增加到高于閾值，則控制器可以適當(dāng)?shù)乜刂埔粋€(gè)或多個(gè)可控 電流路徑以將一個(gè)或多個(gè)"短路的"LED添加回到串聯(lián)連接的堆疊中從 而使得它們被串聯(lián)電流通電。更一般地，通過表示操作電壓的監(jiān)測(cè)的 參數(shù)，控制器可以基于在任意給定的時(shí)間處可用的操作電壓來確定可 以被有效通電的LED的數(shù)量(事實(shí)上這可以連續(xù)地或周期地來進(jìn)行)， 并且相應(yīng)地控制一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑以通電裝置的全部或少于全 部的串聯(lián)連接的LED。如下面進(jìn)一步討論的，控制器105A可以實(shí)施多種控制策略，以在給定的時(shí)間段和/或操作電壓條件的范圍下靜態(tài)地或 動(dòng)態(tài)地控制一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑。
在圖3所示的裝置IOOA的又一個(gè)方面，電流源310可以是固定的
電流源(即串聯(lián)電流Iseries的值可以是固定的)，或者電流源可以是可 控電流源從而使得串聯(lián)電流Iser^是可變的。為此，在一個(gè)實(shí)施例中，
控制器105A可以附加地控制電流源310，如圖3所示的虛線的控制連 接315所指示的。在各個(gè)方面，控制器可以至少部分地基于監(jiān)測(cè)的表 示操作電壓的參數(shù)來控制電流源以設(shè)置串聯(lián)電流，并且基于可用的操 作電壓依照多種關(guān)系中的任意一種(例如成比例、成反比等等)的改 變來增加或減少串聯(lián)電流。例如，控制器可以被配置為控制電流源以 在操作電壓降低時(shí)增大串聯(lián)電流，比便維持由裝置的通電的LED產(chǎn)生 的光的基本不變的亮度?？刂破?05A還可以改變串聯(lián)電流的值以降低 亮度，或另外地基于操作電壓的改變而改變串聯(lián)電流.串聯(lián)電流與操 作電壓之間的各種動(dòng)態(tài)關(guān)系可受到控制器105A的影響；例如，在一個(gè) 實(shí)施方式中，串聯(lián)電流可以隨著操作電壓的減小而緩慢地減小，但是 隨后當(dāng)LED短路過程開始時(shí)按一定量(例如25%)增大。以此方式，在 操作電壓的減小時(shí)，總體亮度不存在驟降。在又一個(gè)方面，控制器105A 可以控制電流源310以占空比調(diào)制串聯(lián)電流，從而提供固定的或可變
的平均串聯(lián)電流。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3所示的裝置IOOA的示 范性電路實(shí)施方式的圖。在該實(shí)施例的一個(gè)方面，圖4的裝置特別好 地適用于汽車照明應(yīng)用，在汽車照明應(yīng)用中額定的預(yù)期操作電壓的范 圍在大約12伏到14. 5伏。特別地，在基于包括傳統(tǒng)12伏特汽車電池 的電氣系統(tǒng)的汽車應(yīng)用中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行并且電氣系統(tǒng)充電時(shí)用于汽 車配件的可用操作電壓典型地在13. 8伏到14. 5伏之間；然而，當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)，可用操作電壓可以快速下降至12伏到12.8伏特，或 者甚至更低(例如當(dāng)存在高負(fù)載時(shí)，和/或當(dāng)汽車電池進(jìn)一步放電時(shí))。 根據(jù)前述思想，考慮與圖3所示相似的照明裝置，其中使用每一個(gè)都 具有大約3. O伏特到3. 3伏特的正向電壓的四個(gè)串聯(lián)連接的LED(例如 基于GaN技術(shù))，從而所有四個(gè)LED的串聯(lián)連接的堆疊加上與LED串 聯(lián)的電流源需要大約13. O伏特到13. 5伏特的操作電壓。在一個(gè)方面， 照此 置的裝置基于"不變的面積成本"的原則，即固定尺寸的LED半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)花費(fèi)完全(fairly)固定的量來實(shí)施，不論它會(huì)被劃分為 多少個(gè)部分。因此，如果LED半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被劃分為(隨后串聯(lián)連接的) 四個(gè)部分，則具有與一個(gè)LED基本相同的成本的器件結(jié)果以四分之一 的電流操作，并且具有四倍于單個(gè)LED的正向電壓的操作電壓。
當(dāng)然，對(duì)于如上所述的汽車應(yīng)用，基于串聯(lián)連接的LED的照明裝 置需要考慮可能的可用操作電壓的完整范圍；即，如果來自汽車電氣 系統(tǒng)的可用操作電壓降到低于約13. 0伏特到13. 5伏特時(shí)，則不存在 足夠的電壓以通電所有四個(gè)串聯(lián)連接的LED。為此，在圖4的電路中， 四個(gè)串聯(lián)連接的LED 104A-104D與一對(duì)一地與LED并聯(lián)的四個(gè)可控電 流路徑312A-312D—起使用，并且響應(yīng)于由控制器105A提供的相應(yīng)的 控制信號(hào)314A-314D。在圖4中，可控電流路徑被實(shí)現(xiàn)為單刀單擲 (SPST)開關(guān)SW1-SW4以在相應(yīng)的LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流Iseiies。通過 運(yùn)算放大器U7A、N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q35和電阻器R41實(shí)現(xiàn)電流源310。 在圖4的電路中，電流源310不在控制器105A的控制之下，而是由電 流源310提供的串聯(lián)電流Iw^經(jīng)由電阻器R43和R"形成的分壓器來 跟蹤操作電壓。
如上面結(jié)合圖3所討論的，圖4 (U8)的電路中的控制器105A可 以耦合在第一節(jié)點(diǎn)108A與第二節(jié)點(diǎn)108B之間以直接從施加到這些節(jié) 點(diǎn)的操作電壓獲得操作功率。此外，該控制器可以可選地包括第一通 信端口 120A和第二通信端口 120B以發(fā)送和接收表示各種信息的數(shù)據(jù)， 如下面進(jìn)一步討論的。又如上面結(jié)合圖3所討論的，圖4的電路中的 控制器105可以實(shí)施各種控制技術(shù)以操作由開關(guān)SW1-SW4形成的可控 電流路徑。
例如，當(dāng)施加到第一節(jié)點(diǎn)108A和第二節(jié)點(diǎn)108B的操作電壓減小 到低于適合通電所有四個(gè)LED 104A-104D所需的電平時(shí)，控制器105A 可以開始控制開關(guān)SW1-SW4以使得在一個(gè)時(shí)間(例如，以定時(shí)順序) 短路一個(gè)LED從而使得觀察者看上去所有的LED保持點(diǎn)亮；換種說法， 當(dāng)操作電壓減小到不足以適當(dāng)?shù)叵蛩膫€(gè)串聯(lián)連接的LED提供功率的電 平時(shí)，在任意給定的時(shí)間僅僅同時(shí)通電三個(gè)或更少的LED。以此方式， 該控制器間歇地在各個(gè)LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流。在一個(gè)方面，小于四 個(gè)LED的不同分組以觀察者通常察覺不到的方式被接連地通電。在另 一個(gè)方面，超過一個(gè)LED可以在同一時(shí)間短路以允許操作電壓的進(jìn)一步減小，同時(shí)仍然產(chǎn)生來自裝置的光(例如，在任何給定的時(shí)間僅僅
