Led組件、led固定件、控制方法和軟體程序的製作方法

2023-05-29 09:37:11

專利名稱：Led組件、led固定件、控制方法和軟體程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及LED組件、LED固定件、用於控制LED組件的方法並且涉及軟體程序， 所述軟體程序包括當將所述軟體程序加載到LED組件控制電路的處理設備中時，執行這樣 的方法的程序指令。
背景技術：
在過去的幾年中，將LED應用於照明用途變得越來越頻繁。在這些應用中，可以 使用具有相同顏色的LED，然而，LED組群的使用更為頻繁，其中每個LED具有不同的特性， 例如具有不同的顏色。例如，可以使用紅光、綠光和藍光LED，由此不同顏色的LED的同步 或脈衝操作可以提供期望的顏色，例如白色、淺白色或者例如可以通過組合兩個或更多LED 而形成的任何其他期望的顏色。為了操作LED，提出了各種驅動電路和控制電路。由此，可 以測量LED組群的特性，例如光輸出、正向電壓、LED正向電流等等。然而，隨著可以應用多 個LED組群，需要為每個組群提供這樣的感測，這必定會增加硬體成本和複雜性。舉例來 說，在測量光輸出的情況下，每個組群都需要分離的光傳感器(例如通過應用光耦合器，該 光耦合器將由每個組群所生成的一部分光引導到對應的光傳感器)。類似地，在感測任何其 他參數的情況下(例如LED正向電壓、LED溫度、LED正向電流等等)，對每個組群應用感測 電路。

發明內容
本發明意圖在LED組件中提供對LED組群的簡單控制。此外，根據本發明一個方面的LED組件包括以組群布置的多個LED，每個組群包括 至少一個LED ；用於驅動LED的控制電路，所述控制電路包括用於感測LED的操作參數的感 測裝置，所述控制電路被布置成a)操作至少一個LED組群；b)由感測裝置感測至少一個組群的操作參數的值；c)對於至少一個不同的組群重複a)和b)；d)根據所感測的操作參數值給每個LED組群分配操作參數的值；以及e)根據所分配的操作參數值來控制LED組群的驅動。根據本發明，在所選時間操作至少一個組群，由感測裝置感測操作參數(即所操 作的LED的總操作參數的值)，所述感測裝置向控制電路提供相應組群和/或同時操作的組 群組合的多個總操作參數。根據這些數據，控制電路於是得到屬於每個LED組群的操作參 數的值。然後應用該參數以由控制電路控制每個LED組群。上述內容可以容易地由示例說明。假設提供包括藍光LED、紅光LED和綠光LED的 組群，例如包括至少一個藍光LED的組群，包括至少一個紅光LED的組群，以及包括至少一 個綠光LED的組群。要確定的操作參數例如可以是總的光輸出。然後，可以根據本發明來提供單個光傳感器，以確定操作參數。首先，同時操作包括紅光和藍光LED的組群，並且測 量總的光輸出。然後，同時操作包括藍光和綠光LED的組群，並且測量總的光輸出。最後， 同時操作包括紅光和綠光LED的組群，並且測量總的光輸出。可以重複這樣的循環。根據 紅光和藍光，紅光和綠光，以及藍光和綠光的總的光輸出，可以計算紅光、藍光和綠光的光 輸出的值，因為上面的3個測量提供具有3個未知數的3個等式。通過所計算的紅光、綠光 和藍光的輸出，可以控制各個LED組群，以便提供每個組群的期望的光輸出值。應該注意，在該示例中，同時操作兩個組群，並且同時為兩個組群確定操作參數 (即光輸出)。儘管這樣的方法需要計算工作量來確定多個LED組群的單獨貢獻，此種方法 具有如下文所述的優點。根據上述示例，可以容易地理解，根據本發明的組件僅需要單個感測裝置以便測 量多個組群中的每一個的操作參數。單個傳感器將比多個傳感器更易於集成到固定件中並 節省傳感器的成本和體積。因為單個傳感器不需要光學混合路徑，並且僅需要每個LED對 於傳感器轉換功能的一次校準，所以單個傳感器將節省更多體積。這實質上有助於將驅動 器和/或傳感器與LED組群集成到LED組件和固定件中。在一個實施例中，本發明實質上是在無須中斷照明應用的正常操作的情況下來確 定操作參數(例如光輸出、正向電壓等等)的。為了確定包括以組群布置的多個LED的 LED組件的操作參數(其中每個組群包括至少一個LED)，文獻中提出通過暫時禁用除了給 定LED或LED組群之外的所有LED或LED組群、對於每個LED或LED組群來重複該過程以 及增加不同LED或LED組群的貢獻來確定給定LED或LED組群的操作參數的貢獻。