照明控制系统和led灯的制作方法

专利名称：照明控制系统和led灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个照明控制系统，特别涉及一个照明控制系统和 与此照明控制系统一起使用的LED灯。
背景技术：
目前，发光二极管(LED)技术是照明工业领域里最创新且发 展最快速的技术之一。尽管LED己经广泛用于指示器和信号达十多年，但 技术发展和改进使得其用途变得更加广泛。近几年来，在照明应用里使用 LED发展异常迅速。在照明应用里使用LED极具吸引力，原因包括提供更高的照 明水平、更长的寿命、最小的维护要求、能量高效、以及有关色彩和光束 控制的灵活性。目前，有许多控制系统用来控制照明亮度水平。但是，具 有控制能力的照明通常要求灯具需要特别设计，需要将内部控制系统安装 在每个灯上。由于在每个灯都需要内部控制系统，这种可控照明系统造价 昂贵，且在许多照明情形下并不实用。所以，需要一种无线照明控制系统以及一个能够解决LED照 明诸多缺点的LED灯。
发明概述依照本发明的一个实施例，披露了一个可控的彩色发光二极管 (LED)灯。可控的彩色LED灯包括两个或多个发光元件，两个或多个发 光元件中的第一发光元件用来发出第一光谱，而两个或多个发光元件中的 第二发光元件用来发出第二光谱，两个或多个发光元件中的每个发光元件 包括一个正极和一个负极；以及一个正电触点和一个负电触点，正电触点 和负电触点中的每个电触点包括至少第一触点节段和第二触点节段，第一 触点节段和第二触点节段中的每个触点节段被绝缘材料隔离，其中正电触 点的第一触点节段被电连接到第一发光元件的正极，而正电触点的第二触点节段被电连接到第二发光元件的正极，并且其中负电触点的第一触点节 段被电连接到第一发光元件的负极，而负电触点的第二触点节段被电连接 到第二发光元件的负极。依照本发明的另一个实施例，披露了一个照明控制系统。照明 控制系统包括一个控制单元，其用来接收照明控制指令，并传输照明控制 信号到一个或多个发光二极管(LED)灯；以及一个LED驱动器单元，其 用来提供一个或多个LED灯的电控制，LED驱动器单元包括一个或多个 LED驱动器， 一个或多个LED驱动器中的每个驱动器用来发送一个或多 个独立的光控制信号，LED驱动器单元还包括一个或多个检测装置，其用 来检测是否存在一个可控LED灯被电连接到照明控制系统。从以下的详细描述，本领域技术人员将更加容易理解本发明的 其它实施例，其中本发明实施例是通过附图进行描述。将会认识到，本发 明能够适用于其它不同的实施例，并且能够以各种方式修改其一些细节， 而不会脱离本发明的精神和范围。


图1是本发明一个实施例的一个照明控制系统核装置的模块 示意图；图2A是本发明一个实施例的一个LED灯插脚(lamp pin)的 示意图；图2B是本发明一个实施例的一个LED灯插脚和LED组的示 意图；图3是本发明一个实施例的一个灯座(lamp socket)和灯插脚 的示意图；图4是本发明一个实施例的一个灯插头(lampplug)的局部内 部接线图，显示了灯插脚结构；
图5是本发明一个实施例的一个螺口型灯头(screw type lamp cap)的侧面结构示意图；图6是本发明一个实施例的一个螺口型灯头的透视图；图7是本发明一个实施例的图6所示螺口型灯头的内部透视
图；图8是本发明一个实施例的一个螺口型灯座和灯头的透视图；图9是本发明一个实施例的图8所示螺口型灯座和灯头的分解 透视图；图IO是本发明第二实施例的一个灯检测系统的模块示意图；
图11是本发明第二实施例的一个灯检测系统的电路示意图；
图12是本发明第二实施例的一个灯类型检测系统的模块示意
图；图13是本发明第二实施例的描述图11和12所述灯类型检测 系统的决策逻辑的一个逻辑表；图14是本发明第二实施例的一个极性检测和控制系统的模块 示意图；图15是本发明第二实施例的图14所示极性检测和控制系统的 电路示意图。
