CN101682952B - 可靠的照明系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种照明系统(1)及其应用，其特别适用于具有高功率发光二极管(LED)的照明系统(1)领域。照明系统(1)包括具有存储器设备(4)的控制电路(3)以及刷新电路(10)，并且刷新电路(10)适于防止由于LED的高的操作温度造成的存储器设备(4)的保留时间的减少而引起的存储器设备(4)的数据丢失。

Description

可靠的照明系统

技术领域

本发明涉及照明系统、照明系统的用途以及驱动照明系统的方法。

背景技术

在US2005/0157515A1中，公开了一种发光二极管光源，该光源具有：印刷电路板，其具有多个侧面；多个RGB LED单元，其设置在印刷电路板的一个侧面上并且每个单元具有红色LED、绿色LED和蓝色LED；以及至少一个控制单元，其连接到RGB LED单元中的每个LED并且控制该LED的驱动电流。RGB LED单元中的每一个发射具有稳定色温的白色光。控制单元具有用于存储每个LED的驱动电流数据的存储器。虽然该文献描述了由于LED制造过程中的变化，因而可以对每个LED执行校准过程，并且可以将校准过程期间收集的特征数据存储到控制单元的存储器中以便控制LED的色温，但是没有认识到操作期间由LED本身造成的问题。特别地，LED产生的热量严重影响了LED的操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种在发光设备的整个寿命期间可靠操作的照明系统。

这个目的是借助于一种照明系统来实现的，该照明系统包括至少一个发光设备、具有存储器设备的控制电路和刷新电路以及至少一个光传感器，其中所述发光设备为发光二极管(LED)，所述刷新电路适于通过恢复存储器设备中存储的数据来防止存储器设备的数据丢失，所述光传感器适于测量照明系统的光输出并且所述刷新电路还适于根据所述光传感器的测量结果修改存储器设备中保存的数据。

一个或多个发光设备(例如发光二极管(LED))产生的热量可能不仅影响LED本身的光输出，而且影响存储用于借助于控制电路控制照明系统的数据的存储器设备。在包括发光设备(比如卤素灯或HID灯)的未来的照明系统中，可能也需要用于例如无线通信(例如依照ZigBee协议)的存储器设备。在照明系统的操作期间，由于发光设备产生的热量的原因，诸如发光设备的通信地址之类的识别数据可能会丢失。

当今的存储器设备(例如μCs OTP和EEPROM单元)被使用以便借助于电荷将信息保留在电隔离的导电层上。表示信息借助于存储器设备得到保留而没有这样的μCs OTP和EEPROM单元的数据丢失的时间的保留时间(retention time)在85℃下为大约20年，但是该保留时间随着温度的升高大约呈指数下降。特别地，高功率LED与一方面高的LED温度以及另一方面50000小时及以上的长寿命的组合加重了这一问题。例如120℃及以上的高LED温度可能导致存储器设备的保留时间小于LED的寿命，从而造成照明系统的不可靠操作。包括存储器设备的控制电路与刷新电路的组合防止了该问题。刷新电路通过恢复例如提供给μCs OTP或EEPROM单元的原始电荷来刷新借助于存储器设备存储的数据。数据一旦借助于存储器设备而被存储，就可以在照明系统的整个寿命期间得到维持。照明系统中的刷新电路的优点并不像μCs OTP和EEPROM单元那样限于基于电荷的存储器设备。基于例如铁电材料的磁化的存储器设备(例如磁阻式随机存取存储器)或者甚至光学存储器的保留时间也可能取决于存储器设备的操作温度。所述照明系统还可以配备控制发光设备(例如LED)的操作温度的系统。此外，许多常量存储技术的确具有有限数量的可以可靠实现的写入周期。存储器刷新周期应当仅在需要时才开始。因此，本发明的另外的目的是将重写保持为最少。

