发光器件(led)灯具控制系统及相关方法
【专利说明】发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年2月8日提交的美国专利申请序列号13/762，923的优先权，通过引用将其全部公开内容结合在此。
技术领域
[0003]此处公开的主题整体涉及光发射器封装件、系统、以及方法。更具体地，此处公开的主题涉及具有以较低成本改进的性能的发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法。
【背景技术】
[0004]诸如发光二极管或者发光器件(LED)等发光器件被广泛用于在商业区位和住宅区位提供具有成本效益的照明。目前，当前市场中通常利用两种方法用于管理和控制从LED灯具输出的光。第一种方法涉及生产效率最高的LED灯具并且允许灯具经过一定时间段丢失流明。该LED灯具通常被设计成具有比照亮一个给定空间实际所需的流明多10% -15%的流明，从而允许LED灯具在灯具的设计寿命的中点提供“额定的”照明水平。因此，按照该方式设计的LED灯具提供在其寿命的前半期提供过多的照明并且在其寿命的后半期提供打折的照明度(lighting level)(即，从额定照明度回落)。
[0005]用于管理和控制LED灯具输出的第二种方法涉及使用被设计成随着时间推移增加LED灯具的功率，以保持以初始额定亮度级的光输出的电路。虽然因为亮度级(lightlevel)在灯具的有效寿命期间不改变，避免了设计平均/均值流明输出的需要，但是从合规管理的视角来看这种方法较不理想，因为必须由其“结尾”功率，而非其初始功率来定义灯具的瓦特数。而且，这种类型的LED灯具还可包括以下一种电路，S卩，被设计成当灯具不能够保持初始亮度级时或者当流明水平已降至预定阈值以下时，闪烁或者提供一些其他视觉的“寿命结束”指示。尽管该视觉指示对于警告设施维护人员替换灯具是有用的，但是存在可使用不包括内置视觉警报的减值LED灯具的许多其他应用。即，针对能够利用具有减值的照明的灯具的应用，LED灯具包括实际上形同虚设的上述视觉指示结构。
[0006]因此，尽管存在通过有效方式利用LED灯具的各种方法，但是仍然需要使用LED灯具提供成本效益照明的进一步操作的解决方案。
【发明内容】
[0007]根据本公开，此处提供并且描述新的发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法。因此，此处本公开的目的是提供一种示例性的系统和方法，该示例性的系统可包括被配置为以照明输出水平发射光的至少一个LED和被配置为测量由LED发射的光的照明输出水平的至少一个光传感器。该系统还可包括控制单元，控制单元被配置为检测由降至原照明输出水平以下的至少一个LED发射的照明输出水平并且使该至少一个LED的照明输出水平增加，以产生与区域内的原照明输出水平相关联的预定照明度。
[0008]可以硬件、软件、固件、或者其任意组合实现此处描述的主题。因此，此处使用的术语“功能”或者“模块”指用于实现所描述的特征的硬件，其还可包括软件和/或固件组件。在一种示例性实现方式中，使用计算机可读介质可以实现此处描述的主题，计算机可读介质具有存储在其上的计算机可执行指令，当由计算机的处理器执行指令时，该指令控制计算机执行各步骤。适用于实现此处描述的主题的示例性计算机可读介质包括诸如磁盘存储器设备、芯片存储器设备、可编程的逻辑设备、以及专用集成电路等非暂存性计算机可读介质。此外，实现此处描述的主题的计算机可读介质可以位于单个设备或者计算平台上或者可以分布在多个设备或者多个计算平台上。
[0009]通过此处公开的主题至少全部或者部分地实现了从本文的公开中变得显而易见的本公开的这些目的和其他目的。
【附图说明】
[0010]通过应当结合仅通过说明性和非限制的实施例的方式给出的所附附图来阅读的下列细节描述，将更易于理解本主题的特征和优点，其中:
[0011]图1是示出了根据本公开的一方面的LED灯具控制系统的框图；
[0012]图2示出了现有技术LED灯的一个实施方式的截面图；
[0013]图3示出了现有技术LED封装件的另一个实施方式的截面图；
[0014]图4示出了现有技术LED封装件的又一个实施方式的截面图；
[0015]图5示出了根据本文中的公开的LED设备的发光区域的截面图；
[0016]图6是基于现有技术的暗灯槽的LED灯具的透视图；
[0017]图7示出了根据本文中的公开的被集成在LED灯具的电子装置壳体中的驱动器模块和通信模块；
[0018]图8是示出了根据本文中的公开的一方面的视觉舒适水平与高端修剪水平之间的图表关系的曲线图；
[0019]图9是示出了根据本文中的公开的一方面的用于操作LED灯具控制系统的示例性方法的流程图；以及
[0020]图10是示出了根据本文中的公开的一方面的用于操作灯具的组的LED照明控制系统的框图。
【具体实施方式】
[0021]此处公开的主题涉及通过更为有效的方式提供照明条件的发光二极管或者器件(LED)灯具控制系统。一方面，可以提供包括控制系统的照明系统，控制系统可用于操作并且管理被定位在限定区域中的多个LED灯具。控制系统还可利用光传感器获得与限定区域中的多个LED灯具和/或周围照明相关联的照明输出信息，从而以更为有效的方式操作LED灯具。通过优化多个LED灯具的操作，可以自动或者通过诸如系统管理员等其他方式提供足够的照明，同时，延长LED灯具的寿命并且节省了宝贵的能源。
[0022]参考图1，一般以100表示的照明控制系统可包括控制单元102，控制单元102被配置为(诸如，自动地)操作和管理诸如一个或者多个LED灯具KM1I等的一个或者多个灯或者光源。尽管图1中未示出，然而，LED灯具KM1I中的每个可被配置为包括耦接至LED串电路的发光二极管(LED)驱动器电路，发光二极管(LED)驱动器电路和LED串电路可安装在基板的表面上。此处使用的术语“安装在…上”可包括下列配置:LED芯片LED封装件可经由焊接、环氧树脂、硅树脂、粘合剂、胶水、粘贴、和/或任何其他合适的附接材料和/或方法物理地和/或电连接至基板的一部分。LED驱动器电路可耦接至AC电压电源，AC电压电源可将交流电信号(电流和电压)提供至致使发射光的LED串电路和其他电路。例如，每个LED灯具104中的LED串电路可包括数个LED芯片(或者其他固态光发射器)，被布置成数个LED的组或者集，其中，每个组或者集优选为相对于每个其他组或者另一集是单独地可控制的。就一些方面而言，LED串电路可包括LED芯片的多维(例如，二维)阵列。可选地，LED芯片可被布置成LED芯片的在一个或者多个互斥的组、段、或者集。
[0023]通常，发光二极管包括被夹持在相对的掺杂层之间的半导体材料的一个或者多个有源层。当跨掺杂层施加偏压时，则将空穴(holes)和电子注入到有源层中，空穴和电子在有源层中重新组合，以产生光。光从有源层并且从LED的各个表面发射。为了使用电路中的LED芯片或者其他类似配置，已知的是，将LED芯片放入在封装件中，以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装件还可包括用于将LED封装件电连接至外部电路的电引线、接触、或者迹线。在图2中示出的LED封装件210中，通过焊接接缝或者导电环氧树脂可将单个LED芯片212安装在反射杯213上。一条或者多条焊线211可将LED芯片212的欧姆接触连接至引线215A和/或215B，引线215A和/或215B可附接至反射杯213或者与反射杯213集成。可以使用包含诸如磷光体等的波长转换材料的密封材料216填充反射杯213。通过磷光体可以吸收由LED发射的第一波长的光，从而可响应地发射第二波长的光。然后，可将整个组装件密封在干净的保护树脂214中，保护树脂214可以透镜的形状成形，以校准从LED芯片212发射的光。尽管反射杯213可在向上方向上引导光，但是当光被反射时(即，由于实际反射体表面的反射率小于100%，所以一些光可能被反射杯吸收)，可能产生光损耗。此外，对于诸如图2中所示的LED封装件210等的封装件来说，保温性是一个问题，因为通过引线215A、215B难以将热量提取。
[0024]图3中示出的常规LED封装件320可能更适用于产生更多热量的高功率操作。在LED封装件320中，可将一个或者多个LED芯片322安装在诸如印刷电路板(PCB)载体等的载体、基板、或者基台323上。安装在基台323上的金属反射体324包围LED芯片322并且将由LED芯片322发射的光反射远离LED封装件320。反射体324还可为LED芯片322提供机械保护。LED芯片322上的欧姆接触与基台323上的电迹线325A、325B之间制作了一条或者多条焊线连接327。然后，可以使用密封物326覆盖安装的LED芯片322，密封物(encapsulant) 326可为芯片提供环境和机械保护，同时，还用作透镜。通过焊接或者环氧胶粘(epoxy bond)可使金属反射体324附接至载体。
[0025]可以通过包括一种或者多种磷光体的转换材料涂覆LED芯片，诸如设置于图3的LED封装件320中的哪些LED芯片，其中磷光体吸收LED光中的至少一些。LED芯片可发射不同波长的光，使得LED芯片发射来自LED和磷光体的光的组合。通过使用多种不同的方法可以将磷光体涂覆一个或多个LED芯片，其中都是Chitnis等人申请的并且名称都为“WaferLevel Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method，，的美国专利申请序列号11/656，759和11/899，790中描述了一种合适的方法。可替代地，使用诸如电泳沉积(EPD)等的其他方法可以涂覆LED，其中在Tarsa等人申请的名称为“Close LoopElectrophoretic Deposit1n of Semiconductor Devices”的美国专利申请号 11/473，089中描述了一种合适的EF1D方法。
[0026]就一些方面而言，可以使用一种或者多种磷光体至少部分地涂覆一个或者多个LED芯片，尤其是诸如陶瓷基的基台、透镜、和/或迹线的各部分等光发射器封装件的各部分。磷光体可吸收来自LED芯片的光的一部分并且发射不同波长的光，以使得光发射器封装件发射来自各个LED芯片和磷光体的光的组合。例如，就一些方面而言，光发射器封装件发射被视为白光的光，这由从LED芯片和磷光体发射的光的组合所产生。就一些方面而言，白光发射封装件可包括LED芯片和磷光体，LED芯片发射蓝色波长光谱内的光，并且磷光体吸收蓝色光中一些并且重新发射黄色波长光谱内的光。因此，封装件可发射蓝色光与黄色光的白光组合。
[0027]图4中所示的另一常规L