專利名稱：照明裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置和控制方法。
背景技術(shù)：
包括多個照明單元如LED或LED陣列的照明裝置可用于室內(nèi)或室外場合的照明。 室外照明裝置的一個例子是路燈。當(dāng)照明裝置的照明單元損壞時，可以用新的工作單元來替換。當(dāng)用新的工作照明單元來替換損壞的照明單元時，即便是模式和型號相同，該新 的照明單元通常也與原始的照明單元并不非常相似。LED的發(fā)展非常迅速，而且其發(fā)光強度 日益增加。因此，新的照明單元一般比原始照明單元在新的時候要亮。此外，照明裝置中依 然存在的未損壞的照明單元在使用期間已經(jīng)老化，它們的發(fā)光強度減弱。而且，溫度也會影 響照明單元的老化。即使新照明單元與原始照明單元在新的時候一樣亮，但是該新照明單 元一般也會比在使用中已經(jīng)老化的照明單元要亮。新照明單元的強度可通過以下步驟來設(shè)定為預(yù)定水平測量照明單元的強度、比 較測得強度與期望強度，以及控制提供給照明單元的電功率以使照明單元的強度設(shè)定為理 想水平。然而，這種解決方案存在一些問題。該方案的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，照明單元的強度測 量受到光測量傳感器的污染、冰、雪和/或源自其他地方的干擾光的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的照明裝置及方法。該目的可以用這樣的照明裝置 來實現(xiàn)，其包括至少一個可更換的模塊，且各模塊包括至少一個光源。各模塊包括控制器， 其配置成可通過以預(yù)定方式作為時間和所供應(yīng)電功率的函數(shù)來調(diào)節(jié)將提供給至少一個光 源的電功率，以補償由所述至少一個光源的老化引起的光強度的變化。本發(fā)明還涉及照明裝置的控制方法。通過以預(yù)定方式作為時間和所供應(yīng)電功率的 函數(shù)來調(diào)節(jié)將提供給至少一個光源的電功率，以補償由所述至少一個光源的老化引起的光 強度的變化。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在附屬權(quán)利要求中有描述。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)提供了多項優(yōu)點。利用簡單的設(shè)置便可將照明裝置的強度保 持在期望水平，而不管在照明裝置的整個使用壽命期間是否更換模塊。污染物、冰、雪或來 自其它地方的干擾光單獨地或整體地均不會阻礙對強度的調(diào)節(jié)。


在下文中將參照附圖并結(jié)合優(yōu)選實施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中圖1顯示了照明裝置；圖2顯示了更詳細(xì)地示出控制器的照明裝置；
圖3顯示了強度作為時間的函數(shù)的特性；圖4顯示了作為時間的函數(shù)的電功率；圖5顯示了用于損壞模塊的強度的補償；圖6顯示了開關(guān)電源；圖7顯示了電功率的調(diào)節(jié)；以及圖8顯示了控制方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參照圖1來研究照明裝置。例如供電電網(wǎng)可向模塊112和114提供電功率。 模塊112包括一個光源106。模塊114則包括兩個光源108和110。光源106-110可以是 LED。通?？删哂幸粋€或多個模塊，并且每個模塊可包括一個或多個光源。針對模塊為特定 的控制器102，104例如可將來自供電電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。作為供電電網(wǎng)的替代， 電功率可源自照明裝置系統(tǒng)、照明裝置或光源的特定電源。控制器102，104還可控制提供 給模塊112，114的電功率?？刂破?02，104例如可通過修改脈沖比來控制所提供的電壓水 平和/或電流強度。每個模塊112，114可包括其自身的控制器102，104，其通過以預(yù)定方式作為時間 的函數(shù)來調(diào)節(jié)提供給各光源106-110或模塊112，114的電功率來補償由模塊112，114和/ 或至少一個光源106-110的老化所引起的光強度變化。下面參照圖2研究所提供的解決方案。每個控制器102，104可包括電源202、調(diào)節(jié) 器204、處理器206、存儲器208和時鐘210。此外，每個控制器102，104可包括傳感器212、 傳感器214和溫度計216。時鐘210和溫度計216也可以是整個照明裝置共有的。時鐘也 可以是對于模塊來說為特定的。溫度計220則可以是特定模塊的或特定光源的?？蓮挠米?光源的LED中測得作為溫度的函數(shù)的閾值電壓，以作為實際溫度的替代。這允許在不用單 獨溫度計的情況下測量溫度。此外，可用作輔助存儲器的存儲器218可以是特定模塊的，由此，對應(yīng)于存儲器 208中存儲的數(shù)據(jù)的修復(fù)數(shù)據(jù)和/或壓縮數(shù)據(jù)可存儲在各模塊的存儲器218中。數(shù)據(jù)可寫 入到存儲器218中，并且存儲器218中的數(shù)據(jù)可通過電源導(dǎo)體讀取。存儲器218和用作光源106-110的至少一個LED可集成到一個可更換的照明裝置 元件222中。元件222可包括一個或多個電路，其可以是半導(dǎo)體芯片。