專利名稱：具有用于檢測的led的照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及照明裝置的領域，更特別地，涉及其中一個或多個LED用于產生光的照明裝置。
背景技術：
作為電動(electrically powered)光源的實施例，LED是自白熾燈和氣體放電燈以來的相對新近的開發(fā)。盡管已知LED在相對較長的一段時間里用作指示器， 一般作為消費電器中的通電指示器，但是相當新近的開發(fā)是用作照明光源，其隨著功率LED的發(fā)展而變?yōu)榭赡堋，F在，LED用作環(huán)境照明，信號設備(交通信號燈等)，以及甚至用于汽車的尾燈，剎車燈和頭燈。

發(fā)明內容
光源可以響應于用戶動作(例如用戶啟動開關)而凈皮控制，或自動地響應于一些外部事件或情況而被控制，在該情況下，需要事件檢測器或狀況傳感器。具體例子是環(huán)境亮度級(light level):期望根據環(huán)境亮度級來修改光源的光輸出。例如，在白天，交通信號燈需要具有相對高的光輸出以便在一定距離處是可見的，但是在夜晚，交通信號燈的光輸出可以減小。因而，需要傳感器來檢測環(huán)境亮度級。
在另一例子中，可以期望照明的主/從特性。在由多個光源照亮的相對大的區(qū)域中，對于用戶而言必須單獨地接通所有光源是麻煩的，然而將所有光源連接到一個開關不是總是可能或希望的。尤其當現有的照明系統(tǒng)升級到可控的系統(tǒng)并且需要附加的布線時，用于多個發(fā)光設備(luminaire)的附加控制線是昂貴的。作為解決方案，有可能為每個光源提供光傳感器 一旦該傳感器檢測到另一個光源被接通，它就接通其相關的光源。
對于上述或類似類型的應用，通常是具有單獨的傳感器。然而，傳感器增加了這樣的應用的成本。
本發(fā)明的目的是以減少的成本提供相同的功能性。根據本發(fā)明的重要方面，LED用作光源以及光傳感器。其他有利的細節(jié)在從屬權利要求中陳述。
注意本身已知LED具有光敏的屬性，使得LED能用作光傳感器。例如，參考US-6. 617. 560。然而，在該文獻中，用于光檢測的LED專門用于光檢測它不用于光產生。相反，根據本發(fā)明，LED有利地用于光檢測以及光產生。


本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)點將通過下面一個或多個優(yōu)選實施例的描述參考附圖作進一步解釋，其中相同的附圖標記表示相同或類似的部件，在附圖中
圖l是示意性示出了照明裝置的框圖2是示意性說明了作為時間函數的LED電流的示例性圖表；圖3是示意性示出了根據本發(fā)明的照明裝置的框圖；圖4A是可與圖3比較的、示意性說明了測量態(tài)的框圖；圖4B是可與圖3比較的、示意性說明了驅動態(tài)的框圖；圖5A是可與圖4A比較的、示意性說明了特定實施例的框圖；圖5B是可與圖4A比較的、示意性說明了特定實施例的框圖；圖5C是可與圖3比較的、示意性說明了特定實施例的框圖。
具體實施例方式
圖1是示意性示出了照明裝置1的框圖，包括至少一個LED 4。 LED4的電流由LED驅動器3提供，驅動器3由控制器2基于在控制器2的傳感器輸入端處從光傳感器5中接收的傳感器信號S進行控制。
圖2是示意性說明了作為時間(水平軸)函數的LED電流I舊(垂直軸)的圖表，以便示出借助于PWM或占空比控制而調暗的可能實施方式。LED或者為導通，或者為截止，電流分別具有額定值I酬或零。規(guī)律地基于從I剛至零然后返回來切換電流。LED在時間間隔Tl期間為導通，并在時間間隔t 2期間為截止。電流周期T定義為T=t 1 + t2，電流頻率f定義為f=l/T。占空比A定義為△ = t 1/T。
控制器2控制t1和t2。通常，T保持不變，例如約600Hz的值。通過設置占空比A ，可以設置平均的LED電流和因此由LED產生的平