作為代 替，在本發明的一個實施例中，同時操作至少兩個LED組群。在優選實施例中，僅同時禁用 一個LED或LED組群以確定所需的操作參數。如將說明的那樣，這樣的方法幾乎不影響照 明應用的正常操作。當在例如8ms的佔空比間隔上測量實例花費例如10μ s，執行用於確 定3個LED組群的操作參數的3個測量，每個消耗大約每個組群的光輸出的0. 1%。因此 應用本發明可以降低對工作狀態(duty)的影響。作為額外的優點，降低對佔空比的影響可 以降低對視覺或非視覺(導致暈眩)閃爍做出貢獻。此外，降低測量工作狀態間隔還可以 允許(一個或多個)較高的頻率反饋迴路，其允許更嚴格並穩定混合的光輸出。當至少兩 個LED組群被同時操作於每個測量實例時，感測到其總操作參數。因此，由於可以同時操作 LED組群，可以實現更高的強度，並且由於感測同時操作的LED的總操作參數僅需要單個感 測裝置，本發明的優點被同時保持。當以小於100%的佔空比操作LED組群時，照明應用的 正常操作根本不會被測量影響，因為測量示例的測量方案可以被設計，這使得在不影響所 期望的佔空比的情況下得以確定操作參數。除了降低複雜度、節省體積、成本等等(這些可以通過應用單個感測裝置來提 供)，還可以實現其他優點。舉例來說，提供了多個光傳感器以及為了將光線指引向各個傳 感器的相應的導子(guide)將顯示某一程度的串擾，這將導致例如來自藍光組群的光到達 紅光組群的傳感器等等，這將對測量的準確性產生不利影響，由此可能對控制LED的輸出 的準確性產生不利影響。因此，在本發明的優選實施例中，控制電路被布置成通過下述步驟來操作LED組 群a)激活或去激活組群中的第一組群；
b)在預定的等待時段等待；以及c)對該組群中的第二組群重複a)和b)。由此，得到這樣的時刻，期間組群中的一個特定的組群或者兩個或更多組群被激 活，這使得能夠藉助於感測裝置來一起測量該組群或那些組群的操作參數。特別地，通過去 激活組群中的第一個組群，等待並且激活該組群中的另一個組群，在去激活該組群中的第 一個組群期間產生一時段(等待時段)，這允許測量在等待時段保持激活的其他組群中的 一個或多個的操作參數。通過重複上面的去激活，等待並且激活剩餘的組群，可以獲得時段 (各自的等待時段)，在這期間可以通過感測裝置來執行對在該等待時段保持激活的組群 或多個組群的測量。因此，去激活和激活可以提供一些時段，期間組群中的一些不同的組群 或組群的不同組合被激活，因此提供一種激活LED組群的方法和算法，其與根據本發明的 控制兼容。下面的示例說明另一個優點。假設，例如在固定件中提供3個組群的白光LED，其 中每個白光LED輻射不同顏色溫度的光。進一步假設，這些白光LED都使用例如(但不限 於)淺藍色的覆蓋有例如是(但不限於)淺黃色的磷光體的相同基底(base)LED構建的， 以實現例如(但不限於)具有不同顏色溫度的白光，其中不同的顏色溫度取決於例如磷光 體的尺寸和類型。所感測的操作參數例如可以是總的光輸出，該總的光輸出並非來自於作 為一個整體的多個LED，而是通過提供從下面的基底LED到傳感器的光路徑而來自於這些 LED。然後根據本發明提供了對來自基底LED的淺藍色光敏感的單個光傳感器。首先，同時 操作第一和第二 LED組群，並且測量總的光輸出。然後，同時操作第二和第三LED組群，並 且測量總的光輸出。最後，同時操作第一和第三LED組群，並且測量總的光輸出。可以重 復這一循環。根據第一和第二，第一和第三以及第二和第三組群的總的光輸出，可以計算第 一、第二和第三組群的光輸出的值，因為上面的3個測量提供具有3個未知數的3個等式。 使用磷光體轉換功能，可以計算出每個組群的總的光輸出值。通過所計算的第一、第二和第 三LED組群的所述總的光輸出，這些相應LED組群可以被控制以便提供每個組群的期望的 光輸出值，從而控制固定件的總顏色溫度。根據上述示例，可以理解，在一個實施例中，根據本發明的LED組件僅需要窄帶 (單色)單個感測裝置，以便測量相同或不同顏色溫度的多個白光LED組群中的每一個的操 作參數，其中使用單顏色基底LED來構造白光LED。一般來說，單色傳感器比寬頻譜傳感器 更便宜並會在增加可靠性的同時簡化系統。提供一種具有多個基本上相同的基底LED (例如單色LED)的LED固定件(其中單 個傳感器被布置用來接收由基底LED輻射的部分光，而不是感測LED作為一個整體的光輸 出(即當磷光體塗層已將所輻射的光轉換時))可帶來傳感器可以更靠近LED而定位的優 點，從而改進了測量的解析度。