Led光輸出線性化的製作方法

2023-06-14 05:33:11

專利名稱：Led光輸出線性化的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及LED照明方案，且更具體地涉及將LED光的輸出線性化以在LED 的使用期限內產生更加一致的輸出。
背景技術：
產品分配器可具有很多不同的形狀和尺寸。每個分配器一般需要某種產品照明和 /或標誌照明。由於使用壽命增加以及用電量減少，發光二極體(「LED」)照明在很多照明 應用中變得普遍。在產品分配器設置中用於照明的一般LED範圍可從0. 5到3瓦和每瓦25 到70流明。這樣的LED可通常被定額為在失效之前運行40，000到50，000小時。與很多 光源不同，其中失效被定義為沒有輸出產生時的時間點，LED失效通常被定義為光輸出少於 LED的初始輸出的70 %的時間點。雖然LED中的失效模式比其他光源的失效模式更令人滿意，但是問題仍存在。例 如，很多產品自動售貨機使用LED來照亮可用於購買的產品選擇。當包含「新的」 L ED陣列 的自動售貨機位於帶有「老的」LED陣列(並未失效，但已老化且產生比最初所希望的少的 輸出的LED陣列)的自動售貨機附近時，由於光的變暗發生在「老的」的LED陣列中，光輸 出的明顯不同對於潛在消費者是顯而易見的。暗淡地照明的分配器或帶有變暗的照明源的分配器可至少給消費者其中的產品 未被充分維護的感覺。作為結果，潛在的消費者將趨向於從帶有「較新的」 LED陣列的自動 售貨機進行購買，因為其外觀在視覺上吸引人並吸引消費者的眼睛。這些LED問題通常需 要在充足的產品營銷的情況下處理，即，分配器和其中的產品應被恰當地照明以在視覺上 吸引人並吸引消費者的眼睛。所以，希望有在LED的額定使用期限中維持LED的一致光輸出的改進的LED供電 方案。這個改進的LED供電方案應在LED在其實際使用期限中保證其統一的外觀。
發明概要因此本發明描述了用於為LED光輸出產生平穩特徵的系統。所述系統可包括包 含一個或多個發光二極體的陣列；連接到LED陣列為LED陣列提供驅動電流的電源；連接 到控制器的計時器，其中計時器記錄LED陣列的接通時間並將LED陣列接通時間傳送給控 制器；以及連接到電源的控制器，其中控制器基於從計時器接收到的接通時間數據來調整 提供到LED陣列的驅動電流的強度，使得所得到的相對光輸出大約等於初始的相對光輸 出oLED陣列簡單地可以是彼此結合地操作的任何數量的LED且由同一電源供電。值 得注意的是，陣列可僅包含單個LED。用於產品分配器設置中的照明的一般LED範圍可從 0. 5到3瓦和每瓦25到70流明。這樣的LED可通常被定額為在失效之前運行40，000到 50，000小時。雖然本發明討論通常在產品分配器背景中的LED，但應認識到，本發明可與用 在任何背景中的LED —起操作且不限於任何特定的實施方式。提供驅動電流的電源可以是任何適當的用於為LED陣列供電的電源。在本發明的優選實施方式中，電源可從脈寬調製電源提供交流電功率。雖然本申請討論交流電源的使 用，應認識到，本發明可使用直流電源進行操作。但是，此處所提供的附圖是在交流電源的 背景下。電源提供可變驅動電流以為LED陣列供電。控制器用於根據預設的指令控制電源 輸出的強度，該強度相應於由計時器所指示的LED陣列接通時間的相對功率輸出強度。連接到控制器的計時器可以是適合於監控LED陣列的「接通時間」的任何計時器。 控制器可被編程為基於由計時器傳送的當前計時使用數據來觸發對驅動電流的調整，以有 助於確保提供恰當的驅動電流強度以使陣列的光輸出維持在一致的水平。當結合權利要求和附圖理解時，在回顧下面的詳細描述時，本申請的這些和其他 特徵對本領域普通技術人員來說將變得明顯。附圖簡述

