Led照明系统的制作方法

Led照明系统的制作方法
【专利摘要】本专利提供了一个连接到状态可变化电源的LED照明系统。该LED照明系统具有至少一个连接到状态可变化电源的分析和处理电路。该电路被配置为用来确定输入电源的一个或多个特性：电源的幅度，频率和脉冲宽度，然后与预先设定的控制标准进行比较，根据比较的结果控制电流控制电路。其中预先设定的控制标准可以是硬件，也可以是软件或两者皆有。
【专利说明】LED照明系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35USC119 Ce)享有申请日为2011年4月19日，申请序列号为N0.61/476，962美国临时申请的权益。
【技术领域】
[0003]LED照明控制【背景技术】
[0004]传统的LED灯控制，无论是通过独立的控制引脚或导线，或无线技术，或载波技术，或主从模式电源的控制技术，必须向LED灯提供一个控制信号。当LED灯工作在主从模式时，是直接由电源控制LED阵列。例如，将电源的电压被施加到LED直接使这些LED被点亮，当电压上升时LED灯变亮，当电压下降时LED灯变暗。LED照明系统的一个例子如国际申请W0200709092所示。
发明概要
[0005]本专利提供了一个连接到状态可变化电源的LED照明系统。该LED照明系统具有电源控制电路，电源控制电路被配置为将输入电源的特性与一个或多个预先设定的条件进行比较，然后根据得到的比较结果输出控制信号。该控制信号被传送给一个控制电路，这个控制电路可以根据比较结果控制连接到所述至少一个LED阵列的电源。预先设定的条件可以是输入电源的幅度，频率和脉冲宽度。本发明还提供了一种控制LED照明系统的方法。该方法包括使用电源控制电路将输入电源的特性与一个或多个预先设定的条件进行比较，然后根据得到的比较结果输出控制信号。该控制信号被传送给一个控制电路，这个控制电路可以根据比较结果控制连接到所述至少一个LED阵列的电源。
[0006]在各种实施方式中，通过控制提供给LED的电源可以控制LED灯的功能。例如:调整亮度，包括调亮或调暗；对不同的LED进行不同的调整，例如一部分LED变亮，另一部分LED变暗。
【专利附图】

【附图说明】
[0007]以下是该LED照明系统不同实现方式的插图和简要描述，插图只起到说明作用，数字用来表示所代表的同种类型的元件，也可代表如图所示的不同例子中的同种类型的元件:
[0008]图1:LED照明系统主体结构示意图，该系统包括一个两线的电源和电源分析和处理电路；
[0009]图1A:电源分析和处理电路工作流程图；
[0010]图2:带有两个手柄和3行LED的LED照明系统立体图；
[0011]图3:带有两个手柄和2行LED的LED照明系统立体图；[0012]图4:不带端盖的LED照明灯管立体图；
[0013]图5:不带端盖的LED照明灯管另一种实现方法立体图；
[0014]图6:不带端盖的超薄型LED照明系统立体图；
[0015]图7:不带端盖，带有拱形灯罩的超薄型LED照明系统立体图。
【具体实施方式】
[0016]在本申请文件中，“组成”表示“包含”的意思。除此之外，在元件前加不定冠词“a”并不排除存在一种以上元件存在的可能。本文中所描述的各种特性可应用于一种或多种实现方式中，但不是每一种权利要求中定义的实现方式所必需的。
[0017]图1显示了一个连接到2线电源217的LED照明系统的主要结构。当灯的电极安装错误时，常规设计的电极保护电路201可以起到保护作用。电源217可以是交流或直流，也可以是可变的或可调的电源。电源217的特性，如电压幅度，电源的频率和脉冲宽度可以调整(改变)。例如，通过操作一个开关(未显示)来控制电源217的特性。电源分析和处理电路218，电流控制电路202，极性保护电路201 (如果存在)和电压传感器203 —起构成控制LEDsIOO的电源控制电路。一个电源控制电路可以通过一个或多个电流控制电路202控制一个或多个LED阵列209，或者在多个电源控制电路和多个LED阵列209中，每个电源控制电路控制与之对应的LED阵列。