所述照明系统还包括至少一个光传感器，该光传感器适于测量照明系统的光输出并且刷新电路还适于根据光传感器的测量结果修改存储器设备中保存的数据。在照明系统的寿命期间，一个或多个发光设备的取决于操作条件(施加的电流、温度等等)的色点和/或亮度，并且特别是在LED用作发光设备的情况下，可能由于材料的老化而变化。因此，必须更新在LED的寿命之初存储在存储器设备中以便保证LED照明设备的限定的光输出的校准数据。刷新电路以及测量照明系统的光输出的光传感器或者测量单独的LED的光输出的光传感器的组合允许通过使用光传感器的测量结果来调节存储器设备中存储的数据。这可以例如借助于在特定操作时间之后执行的校准序列来完成。在校准过程期间，在例如不同的操作条件下测量照明系统或者例如单独的LED的光输出，从而得到可以用来在恢复数据期间调节先前存储在存储器设备中的数据的数据集合。此外，如果确定了照明系统或者例如单独的LED的光输出(亮度和/或颜色)相比于参考光输出的限定的偏差，那么所述光传感器可以用来开始恢复存储器设备中存储的数据。如果测量了这种偏差，那么可以启动上面提到的校准过程，并且在随后恢复数据期间可以调节先前存储在存储器设备中的数据。此外，光传感器和存储器状态传感器或系统状态指示器的组合可以用来保证照明系统的可靠操作。

在本发明的另外的实施例中，所述照明系统还包括存储器状态传感器，并且该存储器状态传感器适于根据存储器设备的状态触发刷新电路。该存储器状态传感器用来估计或确定其中借助于存储器设备存储的数据丢失的时刻，这意味着例如μCs OTP或EEPROM单元中存储的电荷减少到低于区分二进制0和二进制1所需的特定阈值。该存储器状态传感器可以是测量存储器设备的操作温度的温度传感器。该温度传感器的测量数据可以用来通过使用特定存储器设备的保留时间的先前确定的温度依赖关系而估计该存储器设备的保留时间。借助于存储器设备存储的数据根据温度传感器的测量结果而被刷新或恢复。在一种可替换的方法中，所述存储器状态传感器可以是循环地测量例如μCs OTP或EEPROM单元的电荷的电荷传感器。将测试μCs OTP或EEPROM单元两端的电压与参考电压进行比较可以是存储器状态传感器的一个特殊的实施例。用于这种测量的μCs OTP或EEPROM单元可以是用于存储数据的一个或多个存储器单元或者仅用于测量所述存储器设备的状态(电荷)的一个或多个专用测试存储器单元。在另一种方法中，例如通过使用更少的面积使得测试存储器单元随着时间而更易于记忆丢失来有意使测试存储器单元比主存储器单元更差。测量以不同的方式完成。因此，测试单元A用“1”充电，测试单元B用“0”充电。差分运算放大器装置用来测量这两个单元之间的电荷差值，并且当不再找到某个最小差值时，开始刷新周期。在基于例如铁电材料的磁化的存储器设备的情况下，可以例如通过循环地测量测试存储器单元的电阻来测量该测试存储器单元的磁化。光学存储器设备的高的操作温度造成的相变可以通过测试存储器单元的反射率测量来测量。

在本发明的另一个实施例中，所述照明系统还包括系统状态指示器并且该系统状态指示器适于根据照明系统的状态触发刷新电路。取决于特定发光设备(例如LED)中的平均操作条件，也可以确定保留时间的绝对下限。然后，可以在小于保留时间的预定操作时间之后或者例如在打开LED照明设备之后循环地恢复借助于存储器设备存储的数据。

依照本发明的照明系统可以用于：

-办公照明系统

-家庭应用系统

-商店照明系统，

-家居照明系统，

-重点照明系统，

-聚光照明系统，

-影剧院照明系统，

-光纤应用系统，

-投影系统，

-自亮显示系统，

-像素化显示系统，

-分段显示系统，

-警告标志系统，

-医疗照明应用系统，

-指示符标志系统，以及

-装饰照明系统

-便携式系统

-汽车应用

-温室照明系统

-传感器应用

本发明的另外的目的是提供驱动照明系统的可靠方法。

这个目的是借助于驱动照明系统的方法来实现的，所述照明系统包括至少一个发光设备、具有存储器设备的控制电路、刷新电路以及至少一个光传感器(6)，其中所述发光设备为发光二极管(LED)，该方法包括步骤：