因此，根據本發明的一個方面，提供一種LED固定件，其包括多個LED，在使用中 其具有基本上相同的單色光輸出；以及提供有磷光體或磷光材料的一個或多個塗層的覆蓋 層，其被布置成接收單色光輸出的至少一部分；以及被布置成接收所述多個LED的部分單 色光輸出的光傳感器。舉例來說，可以在覆蓋層下面提供該光傳感器以檢測從不同LED發 出的光。當光傳感器和可能的傳感器布線被布置在LED固定件的覆蓋層下面時，通過在覆 蓋層下面提供該光傳感器，LED固定件的視覺外觀被改進。在實施例中，根據本發明的LED固定件的覆蓋層被提供有不同的磷光塗層，由此每個塗層被布置成基本上接收多個LED的 子集(例如一個)的光輸出。每個塗層可以例如導致LED固定件的不同顏色輸出。通過以 不同的佔空比來操作不同的子集，可以改變該LED固定件的顏色輸出。此外，在所有LED具有相同的單色光輸出的情況下，光傳感器可以是單色傳感器 以檢測由不同LED輻射的光。這樣的傳感器有可能比具有寬頻譜範圍的光學傳感器更便 宜。為了建立光組件的光輸出，通過提供由每個傳感器察覺到的每個LED生成的光和從LED 組件外面(即當光通過磷覆蓋層時)察覺到的光輸出之間的關係，可以完成校準。為了補 償老化(例如磷塗層的磨損)，可以隨著時間重複這樣的校準。為了確定由傳感器察覺到的 每個LED生成的光和從LED組件外面(即當光通過磷光覆蓋層時)察覺到的光輸出之間的 關係，可以提供用於感測從LED組件外面察覺到的光輸出的附加傳感器。作為可替換方式 或者附加地，可以在LED固定件的製造過程期間執行校準。根據本發明的LED固定件可以有利地應用於根據本發明的LED組件中。除了將大量藍色LED用作基底來混合不同的白色陰影之外，相同的原理對於另一 個常用LED基底顏色(不同於藍色)也是有效的，於是另一個常用基底LED顏色也可以使 用不同於白色磷光體(例如RGBW或RGBA磷光體)的磷光體來混合其他顏色(允許混合多 種顏色的極大的頻譜，其可以具有單個單色傳感器反饋機制)。儘管上文說明了本發明的不同方面，由此感測裝置包括光傳感器，但是許多變化 和布置也是可能的。當LED組件的感測裝置例如包括電壓感測電路時，例如有可能測量LED正向電壓。 所述LED正向電壓可以應用做為LED操作時所處的操作溫度的度量。而操作溫度可以對以 某一電流輻射的光量產生影響。已知正向電壓可以部分地對這一效應進行補償。該補償可 以利用正向電壓和所輻射的光量之間的給定相關性，並且抵消該相關性。此外，給出正向電 壓變化和溫度變化之間的已知關係，可以從電壓測量得到LED組群的溫度信息。正向電壓 的測量可以進一步用來檢測每個組群中串聯連接的LED的數目。而且，在接通和/或斷開 組群的情況下電壓測量可以用來監控上升和下降時間，其可在脈衝調製方案(例如脈衝寬 度調製、脈衝頻率調製等等)中考慮。而且，還考慮具有不同數目的LED的組群之間的上升 和下降時間的變化。 因此，在一個實施例中，根據本發明的LED組件被布置成確定組件的不同LED組群 的LED正向電壓。與感測光輸出參數類似，這有助於同時確定多於一個組群的正向電壓。這 樣的方法可以例如應用於LED組件，在所述LED組件中串聯布置多個LED組群。將在下文 中詳細描述這種組件的示例。因為LED組群的正向電壓可以取決於LED組群的電流或功率 消耗以及LED組群的操作溫度二者，所以基於不同LED組群的正向電壓值估計LED組群的 操作溫度可能不足以精確地確定操作溫度。可以通過將正向電壓測量和電流測量相結合來 更準確獲得對溫度的確定；通常在LED組件中，電流測量是可獲得的(例如作為與多個LED 組群串聯的電阻器上的電壓降)，其允許在正向電壓確定後確定提供給LED組群的電流。這 樣，可以基於所確定的LED組群的正向電壓和提供給LED組群的電流來更準確地確定不同 LED組群的溫度。 由根據本發明的LED組件確定的操作參數的另一個可能是LED正向電流的測量 已知LED正向電流可能被要求以(例如通過控制電源(例如將操作電流供給LED組群的電流源或電壓源)的輸出電流)控制電流的值。此外，正向電流測量可以用來檢測有故障的 LED組群，它們可以被去激活。而且，正向電壓和電流的組合可以被用來確定LED組群耗散， 其可以用在熱控制方案或熱補償方案中。根據另一個示例，可以測量LED溫度。該LED溫 度可以對在某一電流處的輻射光的量產生影響。已知可以補償的溫度。作為另一個示例，如先前已在上述示例中說明的那樣，可以測量亮度(也被稱為 「光輸出」)，以由此例如實現光輸出的反饋控制。