6均光強度，這是本領域技術人員清楚的。
在現有技術狀態(tài)下，如圖1所示，光傳感器5是單獨的傳感器。 根據本發(fā)明，LED 4本身也可以用作光傳感器。
圖3是示意性示出了根據本發(fā)明的照明組件10的框圖。與圖l相 比，單獨的光傳感器5被省去，LED4耦合到控制器2的傳感器輸入端 21?？刂破?能夠在驅動態(tài)和測量態(tài)下操作?？刂破?在操作期間適 合于頻繁地從其驅動態(tài)切換到其測量態(tài)并返回。切換可以規(guī)則或不規(guī) 則地進行，優(yōu)選規(guī)則地進行。
操作如下。在測量態(tài)期間，如圖4A所示，控制器2產生針對驅動 器3的其控制信號Sc,使得驅動器不產生任何LED電流；LED為截止。 LED產生光電流Sm，其在控制器2的傳感器輸入端21處由控制器2接 收，并指示由LED檢測的光強度?？刂破?處理輸入信號Sm并對LED 4 的期望的光輸出做出決定。
然后，控制器2切換到其驅動態(tài)。在驅動態(tài)期間，如圖4B所示， 控制器2產生針對驅動器3的其控制信號Sc，使得驅動器產生LED電 流I,; LED為導通。在該狀態(tài)期間，LED輸出信號Sm不是LED所檢測 的光強度的度量并可以被控制器2忽略。為了確保LED的平均光輸出 對應于基于測量態(tài)中測量信號Sm所確定的期望光輸出，控制器將驅動 態(tài)的持續(xù)時間t1設置為適當的值。例如，如果以電流水平I麵連續(xù)驅 動LED將導致光輸出Lmax，而期望光輸出表示為Ld (小于Lmax )，那 么控制器2可以將驅動態(tài)的持續(xù)時間t 1設置為等于t 1 = (Ld/Lmax) T,其中LED電流頻率f = 1/T保持不變。
接著，測量態(tài)的持續(xù)時間滿足T2-T- Tl，并隨著增加的光輸出 而減少。為了得到可靠的測量結果，測量態(tài)的持續(xù)時間應當大于某個 最小的持續(xù)時間T,。實際上，T訓可以約為100ys。這對應于Tl 的最大的可允許值，因此對于光輸出的最大可得到值低于Lmax。實際 上，這是可接受的。然而，如果期望更高的光輸出，那么有可能減小 LED電流頻率，或有可能測量態(tài)不包括在每個電流周期中。例如，如果 期望0. 93 . Lmax的光輸出，且最小的持續(xù)時間t訓等于0. 1 . T，那么 有可能交替具有占空比A =0.9的電流周期(包括測量態(tài))和具有占空 比A = 0. 96的電流周期(不包括測量態(tài))。
在可能的實施例中，如圖5A所示，組件10實現為自適應的信號燈，例如交通信號燈?？刂破?可以具有接收參考值Vref的參考輸入 端22?？刂破?比較測量信號Sm與參考值Vref。在黑暗的環(huán)境中， 測量信號Sm相對低；在該情況下，控制器2將驅動態(tài)的持續(xù)時間t 1 設置于相對低的值，例如等于O. 45.T，使得LED以占空比A =45%進 行工作。在明亮的白天，測量信號Sm相對高；在這樣的情況下，控制 器2將驅動態(tài)的持續(xù)時間t 1設置于相對高的值，例如等于0. 90 T， 使得LED以占空比A =90%進行工作。結果，信號燈的光輸出在黑暗 環(huán)境期間減小了 50%。
在可能的實施例中，如圖5B所示，組件10實現為響應于其他光 源50而自動切換的照明系統(tǒng)。測量信號Sm指示這樣的其他光源50是 接通還是斷開。如果測量信號Sm指示這樣的其他光源50為接通，那 么控制器2將驅動態(tài)的持續(xù)時間t 1設置于預定值，例如等于0. 90 -T， 使得LED為導通，具有某個預定的光輸出。如果測量信號Sm指示其他 光源50為斷開，那么控制器2將驅動態(tài)的持續(xù)時間t l設置為等于零， 使得LED截止。結果，照明系統(tǒng)的光輸出分別跟隨所述其他光源50接 通或斷開，而自動接通或斷開。