发明详述在以下的描述里，通过描述并参照附图，显示了本发明的特别 实施例。将会理解，在不脱离本发明范围情况下对其作出结构和其它方面 的改变，可以看作是其它实施例。再者，各个实施例及其各个方面可以任何合适的方式组合使用。所以，附图和详述在本质上将会被看作是描述 性的而不是限制性的。通常，本发明的实施例涉及一个照明控制系统，其包括多个彩 色发光二极管(LED)灯和一个外部控制系统，该外部控制系统用来控制 多个彩色LED灯。依照一个实施例，LED灯有三种不同光谱的LED，而 控制系统用来发射三种控制信号来控制一个或多个LED灯的颜色以及光 强度。控制系统的实施例提供一个外部控制系统，其中主控制电路是外部 的，远离与此系统一起使用的各个灯。由于本发明的实施例可以使用外部 控制电路，与该控制系统一起使用的每个灯可以省略控制电路，或者包括 一个縮小的控制电路，从而降低每个灯的单位成本。图1是本发明一个实施例的一个照明控制系统和装置的模块示 意图。照明控制系统102包括一个控制单元104和一个LED驱动器单元 106。电源单元108供电给控制单元104和LED驱动器单元106。控制单 元104包括一个无线通信装置110、 一个存储器112、 一个调节器114、和 一个控制器116。无线通信装置IIO可以是任何合适的无线传输，能够传 送和接收无线通信。无线通信装置110的一个合适的示例装置是Zigbee。 但是，可以使用任何合适的无线通信装置。在一个实施例里，无线通信装 置IIO从照明控制系统的一个用户接收照明控制指令，并传输该照明控制 指令到控制器，然后调整被电连接到系统102的LED灯。LED驱动器单 元106包括第一LED驱动器118、第二LED驱动器120、和第三LED驱 动器122。第一 LED驱动器被连接到第一灯座124，第二 LED驱动器120 被连接到第二灯座126，而第三LED驱动器122被连接到第三灯座128。 在一个实施例里，第一 LED驱动器118、第二 LED驱动器120和第三LED 驱动器122通过一个电连接分别与第一灯座124、第二灯座126和第三灯 座128连接。控制单元104的存储器112是任何合适的非易失性存储器，例 如EEPROM或其它类型的非易失性存储器，如闪存。调节器114用来输 送电力给控制单元104。控制器116传递控制信号到第一 LED驱动器118、 第二 LED驱动器120和第三LED驱动器122中的每个LED驱动器。
控制系统通过使用多个控制信号信道发送多个控制信号到一 个彩色LED灯，每个控制信号信道对应LED灯的每种颜色。每个LED灯 可以包括一个传统的双插脚(two-pin)连接，其包括多个节段用来接收多 个控制信号。正插脚和负插脚各自可以有多个节段，用来接收对应LED灯 每种颜色的正控制信号和负控制信号。控制信号能够独立地控制每个灯的 光强度，从而控制LED灯的颜色和LED灯发出的光强度。图2A是本发明一个实施例的一个LED灯触点202的示意图。 LED灯触点202包括一个正的灯插脚204和负的灯插脚206。正灯插脚204 包括第一正节段208、第二正节段210、和第三正节段212。多个绝缘体213 将这些不同的节段互相隔离，包括在第一正节段208和第二正节段210之 间的一个绝缘体213，以及在第二正节段210和第三正节段212之间的一 个绝缘体213。负灯插脚206包括第一负节段214、第二节段216、和第三 节段21S。同样，绝缘体213将负灯插脚206上的每个负节段隔离。绝缘 体可以是任何合适的绝缘材料。而且，绝缘材料也可以是空气或者空间而 将每个触点节段隔离，从而LED灯能够运行。每个正灯插脚204和负灯插 脚206都被连接到多光谱LED 220或其它LED芯片。由于多光谱的LED 220包括第一光谱LED 222、第二光谱LED 224和第三光谱LED 226，正 灯插脚204和负灯插脚206中的每个节段都用来控制多光谱LED 220的一 个相应光谱的LED。 LED灯触点202和多光谱的LED 220可以被包含在 LED灯内。