[0018]电源分析和处理电路218连接到电源217并对电源的振幅，频率和脉冲宽度等特性进行分析。然后电源分析和处理电路218将这些特性与预设的控制标准进行比较。根据比较结果，电源分析和处理电路218控制电流控制电路202来控制LED阵列209的功能。其中预设的控制标准可以通过硬件，软件，或两者一起来实现。
[0019]图1A显示了一个由处理器218或电源控制电路所实现的功能的例子。处理器218可以通过软件或固件来配置的，也可以是硬件连线的半导体电路。处理器218最好是可编程的以达到最大的灵活性。输入电源217连接到滤波器220。滤波器220使输入电源变平滑。输入电源可以是AC或DC。该电源所携带的杂波信号可以通过低通滤波器清除。处理器218内存有一个或多个预先设定的条件。这些条件可以存在处理器218内部的存储器，也可以存于外部可访问的存储器中。这些条件可能是传入的正弦波，在规定的时间内信号丢失或零信号，如200毫秒。在另一个示例中，DC电压电平的变化，也可以是预先设定的条件。又例如，频率变化可以是预先设定的条件。在另一个例子中，一个脉冲宽度的变化，也可以是预先设定的条件。预先设定的条件可以是任何可检测到的电源特性的变化。经过在步骤220中滤波后，处理器218在步骤221读出预先设定的条件，然后在步骤222中将滤波后的输入与预先设定的条件进行比较。如果滤波后的输入满足条件(例如200毫秒的零信号)，在步骤224处理器218的状态发生改变，例如从反状态变为正状态，然后在步骤226将控制信号输出到电流控制电路202。例如，控制信号可以命令电流控制电路202增加输出到LED100的电流(使其变亮)或降低电流(使其变暗)。控制信号还可以实现其他功能，例如使一部分LED变亮，同时另一部分变暗，或者使某种颜色的LED接通，同时关掉其他颜色的LED。处理器218优先选择频率作为输入的信号，例如50赫兹，60赫兹或100赫兹，以便在实际应用中提供最大的灵活性。控制电流的方法有很多种，电流控制可以采取各种形式，如2007年8月16日发表在国际公布号为W0200709092中披露的方法。LED照明系统可以有各种各样的实现方法，如图2-7所示。在一些实施方式中使用了国际公布号为W0200709092中描述的结构，其公开的内容通过引用并入本文是法律允许的。
[0020]本发明与常用的LED照明控制方法不同。传统的LED灯的控制一定会通过独立的控制引脚或导线，或无线技术，或载波技术，或主从模式电源的控制技术，向LED灯提供一个控制信号。当LED灯工作在主从模式时，直接由电源控制LED阵列。例如电源的电压被施加到LED，直接使这些LED被点亮，当电压上升时LED灯变亮，当电压下降时LED灯变暗。在本发明中，电源没有直接连接到LED。电源特性，如电压振幅，将被与预设值进行比较。然后根据比较的结果对LED进行控制。利用这种控制方法可以当输入电压下降时使灯变亮，这是完全不同于传统的方式。以这种方式，通过控制电源的特性，可以对LED灯进行更方便灵活的控制。
[0021 ] 如图1所示，LED阵列被分成多个LED组209 (只显示出一个)，例如每组5个LEDsIOO0电流控制电路202被配置为LED组209中的LED100提供恒定的电流。例如，电流控制电路202可以使用脉冲宽度调制(PWM)来控制向LED供给的电流。电路202根据电压传感器203的信息为整个LED组209提供恒定可控的电流。电压传感器203接收从LED组209的电流信息并将该信息反馈到电流控制电路202。例如，在使用PWM方式中，电压传感器203将LED组209的电流值转换为电压信号，然后将该电压信号提供给电流控制电路202。电流控制电路202检查该信号与所期望的脉冲宽度或频率的差别，并根据此结果对提供给LED的电流进行调整。
