长余辉led发光系统的控制方法

文档序号:10661801来源:国知局
长余辉led发光系统的控制方法
【专利摘要】一种长余辉LED发光系统,电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(10)相连;所述的长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电和对长余辉LED器件(10)进行周期性供电与时序控制。本发明使整个LED器件在不连续供电的情况下保持在一定的发光亮度上。
【专利说明】
长余辉LED发光系统的控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种长余辉LED发光系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]现代发光器件大多由电致激发为主,主要发展历程有白炽灯、日光灯、三基色荧光灯和LED组件。越往后发光效率越高,节能效果更强。
[0003]由于LED发光组件亮度好、耗能少、效率高、寿命长已经成为目前的主要发光器件,大量使用于人们的生产及生活中。但是在一些需要提供公共照明或标识显示的场所,需要长时间连续照明或大跨度或大范围发光,比如在道路交通,隧道桥梁,户外广场及公共建筑等领域的公共照明、广告标识等显示系统是由很多个LED器件组成,总体功率还是非常大,使用起来能耗还是过高,而且由于长时间持续通电而导致LED的使用寿命达不到预期。
[0004]同时在公共空间由于过度亮化造成的光污染,对人的健康和安全带来了新的隐患,因而在能满足人们生产、生活需求的亮度条件下,尽量省电是目前发展的一个新趋势。即在重点区域保证有相对的强光照明,在一般区域使用弱光照明或标识显示,适度亮化既能保障公共需求,又能节电。
[0005]现阶段最为绿色节能的光源是长余辉发光材料,它能吸收环境光而发光,但由于其实际发光亮度偏低,除了在某些特殊地方使用(应急逃生等),户外使用较少,特别是在户外有背景光的条件下效果不佳。市面有些应急逃生标识,只是简单的将发长余辉发光板和电光源结合起来,当断电时长余辉发光材料继续发光,供应急逃生使用;该使用方法过于简单,技术含量不高。因而提高长余辉发光器件在户外的使用效果成为长余辉领域的迫切命题。特别是在保证长余辉LED发光系统的发亮达到目标亮度值的前提下,尽量省电又能减少设备投入(包括器件小型化)成为困扰本行业的一个难题。

【发明内容】

[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种长余辉LED发光系统的控制方法,具体的是通过控制电路(9)对长余辉LED器件的供电进行控制,从而使整个LED器件在不连续供电的情况下保持在一定的发光亮度上。
[0007]本发明的技术方案之一是:一种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(10)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路
(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电。
[0008]本发明的技术方案之二是:一种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(10)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路
(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电;设定在每个周期内LED通电发光时长为通电时间(Tl),根据需要选择不同大小功率的LED发光单元,设定最低亮度值(B2)为大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的目标亮度值,从而确定衰减时间(T2),通电时间(Tl)大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间,LED发光器件可以按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元;每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,设定LED分组时序电路的最大分组数为(1+T2/T1)并取整数,如此循环往复。利用以上原理,时序分组可以分区做成子系统,然后分级组网,做成大面积或大区域的长余辉发光系统,当分区或分级组网时,可以利用同步信号控制分组时序,来协调各分组或分级的发光一致性。
[0009]下面进行详细说明:
[0010]电源系统(8):可以是市电、蓄电池、光伏系统、风电系统等,为整个系统供应电力。
[0011]控制电路(9):主要由开关电源控制电路与时序控制电路构成,对长余辉LED器件
(10)进行周期性供电与时序控制。
[0012]长余辉LED器件(10):由不少于二个的长余辉LED发光单元组成,长余辉LED发光单元是由LED发光体与长余辉发光材料层组合而成;其中LED单元可以是单颗的LED,也可是多颗的LED组成的阵列或器件,长余辉LED发光器件形状可以为平面,曲面或者其它形状。LED发光体优先选择有利于激发长余辉发光材料层的紫光或者蓝光或者白光LED颗粒。长余辉发光材料层是使用长余辉和透明树脂按照一定比例混合并固化后的发光体。LED发光体根据实际需要可以固定在长余辉发光材料层的背面或者侧面。
