LED照明系统和控制器、控制多个LED的方法技术方案

本发明专利技术公开一种LED照明系统，包括：散热器；多个LED串，以及控制器，每个LED串包括一或多个LED，该一或多个LED各自具有结并且被安装在散热器上，该控制器包括存储器单元和处理器，并且被配置成供应电流至该LED串中的每个串；该处理器包括：第一温度估计子单元，其被配置成产生LED串中的一个串的结温度的估计；散热器温度估计子单元，其被配置成从第一估计来估计散热器单元的温度；以及第二温度估计子单元，其被配置成从散热器的所估计的温度来提供第二LED串的结温度的估计。本发明专利技术还公开一种用于运行多个LED的控制器以及运行多个LED的方法。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及LED照明系统、其对应的控制器，并且涉及控制多个LED的方法。
技术介绍
LED的结温度的认识可用于控制LED的输出。通常，LED的峰值波长和所感知的颜色取决于运行温度。此外，LED的发光强度可随温度而变化。虽然能够测量LED的温度，但是在关键区域也就是说结中的温度通常不是可直接获取的，结通常是常规的LED的pn结。在将LED安装在散热器上的情况下，为了估计在所测量的散热器温度和LED结之间的温度偏移，温度传感器通常可被安装在散热器上，并且通过产生布置的热模型从所测量的散热器温度来估计LED的温度。最近，本申请人已经开发出基于LED的电特性来直接估计LED的结温度的技术。此类技术不需要使用独立的温度传感器，并且可以被称为“无传感器式感测”。明确地说，已经认识到LED的LED电流-电压特性(“IV曲线”)具有与温度的定义明确的关系。甚至在指定的工作电流下在LED两端的电压的单个测量值可因此用于根据众所周知的二极管方程式估计LED结温度：I=I0.(eq.(V-I.RS)nkT-1).]]>本申请人已经改进这些技术以从在高电流下在LED两端的电压和在相对较低电流下在LED两端的电压提供结温度的估计结温度。通常，高电流可以约为10mA至10A，并且相对较低电流可以约为100μA或更小。明确地说，在期望测量多个LED的温度的应用中，应用此类技术所需的处理能力可为相当大并且不易于获得的。此类应用包括需要具有匹配的工作波长的LED阵列的使用情况，或组合不同颜色的LED(例如，红、绿和蓝-RGB，或红、绿、蓝和白-RGBW)以提供特定发光亮度和所感知颜色的应用。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，提供LED照明系统，其包括：散热器；多个LED串，以及控制器，该多个LED串各自具有结并且被安装在散热器上，该控制器包括存储器单元和处理器，并且被配置成供应电流至LED串中的每个串；其中该处理器包括：第一温度估计子单元，其被配置成产生第一估计，该第一估计为LED串中的一个串的LED的结温度的估计；散热器温度估计子单元，其被配置成从第一估计来估计散热器单元的温度；以及第二温度估计子单元；，其被配置成提供第二估计，该第二估计为从散热器的所估计的温度来估计第二LED串中的LED的结温度的估计。因此，根据此方面的LED照明系统，LED串中的每个串并不需要独立的温度-测量部件或电路系统。此外，该系统提供了用于估计多个LED中的其它LED的结温度的单个LED串的结温度的估计，该多个LED共享同一散热器。因此，根据此方面，并不需要直接估计所有LED串的结温度。如将关于具体实施例在下文更详细地描述，此方面依赖于从LED串的结温度来计算散热器温度。本专利技术人已经了解，至少为了本专利技术的目的，从运行LED的温度来估计散热器温度会是有益的，这并非反之亦然。在一或多个实施例中，控制器单元被配置成在估计阶段期间供应PWM电流至第一LED串，在估计阶段期间PWM具有高电流时间，以及电流为非零的低电流时间。因此，PWM电流可以以交替的高电流和低电流时间(“高-低”)的形式被供应，低电流为足够小以至于由LED发出的光为可忽略的。PWM电流在仅估计阶段期间可为“高-低”，或在其它运行时间期间(例如当LED正在提供发光输出而并不估计温度时)可为高-低。可替换的是，PWM的低电流时间可不占据脉冲之间的整个间隙，如将在下文更详细地描述。在一或多个实施例中，第一温度估计子单元被配置成在估计阶段期间从在高电流部分期间在第一LED串两端的电压和在低电流部分期间在LED两端的电压之间的差值提供第一LED串的结温度的估计。在一或多个其它实施例中，控制器单元被配置成供应具有高电流部分和低电流部分的PWM脉冲，并且第一温度估计子单元被配置成在低电流部分期间从在LED两端的电压提供第一LED串中的LED的结温度的估计。在一或多个实施例中，散热器温度估计子单元被配置成从通过第一LED串的平均电流和第一LED串中的LED的所估计的结温度来估计散热器。平均电流可以被定义为穿过LED的总电荷除以PWM周期。在PWM由高电流(I_high)和零电流组成的实施例中，则仅通过I_high乘以PWM占空比(占空比处于0(也就是说永久断开)和1或100％(也就是说永久接通)之间)给出平均电流。在一或多个实施例中，存储器单元被配置成存储查询表，该查询表限定在第一LED串中的LED的结温度和多个平均电流的散热器温度之间的温度差，并且散热器温度估计子单元被配置成使用查询表来估计散热器温度。查询表可另外限定在第二LED串中的LED的结温度和多个平均电流的散热器温度之间的温度差，并且第二LED估计子单元被配置成使用查询表来估计第二LED串中的LED的结温度。此查询表可以在存储器上相对密集——但在处理需要上相对较轻。