所以，LED灯可以插入到一个对应的灯座内，使得独立控制第 一光谱LED 222、第二光谱LED 224和第三光谱LED 226可以由照明控制 系统102提供。图2B是本发明一个实施例的一个LED灯插脚和LED组的示 意图。LED灯触点202类似于图2A所述的那种，包括正灯插脚204和负 灯插脚206。在图2B所述的实施例里，多光谱LED 250包括第一组LED 252、第二组LED254、和第三组LED256，正灯插脚204和负灯插脚206 中的每个节段都用来控制多光谱LED 220的一个相应LED组。所以，可 以使用多个LED来发出一个预定光谱的光，并且使用本发明实施例可以同 时控制此多个LED。在所述实施例里，尽管每个LED组包括三个LED,但是每个组可以包含任何合适数目的LED。图3是本发明一个实施例的一个灯座304和灯触点202的透视 图。灯插头302连接到正灯插脚204和负灯插脚206。灯插头302的正灯 插脚204和负灯插脚206与LED灯座304连接在一起。LED灯座304包 括多个独立的接触排，包括第一接触排306、第二接触排308、和第三接触 排310。在啮合灯插头302和LED灯座304时，正负灯插脚204、 206的 每个节段都被电连接到LED灯座304的一个相应接触排。所以，第一正负 节段208、 214被电连接到第一接触排306，第二正负节段210、 216被电 连接到第二接触排308，第三正负节段212、218被电连接到第三接触排310。图4是本发明一个实施例的灯插头的局部内部接线图，显示了 灯插脚结构。可以看见灯插头302和正负灯插脚204、 206。而且在图4所 示的局部剖视图里看到的是正灯插脚204的一个内部部分和负灯插脚206 的一个内部部分。依照所述的实施例，内部部分包括互相绝缘的纵向对准 的节段。这个纵向对准的节段可以各自对应多光谱LED中的一个光谱。例 如，显示了第一内部正触点402、第二内部正触点404和第三内部正触点 406。而且，显示了第一内部负触点408、第二内部负触点410和第三内部 负触点412。图5是本发明一个实施例的一个螺口型灯头的侧面结构示意 图。螺口型灯头502是一个灯触点(lamp contact),其包括在灯头502周 围的圆形螺纹504。多光谱LED的不同光谱的触点被安置在螺纹504的不 同层面上。在所述实施例里，第一红触点506与第二正触点508和第三正 触点510安置在灯头502的同一侧上。通常在灯头502的相反侧上，第一 负触点512和第二负触点514被安置在螺纹504上。第三负触点516可以 被安置在灯头502的末端。但是，根据期望的应用，不同的触点可以被安 置在其它位置。在一个实施例里，在螺口型灯头上的触点可以是分散的嵌 钉(stud)的形式被安置在螺口型灯头上，螺口型灯头可以包括绝缘材料。 但是，触点也可以是任何适合于本发明实施例的其它形状或构造。图6是本发明一个实施例螺口型灯头502的透视图。在透视图
ii里，可以看到灯头502的形状。而且，也可以发现螺纹504的构造位于灯 头502的外部分周围。第一正触点506、第二正触点508、和第三正触点 510在螺纹504的不同层面上。图7是本发明一个实施例图6所示螺口型灯头502的内部透视 图。灯头502的内部显示有第一正触点506、第二正触点508、和第三正触 点510。所以，从这些触点，可以制作一个从灯头502内部到多光谱LED 的电连接，它们与灯头502—起而形成一个LED灯。图8是本发明一个实施例螺口型灯座800和灯头502的透视图。 螺口型灯座800包括多个节段，每个节段用来形成一个到灯头502的一个 相应触点的电连接。在所述实施例里，螺口型灯座800包括第一正节段802、 第二正节段804、和第三正节段806。螺口型灯座800也包括第一负节段 808、第二负节段810、和第三负节段812。图9是本发明一个实施例图8所示螺口型灯座800和灯头502 的分解剖视图。在分解剖视图里，可以看到螺口型灯座800的不同节段。 