可以根據對光輸出和LED的特性以及驅動 所應用的電子器件的需求來測量許多其他參數，例如某些色帶的亮度、顏色值等等。LED組群可以包括任何組群，例如具有相同顏色的LED組群，具有任何其他相同或 相似特性(比如具有相同光輸出與溫度的關係、相同電壓電流特性等等)的LED組群。同 樣可以提供任意LED組群。控制電路可以包括任何類型的控制電路，其包括例如模擬控制電子器件、數字控 制電子器件(例如微控制器、微處理器)或任何其他適當的控制設備(例如現場可編程門 陣列(FPGA)、可編程邏輯器件(PLD)、分立的邏輯電子器件等等。感測裝置可以測量同時操作的LED的總操作參數(例如串聯連接的LED等等的例 如總電流、總正向電壓)以由此實現簡單並直觀的正向感測裝置。然而，其他布置也是可能 的，(例如因為感測裝置的感測特性)有可能應用校準曲線。例如，在光傳感器具有與顏色 有關的輸出並且應用每個都具有不同顏色的LED組群的情況下，可以將校準曲線應用於所 測量的操作參數以便從其中得到分離的組的值。在優選實施例中，串聯連接LED組群，組件包括生成LED操作電流的電流源；以 及與每個組群並聯的相應開關，控制電路被布置成通過將相應開關驅動到基本上不導電的 狀態以使得操作電流流過相應組群來操作每個組群，並且通過將相應開關驅動到基本上導 電的狀態以經由該相應開關分流操作電流來去激活相應組群。這樣的電流布置可以為上述 激活或去激活、等待和重複提供適合的、緊湊的電路拓撲結構。可以提供操作參數的許多示例，例如，操作參數可以包括LED正向電壓，感測裝置 由此包括正向電壓感測電路。LED的正向電壓提供關於其電功率消耗的信息(這由相應LED 的操作電流乘以正向電壓確定)由此提供關於其熱耗散以及其光輸出的信息，然而，正向 電壓還可以提供關於組群中的LED的操作溫度的間接信息。操作參數可以包括照度，感測裝置由此包括光傳感器。由此，可以測量LED的光輸 出。在LED組群以不同的波長操作(例如輻射不同的顏色)的情況下，可以使用能夠檢測 具有基本上相同靈敏度的每個波長的光傳感器。在使用以某一程度展現單色特性(例如逐 漸改變LED組群的不同波長的靈敏度)的傳感器的情況下，可以應用校準曲線以校正處於 各個組群的LED的不同波長的傳感器的不同靈敏度。在其他實施例中，操作參數包括LED操作電流，感測裝置包括電流感測電路。LED 操作電流的測量可以提供相對簡單的裝置以獲得關於LED光輸出強度的指示，如通常那 樣，LED示出其操作電流和其輸出照度之間的直接關係。當然如之前所概述的那樣，操作參數的許多其他示例是可能的。而且，上述操作參 數的組合是可能的例如有可能測量正向電壓和光輸出，由此使用整個正向電壓感測電路 以及光輸出測量裝置(例如光電二極體)。因此，當可以測量各種參數時，可以提供準確又 簡單的控制，而且在僅需要單個光傳感器、單個正向電壓檢測電路等等時，同時保持相對簡單的硬體。在另一個有益的實施例中，控制電路被布置成將LED操作循環的操作循環部分分 配給LED組群，在每個操作循環部分期間操作至少一個LED組群，在每個循環部分中感測總 操作參數的值，將操作循環部分分配給組群以使得可以根據在該循環部分中激活的組群的 操作參數的總值的測量來計算每個組群的操作參數的值。由此，LED組群例如可以被同時 操作，這例如允許獲得期望的照度特性，同時選擇該組合以使得可以根據其來確定每個LED 組群的操作參數。舉例來說，對於3個組群，組群1和2的同時操作提供組群1和2的總操 作參數，組群2和3的同時操作提供組群2和3的總操作參數，組群1和3的同時操作提供 組群1和3的總操作參數。現在獲得3個測量結果，可以通過例如控制電路的處理裝置根 據所述測量結果來計算3個未知數，也就是每個組群的操作參數。在一個實施例中，LED組件包括生成LED操作電流的電流源和與每個LED組群並 聯的相應開關。在這樣的布置中，控制電路可以被布置成通過將相應開關驅動到基本上不 導電的狀態以使得操作電流流過相應組群來操作每個組群，並且通過將相應開關驅動到基 本上導電的狀態以經由該相應開關分流操作電流來去激活相應組群。舉例來說，可以在根據本發明的LED組件中應用的電流源包括但不限於功率轉換 器，例如降壓、升壓、降壓_升壓、S印cic、Cut或諧振轉換器。一般來說，LED組件的電流源 可以是從單個電阻器、線性調節器變化到所提到的任何轉換器。