圖1為根據本發明的方面的一個實施方式的圖示。圖2為LED光輸出的一般變暗的圖形表示。圖3為根據本發明的方面的所需要的相對功率輸出的圖形表示。詳細描述參考附圖，本發明現在將在下文中被更加充分地描述，其中本發明的一些但非全 部的實施方式被示出。事實上，這些發明可以體現在很多不同的形式中且不應被解釋為限 於此處所闡述的實施方式；更確切地，提供這些實施方式使得本公開滿足可適用的法律要 求。相似的數字始終指相似的元件。圖1示出了在產品分配器100中使用的本發明的示例性實施方式。分配器100通 常為在自動售貨行業中的分配器。但是，應注意，本發明不如此被限制且可用於需要一致的 光輸出的任何設置中。通常地，分配器100包括至少一個電源總線110。任何類型的電源 120都可根據本發明在其上使用。電源總線110可以通過電氣配線從電源120到一個或多 個LED130進行電通信。電源總線110輸送以期望強度照亮LED 130所需的驅動電流。電源120能夠影響電流、電壓和佔空比以實現不同的電流強度水平。通常地，單個 電源120可足以為多個LED130有效地供電。如果在LED陣列130中使用多個LED13，那麼它們可用電線連接在一起且與電源 120電連接。此外，應注意，雖然此處所討論的實施方式涉及LED陣列130，應清楚，本發明 也可類似地與單個LED130—起使用。另外，其他形式的LED陣列130也可根據本發明來使 用。例如，電源120可供應交流電源電壓或直流電源電壓中的任一個。另外在某些實施方 式中，電源120可安裝在柔性印刷電路板上。顯然，LED陣列130可在直流或脈衝功率和電流下進行操作。在這個實施方式中， 控制器140實現脈衝寬度調製以引起電流強度改變。計時器150操作來記錄LED陣列130的操作時間。當LED陣列130操作時間延長 時，與電源120交互作用的控制器140操作來將相對電源輸出增加到與從計時器150接收 到的LED陣列130接通時間量相對應的水平。控制器140使用如下所討論的所存儲的算法 來確定相對于于所接收到的接通時間的相對電源輸出的正確調整，以導致不變的光輸出強 度的維持。控制器140可以是計算機板、嵌入式設備、數位訊號處理器或本領域技術人員已 知的任何其他適當的控制器設備。在本發明的優選實施方式中，脈衝寬度調製由控制器140實現以獲得LED陣列130的期望相對光輸出。計時器150將LED陣列130接通時間傳送給控制器140。然後控制器 140計算相對電源輸出的所需要的改變(如果有的話)以維持不變的相對光輸出。為了實 現相對電源輸出的改變，控制器140可操作來調製進入的電源電流的脈衝寬度，以導致每 個周期內的較長或較短的LED接通時間，從而相應地增加或減少相對光輸出。圖2示出了一般在產品容器100中使用的LED的光輸出的一般變暗。x軸210表 示LED130 (或LED陣列130)的以小時為單位的操作時間。y軸220表示LED130的相對光 輸出。在本圖中，LED130的相對光輸出在其首次進入操作中時的值為1.0。當LED130在初 始時間段內處於操作中(通常少於100小時)時，它達到其使用期限光輸出的峰值230。通 常這個所謂的「熔灼(burn-in) 」峰值230達到大約1. 05的相對光輸出水平。當達到初始的「熔灼」峰值230之後，相對光輸出在LED130剩餘使用期限內隨著 時間減少。光輸出大約作為操作時間的對數退化。如在標記為240的段所看到的，從大約 100小時的操作時間到大約2000小時的操作時間，相對光輸出相當恆定。點250示出了 LED130的典型失效點。如以上所指出的，LED130失效點通常被定 義為其中其相對光輸出小於其初始相對光輸出的0. 7倍。一般LED130在操作的40，000到 50，000小時之後達到其失效點250。最後，點260示出了一般LED130達到其相對光輸出達 到小於其初始相對光輸出的0. 5倍的點的時間。這通常發生在大約100，000小時的操作之 後。類似地，當評估LED130的變暗模式時操作溫度可起作用。一般，在某些市場上可 買到的LED中觀察到在溫度每增加一攝氏度時大約損失百分之一(1%)的強度。