而且，在此示意图里可以看到第三节段812包括第三负灯座触点902，第 二负节段810包括第二负灯座触点904，以及第一负节段808包括第一负 灯座触点906。尽管未在剖视图里看到，类似地，第一正节段802、第二正 节段804、和第三正节段806同样有灯座触点，用来建立与灯头502的一 个相应触点的电连接。本发明实施例的一个特征是可控多光谱LED灯和传统灯都可 以与此照明控制系统一起使用。依照本发明的一个实施例，照明控制系统 包括一个灯检测系统，用于检测在本系统的一个灯座里是可控灯还是传统 灯。依照另一个实施例，灯是可拆卸地被电连接到一个照明系统，如即插 即用型照明系统。在此实施例里，可控灯和传统灯都可以与本发明实施例 一起使用。在可控和不可控灯之间检测系统可能有所区别。图10是本发明第二实施例的一个灯检测系统的模块示意图。 LED驱动器单元106包括第一 LED驱动器118、第二 LED驱动器120、和第三LED驱动器122。 LED驱动器单元也包括一个灯检测装置1002， 其检测在灯座1004里的灯。第一 LED驱动器118、第二 LED驱动器120、 和第三LED驱动器122中的每个LED驱动器都被电连接到一个正金属触 点1006和一个负金属触点1007。每个正金属触点1006用来建立与LED 灯触点202的一个正节段的电接触，而每个负金属触点1007用来建立与 LED灯触点202的一个负节段的电接触。 一个正金属触点1006和LED灯 触点202相应负金属触点1007之间的任何接触都将导致灯检测装置1002 传输一个信号到控制单元104，已经检测出灯。图11是本发明第二实施例的一个灯检测系统的电路示意图。 灯检测装置1002包括一个比较器1102和其中一个LED驱动器U04。LED 驱动器1104被电连接到正金属触点1106和负金属触点1107。灯检测装置 1002用来检测一个经过正金属触点1106和负金属触点1107的电流，从而 产生一个确认检测信号而被发送到控制单元104。图11所示的电路示意图 仅仅是灯检测装置1102的一个适合于本发明实施例的示例电路图。也可以 使用其它灯检测电路或部件。图12是本发明第二实施例的一个灯类型检测系统的模块示意 图。LED驱动器单元106包括第一 LED驱动器118、第二 LED驱动器120、 和第三LED驱动器122。LED驱动器单元106也包括第一灯检测装置1202 和第二灯检测装置1210，它们用来检探测在灯座1204里出现的一个可控 灯。第一 LED驱动器118、第二 LED驱动器120、和第三LED驱动器122 中的每个LED驱动器都被电连接到一个正金属触点1206和一个负金属触 点1207。每个正金属触点1206用来电接触到LED灯正插脚204的一个相 应节段。一组负金属触点1207用来电接触到负灯插脚206的一个相应节段。 LED灯触点202的第一预定节段的正和负金属触点1206、 1207之间的任 何接触将导致第一灯检测装置1202传输一个合适信号到控制单元104。第 二灯检测装置1210与第二 LED驱动器电通信。在所述例子里，第二灯检 测装置1210被电连接到第二 LED驱动器120。 LED灯触点202的第二预 定节段的正和负金属触点1206、 1207之间的任何接触将导致第一灯检测装 置1202传输一个合适信号到控制单元104。
图13是本发明第二实施例的描述图11和12所述灯类型检测 系统的决策逻辑的一个逻辑表。控制信号CTL1对应一个由第一 LED驱动 器118检测和传输的信号，而控制信号CTL2对应一个由第二 LED驱动器 120检测和传输的信号。依照图3所述的逻辑表，根据控制信号CTL1和 CTL2以及第一灯检测装置1202和第二灯检测装置1210的信号的组合， 系统能够检测是否有灯出现、灯类型、所检测的灯的颜色数目(如果灯是 一个彩色的LED灯)。依照使用的特别实施，也可以使用其它逻辑决策。图14是本发明第二实施例的一个极性检测和控制系统的模块 示意图。极性检测和控制系统还包括第一极性控制装置1430，其被电连接 在第一 LED驱动器118和金属触点1406、 1407之间。