本發明還包括用於控制LED組件的方法，所述LED組件包括以組群布置的多個 LED,每個組群包括至少一個LED，該方法包括a)操作至少一個LED組群；b)由感測裝置感測該至少一個組群的操作參數的值；c)對於至少一個不同的組群重複a)和b)；d)根據所感測的操作參數值向每個LED組群分配操作參數的值；以及e)根據所分配的操作參數值來控制LED組群的驅動。利用根據本發明的方法，如同利用根據本發明的LED組件那樣可以實現相同或相 似的優點。而且，可以提供相同或相似的優選實施例，從而提供與上述關於根據本發明的 LED組件的相同或相似效果。本發明的另一方面涉及作為電流反饋的傳感器(例如光學傳感器)的使用。為 了建立某一輸出特性，為LED組群供電的電流源被布置以便為LED組件的多個LED組群提 供某一電流。電流源能夠通過表示電流的幅度的反饋信號來以期望的值提供該電流。為 了建立所需的電流，電流源通常包括以高頻(例如500kHz)操作的轉換開關(switcher) (M0SFET)。在已知的基於LED的應用中，通過提供被布置成接收經過LED組件的電流的電 阻器來感測如提供給該LED組件的LED的電流。電阻器可以例如與該LED組件的LED串聯 連接。電阻器上的電壓降可以被用來測量經過該LED組件的LED的瞬時電流，並且由此用 作對電流源的反饋信號。本發明通過以不同的方式建立反饋信號來提供可替換的方法。在LED組件包括用 於確定多個LED組群的LED組群的光通量的光學傳感器的情況下，所測量的光通量可以被 用作對經過LED組群的電流的指示。光學傳感器可以例如瞬時測量單個LED或LED組群的光通量或者可以同時測量多於一個組群的光通量。通過使用(例如從工廠測量獲得的)校準數據，基於通量測量來確 定經過LED組件的電流。光學傳感器可以是單色傳感器或覆蓋寬的頻譜的傳感器。在第一種情況下，以及 在多個LED組群串聯連接的情況下，在確定提供給LED組件的電流時需要考慮該LED組件 的僅一個LED或LED組群的輸出。如所提到的，光學傳感器可以被布置成瞬時確定光通量。通過這樣做，可以不需要 考慮LED或LED組群的可能的佔空比。此外，優選瞬時通量測量而不是平均通量測量，因為 它避免了通量測量的積分。在一個實施例中，通量測量與所測量的LED或LED組群的操作 同步。優選地，LED組件的控制單元被用來使通量測量與控制所監控的LED或LED組群的 開關的操作同步。作為一種可替換方式，可以基於LED組群上的(瞬時)正向電壓測量來確定提供 給該LED組群的電流。因為正向電壓和電流之間的關係取決於操作溫度，所以也可以提供 溫度傳感器以建立其正向電壓被測量或確定的LED或LED組群的溫度。基於所測量的通量或正向電壓(可選地結合溫度測量)，可以建立代表提供給LED 組群的電流的反饋信號。這樣的信號例如可以被提供給根據本發明的LED組件的控制單 元以建立被布置成為根據本發明的LED組件供電的電流源的控制信號。基於該控制信號， 該電流源的開關元件可以被操作成建立某一電流的設置點。通過修改所述控制信號的放 大，該電流源可以被製成以不同的電流設置點操作，而不會改變用於提供反饋信號的實際 測量。這可以由下面的示例來說明。假設應用所測量的正向電壓(可選地結合溫度測量) 來確定實際電流值Iact。因此可以將所測量的正向電壓作為反饋信號應用於控制單元，以 便確定代表該實際電流值Iact的控制信號。該控制信號可以作為反饋例如直接提供給電 流源。在所確定的電流值對應於所需的電流值Ireq的情況下，電流源將保持其操作。如果 將信號Iact*K提供為反饋，而不是將代表實際電流值Iact的控制信號作為反饋提供給電 流源，則電流源將調整其操作條件直到提供電流Ireq = Iact/K為止。通過例如將所確定 的電流值Iact減少為原來的二分之一，基於其減少值的反饋控制信號將被電流源來解釋， 就如同實際電流值僅是所需電流的一半那樣。通過生成基於正向電壓測量或通量測量的電流反饋，不需要用於電流測量的單獨 裝置(例如與LED組群串聯連接的電阻器)。如由根據本發明的LED組件的控制電路所接 收的正向電壓測量或通量(或照度)可以因此被控制電路所應用以得到電流反饋信號。因此，可以避免這樣的電阻器的體積需求和耗散。然而，值得注意的是所論述的為了調整電流設置點而縮放反饋信號的原理還可以 應用於根據與LED組件的LED組群串聯的電阻器上的電壓測量來確定反饋信號的情況。本發明還可以以包括程序指令的軟體程序的形式提供，當將所述軟體程序加載到 LED組件電路的處理裝置中時，執行根據本發明的方法。將會理解，軟體程序可以提供與根 據本發明的LED組件和方法相同或相似的效果，同時可以提供相同或相似的優選實施例， 從而提供相同或相似的效果和優點。