-将数据存储到存储器设备中；

-借助于控制电路控制照明系统，借助于光传感器测量照明系统的光输出；以及

-借助于刷新电路刷新借助于存储器设备存储的数据，这是通过以下操作来实现的：根据光传感器的测量结果恢复存储器设备中存储的数据，或者

-借助于刷新电路根据光传感器的测量结果修改存储器设备中保存的数据。

刷新数据意味着恢复原始或先前保存的数据，待恢复的所述数据可以被实现。待恢复的数据的实现可能例如涉及由于取决于操作时间和/或操作条件的材料老化而引起的照明系统或者单个发光设备(例如LED)的光输出(例如亮度、色点)质量的先前确定的变化，并且描述光输出质量的变化的数据也可以借助于存储器设备来存储。存储器设备中存储的数据的刷新可以借助于发光设备的操作时间、操作条件(例如发光设备的操作期间存储器设备的温度)、借助于如上所述的存储器状态传感器和/或光传感器确定的借助于存储器设备存储的数据的状态来触发。所述光传感器还可以用来根据照明系统或者单个发光设备的实际光输出实现借助于刷新电路恢复所述数据。

附图说明

现在将参照附图更详细地解释本发明，在附图中，相同的附图标记表示相似的部分，并且在附图中：

图1示出了依照本发明的照明系统的第一实施例的基本示意图。

图2示出了依照本发明的刷新电路的一个实施例的基本示意图。

图3示出了依照本发明的照明系统的第二实施例的基本示意图。

图4示出了依照本发明的照明系统的第三实施例的基本示意图。

具体实施方式

图1中绘出的照明系统1的基本示意图示出了四个LED 2。这四个LED 2串联连接到控制电路3。控制电路3控制光输出(例如亮度)，或者如果使用了彩色LED，则控制单个LED的颜色。控制电路3连接到存储器设备4，该存储器设备例如为EEPROM，其中存储了控制LED2所需的数据。借助于存储器设备4存储的数据包括单个LED 2的校准数据和特征线。存储器设备4还经由接口20连接到刷新电路10。如图2所示，刷新电路10包括控制器10和缓冲存储器12。在比照明系统1的存储器设备4的保留时间更短的预定操作时间t1之后，控制器11在第一步骤中将借助于存储器设备4存储的数据拷贝到缓冲存储器12。在随后的步骤中，控制器11利用缓冲存储器12中存储的数据覆盖借助于存储器设备4存储的数据。在恢复数据之后，控制器将照明系统的操作时间回设为零。刷新电路10保证了借助于存储器设备4存储的数据在照明系统1的整个寿命期间得到保护。

在图3中，示出了依照本发明的另外的实施例。与图1所示实施例相比较，三个LED并联连接到控制电路3。此外，存储器状态传感器13连接到刷新电路10。存储器状态传感器13为测量存储器设备4的操作温度的温度传感器(例如热电偶PT100或者基于半导体的PTC)。借助于存储器状态传感器测量的测量数据被传送到如图2所示的刷新电路10的控制器11。该控制器基于借助于存储器状态传感器13测量的测量数据以及存储器设备4的保留时间的温度依赖关系计算到必须如上所述借助于刷新电路10恢复借助于存储器设备存储的数据时剩余的时间。在任何数据丢失可能发生之前，借助于存储器设备存储的数据借助于刷新电路10进行恢复。此外，照明系统1安装在热扩散设备30上。热扩散设备30可以是无源热沉或者热沉和例如有源受控风扇的组合。可以使用借助于存储器状态传感器13测量的温度来控制该风扇。照明系统1的温度保持恒定，从而在LED 2的光输出方面保证了可靠的操作。由于借助于刷新电路10，存储器设备4可以耐受高的操作温度而没有数据丢失这一事实，冷却努力可以为低，从而减少了照明系统1的成本。

在依照本发明的另外的实施例中，照明系统1包括光传感器6，如图4所示。光传感器6由3个彩色LED 2包围，这些LED 2设置成三角形状。这些LED 2为红色LED 2、蓝色LED 2和绿色LED 2，其并联连接到控制电路。光传感器6为光电池，其对LED 2发射的3个不同的波长敏感。如果时间段t 1已经过去，那么刷新电路10启动上面结合图1所述的借助于存储器设备4存储的数据的恢复过程。与结合图1所述的恢复过程不同的是，该恢复过程包括步骤：

