可调光照明设备和对可调光照明设备进行调光的方法
【专利说明】可调光照明设备和对可调光照明设备进行调光的方法
[0001]本申请是分案申请，原案申请为国际申请号PCT/US2012/049874、申请日2012年8月7日的国际申请(2014年2月10日进入中国国家阶段，国家申请号201280039117.X)。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求标题为“可调光照明装置”且于2011年8月8日提交的临时专利申请N0.61/521, 315的优先权，该专利申请的整个内容通过引用并入本文。
技术领域
[0004]本发明涉及照明控制，并且更具体地，涉及用于对包括多个发光元件的照明设备进行调光的方法。
【背景技术】
[0005]发出白色光的大功率LED已经成为一般固态照明应用的选择。这种大功率白色LED在亮度上已经有所进展并且能够具有1001m/W至超过2001m/W的发光功效。当代单个大功率LED的输入功率能够为大约0.5W至10W以上。
[0006]这种大功率LED能够产生相当大的热量，而其面积仅大约1mm2并且相对薄，因此，对封装的要求会是具有挑战性且昂贵的。如今，裸露大功率LED芯片的成本典型地能够远在$1.00以下(例如，$0.10)，但是封装LED可能花费大约$1.50-$3.00。这使得高输出(例如，3000+流明)固态照明设备相对昂贵并且例如不是在办公室、工业和其它照明应用中常用的荧光灯具的商业上可行的替代品。此外，需要光学器件来将高亮度点光源转换成用于例如在办公室照明应用中的空间照明(其中炫光控制是重要的)的基本上均匀的宽角度发光是极具挑战性的。
[0007]能够使用脉冲宽度调制(PWM)来控制由固态照明设备产生的光量。在这种情况下，以具有可变脉冲宽度的高频脉冲形式供应全功率或零功率。每个脉冲周期的脉冲持续时间的比率，一般被称为占空比，确定每个脉冲周期的平均功率量。在PWM控制中，产生的光量取决于占空比。
[0008]在SSL系统中的PWM的缺点能够包括由于驱动电流的频繁切换的影响，诸如在照明设备的控制系统和其它部件中由于寄生电磁效应而引起的功率损耗，由于来自由电致伸缩或其它效应而引起的振动的机械应力的可听噪音和部件疲劳和/或来自从系统发出的电磁辐射的电磁干扰(EMI)。
[0009]因此，存在对克服本领域中的至少一个缺陷的解决方案的需要。
[0010]提供此背景信息以揭露由申请人确信的与本发明可能相关的信息。不意在承认，也不应当理解为先前信息的任何内容构成针对本发明的现有技术。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种可调光照明设备。根据本发明的一个方面，提供了一种照明设备，该照明设备包括:多个发光元件(LEE)组，每个LEE组包括一个或多个LEE并且被配置成当在标称工作条件下被加电时提供标称光输出，LEE组独立可加电；以及控制器，该控制器可操作地连接到LEE组并且被配置成基于调光信号确定二进制调光代码，二进制调光代码具有多个比特，每个LEE组与调光代码的对应比特相关联，该控制器进一步被配置成基于调光代码的对应比特的比特值来对每个LEE组加电。
[0012]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制包括多个发光元件(LEE)组的照明设备的光输出的方法，每个LEE组被配置成当在标称工作条件下被加电时提供标称光输出，LEE组独立可加电，该方法包括如下步骤:提供具有多个比特的二进制调光代码；提供每个LEE组与调光代码的对应比特的关联；以及基于调光代码的对应比特的比特值来对每个LEE组加电；因此，照明设备的光输出对应于被加电的LEE组的光输出的叠加。
[0013]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于配置可调光照明设备的方法；该方法包括:为可调光照明设备提供对多个发光元件(LEE)组，每个LEE组包括一个或多个LEE ;将LEE组配置成使得它们能够被独立加电；提供控制器，该控制器被配置成基于调光信号来确定二进制调光代码，所述二进制调光代码具有多个比特；利用每个LEE组与调光代码的对应比特的关联配置控制器；以及配置控制器以基于对应于每个LEE组与调光代码的对应比特的关联的调光代码的对应比特的比特值来对每个LEE组加电；因而，可调光照明设备被配置成经被加电的LEE组的光输出的可控叠加来控制照明设备的光输出。
[0014]在某些实现方式中，照明设备包括被布置成从LEE组接收光的均匀器，该均匀器被配置成将从LEE组接收的光均匀化以及提供均匀的光，该均匀的光具有比由均匀器从LEE组接收的光更加均匀的外部特性。
【附图说明】
[0015]提供下面描述的附图来说明本发明的实施例的各个方面。
[0016]图1A图示根据本发明的实施例的可调光照明设备的框图。
[0017]图1B图示根据本发明的实施例的如在图1A中所图示的用于对照明设备进行调光的方法的流程图。