根據示出非限制性實施例的附圖和相應的描述，本發明的其他優點、實施例和特徵將變得更清楚，其中圖1描繪根據現有技術的具有感測布置的LED組件；圖2描繪根據本發明的實施例的LED組件；圖3描繪驅動根據圖2的實施例的LED組群的時序圖的一個實施例；圖4描繪驅動根據圖2的實施例的LED組群的時序圖的另一實施例；圖5示意性地描繪根據本發明的另一個LED組件；以及圖6a和6b示意性地描繪根據本發明的LED固定件的實施例。
具體實施例方式圖1描繪根據現有技術的配置，其包括3個Led組群，即分別被標為GP1、GP2和 GP3的一個紅光、綠光和藍光Led組群，每一個都包括串聯連接的2個LED。每一個組群被 提供有其自己的電流源(即分別為CS1、CS2和CS3)，它們中的每一個都可以被相應的開關 電晶體(即分別為CP1、CP2和CP3)接通。電晶體、電流源和串聯連接的LED被連接到公用 電源電壓V。控制單元CU被提供用來分別控制電晶體CP1、CP2和CP3的開關。在該示例 中，每個LED組群的光輸出被相應的傳感器感測，即SEl用於感測紅光組群的輸出(照度、 亮度)，SE2用於感測綠光組群的光輸出並且SE3用於感測藍光組群的輸出。每一個傳感器 被連接到各自的讀出電子器件，其包括例如放大器，將其輸出信號提供給控制單元。現在可 以響應於由各個組群感測到的光強度(還有可能結合其他參數，例如代表期望的光強度和 /或顏色方案的設置點信號)來控制相應電晶體CP1、CP2和CP3 (例如以脈衝觸發的方式) 接通和斷開。圖2描繪根據本發明的LED組件，其包括3個LED組群，即在該示例中包括單個 LED的第一組群(被稱為GPl)，在該示例中包括兩個並聯的LED的第二組群(被稱為GP2)， 以及在該示例中包括串聯連接的2個LED的第三組群(被稱為GP3)。每個組群都提供有 並聯開關電晶體(被分別稱為CP1、CP2和CP3)，它們被控制單元(在圖2中被稱為CU)驅 動。根據本發明的一個方面，提供單個傳感器SE1，在該示例中為光傳感器(例如光電二極 管)，其能夠分別經由相應的光路徑LP1、LP2和LP3從每個LED組群接收光。傳感器的輸 出被適當的放大器放大，其輸出被提供給控制單元CU。在該實施例中，提供單個電流源CS， 其可以向所有3個LED組群供應操作電流。另外，相應的組群被控制單元CU激活，其中該 控制單元CU將相應的電晶體驅動成基本上不導電的狀態。相反，將電晶體驅動到導電狀態 將會使LED組群短路，從而將它去激活。要注意，在該實施例中，電流源CS可以被控制單元 CU去激活。此外，控制單元CU可以被提供有通信接口 I/F，可以經由其來獲得數據(例如 期望的強度)，以及/或者可以經由其來傳輸狀態信息。現在將參考圖3來描述圖2實施例 的可能操作。在圖3中，描繪時序圖，其顯示每個LED組群的操作狀態與時間T的關係，更具體 來說一個循環時段Tc上的操作狀態。對於每個組群，激活狀態被描繪為1，同時去激活狀態 被描繪為0。在循環時段Tc中，限定測量時間tm，其中對於每個組群，可以找到其中僅激活 相應組群的時段tp，換句話說，該所述時段tp中去激活剩餘的組群。在這些時段中，由傳感 器測量的輸出信號將反映相應組群的測量值。因此，單個傳感器可以提供每個組群的測量 信息。控制單元應用所述每個組群的測量信息(有可能結合所期望的(設置點)值)來驅動相應的組群。可以在下一循環時間Tc期間重複所描繪的圖樣。圖4描繪可替換的時序圖，其中在測量時間tm中，在相應時段期間操作成對的兩 個組群。由此在相應時段期間所感測的強度提供相應成對的兩個組群的強度的相應的和。 可以根據其計算單獨組群的強度並且被控制單元使用以驅動相應的開關電晶體，以便驅動 LED。還可以提供圖3和圖4的實施例的組合舉例來說，由圖4的測量而獲得的每個 組群的操作參數可以與由圖3實施例而獲得的每個組群的操作參數相比較。如果檢測到差 值，則可以推斷在組群之間出現互擾，同時測量多個組群中的兩個的組合，並且控制單元可 以選擇回復圖3的算法，從而單個感測裝置單獨測量組群。圖3和圖4的實施例提供其中激活或去激活一個組群並且在等待時間之後激活或 去激活另一個組群的示例。儘管在圖3和圖4的實施例中，在構成循環時間Tc的相對小部分的測量時間tm 中連續進行測量，但是還可以在循環時間的其他部分進行測量，例如以互相間隔的時間間 隔進行測量。