兩個(gè)LED被通電，且以合適的速率接連地通電兩個(gè)LED的不同分組， 使得一般而言，這不會(huì)被觀察者察覺)。
在圖4的電路中，控制器105A可以使用多種技術(shù)中的任意一個(gè)或 多個(gè)，這些技術(shù)用于監(jiān)測(cè)表示施加在節(jié)點(diǎn)108A和108B之間的操作電 壓的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并且用于確定可被通電的LED的合適數(shù)量以有 效地控制由開關(guān)SW1-SW4實(shí)現(xiàn)的可控電流路徑。為此，控制器105A可 以包括一個(gè)或多個(gè)輸入端以接收信號(hào)來監(jiān)測(cè)操作電壓本身(經(jīng)由線 324 ) 、 FET Q35的漏極電壓(經(jīng)由線320 )、和FET Q35的門極電壓 (經(jīng)由線322 )中的一個(gè)或多個(gè)。
在一個(gè)實(shí)例中，控制器105A監(jiān)測(cè)FETQ35的門極電壓和漏極電壓， 其中相對(duì)較高的門極電壓表示操作電壓已經(jīng)減小并且需要短路一個(gè)或 多個(gè)LED，而相對(duì)較高的漏極電壓表示操作電壓已經(jīng)增加并且可以短路 更少的LED。例如，在基于大約13. 5伏特-14. 5伏特(例如，汽車應(yīng) 用)的額定預(yù)期操作電壓和包括四個(gè)串聯(lián)連接的LED的裝置100A的一 個(gè)特定實(shí)施方式中，大約4伏特的門極電壓表示操作電壓已經(jīng)落到必 須短路至少一個(gè)LED的值，并且大約5伏特的漏極電壓表示足夠的操 作電壓以在串聯(lián)連接的堆疊中包括全部四個(gè)LED。在另一個(gè)實(shí)例中，控 制器105A只監(jiān)測(cè)FET Q35的漏極電壓和門極電壓中的一個(gè)，并且依賴
于對(duì)高和低的漏極電壓的準(zhǔn)確感測(cè)來做決定，或者依賴于推測(cè)性地操 作(speculative operation)開關(guān)來確定要短路的LED的正確數(shù)量。 在又一個(gè)實(shí)例中，控制器105A可以直接監(jiān)測(cè)操作電壓，并且使用預(yù)兆 性的策略，其中監(jiān)測(cè)的操作電壓直接映射到一些數(shù)量的被短路的LED。 為此，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以使用一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的閾值，并 且當(dāng)操作電壓降低到低于給定的預(yù)定閾值時(shí)，需要短路一個(gè)或多個(gè) LED?？梢允褂酶鞣N其他技術(shù)，包括間接估計(jì)FET Q35的漏極電壓、源 極電壓和/或門極電壓，目標(biāo)是確定要短路的LED的正確數(shù)量。
雖然控制器105A不控制圖4中的電路中的電流源310，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員將容易理解，如上面結(jié)合圖3所述的，可以實(shí)現(xiàn)其他電路 實(shí)施方式，其中控制器105A還可以改變流經(jīng)這串通電的LED的串聯(lián)電 流的值，并且可以占空比調(diào)制電流源，從而維持所產(chǎn)生的總體亮度、 降低亮度、或另外地基于操作電壓的改變而改變所述裝置的操作的一些方面。而且，在一般地基于圖4所示的電路結(jié)構(gòu)的裝置IOOA的可替 換實(shí)施方式中，電流源可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的許多方式中的 任意一種來實(shí)現(xiàn)，這些方式包括使用一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算放大器和n型或p 型晶體管(比如BJT或FET)的電路。同樣地，被實(shí)現(xiàn)為開關(guān)SW1-SW4 的可控電流路徑312A-312D可以有多種設(shè)計(jì)。
例如，圖5A到5D示出四個(gè)非限制性的示范性電路，其中每一個(gè) 電路可以用于實(shí)現(xiàn)圖4所示的開關(guān)SW1-SW4。為了說明的目的，圖5A-5D 中的電路圖表示圖4所示的開關(guān)SW4 (可控電流路徑312A)的四種不 同的可能，其中在圖中示出了跨接連接LED104A的節(jié)點(diǎn)313A和313B。 應(yīng)當(dāng)理解，圖5A-5D所示的開關(guān)設(shè)計(jì)中的任意一個(gè)可以用于圖4所示 的開關(guān)SW1-SW4中的任意一個(gè)或多個(gè)。根據(jù)電流源310的不同實(shí)施方 式，開關(guān)可以包括n型或p型器件中的一種或兩種。在其他方面，電 容電荷泵(pump)或升壓帽(boost cap)結(jié)構(gòu)可以用于增加可用的開關(guān) 門極電壓。
雖然在一個(gè)實(shí)施方式中，圖4的控制器105A可以通過間歇的方式 接連地控制開關(guān)SW1-SW4的不同的開關(guān)或多個(gè)不同的開關(guān)，如上所述， 應(yīng)當(dāng)理解，可以通過根據(jù)各種實(shí)施例的控制器105A實(shí)現(xiàn)多種控制技術(shù)， 從而控制可控電流路徑。例如，可以根據(jù)一些預(yù)定的或隨機(jī)的順序并 根據(jù)多種時(shí)標(biāo)來順序地控制電流路徑，當(dāng)然，如上所注意的，在一個(gè) 實(shí)施方式中，不同電流路徑受控制的速率可以被選擇為顯著地比典型 的觀察者能夠識(shí)別到可感知的光特性中的差異的速率快(例如比大約 50Hz-60Hz大)。在與圖3和圖4所示的照明裝置相似的照明裝置的一 個(gè)實(shí)施例中，照明裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(例如，如上面 結(jié)合圖1所討論的)以混合、擴(kuò)散、組合或另外地光學(xué)地處理由各個(gè) LED產(chǎn)生的光，從而最終得到的被感知的光與在任意給定的時(shí)間處通電 哪些特定LED相對(duì)無關(guān)。
此外，對(duì)于圖3和圖4所示的裝置100A的一些應(yīng)用，順序地或間 歇地操作可控電流路徑以將一個(gè)或多個(gè)LED切換進(jìn)或切換出串聯(lián)連接 的堆疊，或另外地在一個(gè)或多個(gè)LED周圍轉(zhuǎn)移部分電流可以不是必需 的；例如，可能存在一些應(yīng)用，其中，可接受的是基于給定瞬間的 可用操作電壓來簡(jiǎn)單地選擇特定的操作狀態(tài)(例如，某些數(shù)量的通電 LED)，并且維持該狀態(tài)一段時(shí)間或無限期地維持該狀態(tài)。為此，應(yīng)當(dāng)理解，無論一些類型的靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的控制技術(shù)是否用于可控電流路 徑，兩個(gè)或更多電流路徑可以同時(shí)受控。同樣，可用操作電壓可以以 多種時(shí)間間隔的任意一種來監(jiān)測(cè)/采樣，并且基于采樣的操作電壓來實(shí) 現(xiàn)各種控制技術(shù).