應認識 到，這是通常的原則且並不意味著以任何方式限制本發明的應用。圖3示出了用於以在LED130的一般使用期限內創建平穩的相對光輸出的方式為 LED130供電所需的電源輸出。x軸310表示LED130(或LED陣列)的以小時為單位的操 作時間。y軸320表示電源120的相對電源輸出。在本圖中，相對電源輸出在LED130首次 進入操作中時的值為1.0。在任何給定的時間點所需的相對電源輸出的水平可通過簡單的 公式來計算[2. 0-相對光輸出]。因此，在「熔灼」峰值230處，其中相對光輸出將在大約 1.05左右，控制器140會將相對電源輸出調整到0. 95左右以實現LED亮度的恰當的電流強 度增大。本發明的目的是總是處於1. 0或約為1. 0的持續相對光輸出。顯然，前述內容僅涉及本發明的優選實施方式且本領域的普通技術人員可在此作 出很多改變和更改而不偏離由以下的權利要求及其等效形式所限定的本發明的一般精神 和範圍。
權利要求
一種用於為LED陣列供電的系統，包括陣列，其包含一個或多個發光二極體；電源，其連接到所述LED陣列，其中所述電源向所述LED陣列提供驅動電流；計時器，其連接到控制器，其中所述計時器記錄所述LED陣列的接通時間並將LED陣列接通時間數據傳送給所述控制器，所述控制器，其連接到所述電源，其中所述控制器基於從所述計時器接收到的所述接通時間數據來調整被提供到所述LED陣列的所述驅動電流的強度，使得所得到的相對光輸出大約等於初始的相對光輸出。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述電源使用脈衝寬度調製方案向所述LED陣列提 供電流。
3.如權利要求1所述的系統，其中所述電源供應交流電源電壓或直流電源電壓。
4.如權利要求1所述的系統，其中所述電源安裝在柔性印刷電路板上。
5.如權利要求1所述的系統，其中所述發光二極體的陣列包括一個或多個串聯連接的 發光二極體。
6.如權利要求1所述的系統，其中所述光輸出用於照亮包含在產品分配器中的產品。
7.一種用於為LED陣列供電的方法，包括使用連接到所述LED陣列的電源為包含一個或多個發光二極體的陣列供電，其中所述 電源向所述LED陣列提供驅動電流；使用連接到控制器的計時器記錄所述LED陣列的接通時間； 將LED陣列接通時間數據傳送到所述控制器，基於從所述計時器接收到的所述接通時間數據調整被提供到所述LED陣列的驅動電 流的強度，使得所得到的相對光輸出大約等於初始的相對光輸出。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述電源使用脈衝寬度調製方案為所述LED陣列供H1^ ο
9.如權利要求7所述的方法，其中所述電源供應交流電源電壓或直流電源電壓。
10.如權利要求7所述的方法，還包括將所述電源安裝到柔性列印電路板上的步驟。
11.如權利要求7所述的方法，其中所述發光二極體的陣列包括一個或多個串聯連接 的發光二極體。
12.如權利要求7所述的方法，其中所述光輸出用於照亮被包含在產品分配器中的產
全文摘要
一種用於產生LED光輸出的平穩特徵的系統和方法。所述系統可包括包含一個或多個發光二極體(130)的陣列；連接到LED(130)陣列為LED陣列(130)提供驅動電流的電源(120)；連接到控制器(140)的計時器(150)，其中計時器(150)記錄LED陣列的接通時間並將LED陣列(130)接通時間傳送給控制器(140)；以及連接到電源(120)的控制器(140)，其中控制器(140)基於從計時器(150)接收到的接通時間數據來調整提供到LED陣列(130)的驅動電流的強度，使得所得到的相對光輸出大約等於初始的相對光輸出。
文檔編號H05B33/08GK101855940SQ200880115144
公開日2010年10月6日 申請日期2008年11月7日 優先權日2007年11月9日
發明者蓋伊·A·普裡米亞諾 申請人:可口可樂公司