Led照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED照明系統(tǒng)，其包括用于供應(yīng)LED電流的供電電路，該供電電路裝配有用于連接到電壓供應(yīng)源的輸入端子（K1，K2）以及輸出端子（K3，K4）、耦合于輸出端子之間的用于交替地將輸出端子之間的電壓維持在第一時(shí)間間隔期間的高水平和第二時(shí)間間隔期間的低水平的調(diào)制電路（MS，DC2）、用于感測(cè)在第二時(shí)間間隔期間通過(guò)輸出端子的電流的電流傳感器（R1，R2，S1）、以及耦合于輸入端子和輸出端子之間且耦合到電流傳感器的驅(qū)動(dòng)器電路（DC1，DC2），所述驅(qū)動(dòng)器電路用于從電壓供應(yīng)源所供應(yīng)的供應(yīng)電壓生成LED電流并且用于在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間將LED電流供應(yīng)到輸出端子，其中所述LED電流等于由電流傳感器感測(cè)到的電流乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子。該LED照明系統(tǒng)進(jìn)一步包括LED模塊，該LED模塊包括用于連接到供電電路的輸出端子的LED模塊輸入端子（K5，K6）、耦合于LED模塊輸入端子之間的具有高于在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間存在于供電電路的輸出端子之間的電壓的正向電壓的LED負(fù)載（LS）、以及耦合于輸入端子之間的電流源（CS），所述電流源用于在LED模塊輸入端子連接到供電電源的輸出端子時(shí)，在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間生成通過(guò)電流傳感器的傳感器電流，該傳感器電流等于所期望的LED電流除以預(yù)定的常數(shù)倍增因子。
【專利說(shuō)明】LED照明系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括供電電路和一個(gè)或多個(gè)LED模塊的LED照明系統(tǒng)并且涉及一種用于操作一個(gè)或多個(gè)LED模塊的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種LED照明系統(tǒng)，其中供電電路依賴于由包含在LED模塊中的電路所生成的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)被供應(yīng)到LED模塊中的LED的功率，所述信號(hào)又依賴于包含在LED模塊中的LED的標(biāo)稱功率并且優(yōu)選地還依賴于LED的溫度。

【背景技術(shù)】
[0002]基于LED的照明系統(tǒng)在日益擴(kuò)大的范圍內(nèi)使用。LED具有高效率和長(zhǎng)壽命。在許多照明系統(tǒng)中，LED還提供比其它光源更高的光學(xué)效率。結(jié)果，LED提供對(duì)于諸如熒光燈、高強(qiáng)度放電燈或白熾燈的熟知光源的令人矚目的替代方案。
[0003]基于LED的照明系統(tǒng)通常包括向包含在一個(gè)或多個(gè)LED模塊中的LED供電的供電電路，在操作期間，該一個(gè)或多個(gè)LED模塊連接到供電電路的輸出端子。典型地，由供電電路所供應(yīng)的總的電流依賴于連接到它的LED模塊的數(shù)目，并且更具體地，依賴于適用于每一個(gè)LED模塊的標(biāo)稱電流而且還依賴于LED模塊的溫度。包含在LED照明系統(tǒng)中的由飛利浦公司制造的被稱作Fortimo (市面上現(xiàn)有的且在圖1中示出)的LED模塊LM包括具有表示適用于被包含在LED模塊中的LED的標(biāo)稱電流的電阻的第一電阻器Rset，而且還包括具有依賴于溫度的電阻的第二電阻器NTC。當(dāng)這樣的LED模塊連接到供電電路PSC時(shí)，包含在供電電路中的電路MC使一路電流流過(guò)第一電阻器Rset以及另一路電流流過(guò)第二電阻器NTC0跨每一個(gè)電阻器的電壓被測(cè)量并且每一個(gè)電阻器的電阻值由電路MC從跨它的電壓來(lái)確定。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，電路部分MC推導(dǎo)出所期望的LED電流的值。包含在供電電路PSC中的驅(qū)動(dòng)器電路DC隨后將被供應(yīng)給LED模塊的電流調(diào)節(jié)至所期望的值。