在圖4所示的裝置的其他方面，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于一些應(yīng)用(包括 汽車和其他應(yīng)用)，并非所有的開關(guān)SW1-SW4都是必需的(即，并非 所有的串聯(lián)連接的LED需要能夠被短路)。例如，在傳統(tǒng)的汽車電系 統(tǒng)中，只有當(dāng)明顯低于10伏特到12伏特乃至低至5伏特的操作電壓 沒被常規(guī)地預(yù)期，才必須具有短路四個(gè)串聯(lián)連接的LED中的兩個(gè)或三 個(gè)LED的能力。換種說法，如上面結(jié)合圖3所討論的，在一些實(shí)施方 式中可以接受的是具有與相應(yīng)的可控電流路徑不相關(guān)聯(lián)的串聯(lián)連接的 堆疊的一個(gè)或多個(gè)LED，并且在堆疊中保持(和被通電)于較低的操作 電壓，由此進(jìn)一步減少所需的可控電流路徑的數(shù)量。
在又一個(gè)方面，控制器105A可被配置以控制可控電流路徑或開關(guān) SW1-SW4 ，從而當(dāng)操作電壓不足以操作串聯(lián)連接的堆疊中的所有LED時(shí) 使得所產(chǎn)生的光的總體外觀對(duì)觀察者可感知地改變；即，可能有用的 和/或所希望的是，通過所產(chǎn)生的光的質(zhì)量(例如，亮度)的改變使得 觀察者意識(shí)到降低了的操作電壓。如果使用不同顏色的LED，則這種類 型的指示可能完全可見(即，因操作電壓的改變引起的光的質(zhì)量的改 變可以包括亮度和顏色。
又如上面結(jié)合圖3所討論的，通常應(yīng)當(dāng)理解，圖4所示的裝置100A 的LED可以是相同顏色(或白色的色溫)或不同顏色(白色的不同色 溫)。在一個(gè)實(shí)施例中，在給定的裝置中的不同顏色或色溫的LED的 物理布置和/或由控制器105A實(shí)施的控制技術(shù)可以開發(fā)不同顏色或不 同色溫的LED的使用，以創(chuàng)建各種照明效果。更一般地，所述多個(gè)串 聯(lián)連接的LED可以包括至少一個(gè)第一 LED,其用于產(chǎn)生具有第一光譜的 第一輻射；和至少一個(gè)第二LED，其用于產(chǎn)生具有不同于第一光譜的第 二光譜的第二輻射，并且控制器可以以預(yù)定的方式至少部分地基于LED 的不同光譜來控制可控電流路徑。
在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，第一LED可以包括第一白色LED，從而 第一光i普對(duì)應(yīng)于第一色溫，而第二LED可以包括第二白色LED，從而第 二光譜對(duì)應(yīng)于不同于第一色溫的第二色溫。在一個(gè)方面，控制器可以控制可控電流路徑，從而使得基于第一光譜和笫二光譜中至少一個(gè)由 裝置產(chǎn)生的光的總體色溫隨著操作電壓的減小而減小.例如，如果暖
白色LED被用在一些位置并且冷白色LED被用在其他位置，那么控制 器可以被配置為優(yōu)先地維持通電的暖LED，因?yàn)閾呑麟妷罕粶p小以模擬 由白熾光燈泡產(chǎn)生的效果。如果各個(gè)通電的LED的光輸出被充分地光 學(xué)混合，則開關(guān)動(dòng)作可能十分粗糙，并且仍然創(chuàng)建所期望的質(zhì)量的光 輸出。在其他方面，可能方便的是，控制由電流源310提供的串聯(lián)電 流，并且/或者甚至當(dāng)存在足夠的操作電壓以操作串聯(lián)連接的堆疊中的 所有LED時(shí)，故意地使LED偶爾短路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所生成的顏色、色 溫、和/或所產(chǎn)生的光的亮度的調(diào)節(jié)。
雖然圖4的裝置中示出四個(gè)串聯(lián)連接的LED,該裝置不限于這個(gè)方 面，因?yàn)楦鶕?jù)本公開，具有比四個(gè)LED更少的(少到兩個(gè))或更多的 LED的實(shí)施例是預(yù)期的，如上面結(jié)合圖3所討論的。更一般地，應(yīng)當(dāng)理 解，雖然上面結(jié)合圖4所示的裝置提供了汽車應(yīng)用的實(shí)例，但是本發(fā) 明的各種實(shí)施方式不必限于汽車應(yīng)用和用于這樣的應(yīng)用的預(yù)期操作電 壓的特定范圍。在一個(gè)方面，在具有與圖3和4所示的構(gòu)造和功能相 似的構(gòu)造和功能的裝置中的串聯(lián)連接的LED的數(shù)量可以部分地由給定 應(yīng)用中的預(yù)期的操作電壓的范圍和額定操作電壓指示。例如，雖然其 中每一個(gè)都具有大約3. 0伏特到3. 3伏特的正向電壓的四個(gè)LED可以 特別好地適合于大約13. O伏特到14.5伏特的操作電壓(例如，如在 汽車應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的)，基于其中每一個(gè)都具有2. 5VDC到3VDC的正向 電壓的兩個(gè)LED的裝置可以特別好地適合于涉及6VDC到9VDC操作電 壓的應(yīng)用，并且具有7個(gè)串聯(lián)連接的LED的裝置可以特別好地適合于 涉及大約24伏特操作電壓的應(yīng)用。包括任意數(shù)量的LED的根據(jù)本發(fā)明 的裝置再次可以被預(yù)期用于各種應(yīng)用的期望操作電壓的幾乎任何范 圍。
如上面結(jié)合圖3所討論的，超過一個(gè)LED可以被給定的可控電流 路徑控制，該可控電流路徑包括在串聯(lián)連接的堆疊中的給定高度處并 聯(lián)連接的LED的組，或在串聯(lián)連接的堆疊中的兩個(gè)或更多高度處(其 中，在每一個(gè)高度，可以存在一個(gè)或多個(gè)LED)具有控制LED的單個(gè)的 可控電流路徑。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)每個(gè)受控組(例如在堆疊中給定 的高度處)的LED的數(shù)量增加，由裝置產(chǎn)生的光的差分亮度(differential brightness )增大，因?yàn)殡娏髟诙询B的不同高度周圍 被轉(zhuǎn)移。例如，在基于24伏特的操作電壓的一個(gè)實(shí)施方式中，裝置可 以包括7個(gè)串聯(lián)連接的LED和僅僅5個(gè)可控電流路徑，其中LED被布 置為與兩個(gè)單獨(dú)可控的LED串聯(lián)連接的兩個(gè)串聯(lián)連接的LED的三個(gè)可 控的組。在基于LED的不同的可控分組的其他實(shí)施方式中，在串聯(lián)連 接的堆疊中相應(yīng)高度處的偶數(shù)和奇數(shù)個(gè)組LED可以這樣實(shí)現(xiàn)使得由 裝置產(chǎn)生的光的總體亮度可以以一個(gè)LED的增量來調(diào)節(jié)(即，在只具 有單個(gè)的可控LED的堆疊中沒有任何高度)。而且，在一些實(shí)施例中， 又如結(jié)合圖3所討論的，不是所有的用在串聯(lián)連接的堆疊中的LED都 需要相對(duì)于電流轉(zhuǎn)移可控。在基于在串聯(lián)連接的堆疊中的一個(gè)或多個(gè)
"固定"(不可控)LED (其中不受控的LED通常傳遞比其他受控LED 更多的光，受控LED被假設(shè)在某些情況下關(guān)閉)的一個(gè)實(shí)施方式中， 實(shí)現(xiàn)的器件中的LED的物理布局可以適合于優(yōu)化光學(xué)效率(例如，非 受控LED可以在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的中心)。