[0022]图2显示了一个LED照明系统10的实施方式。该系统10具有两个手柄701并横跨灯槽102的末端。手柄701是由金属和/或塑料材料制成，以帮助散热和降低振动和冲击。装有LED100的电路板101安装在灯槽纵向上向内的凹槽上。电源控制电路218，可以在电路板101上，也可以在安装在灯槽内的单独的电路板(图中未显示)上。灯槽102由具有良好的热传导性和刚性材料制成，灯槽横跨于两个手柄701之间。灯槽(支撑结构)，或至少是与LED相接触的有关部件，要具有足够好的热传导性以帮助LED散热。灯罩107安装在灯槽102上，例如，灯罩具有向内弯曲的边缘，安装在灯槽102的面向外侧的插槽内。灯罩107可以是透明的或半透明的。外部灯罩702是管状的，它可以由各种材料制成，如聚碳酸酯。灯罩702可以通过手柄701来固定。外部灯罩702大部分是完全透明的。它是用来提供防水和/或防爆功能。在本实施方式中，三排LED100按照不同的角度安装，以提供更宽的视角。每行LED100可能具有不同的颜色，它们可以在同一时间点亮，也可以被单独控制，以实现需要的功能。在另一个实施方式中，如图3所示，灯槽102的形状被改变为只装有一行或两行LEDslOO以提供不同的角度和功能。
[0023]图4显示了一个管状LED照明系统10的实现方法。灯槽102由导热材料制成。其截面为一个封闭的半圆形。装有LED100的电路板101安装在灯槽102上。灯槽102可以帮助电路板101散热。灯罩107是拱形，它可以通过向内翻的边安装在灯槽102朝外的凹槽内。整个系统的形状与传统的荧光灯管基本相同。
[0024]图5显示了另一种管状LED照明系统10的实现方法。在本实现方法中，灯槽102为管状，其截面为一个未封闭的半圆形，所以一个双面电路板101可以安装在灯槽102的凹槽内。灯罩107具有与图3所示相同的特性。
[0025]图5显示的是一个矩形的LED照明系统10。灯槽102由坚硬的导热材料制成。装有LEDlOO的电路板101安装在灯槽102上。三排LED100按照不同的角度安装以提供更宽的视角。灯罩107是平的，并安装在灯槽102上。整个系统的形状形成一个矩形。该照明系统可以用于嵌入式的应用中。
[0026]图6显示了 LED照明系统10的一种实现方式，该图包括了灯槽102，灯罩107，以及带有LED100的电路板101。该系统适用于需要超薄型照明系统的应用。如图6所示，灯槽102的截面是长方形，灯槽的表面是平的，侧壁与底部垂直。灯槽表面向下凹陷用来安装电路板101.灯槽的底部、侧壁、位于中间与底部垂直的支撑面以及向下凹陷的表面形成了两个独立的腔体。在这个例子中灯罩107是平的。在一般情况下，以图6为例，系统的形状为横截面由灯槽的侧壁、表面及内壁形成多边形，截面形状不是向外突出的，并有可能其中一侧不是完全封闭的。电路板就安装在灯槽向下凹陷的部位。通过这种方式，整个灯槽的厚度就会非常的薄。如图7所示，灯罩107为圆拱状，灯槽102上可以安装带有LED100的电路板101。灯槽102在图6和图7中宽度边和深度边垂直于各自的灯槽102的长轴，另夕卜，在任何情况下，宽度(中间轴)是深度(短轴)的两倍以上，例如是深度的3或4倍。在系统10中作为一组的LED的平均朝向可以通过以下方法来获得:将每个单独LED面对的方向作为矢量，然后对矢量求和，并除以LED的数量。LED的平均朝向可垂直于灯槽的中间轴和长轴。
[0027]在各种实施方式中，电源控制电路安装在灯槽102 (支撑结构)上的电路板101上，并且与电源217的电连接头连通。电路板101带有至少一个LED阵列。所述至少一个LED阵列可以被分成多个LED组。电源控制电路可以由一个或多个电流控制器组成，每个电流控制器控制LED阵列中对应的LED组。在一些实现方式中，LED组可以由相同或不同颜色的LED构成。根据比较结果，电流控制电路可以为对应的LED阵列中的LED组提供相同或不同的电流控制。灯槽102可形成腔体。在一些实现方式中，LED阵列中每个LED的额定功率大于0.1瓦或0.01瓦。在另外一些实现方式中，电源控制电路由电流控制电路组成，它可以安装在灯槽上的LED线路板上，也可以安装在灯槽内部，并且可以对单个的LED组进行电流控制。电流控制可以对通过LED阵列的正向电流进行精细地控制，从而控制LED亮度和产生的热量。LED照明系统可以通过不同的设计形成各种不同的照明角度和范围。灯槽102可以有两面，正面安装有LED阵列，背面安装电源控制电路。