[0018]图1C图示根据图1B中所图示的方法的在照明设备中的LEE组的工作条件下的二进制调光代码的比特的不例关联。
[0019]图2图示示例平方律调光功能。
[0020]图3图示根据本发明的实施例的包括光片的示例照明设备的透视示意图。
[0021 ] 图4图示根据本发明的互连到LEE组的实施例的图3的光片中的LEE的串联连接。
[0022]图5图示基于倒装芯片LEE的图3中所图示的光片的变型的沿着线3_3的截面图。
[0023]图6图示基于垂直LEE的图3中所图示的光片的变型的沿着线3_3的截面图。
[0024]图7图示根据实施例的包括在照明设备中的相邻LEE之间的光片中的导体连接的图3的光片的另一个截面图。
[0025]图8图示根据实施例的照明设备的原理电路图。
[0026]图9A示意性地图示根据实施例的包括用于照明设备的LEE组的螺旋地布置的示例串的光片的顶视图。
[0027]图9B示意性地图示穿过线B-B的图9A中所图示的LEE组的示例串的细节。
[0028]图10图示根据本发明的实施例的用于在照明设备中使用的两个LEE组的示例串的布线图。
[0029]图11A图示根据本发明的实施例的包括可操作地布置在基板上并且与示例光引导件的边缘相联接的一串LEE组的示例照明设备的部件的截面图。
[0030]图11B图示图11A中所图示的示例照明设备的部件的透视图。
[0031]图12A图示根据本发明的实施例的包括与示例光引导件的一个或多个边缘可操作地相联接的三串LEE组的另一个示例照明设备的部件的截面图。
[0032]图12B图示图12A中所图示的示例照明设备的部件的透视图。
[0033]图13A图示根据本发明的实施例的包括与示例光引导件的五个边缘可操作地相联接的五串LEE组的另一个示例照明设备的部件的截面图。
[0034]图13B图示图13A中所图示的示例照明设备的部件的透视图。
【具体实施方式】
[0035]定义
[0036]例如，术语“发光元件(LEE)”被用来限定当通过在其两端施加电位差或使电流经过它而加电时在包括可见区、红外区和/或紫外区的电磁频谱的区域的任意区域或组合中发出辐射的任意设备。发光元件能够具有单色、准单色、多色或宽带频谱发光特性。发光元件的示例包括:半导体；有机、或聚合物/聚合体发光二极管；光栗浦磷光体涂敷的发光二极管；光栗浦纳米结晶发光二极管；或任意其它类似的发光设备，如本领域的技术人员容易地理解的。此外，术语发光元件可以被用来指发出辐射的特定设备，例如LED管芯，和/或指发出辐射的特定设备连同所述一个或多个特定设备被放置在其中的壳体或封装的组合，例如，LED封装。发光元件的进一步的示例包括激光器，特别是半导体激光器，诸如VCSEL(垂直腔表面发射激光器)和边缘发射激光器。进一步的示例可以包括超发光二极管和其它超发光设备。
[0037]术语“照明设备”被用来指照明装置、灯具、装配件、灯、灯泡和被配置成空间照明提供光的其它照明设备。
[0038]术语“光输出”或照明在本文中被用来指由照明设备提供的光的一个或多个方面，例如，光量、光的色度、辐射通量、光通量、发光图案(也被称为光分布图案或光度分布或者与光分布图案或光度分布相关联)或由照明设备提供的光的其它方面。
[0039]根据本发明的各方面，提供一种包括布置在LEE组中的多个LEE的照明设备，所述LEE组能够被单独加电/激活。应注意，术语加电和激活在本文中可交换地使用并且可以指提供与标称工作条件相关联的全功率或部分功率。根据实施例，照明设备被配置成基于由调光信号提供的调光代码的对应比特的比特值来加电各个LEE组。这可以被称为“二进制调光”。各LEE组当被加电或激活时可以处于完全接通或断开比特或被供应与完全接通工作条件相关联的功率的一部分。
[0040]图1A为根据本发明的实施例的照明设备100的框图。照明设备包括控制器110、N个(多个)LEE组120和可选的均匀器130。控制器110被配置成接收调光信号119以及控制N个驱动电流113。调光信号119由直接或间接地与用户接口连接的信号发生器(未示出)产生。信号发生器可具有直接用户接口(例如，调光开关)或间接用户接口(例如，用于无线控制)。控制器110控制与功率源(未示出)独立地相结合的驱动电流113。N个LEE组120被配置成通过单独可控的驱动电流113而彼此独立地可控。取决于实施例，例如，在利用某些形式的反馈控制的实施例中，基于所获得的关于照明设备100的一个或多个部件的感测的工作条件的信号，考虑到可能引起的参数相互关系，这种独立控制可以是完全独立的或部分依赖的。
[0041]取决于实施例，调光信号或其一部分可以被配置为模拟信号、数字信号或混合的模拟/数字信号。据此，二进制调光代码可以以模拟、数字或混合的模拟/数字形式被编码(也被称为嵌入)到调光信号中。取决于实施例，二进制调光代码可以对应于调光信号的一部分或形成调光信号的一部分。取决于实施例，调光信号可以经照明设备的有线和/或无线接口被提供。取决于实施例，二进制调光代码可以在进一步被配置成对照