[0013]上述长余辉LED发光系统的控制方法,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电(或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电和对LED发光体进行周期性供电与时序控制),设定在每个周期内LED通电发光时长为Tl(通电模式),在系统硬件条件已选定的情况下,Tl必须大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间。此时对应的发光单元发光亮度为最大发光亮度值BI,该亮度值是由LED发光与长余辉发光亮度叠加而成。我们可以根据需要选择不同大小功率的LED发光单元来决定最大发光亮度值BULED停止通电发光时长为T2(断电模式),T2是指长余辉材料受饱和激发之后,停止激发到亮度衰减到最低亮度值Β2的时间。这个时间段靠长余辉发光层本身余辉维持发光,在下一个周期LED通电前一刻,长余辉发光体的发光亮度为最低亮度值Β2,设定最低亮度值Β2大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的最低亮度值,长余辉LED发光系统停止通电到其发光亮度衰减到最低亮度值Β2的时间为衰减时间(或称断电时间)Τ2,如此循环往复。基于以上原理我们可以在一定范围内根据实际情况的需要来控制LED器件的最低亮度值Β2。
[0014]本文所有的LED通电时间简写为Tl,断电时间简写为Τ2,一个周期时间简写为Τ(Τ1+Τ2 = T),如此循环,因此本发明长余辉LED器件的节电效率为Τ2/Τ。一个周期中Τ2为断电时间,T1/T为占空比,通过调节T的长短与占空比来确定分配相对强光与弱光时间间隔与节电效率。因此,在最低亮度值B2满足要求的前提下,我们可以通过调整占空比来提高节电效率。基于这个原理,我们才能确定控制电路工作的周期长短与占空比,这样才能保证该发光系统在亮度达标的前提下,达到最佳节电效果。
[0015]设定在每个周期内LED通电发光时长为通电时间(Tl),根据需要选择不同大小功率的LED发光单元,设定最低亮度值(B2)为大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的目标亮度值,从而确定衰减时间(T2),通电时间(Tl)大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间,LED发光器件可以按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元;每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,设定LED分组时序电路的最大分组数为(1+T2/T1)并取整数,如此循环往复。这样通过时序分组的供电方法,达到降低该系统瞬时功耗的目的,从而降低整套设备的投入成本和便于小型化。
[0016]由于采用本发明长余辉LED发光系统的控制方法,从而在实际使用过程中大幅度降低系统的总功率,因此可以采用相对更细的连接导线,从而节约了导线及其相关配套设备的投入,节约成本。
[0017]本发明提出一种长余辉LED发光系统的控制方法,提供了一种全新的,强光弱光组合照明控制模式,既节电发光亮度又高,可以广泛使用于公共领域的弱光照明,标识显示,发光诱导系统,具有非常大的经济价值和非常高的社会效应。
【附图说明】
[0018]图1:本发明创造之一结构示意图;图2:通电时间Tl或断电时间T2与电压对应的示意图;图3:系统工作时间与发光亮度变化示意图;图4:时序分组情况下时间与电压的示意图;图5:本发明创造之二一一一种运用本发明制作的道路用交通发光诱导系统的结构示意图;图6:本发明创造之三一一一种道路用太阳能反光长余辉LED发光标识的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]一种长余辉LED发光系统的控制方法,具体的是通过控制电路(9)对长余辉LED器件的供电进行控制,从而使整个LED器件在不连续供电的情况下保持在一定的发光亮度上。两种长余辉LED发光系统的控制方法为:
[0020]第一种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统
(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(10)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层,每个LED发光体上方浇注或封装有长余辉发光材料层或每个LED发光体及其周围上方浇注或封装有长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电。
[0021]第二种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统
(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(10)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层,每个LED发光体上方浇注或封装有长余辉发光材料层或每个LED发光体及其周围上方浇注或封装有长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电;设定在每个周期内LED通电发光时长为通电时间(Tl),根据需要选择不同大小功率的LED发光单元,设定最低亮度值(B2)为大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的目标亮度值,从而确定衰减时间(T2),通电时间(Tl)大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间,LED发光器件可以按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元;每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,设定LED分组时序电路的最大分组数为(1+T2/T1)并取整数,如此循环往复。利用以上原理,时序分组可以分区做成子系统,然后分级组网,做成大面积或大区域的长余辉发光系统,当分区或分级组网时,可以利用同步信号控制分组时序,来协调各分组或分级的发光一致性。