其他光源例如可以是公共的街道照明，組件IO可以是照亮房子或 花園的部分的照明系統(tǒng)的一部分。如果公共的街道照明接通，那么照 明系統(tǒng)也自動接通。
其他的光源50同樣也可以根據本發(fā)明實現。從而，有可能提供一 組LED,它們分別響應于第一光源接通或斷開而自動導通或截止(主/ 從配置)。所有LED可以響應于一個7>共的第一光源，或者LED可以 串聯布置以使每個LED響應于串聯中在前的LED。第一光源可以通過用 戶手動切換，或通過定時器進行切換。
LED 4和其他光源50可以集成在一個共同的發(fā)光設備中。例如， 其他光源50可以是混合發(fā)光設備中的TL燈；當TL燈接通時，LED ( — 個或多個)也自動導通。
由于人造光源通常將受到調制(電力網lOOHz，或HF調制)， 因此控制器2可以從日光中區(qū)分出人造光源(例如公共的街道照明)。
其他光源5 0的光可以根據一些數字協(xié)議進行調制，以便傳送數據。 控制器2將遵循這個調制，使得來自LED 4的光也被調制；在該情況 下，組件IO有效地作為該數據的中繼器。在可能的實施例中，如圖5C所示，組件60是色敏的。所述組件 包括多個LED，而不是僅僅一個LED4，這些不同的LED具有相互不同 的設計，使得它們發(fā)射相互不同的顏色。然后，它們的光敏感度也是 互相不同的；如果不同LED的數目至少等于三，那么這些LED可以檢 測光的色點。
在圖5C中，組件10包括三個分別針對紅、綠和藍光的LED 61, 62， 63。它們分別產生測量信號S R， S fi， S B，這些信號由控制器2接 收。根據這三個測量信號，控制器2計算三個LED接收的光(環(huán)境光， 或一個或多個其他光源產生的光)的色點。在可能的實施例中，控制 器2設計成驅動三個LED以便它們的組合光具有與測量的色點相同的 色點。結果，照明系統(tǒng)的光輸出自動匹配環(huán)境光。
應當注意，通過適當設置三個LED的占空比來驅動三個(或更多) 光LED以使它們的組合光具有某個所需的色點的技術本身是已知的， 在這里不需要進一步的解釋。
應當注意，確保存在所有的LED同時截止的時刻是期望的，但不 是必要的。如果控制器在這些時刻期間進行光測量，那么可以確保某 個LED的測量不受到另一 LED的光的影響。實現這的一個方式是如果 三個LED的電流周期相等，且LED的測量周期具有某些重疊。應當清 楚，以此方式，相互不同的占空比也是可能的。
進一步應當注意，每個LED61, 62， 63可以由單獨的驅動器驅動， 所有的驅動器由控制器進行控制，但是也有可能LED由一個共同的驅 動器進行驅動，該共同的驅動器適合于單獨地驅動多個LED,或適合于 以經同步的電流周期同時驅動多個LED。
概括而言，本發(fā)明提供一種照明裝置10，其包括
- LED 4;
-用于驅動LED的驅動器3; -用于控制驅動器的控制器2。 LED耦合到控制器的傳感器輸入端21。 控制器規(guī)則地從驅動態(tài)切換到測量態(tài)并返回。
在測量態(tài)中，控制器控制驅動器以使驅動器不產生任何LED電流。 LED產生測量信號Sm，其指示所測量的亮度級?？刂破魈幚韽腖ED接 收的輸入信號Sm，并決定LED的期望光輸出。在驅動態(tài)中，控制器控制驅動器以使由LED產生的平均光輸出對 應于在測量態(tài)中確定的所需的光輸出。
雖然已經在附圖和之前的描述中詳細說明和描述了本發(fā)明，但是 本領域技術人員應當清楚這些說明和描述只是說明性或示例性的，而 不是限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例；而是，多種變化和變 型在所附權利要求所限定的本發(fā)明的保護范圍內是可能的。
