具有均匀LED亮度的照明系统技术方案

公开为提供在串中串联连接的LED的均匀亮度的固态照明系统。在一些实施例中，所述LED可以直接从干线被供电，以使得不需要开关模式电源供给或者与其关联的输出储存器元件。在一些这样的情形中，线性调节器和开关可以用来控制通过LED的电流以提供均匀的亮度。其它实施例可以与基于开关模式的驱动器拓扑结构和/或与LED簇并联耦合的储存器元件一起使用。在任何这样的情形中，控制逻辑（例如，微控制器或者其它合适的控制器）因此可以用来控制开关以提供均匀的亮度并且在一些情形中以减轻没有SMPS输出储存器元件的问题 。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】公开为提供在串中串联连接的LED的均匀亮度的固态照明系统。在一些实施例中，所述LED可以直接从干线被供电，以使得不需要开关模式电源供给或者与其关联的输出储存器元件。在一些这样的情形中，线性调节器和开关可以用来控制通过LED的电流以提供均匀的亮度。其它实施例可以与基于开关模式的驱动器拓扑结构和/或与LED簇并联耦合的储存器元件一起使用。在任何这样的情形中，控制逻辑（例如，微控制器或者其它合适的控制器）因此可以用来控制开关以提供均匀的亮度并且在一些情形中以减轻没有SMPS输出储存器元件的问题?。【专利说明】具有均匀LED亮度的照明系统相关申请 本申请要求2012年I月20日提交的美国临时申请N0.61/588，838的优先权。这些申请中的每个通过参考整体结合在本文中。
本申请涉及照明系统，并且更具体地涉及配置成提供均匀LED亮度的发光二极管(LED)照明系统。
技术介绍
发光二极管(LED)和驱动电路能够电连接来提供给定的发光系统。典型的驱动电路配置有开关模式电源供给拓扑结构，并且包含了与被供电的LED串并联的滤波电容器。取决于输入电源，在拓扑结构中可能也包括桥式整流器。任选地，也可以添加与LED串串联的线性电阻控制器。 【专利附图】【附图说明】 图1示意性地图解了依据本专利技术的实施例能够被配置并被使用的零能量储存器(ZES) LED驱动器。 图2a示意性地图解了依据本专利技术的一个示例实施例配置的照明系统。 图2b图示性地图解了依据本专利技术的实施例的图2a中所示的系统的操作原理。 图3a示意性地图解了依据本专利技术的一个示例实施例的配置有恒流源和电流测量电路的照明系统。 图3b示意性地图解了依据本专利技术的一个示例实施例的图3a中所示的恒流源和电流测量电路的进一步细节。 图4图解了依据本专利技术的一个示例实施例的配置成产生随机开关样式的示例体系结构。 图5图解了依据本专利技术的一个示例实施例配置的能够被用来实施LED驱动器系统的示例开关体系结构。 图6a和6b分别图解了依据本专利技术的一个示例实施例的被配置用于辅助电压产生以给LED驱动器系统的控制器或者控制逻辑和/或开关供电的操作原理和示例体系结构。 图6c图解了依据本专利技术的另一个示例实施例的能够在图6b的体系结构中使用的替代组件。 图7a和7b图解了依据本专利技术的其他示例实施例的被配置用于辅助电压产生以给LED驱动器系统的控制器或者控制逻辑和/或开关供电的替代体系结构。 图8a到图Se是图解了依据本专利技术的各种实施例配置的开关控制方案的流程图。 图9示意性地图解了依据本专利技术的一个示例实施例能够被使用的单个LED块。 图10示意性地图解了依据本专利技术的一个示例实施例的其中数量为K个的LED块与电流限制器件(CLD) 一起串联连接的单串模式器件。 图lla-b图示性地图解了依据本专利技术的实施例的其中微控制器实施先开先断(FIFO)开关策略的单串模式。 图12示意性地图解了依据本专利技术的实施例的ZES配置的多串模式应用。 图13示意性地图解了依据本专利技术的示例实施例配置的具体的示例照明器件。 图14示意性地图解了依据本专利技术的另一个实施例配置的结合光引擎的照明器件。 【具体实施方式】 公开了用于提供在串中串联连接的发光二极管(LED)的均匀亮度的固态照明系统。在一些实施例中，LED可以直接从干线进行供电，以使得不需要开关模式电源供给(SMPS)。在这种情形中，线性调节器和开关可以用来控制通过LED的电流以提供均匀的亮度。