為了以期望的強度驅動LED，可以應用任何適當的調製方案(例如脈衝寬度調製、 脈衝頻率調製、脈衝位置調製等等)和/或在W02006/107199中公開的任何其他一種驅動 算法，從而在時間上獲得其中感測裝置可以測量代表單一的一個LED組群或LED組群的組 合的輸出的時刻。將會理解，LED組群可以包括單個LED、串聯和/或並聯連接的兩個或更多LED等寸。此外，將會理解，所獲得的傳感器信號以及從其得到的操作參數可以被應用於任 何類型的控制方案，例如前饋控制、反饋控制、迭代控制等等。圖5示意性地描繪根據本發明的另一個LED組件。該LED組件包括在組群GP1、 GP2和GP3中布置的多個LED，其中每個組群包括至少一個LED，並且控制電路⑶用於驅動 LED。該LED組件還包括用於將電流I提供給多個LED組群的電流源CS。該實施例還包括 正向電壓感測電路100，其用於感測取決於與LED組群並聯提供的開關CP1、CP2和CP3 (例 如MOSFET或電晶體)的操作狀態的一個或多個LED組群上的正向電壓(Vf)。通過適當地 操作開關CP1、CP2和CP3，可以根據如上文所解釋的三個正向電壓測量來確定三個LED組 群中的每一個上的正向電壓。如圖5中所示的照明應用還包括用於向LED組群提供電流I 的電流源CS。該電流源CS被描繪為所謂的降壓轉換器，其被布置成使用開關元件T (例如 M0SFET)、電感L和二極體D來將輸入電壓V轉換成電流I。可以根據電阻Rs上的電壓來確定提供給LED組群的電流I，所述電壓被提供給控 制單元CU。該控制單元CU還可以被裝配以將通/斷信號提供給電流源CS，以便將電流源接 通或關斷。如上所述，電阻Rs上的電壓被應用為對控制單元CU和對轉換器(經由電阻Rl 到FB埠)的反饋。作為對與LED組群串聯連接的電阻Rs的應用的替換，正向電壓(可 選地結合溫度測量)可以用作對控制單元CU的反饋信號，由此可以布置控制單元以基於該 反饋信號將控制信號S提供給電流源CS，作為對實際電流電平I的反饋。通過這樣做，可以 忽略電阻Rs的應用以及由此出現的損耗。圖6a(XZ視圖)和圖6b(XY視圖)示意性地描繪了根據本發明的LED固定件，該LED固定件包括例如在單個晶片205上布置的四個單色LED 200以及感測裝置，例如鄰近 LED布置以接收由該LED發出的部分光的光傳感器210。該固定件還提供有覆蓋層220，其 包括磷光體或磷材料，例如塗層230( —般來說，一種實現獲得由其接收的光輸出的頻移的 材料)，該覆蓋層被布置成接收從LED發出的光，並且發出具有不同頻率或頻率範圍的光。 覆蓋層例如可以被提供有不同類型的材料，其實現由該材料接收的光輸出的頻移，從而獲 得實現生成不同顏色的LED固定件。舉例來說，覆蓋層220可以被提供有四種不同類型的 磷光體或磷材料(例如以生成基本上紅光、綠光、藍光和白光)，每種材料被布置成基本上 僅從四個LED 200中的一個接收光輸出，由此通過以不同的佔空比來操作不同的LED來實 現可變顏色光輸出。根據本發明的LED固定件可以有利地提供有單色傳感器；因為該傳感 器被布置成接收從LED發出的光輸出，所以該傳感器需要僅對由LED發出的光的頻率敏感。 基本上在磷光體或磷塗層下面的傳感器的布置使得該傳感器能夠靠近LED定位並且避免 該傳感器阻擋由塗層發出的光。根據本發明的LED固定件可以被有利地應用於根據本發明 的LED組件中。 本領域技術人員將會認識到，本發明實現提供更緊湊並且廉價的LED固定件和 LED組件。因為如所應用的那樣降低了部件的數目，所以還可以增強可靠性。要提出，LED 固定件、LED組件、軟體程序和用於控制LED組件的方法的實施例僅是示例性的並且在本發 明的範圍內可以設計其他實施例，本發明的範圍僅由所附的權利要求限制。
權利要求
一種LED組件，包括以組群布置的多個LED，每個組群包括至少一個LED；用於驅動LED的控制電路，所述控制電路包括用於感測LED的操作參數的感測裝置，所述控制電路被布置成a)操作至少一個LED組群；b)由感測裝置感測至少一個組群的操作參數的值；c)對於至少一個不同的組群重複a)和b)；d)根據所感測的操作參數值向每個LED組群分配操作參數的值；以及e)根據所分配的操作參數值來控制LED組群的驅動。
2.根據權利要求1所述的LED組件，其中所述感測裝置被布置成測量同時操作的LED 的總操作參數。
3.根據權利要求1或2所述的LED組件，其中在a)中同時操作至少兩個LED組群，在 b)中感測同時操作的LED的總操作參數。