在又一個(gè)實(shí)施例中，與圖3和4所示的照明裝置相似的照明裝置 基于多個(gè)串聯(lián)連接的LED、 一個(gè)或多個(gè)與一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的LED 并聯(lián)連接的可控電流路徑以及用于控制一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑的控 制器，該照明裝置可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)集成電路。而且，集成電路 的實(shí)現(xiàn)可以適當(dāng)?shù)胤庋b以便于在多種應(yīng)用中的任意一種應(yīng)用中安裝、 部署和/或使用，這些應(yīng)用包括這樣的應(yīng)用其中可以容易地使用常規(guī) 的操作電壓。
例如，在與圖4所示的裝置相關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中(特別是關(guān)于汽 車照明應(yīng)用)，裝置可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)集成電路并且可以包括在 便于在汽車環(huán)境中安裝和使用的封裝中。為此，圖4所示的電路的所 有部件可以實(shí)現(xiàn)在單個(gè)集成電路芯片上，或LED可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)芯片 上并且相關(guān)聯(lián)的控制電路實(shí)現(xiàn)在另一個(gè)芯片上且與LED芯片堆疊 (stacked)。在典型的制造技術(shù)中，LED首先附接到通常為半導(dǎo)體器 件的"基座(submount)"，該半導(dǎo)體器件通常具有反向偏置保護(hù)二 極管或齊納二極管以防止由于高暫態(tài)電流或電壓引起的器件故障。圖4 所示的電路可以被全部集成，并且需要很小的電容用于操作；因此， LED和相關(guān)聯(lián)的電路可以被完全集成。
基于圖4的電路的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的汽車照明裝置可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片的封裝，在該芯片中實(shí)現(xiàn)了所述
電路。圖6很概括地示出用于這樣的照明裝置的示范性封裝400，其中 所述封裝包括 一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片404,在其中實(shí)現(xiàn)裝置100A; 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件402 (例如，透鏡)，用于保護(hù)芯片并允許光輸出； 以及至少一個(gè)電連接器406。在一個(gè)方面，電連接器406被配置為與耦 合到汽車的配線410的免費(fèi)贈(zèng)送的(complimentary)電連接器408緊 密配合。在另一個(gè)方面，電連接器406 (以及電連接器408 )可以包括 電連接到操作電壓所施加到的第一節(jié)點(diǎn)108A的第一引線406A和電連 接到操作電壓所施加到的第二節(jié)點(diǎn)108B的第二引線406B。適合于汽車 應(yīng)用的多種電連接器在本領(lǐng)域是公知的并且預(yù)期用于圖6所示的照明 裝置的各種實(shí)施方式。
因此，在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，用于汽車照明器件的完整封裝 可以包括四個(gè)串聯(lián)連接的LED和在一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片上的相關(guān) 聯(lián)的控制電路，該集成電路芯片以二引線封裝在透鏡下被分組、以及 具有大約0. 5伏特到5伏特的總的操作電壓.
在其他方面，圖6所示的封裝400可以包括其他部件，這些部件 的典型的實(shí)例包括但不限于， 一個(gè)或多個(gè)用于設(shè)置電流或電流/電壓特 性的一個(gè)或多個(gè)電阻器、用于進(jìn)一步減少EMI的小電容器、以及可能 的其他濾波或保護(hù)部件(包括電感器、電容器、齊納二極管等等)。 封裝400還可以設(shè)有額外的引線或具有其他特征的引線框，比如與用 在功率晶體管(例如，T0-220或T0-247封裝)上的安裝孔相似的安裝 孑L，或固定夾(retaining clip)的著落區(qū)(landing area)。附加 引線可以用于各種目的，包括模式或電流設(shè)置、通信(如果這樣的特 征被添加到控制電路)、校準(zhǔn)、或故障檢測(cè)和感測(cè)。
更特別地，由于與在圖4的裝置中的LED相關(guān)聯(lián)的控制電路可以 制造為用于LED的基板，并且這種基板可以具有可以大于實(shí)現(xiàn)控制電 路本身所必需的尺寸的最小尺寸，所以還可以包括其他功能。因此， 在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器105A可以實(shí)現(xiàn)除對(duì)可控電流路徑和/或電 流源進(jìn)行控制之外的多種功能。以此方式，在這種成本相對(duì)于典型封 裝的LED的生產(chǎn)成本有相對(duì)較小增長(zhǎng)的照明器件中可以包括重要的功 能。
例如，如上面結(jié)合圖3和4所討論的，控制器105A可以包括一個(gè)或多個(gè)通信端口 (例如圖4所示的120A和120B)以用于接收和/或發(fā) 送信息。再次參照?qǐng)D6，封裝400的電連接器406可以包括電連接到通 信端口的第三引線406C，從而控制器可以經(jīng)第三引線和至少一個(gè)通信 端口接收第一信息。同樣地，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以包括存儲(chǔ) 器以存儲(chǔ)第二信息，并且可以經(jīng)第三引線將來自至少一個(gè)通信端口的 第二信息的至少一些發(fā)送到汽車的配線410。
存在許多示范性的情況，其中將信息發(fā)送到照明裝置的控制器和 從中接收信息的能力將極其強(qiáng)大，甚至在這樣的情況下控制器基于 可能與從串聯(lián)連接的LED堆疊產(chǎn)生光鮮有關(guān)聯(lián)或無關(guān)的信息執(zhí)行一些 功能。例如，控制器可以包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器包括各個(gè)類型的記錄 信息(例如，與器件檢測(cè)相關(guān))和/或唯一序列號(hào)(可通過通信端口 120A 和120B之一來訪問)，以允許對(duì)所述裝置安裝在其中的汽車部件進(jìn)行 跟蹤。發(fā)送到控制器的信息可以與照明裝置本身的操作相關(guān)，例如感 測(cè)外部條件，該外部條件比如溫度、門、面板、閥門的開或關(guān)或用戶 接口或其他開關(guān)或模擬傳感器的操作。由控制器傳輸?shù)男畔⒁部梢杂?于影響外部操作，比如控制指示器、馬達(dá)、螺線管、閥門、泵、閉鎖 裝置、風(fēng)扇或汽車中的其他光源。此外，控制器的存儲(chǔ)器可以用于存 儲(chǔ)有關(guān)控制器如何響應(yīng)外部信號(hào)的信息。這樣的功能可以被實(shí)現(xiàn)為完 全普及的存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序.
