用于改进led灯具的性能和一致性的电流反馈的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上设计控制固态照明设备。更具体地，这里所公开的各种发明装置和方法涉及实施反馈控制从而改善固态照明设备的性能和一致性。
【背景技术】
[0002]现有的包括发光二极管(LED)的固态灯具通常地包括利用离线功率转换器拓扑结构并且以开放环路的方式进行操作的功率电源。该功率电源可以包括存储了功率曲线并且输出作为控制信号的脉冲宽度调制(PWM)信号到功率因子控制(PFC)芯片的微控制器(μ C)，其在从90伏特AC到480伏特AC的通用输入电压范围对降压功率转换器的瓦特数进行调整。PFC芯片可以典型地具有相对于增益而言的高达约12%的容差。此外，LED的前向电压降同样依照装箱(bin)和驱动电流而变化。结果是，通常在完成用于装货或顾客使用的产品之前需要返工并且/或者改变现有的固态灯具在制造期间的功率电源内的电阻器从而调整电源/灯具的额定功率以满足所期望的规范，使得电源/灯具被校准从而发射具有符合期望规范的亮度的光。这种返工可能是耗时的且无效率的过程，并且当AC输入电压高于或低于其标称值或者位于电气低压(ELV)调光器的低端时可能会导致问题，而驱动电流的不一致性可能从灯具到灯具在视觉上显示出来。对于这些问题典型的解决方案包括限制低端调光从而使驱动电流中的低端不一致性模糊。然而这将导致靠近调光器的低端处的调节失效。
[0003]由此，将期望提供一种固态照明系统，其随时间保持了一致的照明电流以及亮度，降低或消除了在制造期间对电源/灯具进行返工的需要，实现了级联灯具的一致性低端调光，改善了调光器的兼容性和/或设置了照明电流的硬上限。
【发明内容】
[0004]大体上，在一方面，一种照明系统，包括连接到干线电压并且配置为响应于控制信号提供驱动电流的功率转换器；配置为提供指示着干线电压的振幅的电压感测信号的电压测量电路；包括响应于驱动电流发射光的至少一个LED串的发光二极管(LED)模块，并且配置为探测通过至少一个串的LED电流并且输出指示着探测到的LED电流的电流反馈信号；以及驱动器控制器，配置为响应于电压感测信号以及电流反馈信号输出控制信号。
[0005]在另一方面，一种照明驱动器，包括连接到干线电压的功率转换器并且配置为响应于控制信号提供驱动电流到固态照明负载；配置为提供指示着干线电压的振幅的电压感测信号的电压测量电路；以及驱动器控制器，配置为响应于电压感测信号以及指示着通过固态照明负载的照明电流的电流反馈信号输出控制信号，其中功率转换器提供驱动电流从而将照明电流维持在选择的恒定水平而无视干线电压的振幅。
[0006]在另一方面，一种控制固态发光负载的方法包括转换干线电压从而提供驱动电流到固态照明负载；生成指示着通过固态照明负载的照明电流的电流反馈信号；并且探测干线电压的振幅，其中所述转换包括响应于所探测到的干线电压的振幅和电流反馈信号而提供驱动电流从而将从固态照明负载发射的光维持在选择的恒定亮度。
[0007]如在这里用于本公开的目的，术语“LED”应当被理解为包括任何电致发光二极管或其他类型的能够响应于电信号生成辐射的基于载流子注入/结的系统。由此，术语LED包括但不限于各种响应于电流发射光的基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(0LED)、电致发光带以及类似。特别地，术语LED指的是可以配置为生成在红外光谱、紫外光谱以及可见光谱的各个部分(通常包括从接近400纳米到接近700纳米的辐射波长)中的一个或多个中的辐射的所有类型的发光二极管(包括半导体以及有机发光二极管)。LED的一些例子包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀LED、橙色LED、以及白色LED (在下面进一步讨论)。还应当理解的是LED可以配置为并且/或者被控制为针对给定的频谱(例如，窄带宽、宽带宽)生成具有各种带宽(例如，半高全宽，或者FWHM)的辐射，以及各种在给定的通用颜色分类之内的主波长。
[0008]例如，配置为基本上生成白光的LED的一个实施方式(例如，白色LED)可以包括多个管芯，其分别发射不同频谱的电致发光，这些电致发光组合以混合形成基本上白色的光。在另一个实施方式中，白光LED可以与将具有第一频谱的电致发光转换为不同的第二频谱的电致发光的磷光体材料相关联。在这种实施方式的一个例子中，具有相对短的波长以及窄的带宽频谱的电致发光对磷光体材料进行“栗浦”，其反过来辐射具有稍微宽泛的频谱的更长的波长辐射。
[0009]术语“光源”应当被理解为指代各种辐射源中的任一个或多个，所述辐射源包括但不限于基于LED的源(包括如上面所限定的一个或多个LED)、白炽源(例如，热丝灯，卤素灯)、荧光源、磷光源、高强度放电源(例如，钠蒸汽、水银蒸汽和金属卤化物灯)、激光器、其他类型的电致发光源以及其他。