4.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中對至少兩個組群的相應子集執行所述重複或每個重複。
5.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中所述控制電路被布置成通過下述步 驟操作LED組群a)激活或去激活組群中的第一組群；b)在預定的等待時段等待；以及c)對該組群中的第二組群重複a)和b)。
6.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中串聯連接LED組群，該組件包括生 成LED操作電流的電流源；以及與每個組群並聯的相應開關，該控制電路被布置成通過將 相應開關驅動到基本上不導電的狀態以使得操作電流流過相應組群來操作每個組群，並且 通過將相應開關驅動到基本上導電的狀態以經由該相應開關分流操作電流來去激活相應 組群。
7.根據權利要求6所述的LED組件，其中所述電流源包括線性調節器或降壓、升壓、降 壓-升壓、Sepcic, Cuk或諧振轉換器的至少一個。
8.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中所述操作參數包括LED正向電壓，所 述感測裝置包括正向電壓感測電路。
9.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中所述操作參數包括照度，所述感測 裝置包括光傳感器。
10.根據權利要求9所述的LED組件，其中所述光傳感器是單色光傳感器。
11.根據權利要求9或10所述的LED組件，其中所述控制電路應用所述照度來得到電 流反饋信號。
12.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中所述操作參數包括LED操作電流， 所述感測裝置包括電流感測電路。
13.根據前述任一項權利要求所述的LED組件，其中所述控制電路被布置成將LED操作 循環的操作循環部分分配給LED組群，在每個操作循環部分期間操作至少一個LED組群，在 每個循環部分中感測操作參數的總值，將操作循環部分分配給組群以使得能根據在該循環部分中激活的組群的操作參數的總值的測量來計算每個組群的操作參數的值。
14.一種LED固定件，包括-多個LED，在使用中其具有基本單色光輸出；_提供有磷光體或磷材料的一個或多個塗層的覆蓋層，其被布置成接收單色光輸出的 至少一部分；以及-被布置成接收所述多個LED的部分基本單色光輸出的光傳感器。
15.根據權利要求14所述的LED固定件，其中所述光傳感器是對LED的單色光輸出敏 感的單色傳感器。
16.一種用於控制包括以組群布置的多個LED的LED組件，每個組群包括至少一個 LED，該方法包括a)操作至少一個LED組群；b)由感測裝置感測至少一個組群的操作參數的值；c)對於至少一個不同的組群重複a)和b)；d)根據所感測的操作參數值向每個LED組群分配操作參數的值；以及e)根據所分配的操作參數值來控制LED組群的驅動。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述感測裝置被布置成測量同時操作的LED的 總操作參數。
18.根據權利要求16或17所述的方法，其中在a)中同時操作至少兩個LED組群，在 b)中感測同時操作的LED的總操作參數。
19.一種包括程序指令的軟體程序，當將所述軟體程序加載到LED組件控制電路的處 理裝置中時，執行根據權利要求16-18中任一項所述的方法。
全文摘要
多個LED以組群布置，每個組群包括至少一個LED；用於驅動LED的控制電路，所述控制電路包括用於感測LED的操作參數的感測裝置。所述控制電路被布置成a)操作至少一個LED組群；b)由感測裝置感測至少一個組群的操作參數的值；c)對於至少一個不同的組群重複a)和b)；d)根據所感測的操作參數值向每個LED組群分配操作參數的值；以及e)根據所分配的操作參數值來控制LED組群的驅動。
文檔編號H05B33/08GK101978782SQ200980109279
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月12日 優先權日2008年3月17日
發明者P·J·M·韋爾滕 申請人:埃爾多實驗室控股有限公司