由于在这种情形中没有SMPS，因此不需要SMPS输出储存器元件(例如，典型地是电容器或者有时是电感器或者两者的组合)或者与其关联的显著能量储存器。其他实施例可以与基于开关模式的LED驱动器拓扑结构和/或与LED簇(cluster)并联耦合的储存器元件一起使用。在任何这种情形中，数字控制逻辑(例如，微控制器或者其他合适的控制器)因此可以用来控制开关以提供均匀的亮度并且一些情形中以减轻没有SMPS输出储存器元件的问题。在一些实施例中，尽管可以使用其他开关样式，但是控制逻辑提供的开关样式可以实际上是随机的。 总体综沭正如前面所指出的，LED和驱动电路可以电连接以提供照明系统。典型的驱动电路包含能量储存器元件，诸如驱动器输出上的电容器。在这样的典型系统中，正由驱动器供电的LED串中的LED的亮度均匀性能够通过使用能量储存器元件来实现。这些能量储存器元件允许近似恒定的电流流经LED，而不管LED驱动器的电压和电流的输入波形(在使用AC干线电压作为输入的系统中，功率正以两倍线频率脉动，即使没有功率因数校正电路)。 在一些情形中，驱动电路可以配置成不带有能量储存器元件，以便提供所谓的零能量储存器(ZES)配置。用于LED串的一个这样的示例ZES驱动器电路图解在图1中。可以看出，一串LED (LED的串联连接)被细分成N组(一组，有时在本文中称作簇，可以包含单个LED或者一排串联和/或并联连接的LED ；所示的示例包含了每组三个串联连接的LED )。这些组被并联连接的可控开关swl、sw2、…、swN短路，这些开关可以用基于晶体管或者其它合适的开关技术实施。可以进一步看出，这些开关响应于控制电路，所述控制电路被配置成:(通过Rsmse)感测流经LED的电流；以及取决于沿正弦波的实际电压值来控制开关，从而针对线路的瞬时电压(或者供给电压)调整LED串的有效长度。干线或者其它外部源耦合到整流器电路(Dl到D4和Cin)。ZES驱动器电路的额外细节可以在之前结合的美国申请N0.13/229,611中找到。这种ZES电路拓扑结构可能容易受到与LED串末尾处的像素(LED)(靠近图1中的Str-)相比LED串起始处的像素(LED)(靠近图1中的Str+)之间显著的亮度差的影响，假设每组相同的像素和像素(LED)数目。照此，一些LED看似全亮，一些看似暗淡，并且一些可能不亮。 因而，并且依据本专利技术的实施例，亮度的差别可以通过使用控制逻辑而显著地缓解，该控制逻辑配置成以如下这样的方式激活电子开关:所有的LED看似具有相同的亮度，并且LED串的正向电压Vstaing紧密地匹配整流的线电压Vltetified (例如， S Vs_)，或者在某一其它合适的与Vlteetified的容差内。为此，与LED簇并联的开关可以由控制逻辑可个别寻址。在一些实施例中，准随机开关样式被用来控制这些电子开关。这样的控制的结果可以是在观看者眼中更加均一的亮度印象。为了确定在各个LED簇需要被开关短路或者需要被激活时的时间，依据一个示例实施例，控制逻辑被配置成测量跨过LED簇的电压降。LED簇不需要具有相同的跨过它们的电压降(并且因此不需要具有相同数目的串联的LED)。在一些这样的实施例中，控制逻辑试图开启尽可能多的簇以便减少电流源中的损耗。正如根据本公开将会明白的，当控制逻辑被配置成激活开关，从而使得所有的LED看似具有相同的亮度并且LED串电压紧密地匹配整流的线电压时，亮度的一些偏差以及与整流的线电压的偏差可以是可接受的。为此，LED之间的目标亮度相似性可能包含可接受的容差(例如，在任何一个时间点上，被激活的最亮LED的亮度在被激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，包括：多个发光二极管（LED），在串中串联连接；多个开关，每个开关跨过该串中不同组的LED进行连接；和控制器，被配置成选择性地激活开关以试图提供对人类看似均匀的亮度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B西泽格，M科斯特伦，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US