針對(duì)前述，預(yù)期的是具有各種功能的根據(jù)本發(fā)明的多種汽車照明 裝置。例如，給定的照明裝置可以產(chǎn)生用于門把手的光，以及提供對(duì) 門鎖機(jī)構(gòu)的控制。具有不同編程的相同的器件可以是頂燈，該頂燈支 持電容式觸摸開關(guān)以控制其操作。 一個(gè)器件可以運(yùn)行倒車和剎車燈功 能。
在又一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)根據(jù)圖3或4的照明裝置可以通過并聯(lián) 或串聯(lián)配置而被使用。特別地，對(duì)于明顯高于12到15伏特的操作電 壓， 一個(gè)或多個(gè)常規(guī)LED或常規(guī)LED封裝(即，沒有圖4的裝置的控 制功能)可以與圖4的裝置串聯(lián)地使用，其中圖4的裝置的控制功能 被用于適應(yīng)施加到多個(gè)串聯(lián)連接的器件的操作電壓的減小。以此方式， 圖4的裝置在這種器件的串聯(lián)連接中充當(dāng)"智能的"或"主動(dòng)的"元 件，而所述一個(gè)或多個(gè)常規(guī)的LED或常規(guī)的LED封裝在串聯(lián)連接中是 "啞的"或"^皮動(dòng)的"元件.在一個(gè)方面，這樣的元件配置可以特別好地適用于24伏特系統(tǒng)。
在另一個(gè)方面，與圖3和4所示的照明裝置相似的根據(jù)本發(fā)明的 照明裝置具有相當(dāng)?shù)偷碾娙菀栽试S與所謂的"低電壓電子變壓器"的 兼容性，"低電壓電子變壓器"包括用于提供從AC線電壓得到的DC 電壓的橋整流器。特別地，圖4所示的照明裝置的電阻性質(zhì)使得該裝 置特別好地適用于要求相對(duì)較高的功率因數(shù)的應(yīng)用。特別地，圖4的 電路的電流源310被配置以基于施加到節(jié)點(diǎn)108A和108B的操作電壓， 經(jīng)由電阻器R43和R42形成的分壓器來設(shè)置串聯(lián)電流Is ies;以此方式， 電阻器R43執(zhí)行"電壓感測(cè)"功能并且由裝置汲取的電流跟蹤操作電 壓的改變。通過將基于LED的照明裝置配置成表現(xiàn)為基本電阻性負(fù)載 或線性負(fù)載，可以減少變壓器飽和、噪聲以及輸入諧波電流，由此改 善了功率因數(shù)。
在根據(jù)本公開的發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，不基于操作電壓的改變 控制串聯(lián)連接的LED，與圖3所示的照明裝置相似的照明裝置可以這樣 配置使得控制器105A依照經(jīng)由通信端口 120A接收的照明指令或照 明命令將LED 104A和104B中的每一個(gè)作為多通道照明單元的單獨(dú)和 獨(dú)立可控的通道來進(jìn)行控制，如上面結(jié)合圖1和2所討論的。而且， 給定的基于圖3所示的通用電路結(jié)構(gòu)的照明裝置可以具有兩個(gè)或更多 的獨(dú)立可控的通道；例如在一個(gè)實(shí)施例中，照明裝置可以只包括白色 LED，并且包括具有一個(gè)或多個(gè)位于堆疊的第一高度處的暖白色LED的 "暖白色通道"和具有一個(gè)或多個(gè)位于堆疊的第二高度處的冷白色LED 的"冷白色通道"。可替換地，照明裝置可以包括"紅色"通道， 其包括一個(gè)或多個(gè)位于堆疊的第一高度處的紅色LED;"綠色"通道， 其包括一個(gè)或多個(gè)位于堆疊的第二高度處的綠色LED;以及"藍(lán)色"通 道，其包括一個(gè)或多個(gè)位于堆疊的第三高度處的藍(lán)色LED。當(dāng)然，可以 在不同的實(shí)施方式中使用有色的和白色的LED的各種組合。
在許多應(yīng)用中，基于被切轉(zhuǎn)進(jìn)被切換出串聯(lián)連接的堆疊的LED的 節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)可以產(chǎn)生很少的結(jié)果或沒有結(jié)果。然而，在一些情況下， 電壓平衡器件可以可選地用于維持功耗的擴(kuò)展并且避免LED堆疊中不 同高度處的節(jié)點(diǎn)處的電壓偏移，因?yàn)檫@可以減少另外地用于驅(qū)動(dòng)各種 電容(在一些情況下包括LED自身的電容)而消耗的功率。在圖7中 示出了電路的一個(gè)實(shí)施方式，包括用于串聯(lián)連接的堆疊中的給定LED的電壓平衡和電流轉(zhuǎn)移部件，并且使用兩個(gè)運(yùn)算放大器來控制差分晶 體管對(duì)的兩側(cè)。這些放大器的電壓基準(zhǔn)可以改變，或者它們可以關(guān)閉， 以減小輸出電壓從而打開/關(guān)閉合適的電流路徑。在各個(gè)方面，電壓基 準(zhǔn)可以固定為操作電壓的百分比，可以包含比率計(jì)量的和固定的電壓
成分，或可以是部分地或完全地可編程的(例如，在控制器105A的控 制下)。
在根據(jù)本公開的照明裝置的另一個(gè)實(shí)施例，用運(yùn)算放大器生成多 個(gè)不同節(jié)點(diǎn)電壓，并且使用驅(qū)動(dòng)位于節(jié)點(diǎn)電壓的每一個(gè)之間的LED的 可控電流源。這些電路通常更加復(fù)雜，并且使用更多的必須被分級(jí) (sized)以處理全部電流的器件，并且因此不那么節(jié)省成本。此外， 它們可以要求外部電容器來維持穩(wěn)定性。圖8示出一個(gè)這樣的照明裝 置100C的3-LED實(shí)例。
在使用串聯(lián)連接的LED的多通道照明裝置的另一個(gè)方面，應(yīng)當(dāng)理 解，串聯(lián)連接的電路布置通常比并聯(lián)連接到操作電壓的多個(gè)可控LED 通道效率更低，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)或多個(gè)通道沒有被通電時(shí)，電流仍然流經(jīng) 整個(gè)電路，而不是在給定的通道中被切斷。為了減輕該效應(yīng)并保持功 率，在一些實(shí)施例中，可以線性地或遵循LED的激活信號(hào)減少器件的 堆疊中流動(dòng)的串聯(lián)電流。在一個(gè)方面中，通常有利地是，校準(zhǔn)LED的 激活信號(hào)從而使得大LED電流同時(shí)流過所有器件，并且存在清楚 (clear)的周期，在該周期期間設(shè)置串聯(lián)電流的電流源可以被關(guān)閉。 在根據(jù)本公開的照明裝置的其他實(shí)施例中，可控LED通道可以被分離 成若干組，每一組具有單獨(dú)的電流源，如圖9中示出的裝置IOOD所示。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的基于LED的照明單元 IOOE，其通?；诖?lián)連接LED的結(jié)構(gòu)和在各自的LED周圍的電流轉(zhuǎn) 移.圖IO的裝置被額外地配置為基本表現(xiàn)為電阻性或線性元件，則這 基于在此引作參考的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)No. 60/883620中所公開的思 想。特別地，圖10的裝置包括串聯(lián)連接的LED D38、 D39和D40以及 相應(yīng)的開關(guān)SW1-SW3(例如通過與齊納二極管串聯(lián)連接的晶體管形成)， 所述開關(guān)部分地起到分路電壓調(diào)節(jié)器的作用。所述裝置還包括電流鏡 電路600，其使得裝置IOOE表現(xiàn)為到耦合到節(jié)點(diǎn)108A和108B的基本 電阻性負(fù)載或基本線性負(fù)載。根據(jù)控制器105B的電壓要求，所述裝置 還可以包括齊納二極管D37以用于向控制器105B(U7)提供供電電壓。在又一個(gè)實(shí)施例中，形成如上面結(jié)合上述附圖中任意一個(gè)所討論