极性检测和控制系 统还包括第二极性控制装置1432，类似地其被安置在第二 LED驱动器120 和金属触点1406、 1407之间，第三极性控制装置1434同样被安置在第三 LED驱动器122和金属触点1406、 1407之间。图15是本发明第二实施例的图14所示极性检测和控制系统的 电路示意图。电路示意图包括其中 一个极性控制装置1530和其中 一个LED 驱动器1518。虽然已经参照所述实施例特别展示和描述了本发明，本领域技 术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以对其格式和 细节作出改变。例如，虽然已经描述了灯插脚、灯插头、灯头、和灯座的 某些构造，本发明实施例并不受限于这些示范构造。除了在附图里所述的 灯插脚型号范例，灯和灯插脚以及灯插头可以是任何合适的型号，包括但 不受限于以下的插脚类型GU5.3， GUIO， GX5.3, GX10, T5, T6， T8， T9， TIO， T12,和螺口型E14，E26,和E27。所以，LED灯和灯具可以采用不同的构 造，而不会脱离本发明的范围。再者，虽然在所述实施例里显示了触点部 件的某些连接和位置，但依照本系统的特别实施，可以更改和改变这些连 接。另外，虽然已经描述了示范的控制系统电路，但也可以使用其它合适 的控制系统。虽然所述灯插脚和灯连接用来传输三种不同的控制信号，但使用本发明实施例可以实施任何数目的信号，这主要取决于具体的实施。所 以，也可以传输两个控制信号，或者也可以传输四个或多个控制信号。因此，以上描述意在提供本发明的示范实施例，但本发明范围 并不受此具体范例的限制。
权利要求
1.一个可控的彩色发光二极管(LED)灯，包括两个或多个发光元件，这两个或多个发光元件中的第一发光元件用来发出第一光谱，而这两个或多个发光元件中的第二发光元件用来发出第二光谱，这两个或多个发光元件中的每个发光元件包括一个正极和一个负极；和一个正极电接触组件和一个负极电接触组件，正极电接触组件和负极电接触组件中的每个电接触组件包括至少第一触点节段和第二触点节段，第一触点节段和第二触点节段中的每个触点节段被绝缘材料隔开，其中正极电接触组件的第一触点节段被电连接到第一发光元件的正极，而正极电接触组件的第二触点节段被电连接到第二发光元件的正极，并且其中负极电触点的第一触点节段被电连接到第一发光元件的负极，而负极电触点的第二触点节段被电连接到第二发光元件的负极。
2. 根据权利要求1所述的可控的彩色LED灯，其中正极触点组件的第 一和第二触点节段以及绝缘材料沿着第一轴呈杆状结构对齐，而负极触点 组件的第一和第二触点节段以及绝缘材料沿着第二轴呈杆状结构对齐，并 且每个触点组件的绝缘材料紧靠着每个触点组件的第一触点节段和第二触 点节段。
3. 根据权利要求1所述的可控的彩色LED灯，其中正极电触点组件有 一个用来与灯座电连接的灯座端，和一个灯末端，其被电连接到两个或多 个发光元件，而负极电触点组件有一个用来与灯座电连接的灯座端，和一 个灯末端，其被电连接到两个或多个发光元件。
4. 根据权利要求1所述的可控的彩色LED灯，还包括 两个或多个发光元件中的第三发光元件用来发出第三光谱，第三发光元件包括一个正极和一个负极，并且其中正极电触点组件和负极电触点组 件各自还包括与第一和第二触点节段隔离的第三触点节段，其中正极电触 点的第三触点节段被电连接到第三发光元件的正极，并且其中负极电触点的第三触点节段被电连接到第三发光元件的负极。
5. 根据权利要求4所述的可控的彩色LED灯，其中正极触点组件的第 一、第二和第三触点节段以及绝缘材料沿着第一轴以杆状结构对齐，而负 极触点组件的第一、第二和第三触点节段以及绝缘材料沿着第二轴以杆状 结构对齐，并且每个触点组件的第一绝缘材料紧靠着每个触点组件的第一 触点节段和第二触点节段，而每个触点组件的第二绝缘材料紧靠着每个触 点组件的第二触点节段和第三触点节段。