例如，盡管上述例子描述了占空比控制作為改變LED的光輸出的 可能的方法，但是也有可能LED基于另一已知或另外的方法如LED電 流的PWM, FM， AM, PCM進4亍驅動。
此外，盡管在附圖中控制器和驅動器圖示為單獨的方框，但是應 當注意，控制器和驅動器可以集成為一個裝置。
例如，盡管在上述例子中，控制器在每個測量態(tài)中決定期望光輸 出，并在下個驅動態(tài)中使用該決定，但這不是必須的。原則上，有可 能控制器僅在隨后的測量態(tài)期間收集測量數據，以能夠產生測量值的 記錄。還有可能的是，控制器需要更多時間來處理測量數據，使得只 在幾個狀態(tài)循環(huán)之后執(zhí)行LED驅動控制信號的修改。進一步有可能的 是，控制器計算多個測量數據的平均值，并基于這樣的平均值修改其 控制信號。
在研究了附圖、說明書以及所附權利要求以后，本領域技術人員 在實施所要求保護的發(fā)明時，可以理解并實現對于所^S開實施例的其 他改變。在權利要求中，詞"包括"不排除其他元件或步驟，不定冠 詞"一，，不排除多個。單個處理器或其他單元可以實現權利要求中敘
述的多個項目的功能。僅僅在互相不同的從屬權利要求中記載了某些 措施的事實不表示這些措施的組合不能用于產生有益效果。計算機程 序可以存儲/分布在適當的介質上，例如與其他硬件一起提供或作為其 他硬件的一部件的光學存儲介質或固態(tài)介質，但是也可以以其他形式 配給計算機程序，例如經由因特網或其他有線或無線電信系統(tǒng)配給計 算機程序。權利要求中任何附圖標記不應當解釋為限制范圍。
在上文中，已經參考框圖解釋了本發(fā)明，框示了根據本發(fā)明 的裝置的功能塊。應當理解， 一個或多個這些功能塊可以以硬件實現， 其中這些功能塊的功能通過單獨的硬件元件完成，但是也有可能的是， 一個或多個這些功能塊以軟件實現，使得這些功能塊的功能通過計算機程序的一個或多個程序行來完成，或通過諸如微處理器，微控制器, 數字信號處理器等之類的可編程裝置來完成。
權利要求
1、照明裝置(10)，其包括-至少一個LED(4)；-用于驅動所述LED的驅動器(3)；-用于控制所述驅動器的控制器(2)，所述控制器具有傳感器輸入端(21)，所述傳感器輸入端(21)用于接收指示測量的亮度級的測量信號(Sm)；其中所述LED(4)耦合到所述控制器的傳感器輸入端；其中所述控制器能夠在驅動態(tài)和測量態(tài)中操作；其中所述控制器在操作期間適合于在其驅動態(tài)和其測量態(tài)之間交替；其中在驅動態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號(Sc)，以使LED產生光；以及其中，在測量態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號，以使驅動器不產生任何LED電流，以及所述控制器適合于處理從LED接收的作為光測量信號的輸入信號(Sm)；從而，同一個的LED交替用于產生光和檢測光。
2. 根據權利要求1所述的照明裝置，其中在測量態(tài)中，所迷控制器適合于基于從LED接收的輸入信號(Sm)，決定LED的期望光輸出；以及其中，在驅動態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號(Sc),以使由LED產生的平均光輸出對應于在測量態(tài)中確定的期望光輸出。
3. 根據權利要求2所述的照明裝置，其中在驅動態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號(Sc)，以使平均的LED電流具有在測量態(tài)中確定的值。
4. 根據權利要求3所述的照明裝置，其中所迷裝置適合于改變LED電^危大小。