的照明單元的LED和控制器的組合可以^皮堆疊在操作電壓之間的兩個(gè) 高度，如圖11所示和如圖12所示，多個(gè)這樣的照明單元(被標(biāo)記為 "A"到"E")可以以"軌道分離"結(jié)構(gòu)共享一個(gè)放大器以分離操作 電壓從而向所有的照明單元提供功率。在軌道分離放大器之上和之下 的照明單元的數(shù)量不需要相同，并且照明單元本身不需要相似(例如 不同的LED可以用于不同的照明單元，并且數(shù)據(jù)布線不需要保持與堆 疊水平的任何關(guān)系)。所述放大器可以是或可以不是驅(qū)散器件，例如 它可以是開關(guān)模式電源，其相似于許多音頻放大器的設(shè)計(jì)。而且，該 放大器可以與或可以不與控制電路之一集成。而且，控制電路可以具 有數(shù)據(jù)輸入，這可以是電容耦合的，或可以使用其他方案來在這些控 制電路本身之間進(jìn)行通信。
雖然，在這里已經(jīng)描述并說明了若干個(gè)發(fā)明性實(shí)施例，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員將容易想象多種用于執(zhí)行所述功能和/或獲得所述結(jié)果和/ 或一個(gè)或多個(gè)這里所描述的優(yōu)勢(shì)的其他裝置和/或結(jié)構(gòu)，并且這些改變 和/或修改的每一種都被認(rèn)為在這里所描述的本發(fā)明的實(shí)施例的范圍 內(nèi)。更一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解這里所描述的所有參數(shù)、 尺寸、材料和配置都是示范性的并且實(shí)際的參數(shù)、尺寸、材料和/或配 置將依賴于特定應(yīng)用或使用本發(fā)明的教導(dǎo)的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將 意識(shí)到或能夠僅僅使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)探知與這里所描述的本發(fā)明的特定實(shí) 施例等效的許多實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解，僅僅通過實(shí)例提出了前述 實(shí)施例，并且在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi)，除了特別描述和 要求保護(hù)的實(shí)施例之外，還可以實(shí)踐有發(fā)明性的實(shí)施例.本發(fā)明的各 種實(shí)施例針對(duì)這里所描述的每一個(gè)單獨(dú)的特征、系統(tǒng)、物件(article )、 材料、成套工具(kit)和/或方法.另外，如果這樣的特征、系統(tǒng)、 物件、材料、成套工具和/或方法并非相互不一致，則兩個(gè)或更多這樣 的特征、系統(tǒng)、條款、材料、工具箱和方法的任意組合包括在本發(fā)明 的范圍內(nèi)。
這里所定義和4吏用的所有定義應(yīng)當(dāng)被理解為涵蓋(control over) 字典釋義、在此引作參考的文件中的定義、和/或所定義術(shù)語的普通意 義。
除非有明確的相反指示，在這里說明書和權(quán)利要求中所使用的不定冠詞"一"應(yīng)當(dāng)被理解為其意思是"至少一個(gè)"。
在這里說明書和權(quán)利要求中所使用的短語"和/或"應(yīng)當(dāng)被理解為 其意思是以這種方式聯(lián)合的元件中的"一個(gè)或兩個(gè)"，以這種方式聯(lián) 合的元件即在一些情況下連接地出現(xiàn)并在其他情況下不相連地出現(xiàn)的 元件。用"和/或"列出的多個(gè)元件應(yīng)當(dāng)以相同的方式解釋，即所聯(lián)合 的元件的"一個(gè)或多個(gè)"。除了由"和/或"分句特別地標(biāo)識(shí)的元件， 其他元件可以可選地出現(xiàn)，無論與所特定標(biāo)識(shí)的元件相關(guān)或不相關(guān)。
因此，作為非限制性實(shí)例，對(duì)"A和/或B"，當(dāng)其與比如"包括"的 開放語言連接使用時(shí)，在一個(gè)實(shí)施例中，它可以僅僅指A (可選地包括 除B之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中，僅僅指B (可選地包括除A之 外的元件)；在又一個(gè)實(shí)施例中，指A和B (可選地包括其他元件)； 等等。
如在說明書和權(quán)利要求中使用的，"或"應(yīng)當(dāng)被理解為具有與上 面定義的"和/或"相同的意思。例如，當(dāng)在列表中分離項(xiàng)目時(shí)，"或" 或"和/或"將被解釋為包括，即包括多個(gè)元件或元件列表中至少一個(gè)， 還包括超過一個(gè)，并且可選地包括附加的非列出的項(xiàng)目。僅相反地明 確指示的術(shù)語中，比如"僅僅一個(gè)"或"恰有一個(gè)"或權(quán)利要求中使 用的"包括，，將指包括多個(gè)元件或元件列表中恰有一個(gè)。 一般地，在 排他性術(shù)語(比如"兩個(gè)之一"、"之一"、"僅僅一個(gè)"或"恰有一 個(gè)，，)之后的這里使用的術(shù)語"或"將僅僅被解釋為指示排他的可替 換方案(即"一個(gè)或另一個(gè)，但不是兩個(gè)")。在權(quán)利要求中使用的 "基本包括"將具有如專利法領(lǐng)域所使用普通的意思。
如在說明書和權(quán)利要求中使用的，參照一個(gè)或多個(gè)元件的列表中 的短語"至少一個(gè)"應(yīng)當(dāng)被理解為其意思是選自元件的列表中的元件
的任意一個(gè)或多個(gè)的至少一個(gè)元件，但是不一定包括在元件列表內(nèi)特 別列出的每個(gè)元件中的至少一個(gè)并且不排除元件列表中的元件的任意 組合。該定義還使得除了 "至少一個(gè)"所指的在元件的列表內(nèi)特別標(biāo) 識(shí)的元件之外，可以可選地存在其他元件，無論該元件是否與特定標(biāo) 識(shí)的元件相關(guān)。因此，作為非限制性實(shí)例，"A和B中至少一個(gè)"(或， 等價(jià)地，"A或B中至少一個(gè)"，或等價(jià)地"A和/或B中至少一個(gè)") 在一個(gè)實(shí)施例中是指至少一個(gè)(可選地包括超過一個(gè))A，而沒有B (并 且可選地包括除B之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中，是指至少一個(gè)(可選地包括超過一個(gè))B，，而沒有A (并且可選地包括除A之外的 元件)；在又一個(gè)實(shí)施例中，是指至少一個(gè)(可選地包括超過一個(gè))A， 和至少一個(gè)(可選地包括超過一個(gè))B (并且可選地包括其他元件)； 等等。
應(yīng)當(dāng)理解，除非清楚地相反地指示，在包括超過一個(gè)步驟或動(dòng)作 的這里所要求保護(hù)的任意方法中，該方法的步驟或動(dòng)作的順序不一定 限于所敘述的本發(fā)明的步驟或動(dòng)作。