·将存储器设备4中存储的数据拷贝到缓冲存储器12中

·在借助于控制电路3施加到LED的不同功率水平下启动借助于光传感器6的LED 2的校准测量(启动信号可以由刷新电路10的控制器11给出)

·将校准测量的结果与拷贝到缓冲存储器12中的校准数据(为借助于存储器设备4存储的数据的一部分)进行比较

·借助于控制器11使用校准测量的测量结果调节借助于缓冲存储器12存储的校准数据

·利用缓冲存储器12中存储的经过调节的数据覆盖借助于存储器设备4存储的数据

光传感器6允许把例如导致照明系统2的光输出变化的LED 2的老化考虑进来。存储在存储器设备4中的经过调节的数据补偿了这样的老化效应并且保证了LED照明设备1在LED 2的整个寿命期间的可靠操作。此外，可以调节时间段t1以适应LED的期望的老化。

针对特定实施例并且参照某些附图描述了本发明，但是这不应当在限制的意义上进行解释，因为本发明仅由所附权利要求书限制。权利要求中的任何附图标记都不应当被视为对其范围的限制。所描述的附图仅仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，出于说明的目的，某些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制。在本说明书和权利要求书中使用措词“包括/包含”的地方，它并没有排除其他的元件或步骤。除非另有具体声明，在提及单数名词时使用不定冠词或定冠词(例如“一”或“该”、“这个”)的地方，这包括该名词的复数。

此外，本说明书和权利要求书中的措词第一、第二、第三等等用于区分相似的元件，并不一定用于描述连续顺序或时间顺序。应当理解的是，这样使用的措词在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以与本文描述或图示的顺序不同的顺序操作。

此外，本说明书和权利要求书中的措词顶部、底部、第一、第二等等用于描述的目的，并且不一定用于描述相对的位置。应当理解的是，这样使用的措词在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以与本文描述或图示的取向不同的取向操作。

本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。

Claims (7)

1.照明系统(1)，包括至少一个发光设备(2)、具有存储器设备(4)的控制电路(3)、刷新电路(10)以及至少一个光传感器(6)，并且所述刷新电路(10)适于通过恢复存储器设备(4)中存储的数据来防止存储器设备(4)的数据丢失，以及所述光传感器(6)适于测量照明系统(1)的光输出并且所述刷新电路(10)还适于根据光传感器(6)的测量结果修改所述存储器设备中保存的数据。

2.依照权利要求1的照明系统(1)，其特征在于，发光设备(2)为发光二极管(LED)。

3.依照权利要求1的照明系统(1)，还包括存储器状态传感器(13)，并且该存储器状态传感器(13)适于根据存储器设备(4)的状态触发刷新电路(10)。

4.依照权利要求1的照明系统(1)，还包括系统状态指示器，并且该系统状态指示器适于根据该照明系统的状态触发刷新电路(10)。

5.依照权利要求1的照明系统(1)，并且光传感器(6)适于根据光传感器(6)的测量结果触发刷新电路(10)。

6.一种包括依照权利要求1-5中任何一项的照明系统(1)的系统，该系统用于以下应用中的一个或多个中：

-办公照明系统，

-家庭应用系统，

-商店照明系统，

-家居照明系统，

-重点照明系统，

-聚光照明系统，

-影剧院照明系统，

-光纤应用系统，

-投影系统，

-自亮显示系统，

-像素化显示系统，

-分段显示系统，

-警告标志系统，

-医疗照明应用系统，

-指示符标志系统，

-装饰照明系统，

-便携式系统，

-汽车应用，

-温室照明系统，以及

-传感器应用。

7.一种驱动照明系统(1)的方法，所述照明系统包括至少一个发光设备(2)、具有存储器设备(4)的控制电路(3)、刷新电路(10)以及至少一个光传感器(6)，该方法包括步骤：

-将数据存储到存储器设备(4)中；

-借助于控制电路(3)控制照明系统(1)；

-借助于所述光传感器(6)测量所述照明系统(1)的光输出；以及

-根据光传感器(6)的测量结果，借助于刷新电路(10)通过恢复存储器设备(4)中存储的数据来刷新借助于存储器设备(4)存储的数据，或者根据光传感器(6)的测量结果，借助于刷新电路(10)修改存储器设备(4)中保存的数据。

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