6. 根据权利要求4所述的可控的彩色LED灯，其中正极电触点组件有 一个与灯座电连接的灯座端，和一个被电连接到两个或多个发光元件的灯 末端，而负极电触点组件有一个与灯座电连接的灯座端，和一个被电连接 到两个或多个发光元件的灯末端。
7. 根据权利要求1所述的可控的彩色LED灯，其中正负极触点组件的 第一和第二触点节段中的每个触点节段是分散的嵌钉(stud)形式，被安 置在由绝缘材料制成的螺口型灯头上。
8. 根据权利要求7所述的可控的彩色LED灯，其中第一和第二触点节 段中的每个触点节段包括一个外部部分和一个内部部分，其中外部部分用 于电接触灯座，而内部部分被电连接到两个或多个发光元件中的一个发光 元件。
9. 根据权利要求7所述的可控的彩色LED灯，其中每个正极触点和负 极触点组件还包括第三触点节段，以分散的嵌钉形式被安置在由绝缘材料 制成的螺口型灯头上。
10. 根据权利要求9所述的可控的彩色LED灯，其中正极电触点的第 一触点节段、第二触点节段、和第三触点节段中的每个触点节段位于螺口 型触点上的第一位置，而负极电触点的第一触点节段、第二触点节段、和 第三触点节段中的每个触点节段位于螺口型触点上的第二位置。
11. 根据权利要求IO所述的可控的彩色LED灯，其中第一位置与第二 位置是在灯的相反侧上。
12. —个照明控制系统，包括-一个控制单元，其用来接收照明控制指令，并传递照明控制信号到一 个或多个发光二极管(LED)灯；和一个LED驱动器单元，其用来提供一个或多个LED灯的电控制，LED 驱动器单元包括一个或多个LED驱动器， 一个或多个LED驱动器中的每 个LED驱动器用来传送一个或多个独立的照明控制信号，LED驱动器单 元还包括一个或多个检测装置，其用来检测被电连接到照明控制系统的一 个可控LED灯的出现。
13. 根据权利要求12所述的照明控制系统，其中一个或多个独立的照 明控制信号中的每个照明控制信号用来控制一个多光谱LED里的一个发 光元件，其中一个或多个独立的照明控制信号中的第一照明控制信号用来 控制第一光谱LED, —个或多个独立的照明控制信号中的第二照明控制信 号用来控制第二光谱LED,而一个或多个独立的照明控制信号中的第三照 明控制信号用来控制第三光谱LED。
14. 根据权利要求12所述的照明控制系统,还包括一个或多个LED灯 座， 一个或多个LED灯座中的每个LED灯座用来接纳一个可控LED灯， 其中一个或多个LED驱动器中的每个LED驱动器用来控制一个或多个 LED灯座中的一个LED灯座。
15. 根据权利要求12所述的照明控制系统，其中一个或多个检测装置 用来确定灯是否已经被放入到系统里。
16. 根据权利要求12所述的照明控制系统，其中一个或多个检测装置 用来确定一个传统灯或一个可控灯是否已经被放入到系统里。
17. 根据权利要求12所述的照明控制系统，其中一个或多个检测装置 用来确定光谱LED的数目，其被包含在一个可控LED灯上以区分LED灯 的极性。
18. 根据权利要求12所述的照明控制系统，其中一个或多个检测装置 包括一个极性探测装置。
全文摘要
本发明提供了一个照明控制系统和一个与照明控制系统一起使用的LED灯。在一个实施例里，LED灯可包括彩色的LED，其包括可发出第一光谱LED、可发出第二光谱LED、和可发出第三光谱LED，以及一个灯触点，其有第一触点节段、第二触点节段、和第三触点节段，第一触点节段、第二触点节段、和第三触点节段中的每个触点节段包括一个正触点和一个负触点，其中第一触点节段被电连接到第一光谱LED，第二触点节段被电连接到第二光谱LED，以及第三触点节段被电连接到第三光谱LED。照明控制系统可以包括一个LED驱动器单元，其用来提供与LED灯的每个触点节段的独立电连接。
文档编号F21S2/00GK101649971SQ20091017324
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者明 卢, 李建昌, 梁振佳, 梁狄信, 胡启钊 申请人:香港应用科技研究院有限公司