在權(quán)利要求中，以及在上述說明書中，所有過渡短語比如"包括"、 "包含，，、"攜帶，，、"具有"、"包含"、"涉及"、"保持"、 "組成，，等等可被理解為開發(fā)性的，及其意思是包括但不限于。只有 過渡短語"由...組成"和"基本由...組成"將分別是封閉的或半封閉 的短語，如在美國專利審查程序的專利辦公指南，部分2111.03中所 指出的。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括至少兩個(gè)LED，它們串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間，其中當(dāng)跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓時(shí)，串聯(lián)電流在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)；至少一個(gè)可控電流路徑，其與所述至少兩個(gè)LED中的至少第一LED并聯(lián)連接以用于至少部分地在第一LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流；至少一個(gè)控制器，其用于監(jiān)測(cè)表示所述操作電壓的至少一個(gè)參數(shù)并且確定可由所述操作電壓通電的所述至少兩個(gè)LED的LED的最大數(shù)量，所述至少一個(gè)控制器控制所述至少一個(gè)可控電流路徑以當(dāng)所述最大數(shù)量小于所有串聯(lián)連接的所述至少兩個(gè)LED的總數(shù)量時(shí)增加在至少第一LED周圍被轉(zhuǎn)移的串聯(lián)電流的量。
2. 權(quán)利要求1的裝置，其中至少一個(gè)控制器控制所述至少一個(gè)可 控電流路徑以當(dāng)至少一個(gè)參數(shù)指示所述操作電壓小于預(yù)定的閾值時(shí)增 加在第一 LED周圍被轉(zhuǎn)移的串聯(lián)電流的量，并且其中預(yù)定的閾值表示 通電所有所述至少兩個(gè)LED所必需的最小操作電壓。
3. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器控制所述至少一 個(gè)可控電流路徑以在第一 LED周圍充分轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流從而使得第一 LED短路。
4. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少兩個(gè)LED包括串聯(lián)連接在笫一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的至 少三個(gè)LED;并且所述至少一個(gè)可控電流路徑包括多個(gè)響應(yīng)于所述至少一個(gè)控制器 的可控電流路徑，每一個(gè)電流路徑與所述至少三個(gè)LED的至少一個(gè)LED 并聯(lián)連接。
5. 權(quán)利要求4的裝置，其中所述至少三個(gè)LED包括第一數(shù)量的LED, 其中所述多個(gè)可控電流路徑包括第二數(shù)量的可控電流路徑，并且其中 第 一數(shù)量和第二數(shù)量是不同的。
6. 權(quán)利要求4的裝置，其中所述至少三個(gè)LED包括第一數(shù)量的LED, 其中所述多個(gè)可控電流路徑包括第二數(shù)量的可控電流路徑，其中第一 數(shù)量和第二數(shù)量是相同的，并且其中每一個(gè)電流路徑都與所述至少三 個(gè)LED的對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED并聯(lián)連接。
7. 權(quán)利要求4的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器控制所述多個(gè)可 控電流路徑的至少一些，并且其中受到控制器控制的每一個(gè)可控電流 路徑間歇地在所述至少三個(gè)LED的相應(yīng)的至少一個(gè)LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián) 電流，從而使得少于所有所述至少三個(gè)LED同時(shí)通電。
8. 權(quán)利要求7的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器順序地控制所述 至少一些所述多個(gè)可控電流路徑。
9. 權(quán)利要求7的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器同時(shí)控制所述多 個(gè)可控電流路徑的至少一些中的至少兩個(gè)。
10. 權(quán)利要求1的裝置，進(jìn)一步包括電流源，其與處于第一節(jié)點(diǎn)和 第二節(jié)點(diǎn)之間的至少兩個(gè)LED串聯(lián)連接以用于設(shè)置串聯(lián)電流。
11. 權(quán)利要求10的裝置，其中電流源被配置為基于所述操作電壓 設(shè)置串聯(lián)電流。
12. 權(quán)利要求10的裝置，其中所述電流源響應(yīng)于所述至少一個(gè)控 制器，并且其中所述至少一個(gè)控制器至少部分地基于所監(jiān)測(cè)的表示所 述操作電壓的至少一個(gè)參數(shù)來控制串聯(lián)電流。
13. 權(quán)利要求12的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器被配置為控制 所述電流源從而在所述操作電壓減小時(shí)增大所述串聯(lián)電流。
14. 權(quán)利要求12的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器被配置成控制 電流源以至少部分地基于監(jiān)測(cè)的表示操作電壓的至少一個(gè)參數(shù)來占空 比調(diào)制所述串聯(lián)電流。
15. —種通電串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的多個(gè)LED的方 法，其中當(dāng)跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓時(shí)，串聯(lián)電流在 第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)，該方法包括A) 監(jiān)測(cè)表示操作電壓的至少一個(gè)參數(shù)；B) 確定可被操作電壓通電的至少兩個(gè)LED的LED的最大數(shù)量；以及C )當(dāng)所述最大數(shù)量小于所有串聯(lián)連接的至少兩個(gè)LED的總數(shù)量時(shí)， 將所述多個(gè)LED的至少一個(gè)短路從而使得少于所有的所述多個(gè)LED同 時(shí)通電。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中C)包括接連地通電所述多個(gè)LED的 不同的LED，或者少于所有的所述多個(gè)LED的不同分組。