5. 根據權利要求3所述的照明裝置，其中所述驅動器適合于以額定的LED電流(I,)驅動所述LED;其中在驅動態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號(Sc ),以使驅動器產生額定的LED電流■( l咖)；以及其中所述控制器適合于改變驅動態(tài)的持續(xù)時間(Tl)。
6. 自適應信號燈系統(tǒng)，包括根據權利要求1的照明裝置，其中在黑暗環(huán)境中，所述控制器適合于將平均光輸出設置于相對低的值；以及在明亮的環(huán)境中，所述控制器適合于將平均光輸出設置于相對高的值。
7. 響應于至少一個其他光源(50)的自動切換的照明系統(tǒng)，包括根據權利要求1的照明裝置，其中如果測量信號(Sm)指示這樣的其他光源(50)為接通時，則控制器適合于將平均光輸出設置于大于零的預定值；以及其中如果所迷測量信號(Sm)指示這樣的其他光源(50)為斷開時，則所述控制器適合于將平均光輸出設置為等于零.
8. —種顏色敏感照明組件(60)，包括一多個LED (61, 62， 63);-用于驅動LED的驅動器(3);-用于控制所迷驅動器的控制器(2)，所述控制器具有傳感器輸入端，所述傳感器輸入端用于接收指示所測量的亮度級的測量信號(S^SaC ,S邊8 ))其中LBD(61， 62, 63 )耦合到所述控制器的各個傳感器輸入端；其中所述控制器關于每個單個LBD能夠在驅動態(tài)和測量態(tài)中操作；其中所述控制器關于每個單個LED在操作期間適合于在其驅動態(tài)和其測量態(tài)之間交替；其中在對于單個LED的驅動態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號，以使該單個LED產生光；以及其中，在對于單個LED的測量態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號，以使驅動器不產生用于該單個LED的任何LED電流，以及所迷控制器適合于處理從該單個LBD接收的作為光測量信號的輸入信號(Sra);從而，同一個單個的LED交替用于產生光和檢測光.
9. 根據權利要求8所述的顏色敏感照明組件，其中，在對于單個LBD的測量態(tài)中，所述控制器適合于基于從該單個LED接收的輸入信號，決定該單個LED的期望光輸出；以及其中，在對于單個LED的驅動態(tài)中，所述控制器適合于產生其用于驅動器的控制信號，以使由該單個LBD產生的平均光輸出對應于在測量態(tài)中確定的期望光輸出。
10. 根據權利要求8所述的顏色敏感照明組件，其中所迷控制器設計成確保所有LBD的測量態(tài)具有某些重疊.
11. 用于操作LED (4)的方法，其中所述LED交替用于產生光和檢測光。
全文摘要
照明裝置(10)包括LED(4)，驅動器(3)，和規(guī)則地從驅動態(tài)切換到測量態(tài)并且返回的控制器(2)。在測量態(tài)中，控制器控制驅動器以使驅動器不產生任何LED電流。LED產生指示所測量的亮度級的測量信號(Sm)。控制器處理從LED接收的測量信號，并且決定LED的期望光輸出。在驅動態(tài)中，控制器控制驅動器，以使由LED產生的平均光輸出對應于在測量態(tài)中確定的期望光輸出。在可能的實施例中，驅動器產生額定的LED電流I_NOM，并且基于在測量態(tài)中確定的LED的期望光輸出，設置驅動態(tài)的持續(xù)時間(τ1)。
文檔編號H05B33/08GK101675709SQ200880012748
公開日2010年3月17日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權日2007年4月20日
發(fā)明者G·W·范德維恩, J·W·H·庫彭, M·福吉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司