[0004]此現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)重要劣勢(shì)在于需要三條導(dǎo)線將每一個(gè)LED模塊中的電阻器與包含在供電電路中的電路相連接。這使這些現(xiàn)有的LED照明系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種較不復(fù)雜的LED照明系統(tǒng)，它更容易制造并且也更容易安裝。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種LED照明系統(tǒng)，其包括用于供應(yīng)LED電流的供電電路。該供電電路裝配有用于連接到電壓供應(yīng)源的輸入端子以及輸出端子、耦合于輸入端子和輸出端子之間的用于交替地將輸出端子之間的電壓維持在第一時(shí)間間隔期間的高水平和第二時(shí)間間隔期間的低水平的調(diào)制電路、用于感測(cè)在第二時(shí)間間隔期間通過(guò)輸出端子的電流的電流傳感器、以及耦合于輸入端子和輸出端子之間且耦合到電流傳感器的驅(qū)動(dòng)器電路，所述驅(qū)動(dòng)器電路用于從電壓供應(yīng)源所供應(yīng)的供應(yīng)電壓生成LED電流并且用于在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間將LED電流供應(yīng)到輸出端子，其中所述LED電流等于由所述電流傳感器感測(cè)到的電流乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子。LED照明系統(tǒng)進(jìn)一步包括LED模塊，該LED模塊包括用于連接到所述供電電路的輸出端子的LED模塊輸入端子、耦合于LED模塊輸入端子之間的具有高于在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間存在于所述供電電路的輸出端子之間的電壓的正向電壓的LED負(fù)載、以及耦合于LED模塊輸入端子之間的電流源，所述電流源用于在LED模塊輸入端子連接到供電電源的輸出端子時(shí)在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間生成通過(guò)電流傳感器的傳感器電流，該傳感器電流等于所期望的LED電流除以預(yù)定的常數(shù)倍增因子。
[0007]在根據(jù)第一方面的LED照明系統(tǒng)中，關(guān)于所期望的LED電流的幅度的信息在每一個(gè)調(diào)制周期的每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間從LED模塊傳送到供電電路。一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)該傳送無(wú)需任何導(dǎo)線，使得LED照明系統(tǒng)的制造或安裝相對(duì)簡(jiǎn)單。當(dāng)多于一個(gè)的LED模塊與同一供電電路的輸出端子并聯(lián)連接時(shí)，由包含在LED模塊中的電流源所生成的電流的總和流過(guò)電流傳感器并且供電電路將向所有LED模塊一起供應(yīng)總的LED電流，該LED電流等于通過(guò)傳感器的電流的幅度乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子。
[0008]根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種用于操作一個(gè)或多個(gè)LED模塊的方法，該一個(gè)或多個(gè)LED模塊并聯(lián)連接并且每一個(gè)包括連接于LED模塊輸入端子之間且被電流源分流的LED負(fù)載，該方法包括以下步驟:
-向LED模塊輸入端子施加比LED負(fù)載LS的正向電壓低的電壓并且測(cè)量由包含在LED模塊中的電流源所生成的且流過(guò)傳感器的電流；
-將LED模塊輸入端子之間的電壓提高到LED負(fù)載LS在其上傳導(dǎo)電流的值，并且向LED負(fù)載LS供應(yīng)具有等于所測(cè)量的電流乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子的幅度的電流；
-重復(fù)前兩個(gè)步驟。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的LED照明布置的第一優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)制電路包括與供電電路的第一輸出端子串聯(lián)耦合的調(diào)制開關(guān)、耦合到調(diào)制開關(guān)的控制電極的用于使調(diào)制開關(guān)在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間導(dǎo)通(conductive)并在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間非導(dǎo)通的控制電路、以及低壓源，其中所述低壓源和電流傳感器包含在連接供電電路的輸出端子的串聯(lián)布置中。