元件222還可只包 括一個其中集成了存儲器218和至少一個光源106-110的半導(dǎo)體芯片。元件222還可包括 溫度計220，其直接測量或通過閾值電壓來測量溫度。時鐘210可測量各光源106-110或模塊112，114已被使用以調(diào)節(jié)所提供電功率的 期間所用的時間。時鐘210可測量電功率或各電功率范圍已連接到至少一個光源106-110 或模塊112，114上的期間所用的時間。假設(shè)開始時照明裝置將以一恒定強度發(fā)光。下面針對模塊114來進(jìn)行說明，但是 它們同樣也可通用于其他模塊的調(diào)節(jié)。處理器206可借助存儲在存儲器208，218中的數(shù)據(jù) 來控制調(diào)節(jié)器204，以改變作為時間的函數(shù)的電源202向模塊114所提供的電功率，其中所 述數(shù)據(jù)涉及光源的發(fā)光強度隨時間變化的特性。通常來說，光源的強度隨時間而減弱，因此 微處理器206可控制調(diào)節(jié)器204以向模塊114提供更多電功率，從而保持強度恒定。傳感器214又可測量提供給光源106的電功率，如電流強度，并將該數(shù)據(jù)輸入到處理器206中。 這樣，處理器206可比較實際提供給模塊114的電功率是否就是微處理器206所希望的水平。如果光源106-110由模塊112，114控制，則各模塊112，114可具有例如6001m的 預(yù)定光強度水平。這樣的話，所消耗的電流約為例如1.5A。然而，此電流(因此和功率)因 老化而改變。各處理器206可基于電功率范圍的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)光強度的變化。電功率可近似 到一個或多個功率范圍中。因此，如果向模塊112，114提供約為1.5A的電流，那么可以是 例如在每經(jīng)過6700小時之后模塊112，114的光強度減弱10%。如果光強度的10%減弱對 應(yīng)于一個偏差值(在光強度中一定不會發(fā)生該偏差值的大小變化或超過該值)，則進(jìn)行光 強度的調(diào)節(jié)。在這種情況下，在每經(jīng)過6700小時之后處理器206可向模塊112，114提供例 如高出10%的電流。根據(jù)老化的情況，該變化可作為時間的函數(shù)而減慢或加速。在此情況 下，在首個6700小時后，電功率可能需要10-%的增加，但是隨后的10%可能僅在10000小 時后才需要，或在5000小時后就已經(jīng)需要。然而無論光強度如何變化，均可將關(guān)于在預(yù)定 時間后提供給各模塊的電功率增加多少的數(shù)據(jù)存儲在存儲器208，218中。也可改變電源202所提供的功率范圍。在此情況下，電壓水平或電流強度水平可 以自適應(yīng)調(diào)節(jié)。各處理器206可設(shè)定提供給各光源或模塊的電功率范圍，并基于該電功率 范圍的集合作為時間的函數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果光源106-110由模塊112，114控制，各模塊 112，114可以例如具有兩個光強度水平，例如為4001m和8001m。在較低強度水平下電功率 較低(例如電流約為1A)，在較高強度水平下電功率較高(例如電流約為2A)。通過根據(jù) 提供給各模塊的功率來設(shè)定期望功率范圍，各處理器206便可將各模塊控制在期望強度水 平。在較高的強度水平下老化和光強度的減弱一般更快，這是因為更高的電功率消耗、更高 的溫度等。所提供的功率還可利用傳感器214和處理器206中輸入的數(shù)據(jù)來測量。各處理器206可基于各電功率范圍的持續(xù)時間來補償光強度的變化。因此，如果 向模塊112，114提供約I-A的電流，那么例如在每經(jīng)過10000小時后模塊112，114的光強 度可減弱10%。如果光強度中的10-% (固定值401m)的減弱對應(yīng)于一個偏差值(在光強 度中一定不會發(fā)生該偏差值的大小變化或超過該值)，則進(jìn)行光強度的調(diào)節(jié)。在此情況下， 在每經(jīng)過1000小時后可向模塊112，114提供高出約10%的電流。根據(jù)老化的情況，該變化 可減慢或加速。然而無論光強度如何變化，均可將關(guān)于在預(yù)定時間后提供給各模塊的電功 率增加多少的數(shù)據(jù)存儲在存儲器208，218中。因此，如果向模塊112，114提供約為2-A的電流，則每經(jīng)過例如5000小時后模塊 112，114的光強度減弱10%。仍然在此示例中，如果光強度中的10-% (或固定值801m)的 減弱對應(yīng)于一個偏差值(在光強度中一定不會發(fā)生該偏差值的大小變化或超過該值)，則 進(jìn)行光強度的調(diào)節(jié)。因此，在每經(jīng)過5000小時以后可向模塊112，114提供高出約10%的 電流。以與上述類似的方式，根據(jù)老化的情況，該變化可減慢或加速，然而無論光強度如何 變化，均可將關(guān)于在預(yù)定時間后提供給各模塊的電功率增加多少的數(shù)據(jù)存儲在存儲器208， 218 中。通常，控制器102，104可確定作為所提供電功率ρ和時間t的函數(shù)的至少一個光 源106-110和/或模塊與期望強度的強度偏差。這可用數(shù)學(xué)方式表達(dá)為d = f(p，t)。函數(shù)f例如可以是功率和時間的乘積。在此情況下，預(yù)定偏差值可以是lOOOOAh，其對應(yīng)于在 之前例子中的 10-%的減弱(IAXlOOOOh = 2AX5000h ^ 1.5AX6700h)。如果還考慮溫度T的話，偏差d可表示為函數(shù)k彡d = f(p，t，Τ)。在這兩種情 況下，函數(shù)f是針對功率和時間(和溫度)遞增的函數(shù)。函數(shù)f還可包括恒值項ref，使得 f(p，t，Τ) = ref-g(p, t，T)，其中ref表示期望光強度，g(p，t，Τ)表示實際強度。在此情 況下，偏差d表示期望強度和實際強度之差。作為該差的替代，也可確定比例f (p，t，T)= ref/g(p, t，Τ)。如果偏差d等于或超過預(yù)定偏差值k，則調(diào)節(jié)強度。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括至少一個可更換的模塊(112，114)，各模塊(112，114)包括至少 一個光源(106-110)，其特征在于，各模塊(112，114)包括控制器(102，104)，所述控制器適于通過以預(yù)定方 式作為時間和所提供電功率的函數(shù)來調(diào)節(jié)提供給至少一個光源(106-110)的電功率來補 償因所述至少一個光源(106-110)的老化所引起的光強度變化。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，在各所述控制器(102，104)中存儲 了一個或多個預(yù)定偏差值，所述控制器(102，104)配置成作為提供給所述至少一個光源 (106-110)的電功率和時間的函數(shù)來確定所述至少一個光源(106-110)的強度與期望強度 的偏差，并且各控制器(102，104)適于在所述偏差超過各預(yù)定偏差值時調(diào)節(jié)提供給所述至 少一個光源(106-110)的電功率。
3.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所存儲的數(shù)據(jù)基于所述光源(106-110) 的制造商的測量或者由所述照明裝置的制造商給出的測量或信息。
4.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，各控制器(102，104)配置成將提供給所 述至少一個光源(106-110)的電功率設(shè)定為期望功率范圍，并基于所述電功率范圍集合的 持續(xù)時間來調(diào)節(jié)提供給所述至少一個光源(106-110)的電功率。
5.如權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于，各所述控制器(102，104)配置成在多個 功率范圍里給所述至少一個光源(106-110)饋電，并基于各功率范圍的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)光 強度的變化。
6.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述控制器(102，104)配置成用以確定 至少一個光源(106-110)的溫度，并基于所測量的溫度的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)提供給所述至少 一個光源(106-110)的電功率。
7.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，各所述控制器(102，104)配置成將溫度 確定為預(yù)定溫度范圍，并基于各溫度范圍的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)光強度變化。
8.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，各所述光源(106-110)是LED。
9.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置包括至少一個時鐘 010)，其配置成測量用于調(diào)節(jié)提供給所述至少一個光源(106-110)的電功率的時間。
10.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述時鐘(210)配置成測量將電功率 連接到所述至少一個光源(106-110)上的期間所用的時間。
11.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述控制器(102，104)配置成作為溫 度的函數(shù)來改變提供給至少一個光源(106-110)的電功率，以調(diào)節(jié)所述光強度。
12.如權(quán)利要求所述1的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置包括至少一個集成元件 022)，其包括至少一個光源(106-110)和其中存儲了數(shù)據(jù)的存儲器018)，所述數(shù)據(jù)用于 在預(yù)定方式下作為時間的函數(shù)來調(diào)節(jié)提供給所述至少一個光源(106-110)的電功率。
13.如權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于，所述集成元件(222)包括一個半導(dǎo)體-H-· I I心片。
14.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，當(dāng)模塊(112，114)的所述光源 (106-110)損壞時，至少一個其他模塊(112，114)的控制器(102-104)配置成增大到所述光 源(106-110)的電功率。