[0022]这样通过时序分组的供电方法,达到降低该系统瞬时功耗的目的,从而降低整套设备的投入成本和便于小型化。
[0023]下面进行详细说明:
[0024]如图1,本长余辉LED器件的主要组成部分:电源系统(8);控制电路(9);长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(10)相连。
[0025]电源系统(8):可以是市电、蓄电池、光伏系统、风电系统等,为整个系统供应电力。
[0026]控制电路(9):主要由开关电源控制电路与时序控制电路构成,对长余辉LED器件
(10)进行周期性供电与时序控制。
[0027]长余辉LED器件(10):由不少于二个的长余辉LED发光单元组成,长余辉LED发光单元是由LED发光体与长余辉发光材料层组合而成;其中LED单元可以是单颗的LED,也可是多颗的LED组成的阵列或器件,长余辉LED发光器件形状可以为平面,曲面或者其它形状。LED发光体优先选择有利于激发长余辉发光材料层的紫光或者蓝光或者白光LED颗粒。长余辉发光材料层是使用长余辉和透明树脂按照一定比例混合并固化后的发光体。LED发光体根据实际需要可以固定在长余辉发光材料层的背面或者侧面。
[0028]通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电(或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电和对LED发光体进行周期性供电与时序控制)。如图2和图3设定在每个周期内LED通电发光时长为Tl(通电模式),在系统硬件条件已确定的情况下,Tl必须大于等于长余辉材料(即长余辉发光层)激发饱和所需的时间。此时对应的发光单元发光亮度为最大发光亮度值BI,该亮度值是由LED发光与长余辉发光亮度叠加而成。我们可以根据需要选择不同大小功率的LED发光单元来决定最大发光亮度值BULED停止通电发光时长为T2(断电模式),T2是指长余辉材料受饱和激发之后停止激发到亮度衰减到最低亮度值B2的时间。这个时间段靠长余辉发光层本身余辉维持发光,在下一个周期LED通电前一刻,长余辉发光体的发光亮度为最低亮度值Β2,设定最低亮度值Β2大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的最低亮度值,长余辉LED发光系统停止通电到其发光亮度衰减到最低亮度值Β2的时间为衰减时间(或称断电时间)Τ2,如此循环往复。基于以上原理我们可以在一定范围内根据实际情况的需要来控制LED器件的最低亮度值Β2。
[0029]LED通电时间为Tl,断电时间为Τ2,Τ1+Τ2 = Τ为一个周期,如此循环,因此本发明长余辉LED器件的节电效率为Τ2/Τ。一个周期中Τ2为断电时间,Τ1/Τ为占空比,通过调节T的长短与占空比来确定分配相对强光与弱光时间间隔与节电效率。因此,在最低亮度值Β2满足要求的前提下,我们可以通过调整占空比来提高节电效率。基于这个原理本发明有节能效果,也为配套的电源系统的小型化提供了前提。
[0030]如图4,长余辉LED器件(10)可以按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元。每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,因而整个LED器件瞬时功耗就下降了。理论上LED分组时序电路的最大分组数为(1+T2/T1)并取整数,时序供电组数越多,则整个LED器件瞬时功耗占总的额定功率的比值就越小。如果总共有L组,贝丨J瞬时功耗为LED发光体总的额定功率的1/L。即瞬时功率节效为(L-l)/L。基于这个原理由于瞬时功率的降低,因此为LED发光器件配套的连接导线和配件的小型化提供了前提。
[0031]综上所述:
[0032]1、使用本发明的控制方法可以通过调节周期长短和占空比在一定范围内设定最低亮度值B2。这样可以根据需要灵活的调整亮度和节电效率。
[0033]2、使用本发明的控制方法的发光LED器件在能满足适度照明的前提下,与常规工作模式相比有非常大的节能效果。特别是对于大型的户外发光LED器件,其节能效果非常显著。
[0034]3、由于使用了本发明的控制方法,LED器件的瞬时功率的大幅降低,该LED器件在使用过程中的实际功率远远小于整个LED器件的额定功率;如在远离市电的公路隧道等需要低度照明的地方,采用太阳能光伏系统供电,则可大幅度降低光伏系统和蓄电池的容量要求,这样可以大幅度降低设备的采购和安装成本。
[0035]4、同样的对于一些用于诱导或者警示的发光标识,运用本发明的电路控制原理结合长余辉LED器件,便于这类产品的小型化、集成化、一体化,具有非常广阔的使用前景。
[0036]实施案例一、一种道路用交通发光诱导系统
[0037]如图5是一种运用本发明制作的道路用交通发光诱导系统,(8)是电源系统,主要包括太阳能光伏电板和蓄电池及其相关配件;(9)是控制电路(9),可以输出四组时序分组;
(10)是长余辉LED器件,分为四组分别对应四个时序组控制。
[0038]—、选用的长余辉LED器件:采用宽2厘米长8厘米的LED灯条16个,每条上有3个单颗功率0.2瓦(白光)的LED颗粒;16个LED灯条,分为四组均匀的排列固定在底部框内,形成一个发光面板。LED上有长余辉发光层。该器件的额定功率是9.6瓦。
[0039]二、控制电路(9),输出电压12伏,有四组时序控制组;四个时序控制组分别连接对应连接一组LED发光单元。
[0040]三、我们设置占空比为T1/T= 1/12,即每组的通电时间Tl是I秒,停止通电时间T2为11秒。这样实际工作过程中,该长余辉LED器件的瞬时能耗降低了(L-l)/L= (4-1)/4 =75%。实际使用过程中的最大瞬时功率为9.6W*(1-75% ) = 2.4瓦。本长余辉LED器件的节电效率为 T2/T = T2/(T1+T2) = 11/( 1+11 )=91.67%。