17. —種裝置，包括多個(gè)LED,它們串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間，其中當(dāng)跨接 第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓時(shí)，串聯(lián)電流在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)；多個(gè)可控電流路徑，每一個(gè)電流路徑與所述多個(gè)LED中的相應(yīng)的 一個(gè)LED并聯(lián)連接以用于在所述多個(gè)LED的相應(yīng)的一個(gè)LED周圍轉(zhuǎn)移 串聯(lián)電流；電流源，其與位于第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的所述多個(gè)LED串聯(lián) 連接以用于設(shè)置串聯(lián)電流；以及至少一個(gè)控制器，其用于監(jiān)測(cè)與操作電壓有關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)并 且用于間歇地控制所述多個(gè)可控電流路徑，從而當(dāng)所述至少一個(gè)監(jiān)測(cè) 的參數(shù)指示所述操作電壓小于預(yù)定的闊值時(shí)，以定時(shí)順序在所述多個(gè) LED的各自對(duì)應(yīng)的LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流，從而使得少于所有的所述多 個(gè)LED同時(shí)通電。
18. 權(quán)利要求17的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器被配置為控制 電流源以增大串聯(lián)電流，從而使得當(dāng)所述操作電壓下降到低于預(yù)定閾 值時(shí)維持由所述多個(gè)LED產(chǎn)生的光的基本不變的亮度。
19. 權(quán)利要求17的裝置，其中所述多個(gè)LED包括用于生成具有笫一光譜的第一輻射的至少一個(gè) 第一LED，和用于產(chǎn)生具有不同于第一光譜的第二光譜的第二輻射的至 少一個(gè)第二LED;以及所述至少一個(gè)控制器至少部分地基于所述多個(gè)LED的不同的光譜 以預(yù)定的方式控制所述多個(gè)可控電流路徑。
20. 權(quán)利要求19的裝置，其中所述至少一個(gè)第一 LED包括至少一個(gè)第一白色LED,從而使得第一光譜對(duì)應(yīng)于第一色溫；所述至少一個(gè)第二 LED包括至少一個(gè)第二白色LED,從而使得第二 光譜對(duì)應(yīng)于不同于第一色溫的笫二色溫；以及所述至少一個(gè)控制器控制所述多個(gè)可控電流路徑，從而使得基于 第一光譜和笫二光譜中的至少一個(gè)由所述多個(gè)LED產(chǎn)生的光的總體色 溫在操作電壓下降到低于預(yù)定閾值時(shí)減小。
21. —種汽車照明裝置，包括 至少一個(gè)集成電路芯片，其包括第一數(shù)量的LED，它們串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間，其中當(dāng)跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)而施加操作電壓時(shí)，串聯(lián)電流在第一節(jié) 點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)；第二數(shù)量的可控電流路徑，其中第二數(shù)量等于或小于第一數(shù)量， 每個(gè)電流路徑與所述笫一數(shù)量的LED中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED并聯(lián)連接以 用于在所述第一數(shù)量的LED的對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED的周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流；電流源，其與位于第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的所述第一數(shù)量的 LED串聯(lián)連接以用于設(shè)置串聯(lián)電流；以及至少一個(gè)控制器，其用于監(jiān)測(cè)表示所述操作電壓的至少一個(gè)參 數(shù)并且確定可被所述操作電壓通電的第一數(shù)量的LED的LED的最大數(shù) 量，所述至少一個(gè)控制器控制第二數(shù)量的可控電流路徑從而當(dāng)所述最 大數(shù)量小于第一數(shù)量時(shí)在第一數(shù)量的LED各個(gè)對(duì)應(yīng)的LED周圍轉(zhuǎn)移串 聯(lián)電流，從而使得少于所有的第一數(shù)量的LED同時(shí)通電；以及用于至少一個(gè)集成電路芯片的封裝，該封裝包括被配置為與免費(fèi) 贈(zèng)送的汽車的配線或電連接器緊密配合的至少一個(gè)第一電連接器，所 述至少一個(gè)第一電連接器至少包括電連接到第一節(jié)點(diǎn)的第一引線和電 連接到第二節(jié)點(diǎn)的第二引線，所述引線用于跨接第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn) 而施加操作電壓。
22. 權(quán)利要求21的裝置，其中所述第一數(shù)量是4。
23. 權(quán)利要求21的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器包括至少一個(gè) 通信端口以用于接收和/或發(fā)送信息，并且其中所述至少一個(gè)第一電連 接器包括至少第三引線，該第三引線電連接到所述至少一個(gè)通信端口。
24. 權(quán)利要求23的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器至少部分地基 于由所述至少一個(gè)通信端口經(jīng)第三引線接收的第一信息來控制第二數(shù) 量的可控電流路徑，其中所述第一信息涉及與汽車相關(guān)聯(lián)的外部條件。
25. 權(quán)利要求23的裝置，其中所述至少一個(gè)控制器包括至少一個(gè) 存儲(chǔ)器以用于存儲(chǔ)第二信息，其中所述至少一個(gè)控制器經(jīng)由所述第三 引線傳輸來自所述至少 一個(gè)通信端口的第二信息中的至少 一些。
全文摘要
用于控制串聯(lián)的LED的方法和裝置。兩個(gè)或更多LED串聯(lián)連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間，其中當(dāng)跨接所述節(jié)點(diǎn)施加操作電壓時(shí)，串聯(lián)電流所述節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)。一個(gè)或多個(gè)可控電流路徑與至少第一LED并聯(lián)連接，以用于至少部分地在至少第一LED周圍轉(zhuǎn)移串聯(lián)電流。控制器監(jiān)測(cè)至少一個(gè)表示操作電壓的參數(shù)，確定可以由操作電壓供電的所述串聯(lián)的LED的最大數(shù)量，以及控制所述可控電流路徑，以使當(dāng)所述最大數(shù)量小于所有串聯(lián)的LED的總數(shù)量時(shí)增大在至少所述第一LED周圍被轉(zhuǎn)移的串聯(lián)電流的量。在一個(gè)實(shí)例中，可以將前面所述實(shí)現(xiàn)為集成電路封裝以提供適于汽車應(yīng)用的照明裝置。
文檔編號(hào)H05B33/08GK101617565SQ200780041888
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者I·A·利斯 申請(qǐng)人:飛利浦固體狀態(tài)照明技術(shù)公司