15.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述控制器(102-104)包括可編程源(600)和放大器(602)，所述可編程源(600)配置成接收參考信號，并基于所述參考信號來 控制所述放大器(602)以提供電功率給至少一個光源。
16.一種用于照明裝置的控制方法，其特征在于，利用各模塊(112，114)中的控制器 (102,104)通過以預(yù)定方式作為時間和所提供電功率的函數(shù)來調(diào)節(jié)提供給至少一個光源 (106-110)的電功率來補償因所述至少一個光源(106-110)的老化所引起的光強度變化。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，利用各控制器(102，104)作為提供給所述 至少一個光源(106-110)的電功率和時間的函數(shù)來確定所述至少一個光源(106-110)的強 度與期望強度的偏差，并當(dāng)所述偏差超過至少一個預(yù)定偏差值時以一預(yù)定量來調(diào)節(jié)提供給 所述至少一個光源(106-110)的電功率。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定偏差值基于所述光源(106-110) 的制造商的測量或所述照明裝置的制造商的測量或信息。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，利用各控制器(102，104)將提供給所述至 少一個光源(106-110)的電功率設(shè)定到期望功率范圍，并基于所述電功率范圍集合的持續(xù) 時間來調(diào)節(jié)提供給所述至少一個光源(106-110)的電功率。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，利用各控制器(102，104)在多個功率范圍 處給所述至少一個光源(106-110)饋電，并基于各功率范圍的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)光強度的變 化。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，測量所述至少一個光源(106-110)的溫 度，并基于所測溫度的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)提供給所述至少一個光源(106-110)的電功率。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，確定所述溫度為預(yù)定溫度范圍，并基于各 溫度范圍的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)光強度的變化。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，各光源(106-110)是LED。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，利用時鐘(210)來測量時間，以調(diào)節(jié)提供 給至少一個光源(106-110)的電功率。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其特征在于，測量將電功率連接到所述至少一個光源 (106-110)的期間所用的時間。
26.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，修改作為溫度的函數(shù)的提供給至少一個 光源(106-110)的電功率，以調(diào)節(jié)所述光強度。
27.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述照明裝置包括至少一個集成元件 022)，其包括至少一個光源(106-110)和其中存儲了數(shù)據(jù)的存儲器018)，所述數(shù)據(jù)用于 以預(yù)定方式作為時間的函數(shù)來調(diào)節(jié)提供給至少一個光源(106-110)的電功率。
28.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，當(dāng)一個模塊(112，114)的光源(106-110) 損壞時，增加至少一個其他模塊(112，114)的至少一個光源(106-110)的電功率。
29.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制器(102-104)包括可編程源 (600)和放大器(602)，在所述可編程源(600)中接收參考信號，并且基于所述參考信號來 控制所述放大器(602)以向至少一個光源提供電功率。
全文摘要
一種照明裝置，包括至少一個可更換模塊(112，114)，各模塊(112，114)包括至少一個光源(106-110)。各模塊(112，114)包括控制器(102，104)，用于通過以預(yù)定方式作為時間的函數(shù)來調(diào)節(jié)提供給所述至少一個光源(106-110)的電功率，從而補償由至少一個光源(106-110)老化引起的光強度變化。
文檔編號H05B33/08GK102077691SQ200980124712
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
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