[0010]在該第一優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)制電路以簡(jiǎn)單且可靠的方式實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，低壓源和傳感器的串聯(lián)布置包括二極管。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的LED照明系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例中，由LED模塊中的電流源所生成的電流的幅度是依賴于溫度的。更具體地，期望的是在LED模塊中的LED的溫度增加到預(yù)定值以上使得LED可能損壞或壽命縮短時(shí)，電流源生成較小的電流。由電流源所生成的較小的電流導(dǎo)致較小的LED電流，從而引起溫度的降低或者防止溫度的進(jìn)一步增加。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]將利用附圖進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明的LED照明系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0013]在附圖中，圖1不出現(xiàn)有技術(shù)LED照明系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的LED照明系統(tǒng)的第一實(shí)施例；以及
圖3示出包含在如圖2中所示的LED照明系統(tǒng)中的供電電路的輸出端子之間的電壓隨時(shí)間的函數(shù)；以及圖4示出包含在圖2中所示的實(shí)施例中的電流源的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0014]在圖2中，Kl和K2是用于供應(yīng)LED電流的供電電路PSC的輸入端子。在操作期間，輸入端子Kl和K2連接到電壓供應(yīng)源。輸入端子Kl和K2連接到電路部分DCl的相應(yīng)輸入端子，電路部分DCl與電路部分DC2 —起形成用于從電壓供應(yīng)源所供應(yīng)的供應(yīng)電壓生成LED電流的驅(qū)動(dòng)器電路。電路部分DCl的第一和第二輸出端子借助于電容器Cl相連接。電容器Cl被調(diào)制開關(guān)MS、二極管Dl和形成低壓源的電路部分LVS的串聯(lián)布置分流。調(diào)制開關(guān)MS的控制電極與電路部分DCl的第一輸入端子耦合到由微控制器形成的電路部分DC2的第一輸出端子。在操作期間，電路部分DC2交替地使調(diào)制開關(guān)在第一時(shí)間間隔期間導(dǎo)通并在第二時(shí)間間隔期間非導(dǎo)通。低壓源LVS的輸入端子連接到電路部分DCl的第一輸出端子。供電電路PSC的第一輸出端子K3連接到調(diào)制開關(guān)MS和二極管Dl的公共端子，并且供電電路PSC的第二輸出端子K4經(jīng)由電阻器Rl耦合到電路部分DCl的第二輸出端子。第二輸出端子K4還連接到電路部分DC2的輸入端子。電阻器Rl被電阻器R2和開關(guān)SI的串聯(lián)布置分流。電阻器Rl和R2連同開關(guān)SI 一起形成電流傳感器。開關(guān)SI的控制電極連接到電路部分DC2的第二輸出端子。在操作期間，電路部分DC2交替地使開關(guān)SI在第一時(shí)間間隔期間導(dǎo)通并在第二時(shí)間間隔期間非導(dǎo)通。結(jié)果，在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間Rl和R2被切換為并聯(lián)，而在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間R2被切換出電路。由電阻器Rl和R2以及開關(guān)SI形成的電流傳感器因此在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間具有相對(duì)低的電阻，使得LED電流不引起高的功率消耗，并且電流傳感器在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間具有較高的電阻，此時(shí)由電流源CS所生成的電流被感測(cè)。電路部分DC2的第三輸出端子連接到電路部分DCl的第二輸入端子。