本公开延伸到的替代实施例将是显而易见的，例如在不使用查询表的情况下，而在平均电流和温度偏移之间的关系例如通过执行至所测量数据的线性或二次“最佳拟合”来确定，并且所得系数用于估计任何特定平均电流的偏移。在一或多个实施例中，LED系统包括红色LED串、蓝色LED串、绿色LED串和白色LED串，并且第一LED串为红色LED串。在一或多个其它实施例中，多个LED串另外包括白色LED串。根据本公开的系统和方法确切地说可用于应用中，在该应用中LED串为不同颜色的LED，这是由于即使具有相同的平均电流，不同颜色的LED仍可以具有随温度的显著不同变化(如将在下文中更详细论述)并且在显著不同温度下运行。在此类多颜色LED系统中，可以方便地直接估计一或多个红色LED的结温度并且使用该结温度以间接估计其它LED的结温度。如将在下文中进一步论述，红色LED趋向于具有比其它颜色LED更高的温度灵敏度(对于发光输出和峰值波长两者)。根据本公开的另一方面，提供一种控制器，其被配置成用于LED系统中，该LED系统具有散热器和多个LED串(110、111、112、113)，每个串包括一或多个LED，该一或多个LED各自具有结(115)并且被安装在散热器上，控制器包括：存储器单元(310)和处理器(320)，并且被配置成供应相应电流至LED串中的每个串；其中处理器包括：第一温度估计子单元(322)，其被配置成产生第一估计，该第一估计为LED串中的一个串的LED的结温度的估计；散热器温度估计子单元(324)，其被配置成从第一估计来估计散热器单元的温度；以及第二温度估计子单元(326)，其被配置成提供第二估计，该第二估计为从散热器的所估计的温度来估计第二LED串中的LED的结温度的估计。根据本公开的另一方面，提供估计多个LED串的温度的方法，该多个LED串各自具有结并且被安装在共用散热器上并且被供应相应PWM电流，该方法包括：估计多个LED串中的第一LED串的结温度；从第一LED串的结温度的估计来估计散热器的温度；以及从散热器的所估计的温度来估计多个LED串中的第二LED串的温度。在一或多个实施例中，估计第一LED串的温度包括在第一LEDPWM电流的高电流部分期间测量在LED串两端的第一电压，在第一LEDPWM电流的低电流部分期间测量在LED串两端的第二电压，并且从在第一电压和第二电压之间的差值来估计结温度。在一或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED照明系统，其特征在于，包括：散热器；多个LED串(110、111、112、113)，每个串包括一或多个LED，所述一或多个LED各自具有结(115)并且被安装在所述散热器上，以及控制器(300)，其包括存储器单元(310)和处理器(320)并且被配置成供应相应电流至所述LED串中的每个串；其中所述处理器包括：第一温度估计子单元(322)，其被配置成产生第一估计，所述第一估计为估计所述LED串中的一个串的所述LED的所述结温度的估计；散热器温度估计子单元(324)，其被配置成从所述第一估计来估计所述散热器单元的温度；以及第二温度估计子单元(326)，其被配置成提供第二估计，所述第二估计为从所述散热器的所述所估计的温度来估计第二LED串中的LED的结温度的估计。

【技术特征摘要】
2015.07.02 EP 15175023.91.一种LED照明系统，其特征在于，包括：散热器；多个LED串(110、111、112、113)，每个串包括一或多个LED，所述一或多个LED各自具有结(115)并且被安装在所述散热器上，以及控制器(300)，其包括存储器单元(310)和处理器(320)并且被配置成供应相应电流至所述LED串中的每个串；其中所述处理器包括：第一温度估计子单元(322)，其被配置成产生第一估计，所述第一估计为估计所述LED串中的一个串的所述LED的所述结温度的估计；散热器温度估计子单元(324)，其被配置成从所述第一估计来估计所述散热器单元的温度；以及第二温度估计子单元(326)，其被配置成提供第二估计，所述第二估计为从所述散热器的所述所估计的温度来估计第二LED串中的LED的结温度的估计。2.根据权利要求1所述的LED系统，其特征在于，所述控制器被配置成在估计阶段期间供应PWM电流至所述第一LED串，在所述估计阶段期间所述PWM具有高电流时间，以及所述电流为非零的低电流时间。3.根据权利要求2所述的LED系统，其特征在于，所述第一温度估计子单元被配置成在所述估计阶段期间，从在所述高电流时间期间在所述第一LED串两端的电压和在所述低电流时间期间在所述第一LED串两端的电压之间的差值，提供所述第一LED串中的所述LED的所述结温度的所述估计。4.根据权利要求2所述的LED系统，其特征在于，所述第一温度估计子单元被配置成从在所述低电流时间期间在所述第一LED串两端的电压提供所述第一LED串中的所述LED的所述结温度的所述估计。5.根据在前的任一项权利要求所述的LED系统，其特征在于，所述散热器温度估计子单元被配置成从通过所述第一LED串的平均电流和所述第一LED串中的所述LED的所述所估计的结温度来估计所述散热器温度。6.根据权利要求5所述的LED系统，其特征在于，所述存储器单元被配置成存储查询表，所述查询表限定在所述第一LED串中的所述LED的所述结温度和多个平均电流的所述散热器温度之间的温度差，并且所述散热器温度估计子单元被配置成使用所述查询表来估计所述散热器温...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·塞曾，马克·维兰明斯，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL