专利名称：照明装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及照明装置和控制方法。
背景技术：
包括多个照明单元如LED或LED阵列的照明装置可用于室内或室外场合的照明。 室外照明装置的一个例子是路灯。当照明装置的照明单元损坏时，可以用新的工作单元来替换。当用新的工作照明单元来替换损坏的照明单元时，即便是模式和型号相同，该新 的照明单元通常也与原始的照明单元并不非常相似。LED的发展非常迅速，而且其发光强度 日益增加。因此，新的照明单元一般比原始照明单元在新的时候要亮。此外，照明装置中依 然存在的未损坏的照明单元在使用期间已经老化，它们的发光强度减弱。而且，温度也会影 响照明单元的老化。即使新照明单元与原始照明单元在新的时候一样亮，但是该新照明单 元一般也会比在使用中已经老化的照明单元要亮。新照明单元的强度可通过以下步骤来设定为预定水平测量照明单元的强度、比 较测得强度与期望强度，以及控制提供给照明单元的电功率以使照明单元的强度设定为理 想水平。然而，这种解决方案存在一些问题。该方案的结构复杂。此外，照明单元的强度测 量受到光测量传感器的污染、冰、雪和/或源自其他地方的干扰光的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的照明装置及方法。该目的可以用这样的照明装置 来实现，其包括至少一个可更换的模块，且各模块包括至少一个光源。各模块包括控制器， 其配置成可通过以预定方式作为时间和所供应电功率的函数来调节将提供给至少一个光 源的电功率，以补偿由所述至少一个光源的老化引起的光强度的变化。本发明还涉及照明装置的控制方法。通过以预定方式作为时间和所供应电功率的 函数来调节将提供给至少一个光源的电功率，以补偿由所述至少一个光源的老化引起的光 强度的变化。本发明的优选实施例在附属权利要求中有描述。本发明的方法和系统提供了多项优点。利用简单的设置便可将照明装置的强度保 持在期望水平，而不管在照明装置的整个使用寿命期间是否更换模块。污染物、冰、雪或来 自其它地方的干扰光单独地或整体地均不会阻碍对强度的调节。
在下文中将参照附图并结合优选实施例来更详细地描述本发明，在附图中图1显示了照明装置；图2显示了更详细地示出控制器的照明装置；
图3显示了强度作为时间的函数的特性；图4显示了作为时间的函数的电功率；图5显示了用于损坏模块的强度的补偿；图6显示了开关电源；图7显示了电功率的调节；以及图8显示了控制方法的流程图。
具体实施例方式现在参照图1来研究照明装置。例如供电电网可向模块112和114提供电功率。 模块112包括一个光源106。模块114则包括两个光源108和110。光源106-110可以是 LED。通常可具有一个或多个模块，并且每个模块可包括一个或多个光源。针对模块为特定 的控制器102，104例如可将来自供电电网的交流电转换为直流电。作为供电电网的替代， 电功率可源自照明装置系统、照明装置或光源的特定电源。控制器102，104还可控制提供 给模块112，114的电功率。控制器102，104例如可通过修改脉冲比来控制所提供的电压水 平和/或电流强度。每个模块112，114可包括其自身的控制器102，104，其通过以预定方式作为时间 的函数来调节提供给各光源106-110或模块112，114的电功率来补偿由模块112，114和/ 或至少一个光源106-110的老化所引起的光强度变化。下面参照图2研究所提供的解决方案。每个控制器102，104可包括电源202、调节 器204、处理器206、存储器208和时钟210。此外，每个控制器102，104可包括传感器212、 传感器214和温度计216。时钟210和温度计216也可以是整个照明装置共有的。时钟也 可以是对于模块来说为特定的。温度计220则可以是特定模块的或特定光源的。可从用作 光源的LED中测得作为温度的函数的阈值电压，以作为实际温度的替代。这允许在不用单 独温度计的情况下测量温度。此外，可用作辅助存储器的存储器218可以是特定模块的，由此，对应于存储器 208中存储的数据的修复数据和/或压缩数据可存储在各模块的存储器218中。数据可写 入到存储器218中，并且存储器218中的数据可通过电源导体读取。存储器218和用作光源106-110的至少一个LED可集成到一个可更换的照明装置 元件222中。元件222可包括一个或多个电路，其可以是半导体芯片。元件222还可只包 括一个其中集成了存储器218和至少一个光源106-110的半导体芯片。元件222还可包括 温度计220，其直接测量或通过阈值电压来测量温度。时钟210可测量各光源106-110或模块112，114已被使用以调节所提供电功率的 期间所用的时间。时钟210可测量电功率或各电功率范围已连接到至少一个光源106-110 或模块112，114上的期间所用的时间。假设开始时照明装置将以一恒定强度发光。下面针对模块114来进行说明，但是 它们同样也可通用于其他模块的调节。处理器206可借助存储在存储器208，218中的数据 来控制调节器204，以改变作为时间的函数的电源202向模块114所提供的电功率，其中所 述数据涉及光源的发光强度随时间变化的特性。通常来说，光源的强度随时间而减弱，因此 微处理器206可控制调节器204以向模块114提供更多电功率，从而保持强度恒定。传感器214又可测量提供给光源106的电功率，如电流强度，并将该数据输入到处理器206中。 这样，处理器206可比较实际提供给模块114的电功率是否就是微处理器206所希望的水平。如果光源106-110由模块112，114控制，则各模块112，114可具有例如6001m的 预定光强度水平。这样的话，所消耗的电流约为例如1.5A。然而，此电流(因此和功率)因 老化而改变。各处理器206可基于电功率范围的持续时间来调节光强度的变化。电功率可近似 到一个或多个功率范围中。因此，如果向模块112，114提供约为1.5A的电流，那么可以是 例如在每经过6700小时之后模块112，114的光强度减弱10%。如果光强度的10%减弱对 应于一个偏差值(在光强度中一定不会发生该偏差值的大小变化或超过该值)，则进行光 强度的调节。在这种情况下，在每经过6700小时之后处理器206可向模块112，114提供例 如高出10%的电流。根据老化的情况，该变化可作为时间的函数而减慢或加速。在此情况 下，在首个6700小时后，电功率可能需要10-%的增加，但是随后的10%可能仅在10000小 时后才需要，或在5000小时后就已经需要。然而无论光强度如何变化，均可将关于在预定 时间后提供给各模块的电功率增加多少的数据存储在存储器208，218中。也可改变电源202所提供的功率范围。在此情况下，电压水平或电流强度水平可 以自适应调节。各处理器206可设定提供给各光源或模块的电功率范围，并基于该电功率 范围的集合作为时间的函数来进行调节。如果光源106-110由模块112，114控制，各模块 112，114可以例如具有两个光强度水平，例如为4001m和8001m。在较低强度水平下电功率 较低(例如电流约为1A)，在较高强度水平下电功率较高(例如电流约为2A)。通过根据 提供给各模块的功率来设定期望功率范围，各处理器206便可将各模块控制在期望强度水 平。在较高的强度水平下老化和光强度的减弱一般更快，这是因为更高的电功率消耗、更高 的温度等。所提供的功率还可利用传感器214和处理器206中输入的数据来测量。各处理器206可基于各电功率范围的持续时间来补偿光强度的变化。因此，如果 向模块112，114提供约I-A的电流，那么例如在每经过10000小时后模块112，114的光强 度可减弱10%。如果光强度中的10-% (固定值401m)的减弱对应于一个偏差值(在光强 度中一定不会发生该偏差值的大小变化或超过该值)，则进行光强度的调节。在此情况下， 在每经过1000小时后可向模块112，114提供高出约10%的电流。根据老化的情况，该变化 可减慢或加速。然而无论光强度如何变化，均可将关于在预定时间后提供给各模块的电功 率增加多少的数据存储在存储器208，218中。因此，如果向模块112，114提供约为2-A的电流，则每经过例如5000小时后模块 112，114的光强度减弱10%。仍然在此示例中，如果光强度中的10-% (或固定值801m)的 减弱对应于一个偏差值(在光强度中一定不会发生该偏差值的大小变化或超过该值)，则 进行光强度的调节。因此，在每经过5000小时以后可向模块112，114提供高出约10%的 电流。以与上述类似的方式，根据老化的情况，该变化可减慢或加速，然而无论光强度如何 变化，均可将关于在预定时间后提供给各模块的电功率增加多少的数据存储在存储器208， 218 中。通常，控制器102，104可确定作为所提供电功率ρ和时间t的函数的至少一个光 源106-110和/或模块与期望强度的强度偏差。这可用数学方式表达为d = f(p，t)。函数f例如可以是功率和时间的乘积。在此情况下，预定偏差值可以是lOOOOAh，其对应于在 之前例子中的 10-%的减弱(IAXlOOOOh = 2AX5000h ^ 1.5AX6700h)。如果还考虑温度T的话，偏差d可表示为函数k彡d = f(p，t，Τ)。在这两种情 况下，函数f是针对功率和时间(和温度)递增的函数。函数f还可包括恒值项ref，使得 f(p，t，Τ) = ref-g(p, t，T)，其中ref表示期望光强度，g(p，t，Τ)表示实际强度。在此情 况下，偏差d表示期望强度和实际强度之差。作为该差的替代，也可确定比例f (p，t，T)= ref/g(p, t，Τ)。如果偏差d等于或超过预定偏差值k，则调节强度。
权利要求
1.一种照明装置，包括至少一个可更换的模块(112，114)，各模块(112，114)包括至少 一个光源(106-110)，其特征在于，各模块(112，114)包括控制器(102，104)，所述控制器适于通过以预定方 式作为时间和所提供电功率的函数来调节提供给至少一个光源(106-110)的电功率来补 偿因所述至少一个光源(106-110)的老化所引起的光强度变化。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在各所述控制器(102，104)中存储 了一个或多个预定偏差值，所述控制器(102，104)配置成作为提供给所述至少一个光源 (106-110)的电功率和时间的函数来确定所述至少一个光源(106-110)的强度与期望强度 的偏差，并且各控制器(102，104)适于在所述偏差超过各预定偏差值时调节提供给所述至 少一个光源(106-110)的电功率。
3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所存储的数据基于所述光源(106-110) 的制造商的测量或者由所述照明装置的制造商给出的测量或信息。
4.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，各控制器(102，104)配置成将提供给所 述至少一个光源(106-110)的电功率设定为期望功率范围，并基于所述电功率范围集合的 持续时间来调节提供给所述至少一个光源(106-110)的电功率。
5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，各所述控制器(102，104)配置成在多个 功率范围里给所述至少一个光源(106-110)馈电，并基于各功率范围的持续时间来调节光 强度的变化。
6.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述控制器(102，104)配置成用以确定 至少一个光源(106-110)的温度，并基于所测量的温度的持续时间来调节提供给所述至少 一个光源(106-110)的电功率。
7.如权利要求6所述的照明装置，其特征在于，各所述控制器(102，104)配置成将温度 确定为预定温度范围，并基于各温度范围的持续时间来调节光强度变化。
8.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，各所述光源(106-110)是LED。
9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括至少一个时钟 010)，其配置成测量用于调节提供给所述至少一个光源(106-110)的电功率的时间。
10.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述时钟(210)配置成测量将电功率 连接到所述至少一个光源(106-110)上的期间所用的时间。
11.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述控制器(102，104)配置成作为温 度的函数来改变提供给至少一个光源(106-110)的电功率，以调节所述光强度。
12.如权利要求所述1的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括至少一个集成元件 022)，其包括至少一个光源(106-110)和其中存储了数据的存储器018)，所述数据用于 在预定方式下作为时间的函数来调节提供给所述至少一个光源(106-110)的电功率。
13.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述集成元件(222)包括一个半导体-H-· I I心片。
14.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，当模块(112，114)的所述光源 (106-110)损坏时，至少一个其他模块(112，114)的控制器(102-104)配置成增大到所述光 源(106-110)的电功率。
15.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述控制器(102-104)包括可编程源(600)和放大器(602)，所述可编程源(600)配置成接收参考信号，并基于所述参考信号来 控制所述放大器(602)以提供电功率给至少一个光源。
16.一种用于照明装置的控制方法，其特征在于，利用各模块(112，114)中的控制器 (102,104)通过以预定方式作为时间和所提供电功率的函数来调节提供给至少一个光源 (106-110)的电功率来补偿因所述至少一个光源(106-110)的老化所引起的光强度变化。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，利用各控制器(102，104)作为提供给所述 至少一个光源(106-110)的电功率和时间的函数来确定所述至少一个光源(106-110)的强 度与期望强度的偏差，并当所述偏差超过至少一个预定偏差值时以一预定量来调节提供给 所述至少一个光源(106-110)的电功率。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述预定偏差值基于所述光源(106-110) 的制造商的测量或所述照明装置的制造商的测量或信息。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，利用各控制器(102，104)将提供给所述至 少一个光源(106-110)的电功率设定到期望功率范围，并基于所述电功率范围集合的持续 时间来调节提供给所述至少一个光源(106-110)的电功率。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，利用各控制器(102，104)在多个功率范围 处给所述至少一个光源(106-110)馈电，并基于各功率范围的持续时间来调节光强度的变 化。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，测量所述至少一个光源(106-110)的温 度，并基于所测温度的持续时间来调节提供给所述至少一个光源(106-110)的电功率。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，确定所述温度为预定温度范围，并基于各 温度范围的持续时间来调节光强度的变化。
23.如权利要求16所述的方法，其特征在于，各光源(106-110)是LED。
24.如权利要求16所述的方法，其特征在于，利用时钟(210)来测量时间，以调节提供 给至少一个光源(106-110)的电功率。
25.如权利要求M所述的方法，其特征在于，测量将电功率连接到所述至少一个光源 (106-110)的期间所用的时间。
26.如权利要求16所述的方法，其特征在于，修改作为温度的函数的提供给至少一个 光源(106-110)的电功率，以调节所述光强度。
27.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述照明装置包括至少一个集成元件 022)，其包括至少一个光源(106-110)和其中存储了数据的存储器018)，所述数据用于 以预定方式作为时间的函数来调节提供给至少一个光源(106-110)的电功率。
28.如权利要求16所述的方法，其特征在于，当一个模块(112，114)的光源(106-110) 损坏时，增加至少一个其他模块(112，114)的至少一个光源(106-110)的电功率。
29.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制器(102-104)包括可编程源 (600)和放大器(602)，在所述可编程源(600)中接收参考信号，并且基于所述参考信号来 控制所述放大器(602)以向至少一个光源提供电功率。
全文摘要
一种照明装置，包括至少一个可更换模块(112，114)，各模块(112，114)包括至少一个光源(106-110)。各模块(112，114)包括控制器(102，104)，用于通过以预定方式作为时间的函数来调节提供给所述至少一个光源(106-110)的电功率，从而补偿由至少一个光源(106-110)老化引起的光强度变化。
文档编号H05B33/08GK102077691SQ200980124712
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月27日
发明者托伍·维尔米 申请人:创新公司