[0028]电源控制电路中预先设定的条件可以通过加载软件，更换或安装硬件，或两者相结合的方法来设定。预先设定的条件也可以通过与外部控制器，装置或设备通信的方式获得。电源控制电路发送到电流控制器202的控制信号可用于引起LED100按照一定的速度闪烁，。该输出控制信号也可以包括一个发送到外部控制器(未显示)或监测系统(未显示)的代码，用于检查电源控制电路的功能，输入电源217或LED对控制信号响应。也就是说，如果LED100或电流控制器202对控制信号无响应，则一个错误代码可能被发送到外部系统。发送到外部控制器的输出控制信号也可以指出比较结果，以及从输入电源接收到的指令的性质，外部系统可以利用该信息控制与被该电源控制电路控制的特定的一组LED100相连的照明系统。
[0029]在具体实现中可以对本专利中的描述做一些细微的改动，但不能违背本专利的权利要求。
【权利要求】
1.一个用于连接到一个状态可变化电源的LED照明系统，包括: 横跨第一末端和第二末端之间的支撑结构； 至少一个LED阵列沿着该支撑结构分布； 连接到至少一个LED阵列的电源控制电路，该电源控制电路安装在支撑结构上并与至少一个电连接头相连，该电连接头连接到状态可变化电源； 电源控制电路，该电源控制电路被配置为将输入电源的特性和一个或多个预设条件进行比较，并根据比较的结果输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的LED照明系统，其输出信号被施加到一个控制电路，该控制电路根据比较结果控制到至少一个LED阵列的电源输出。
3.根据权利要求2所述的LED照明系统进一步包括: 支撑至少一个LED阵列的电路板； 所述至少一个LED阵列被分成一个或多个LED组； 电源控制电路由一个或多个电流控制器组成，每个所述电流控制器控制LED阵列中与其对应的LED组。
4.根据权利要求1、2或3所述的LED照明系统，其中所述电源控制电路当比较结果为正时改变状态，并同时输出控制信号。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的LED照明系统，其中预先设定的条件包括输入电源的幅度，频率和脉冲宽度。
6.根据权利要求1-5任一所述的LED照明系统，当比较结果产生后，电源控制电路被配置为发送一个使灯管变暗的控制信号到所述至少一个LED阵列。
7.根据权利要求1-6任一所述的LED照明系统，其中控制信号被配置为指示所述至少一个LED阵列中的LED闪动。
8.根据权利要求1-7任一所述的LED照明系统，其控制信号包括一个校验码。
9.一种控制LED照明系统的方法，该方法包括: 利用电源控制电路将输入电源的特性和一个或多个预设条件进行比较以产生比较结果; 电源控制电路根据比较结果输出控制信号。
10.根据权利要求9所述的LED照明系统，其输出信号被施加到控制电路，该控制电路根据比较结果控制输出到LED阵列的电源。
11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其中预先设定的条件包括输入电源的幅度，频率和脉冲宽度。
12.根据权利要求9、10或11所述的控制方法，其中所述电源控制电路当比较结果为正时改变状态，并同时输出一个控制信号。
13.根据权利要求9、10、11或12所述的控制方法，通过控制提供给LED阵列的电流以控制LED的亮度。
14.根据权利要求13所述的控制方法，通过控制提供给LED阵列的电流以控制LED变暗。
15.根据权利要求9-14任一所述的控制方法，其中所述控制信号指示所述至少一个LED阵列闪烁。
16.根据权利要求9-15任一所`述的控制方法,其中所述控制信号包括一个校验码。
【文档编号】F21K99/00GK103503577SQ201280019243
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月19日 优先权日:2011年4月19日
【发明者】善新新 申请人:善新新