[0015]輸入端子Kl和K2、輸出端子K3和K4、電路部分DCl和DC2、電容器Cl、低壓供應(yīng)LVS、二極管Dl以及調(diào)制開關(guān)MS、開關(guān)SI以及電阻器Rl和R2 —起形成用于供應(yīng)LED電流的供電電路。
[0016]K5和K6是LED模塊LM的第一和第二輸入端子,其用于連接到供電電路的輸出端子。第一和第二輸入端子K5和K6通過(guò)電流源CS并通過(guò)LED負(fù)載LS相連接。第一和第二輸入端子K5和K6、電流源CS以及LED負(fù)載LS —起形成LED模塊。
[0017]圖2中所示的LED照明系統(tǒng)的操作如下。當(dāng)輸入端子Kl和K2連接到供電電源，并且供電電路PSC的輸出端子K3和K4連接到LED模塊LM的輸入端子K5和K6時(shí)，跨電容器Cl存在基本上恒定的DC電壓。電路部分DC2交替地使調(diào)制開關(guān)MS和開關(guān)SI在第一時(shí)間間隔期間導(dǎo)通并在第二時(shí)間間隔期間非導(dǎo)通。當(dāng)調(diào)制開關(guān)MS導(dǎo)通時(shí)，電路部分DCl生成被供應(yīng)給LED串的LED電流。當(dāng)調(diào)制開關(guān)非導(dǎo)通時(shí)，LED模塊的輸入端子K5和K6之間的電壓降低到低于LED串LS的正向電壓的值，使得LED串LS不再傳導(dǎo)電流。低壓供應(yīng)LVS的輸出電壓經(jīng)由二極管Dl和電流傳感器Rl被供應(yīng)給電流源CS，并且電流源CS生成作為用于LED模塊的所期望的LED電流的預(yù)定部分的電流。通常該電流依賴于LED的數(shù)目和類型以及它們串聯(lián)和并聯(lián)布置的方式。由于LED負(fù)載LS不再傳輸電流，因此由電流傳感器傳輸?shù)奈ㄒ浑娏魇怯呻娏髟此傻碾娏鳌Ｓ捎陂_關(guān)SI在第二時(shí)間間隔期間是非導(dǎo)通的，因此電流傳感器的電阻并且因而跨電流傳感器的電壓二者都相對(duì)高，從而允許通過(guò)電路部分DC2精確測(cè)量電流。在第二時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)，控制電路CC再次使調(diào)制開關(guān)MS在等于第一時(shí)間間隔的時(shí)間間隔內(nèi)導(dǎo)通。在此時(shí)間間隔期間，電路部分DCl生成LED電流，其等于在第二時(shí)間間隔期間測(cè)量到的通過(guò)傳感器的電流乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子，而且該LED電流被供應(yīng)給LED串直到下一個(gè)第二時(shí)間間隔開始。應(yīng)注意的是，通常將第一時(shí)間間隔選擇成遠(yuǎn)長(zhǎng)于第二時(shí)間間隔，例如是它的10倍長(zhǎng)。
[0018]應(yīng)注意的是，電流源可以被構(gòu)建成使得它還在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間生成電流。替代地，電流源CS可以僅在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間生成電流。
[0019]如上文所說(shuō)明的，當(dāng)多于一個(gè)的LED模塊與供電電路的輸出端子并聯(lián)連接時(shí)，由包含在LED模塊中的電流源所生成的電流的總和流過(guò)傳感器，并且供電電路將向所有LED模塊一起供應(yīng)總的LED電流，該LED電流等于通過(guò)傳感器的電流的幅度(如在第二時(shí)間間隔期間測(cè)量到的)乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子。
[0020]由電流源所生成的電流優(yōu)選地是依賴于溫度的，使得當(dāng)LED模塊中的LED的溫度增加時(shí)，生成較小的電流，以便防止LED可能損壞或者它們的壽命可能縮短。由電流源所生成的較小的電流導(dǎo)致較小的LED電流，從而引起溫度的降低或者防止溫度的進(jìn)一步增加。
[0021]圖3是針對(duì)圖2中所示的LED照明系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)的存在于供電電路的輸出端子之間的電壓隨時(shí)間的函數(shù)的示意性表示?？梢钥闯?，電壓分別在第一和第二時(shí)間間隔期間交替地為高壓(33V)和低壓(5V)。該實(shí)際實(shí)現(xiàn)中的預(yù)定的常數(shù)倍增因子大約為一千。
[0022]圖4示出電流源CS的實(shí)施例。電流源CS包括依賴于溫度的電阻器NTC。當(dāng)LED模塊的溫度增加時(shí)，由電流源CS所供應(yīng)的電流增加。
[0023]盡管在附圖和前文中已經(jīng)具體地圖示和描述了本發(fā)明，但是這些圖示和描述應(yīng)被視作說(shuō)明性或示例性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。
[0024]根據(jù)對(duì)附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的變型。在權(quán)利要求中，詞“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。某些措施被記載于相互不同的從屬權(quán)利要求中的僅有事實(shí)不表明這些措施的組合不能被有利地使用。
【權(quán)利要求】
1.LED照明系統(tǒng)，其包括: -用于供應(yīng)LED電流的供電電路，其裝配有: -用于連接到電壓供應(yīng)源的輸入端子(K1，K2)以及輸出端子(Κ3，Κ4)， -耦合于所述輸出端子之間的調(diào)制電路(MS，DC2)，其用于交替地將所述輸出端子之間的電壓維持在第一時(shí)間間隔期間的高水平和第二時(shí)間間隔期間的低水平， -用于感測(cè)在所述第二時(shí)間間隔期間通過(guò)所述輸出端子的電流的電流傳感器(Rl，R2，SI)， -耦合于所述輸入端子和所述輸出端子之間且耦合到所述電流傳感器的驅(qū)動(dòng)器電路(DC1，DC2)，其用于從所述電壓供應(yīng)源所供應(yīng)的供應(yīng)電壓生成所述LED電流并且用于在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間將所述LED電流供應(yīng)到所述輸出端子，其中所述LED電流等于由所述電流傳感器感測(cè)到的電流乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子， -LED模塊，其包括: -用于連接到所述供電電路的所述輸出端子的LED模塊輸入端子(Κ5，Κ6)， -率禹合于所述LED模塊輸入端子之間的LED負(fù)載(LS),其具有高于在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間存在于所述供電電路的所述輸出端子之間的電壓的正向電壓， -耦合于所述LED模塊輸入端子之間的電流源(CS)，其用于在所述LED模塊輸入端子連接到供電電源的輸出端子時(shí)，在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間生成通過(guò)所述電流傳感器的傳感器電流，所述傳感器電流等于所期望的LED電流除以所述預(yù)定的常數(shù)倍增因子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述調(diào)制電路包括: -與所述供電電路的第一輸出端子串聯(lián)耦合的調(diào)制開關(guān)(MS)， -耦合到所述調(diào)制開關(guān)的控制電極的控制電路(DC2)，其用于使所述調(diào)制開關(guān)在每一個(gè)第一時(shí)間間隔期間導(dǎo)通并在每一個(gè)第二時(shí)間間隔期間非導(dǎo)通，以及-低壓源(LVS)， 其中所述低壓電流源和所述電流傳感器包含在連接所述供電電路的所述輸出端子的串聯(lián)布置中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述串聯(lián)布置包括二極管(D1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中由所述電流源生成的電流的幅度是依賴于溫度的。
5.一種用于操作一個(gè)或多個(gè)LED模塊的方法，所述一個(gè)或多個(gè)LED模塊并聯(lián)連接并且每一個(gè)包括連接在LED模塊輸入端子之間且被電流源分流的LED負(fù)載，所述方法包括以下步驟: -向所述LED模塊輸入端子施加比所述LED負(fù)載LS的正向電壓低的電壓并且測(cè)量由包含在所述LED模塊中的電流源所生成的且流過(guò)傳感器的電流， -將所述LED模塊輸入端子之間的電壓提高到所述LED負(fù)載LS在其上傳導(dǎo)電流的值，并且向所述LED負(fù)載LS供應(yīng)具有等于所測(cè)量到的電流乘以預(yù)定的常數(shù)倍增因子的幅度的電流， -重復(fù)前兩個(gè)步驟。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK104206013SQ201380016846
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】G.W.范德維恩, W.J.科內(nèi)里斯森, T.C.范博德格拉文, P.A.M.德布魯克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司