[0041]该长余辉LED器件可以安装在公路两侧,对机动车、非机动车驾驶者或者行人起到诱导作用。假设在长50公里的道路两侧每25米左右各安装一块该发光器件作为诱导标识,实际需要4000个。该50公里的诱导标识的总额定功率38.4千瓦/小时(4000*9.6瓦),实际使用过程中每小时耗电为3.2千瓦(38.1千瓦*1/12),节电效果非常明显。同时,LED的总功率是38.1千瓦(4000*9.6瓦),采用发明的控制方法后,实际使用过程中的瞬时总功率自有9.6千瓦(4000*2.4瓦)。这个为配套设备的小型化提供了潜力,可以大幅度降低配套电源、配件已经安装的成本。
[0042]长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;,每个LED发光体上方浇注或封装有长余辉发光材料层或每个LED发光体及其周围上方浇注或封装有长余辉发光材料层。
[0043]实施案例二、一种道路用太阳能反光长余辉LED发光标识
[0044]如图6是采用本发明原理制作的一种道路用太阳能反光长余辉LED发光标识。由于采用了本发明原理该标识可以做成一个很窄的小盒状,顶部为太阳能光伏电板(8),蓄电池和控制电路(9)安装在内部,正面箭头部分为长余辉LED器件(10),正面是反光膜(7)。
[0045]长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;每个LED发光体上方浇注或封装有长余辉发光材料层或每个LED发光体及其周围上方浇注或封装有长余辉发光材料层。
[0046]该标识具有反光和发光的功能,可以广泛用于各等级公路的转弯或者转向处,提醒驾驶者注意道路状况。由于该标识采用本发明的控制原理,该标识的发光亮度远远大于普通的长余辉发光标识,最低发光亮度可以控制在7000mcd/sqm以上;同时由于不用持续供电,太阳能光伏板和蓄电池都可以集成化的小型产品,大幅度的降低了产品的成本。
【主权项】
1.一种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(1)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电。2.—种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(1)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电;设定在每个周期内LED通电发光时长为通电时间(Tl),根据需要选择不同大小功率的LED发光单元,设定最低亮度值(B2)为大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的目标亮度值,从而确定衰减时间(T2),通电时间(Tl)大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间,LED发光器件(10)按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元;每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,如此循环往复。3.—种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(1)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电;设定在每个周期内LED通电发光时长为通电时间(Tl),根据需要选择不同大小功率的LED发光单元,设定最低亮度值(B2)为大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的目标亮度值,从而确定衰减时间(T2),通电时间(Tl)大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间,LED发光器件(10)按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元;每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,设定LED分组时序电路的最大分组数为(1+T2/T1)并取整数,如此循环往复。4.一种长余辉LED发光系统的控制方法,所述长余辉LED发光系统,包括电源系统(8)、控制电路(9)和长余辉LED器件(10);电源系统(8)用连接导线依次与控制电路(9)和长余辉LED器件(1)相连;所述的长余辉LED器件(10),包括LED发光体、长余辉发光材料层;所述长余辉LED发光系统的控制方法,其特征在于,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电,或,通过控制电路(9)给LED发光体按一定周期间隔供电后再通过控制电路(9)给LED发光体按时序分组供电;设定在每个周期内LED通电发光时长为通电时间(Tl),根据需要选择不同大小功率的LED发光单元,设定最低亮度值(B2)为大于等于该长余辉LED发光系统所需维持的目标亮度值,从而确定衰减时间(T2),通电时间(Tl)大于等于长余辉材料层激发饱和所需的时间,LED发光器件(10)按需选择分组,组数不小于2,每组选择一个或一个以上发光单元;每组按照一定的时序供电,而且每组的供电时间是错开的,设定LED分组时序电路的最大分组数为(1+T2/T1)并取整数,如此循环往复;时序分组能够分区做成子系统,然后分级组网,做成大面积或大区域的长余辉发光系统,当分区或分级组网时,能够利用同步信号控制分组时序,来协调各分组或分级的发光一致性。
【文档编号】H05B33/08GK106028512SQ201610379507
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】方显峰, 徐林元
【申请人】浙江明辉发光科技有限公司
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