[0010]给定的光源可以配置为生成在可见频谱内、可见频谱外或者二者的组合的电磁辐射。因此，术语“光”和“辐射”在此互换地使用。此外，光源可以包括作为整体组件的一个或多个滤波器(例如，颜色滤波器)、透镜、或其他光学组件。同样，应当理解的是光源可以针对包括但不限于指示、显示以及/或者照明的各种应用进行配置。“照明源”是特别配置为生成具有充分的强度从而有效地照明内部或外部空间的辐射的光源。在本上下文中，“充分的强度”指的是在空间或环境中生成的可见频谱中的充分的辐射功率(就辐射功率或“照明通量”而言，通常采用单位“流明”来表述来自光源的在所有方向上的总光输出，)从而提供环境照明(即，可以直接感知的光以及可以例如在被全部或部分感知之前从多个中间表面中的一个或多个进行反射的光)。
[0011]术语“频谱”应当被理解为指的是由一个或多个光源产生的辐射的一个或多个频率(或波长)。相应地，术语“频谱”指的不仅是在可见范围内的频率(或波长)，而且还有在红外、紫外以及全部电磁频谱的其他区域中的频率(或波长)。同样，给定的频谱可以具有相对窄的带宽(例如，具有基本上很少的频率或波长分量的FWHM)或者相对宽的带宽(具有各种相对强度的多个频率或波长分量)。应当理解的是给定的频谱可以是两个或多个其他频谱的混合结果(例如，混合分别从多个光源发射的辐射)。
[0012]术语“照明灯具”在这里用来指代以特定外形规格、构件或封装的一个或多个照明单元的实施方式或布置。术语“照明单元”在这里用来指代包括一个或多个相同类型或不同类型的光源的装置。给定的照明单元可以具有多种用于光源的安装布置、壳体/外壳布置和形状以及/或电气和机械连接配置中的任一个。此外，给定的照明单元可选地可以与各种其他与光源的操作相关的组件(例如，控制电路)相关联(例如，包括、耦合到并且/或者封装在一起)。“基于LED的照明单元”指的是包括一个或多个诸如上面所讨论过的一个或多个LED串的基于LED的光源的照明单元，其单独地存在或者与其他非基于LED的光源相组合。“多通道”照明单元指的是基于LED或者非基于LED的照明单元，其包括至少两个配置为分别生成不同辐射频谱的光源，其中每个不同的源频谱可以被称为多通道照明单元的“通道”。
[0013]术语“控制器”在此大体上用于描述与一个或多个光源的操作相关的各种装置。控制器可以用多种方式(例如通过专用的硬件)来实施从而执行这里所讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个例子，其采用了一个或多个可以利用软件(例如，微编码)进行编程从而执行这里所讨论的各种功能的微处理器。控制器可以通过或者不通过采用处理器来实施，并且还可以实施为执行一些功能的专用硬件以及执行其他的功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关的电路)的组合。在本公开的各种实施例中所采用的控制器组件的例子包括但不限于传统的微处理器、特定应用集成电路(ASIC)以及现场可编程门阵列(FPGA) ο
[0014]在各种实施中，处理器或者控制器可以与一个或多个存储介质(在此一般地称为“存储器”，例如，诸如RAM、PR0M、EPR0M以及EEPR0M、软盘、高密度盘、光盘、磁带等的易失和非易失计算机存储器)相关联。在一些实施方式中，存储介质可以利用一个或多个程序进行编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行所述程序时，执行这里所讨论的至少一些功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器之内或者可以为可移植的，从而存储在其上的一个或多个程序可以被加载进处理器或控制器以便实施这里讨论的本发明的各个方面。在这里用作一般意义上的术语“程序”或“计算机程序”指代可以用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机编码(例如，软件或微代码)。
[0015]这里所使用的术语“可寻址的”指的是配置为接收目标在于包括其本身的多个的设备的信息(例如，数据)并且选择性地对目标在于其的特定信息进行响应的设备(例如，普通的光源、照明单元或灯具、与一个或多个光源或照明单元相关联的控制器或处理器、其他非照明相关的设备等)。术语“可寻址的”通常与联网环境(或者“网络”，在下面进一步讨论)相关使用，其中经由某一通信介质或某些通信介质将多个设备耦合在一起。
[0016]在一种网络实施中，耦合到网络的一个或多个设备可以用作耦合到网络的一个或多个其他设备的控制器(例如，处于主机/从机关系)。在另一个实施中，联网环境可以包括一个或多个配置用于控制耦合到网络的一个或多个设备的专用控制