电源单元和相关照明系统技术方案

本发明专利技术涉及电源单元和由电源单元与至少一个照明引擎模块组成的照明系统以及本发明专利技术的接口。电源单元(PSU)包括在正极电源线(LED+)与公共接地线(LED‑)之间提供电力的输出端和通信线(CL)。响应于内部测量信号(Vout)的可调节电流发生器(CG)在输出端处生成输出电流(Iout)，并且电压源(Vk)耦接至通信线。电流测量单元(CMU)测量通过通信线(CL)的电流并且根据所测量的通过通信线(CL)的电流来生成内部测量信号(Vout)。具体地，电源单元(PSU)被配置成通过经由电压源(Vk)向通信线(CL)施加两个不同的电压来确定公共接地线上的电压降。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2013年6月21日提交的申请号为PCT/IB2013/055106，标题为“照明引擎模块、相关电源单元以及照明系统”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及固态照明领域，并且描述了用于将照明引擎模块对接至其电源单元的接口和照明引擎模块、相应的电源单元。本专利技术一般地涉及：用于驱动一个或更多个照明引擎模块的电源单元，特别是具有发光二极管(LED)光源的照明引擎模块；以及照明单元，该照明单元包括电源单元和至少一个照明引擎模块。更具体地，在本文中公开的各种专利技术方法和设备涉及：自调节电源单元，用于驱动具有发光二极管(LED)光源的一个或更多个照明引擎模块；以及基于LED的发光单元，该发光单元包括自调节电源单元和至少一个照明引擎模块。
技术介绍
基于半导体光源例如发光二极管(LED)的照明装置提供了替代传统的荧光灯、HID和白炽灯的可行方案。LED的功能优点和益处包括高能量转换和高光学效率、较长的预期寿命、较低的工作成本以及许多其他方面。在一些应用中，基于LED的照明单元可以包括：电源单元，该电源单元向多个照明引擎模块供给LED驱动电流，每个多个照明引擎模块均包括一个或更多个LED。例如，照明引擎模块可以包括电路板(例如印刷电路板)，该电路板上安装有一个或更多个LED。这样的电路板可以被插入到照明装置的槽或主板的槽中，在照明装置或主板上可以设置有电源单元。在各种应用和设施中，基于LED的照明单元可以包括不同数量的LED和/或照明引擎模块。例如，对于特定的设施，LED和照明引擎模块
的数量可以根据光输出需求例如流明而改变。通常，由电源单元输出的LED驱动电流的幅度或电平将需要根据其所连接的和驱动的LED和照明引擎模块的数目而改变。这意味着，如果在具有不同数量的LED和/或照明引擎模块的各种基于LED的照明单元中将采用单个电源单元，则电源单元将必须包括用于调节LED驱动电流的装置或设置，以根据它们包括的不同数量的光源来匹配针对不同照明引擎模块的电流驱动需求。同时，在制造该LED照明单元时确定要被包括在特定的基于LED的发光单元中的LED和照明引擎模块的数目。因此，如果在具有不同数量的照明引擎模块的各种LED发光单元中将采用相同的电源单元，则在制造每个不同的LED照明单元时将必须对电源单元进行编程，以使得电源单元输出的LED驱动电流适合于LED照明单元中所包括的特定数目的照明引擎模块。已经借助于在电源单元与照明引擎模块之间的接口解决了该问题。接口技术指的是照明引擎模块向电源单元提供与用于满足磁通规范和/或照明引擎模块的工作温度的照明引擎模块所需电流有关的一些信息，以当超过一定限值时减少所供给的电流电平。在本现有技术中存在几种方式用来在照明引擎模块与电源单元之间互换该信息。可以使用总线来互换这样的信息。在现有技术中已知模拟总线如0..10V总线或者数字总线如DALI(数字可寻址的光接口)总线。在现有技术中还已知简单的电阻器网络，该电阻器网络能够通过电源单元而被测量，并且向电源单元告知照明引擎模块的电流需求。DE 100 51 528公开了这样的接口，其中特定的电阻器连接在第三导线与负极供给线路之间。如果若干照明引擎模块连接至一个电源单元，则电阻器并联连接或串联连接，使得总和信号被提供至电源单元来限定电流需求。德国专利申请102011087658.8还公开了用以限定每个照明引擎模块的电流需求的电阻器。总线解决方案具有需要两个额外的导线的缺点。电阻器解决方案仅需要一个额外的导线，但电阻器网络和电流调节的评估会十分复杂。由于在市场上已经出现完整的电源单元和照明引擎模块系统，不同公司已经试图确定使这两个部分之间进行通信的方法；还有些数字协议已经被用于较复杂且高端的系统，但后者的技术在本专利技术的背景范围之外，并且必须分开考虑。例如，欧司朗(OSRAM)公司已经提出了三条额外导线的接口，其
还能够向提供热降额的有源照明引擎模块机载电路提供电力。在该接口类型中，照明引擎模块机载电阻器形成具有电源单元上拉电阻器的分压器，以开发设置电源单元输出电流的电压。照明引擎模块上的运算放大器在模块过热时则开始限制该电压(因此降低电流)。飞利浦(Philips)公司已经提出了不同的额外的3条导线接口，其中一条导线连接至电流设置电阻器，而另一条导线连接至温度传感电阻器，并且通过电源单元本身完成降额，而不涉及照明引擎模块上的任何有源部分。这两个接口都包括用于共用信号接地返回的第三条额外导线，并且使用由照明引擎模块电阻器生成的电压来设置电流，以使得较大的电压引起较大的输出电流。最近，欧司朗公司还推出了稍微不同的接口，该接口实际上是利用电源单元中的精确电流源而定制的0..10V接口，以使得照明引擎模块能够仅使用电阻器来设置电流。现在出现了来自市场的新需求，即将由同一电源单元供给的不同模块并联的能力。显然，电源单元的输出电流必须是每个照明引擎模块额定值的和，并且即使对于多个照明引擎模块布置也必须保持热降额能力，。同样，市场要求成本削减，实际上针对的是导线数量减少。基于总线的接口通常需要4条导线，两条导线用于照明引擎模块的电源而另外两条用于总线。因此，已经假定了一些新的特征以满足需求：-必须允许多个模块可以使用相同的接口并联连接(当然假定不同模块是相同的，或者至少具有相同的串电压)。-设置接口必须具有减少数量的导线，并且必须尽可能简单以降低成本，特别是使照明引擎模块侧尽可能简单。到目前为止所提出的所有已知接口不能支持多个照明引擎模块连接，提出了新的接口以满足所有的最新需求。
技术实现思路
在本专利技术中，提供电流需求信息的方式是模拟的，即通过由照明引擎模块的机载电路直接设置的一些电气参数的量值来提供电流需求信息：然
后由电源单元来识别这些参数，其中所述电源单元根据需求来调节其输出电流。下文中提出了“一条导线”模拟接口的构思和可能实现二者，其中，“一条导线”是指除了两条电源线之外，仅需要一条额外的导线。本专利技术的各种实施方式涉及照明引擎模块，包括：-多个串联连接的LED，-正极电源线，-公共接地线，-通信线，其中相对公共接地线来测量所述通信线上的信号，-电流设置电阻器，所述电流设置电阻器的值与照明引擎模块的电流需求成比例，-放大器，所述放大器响应于温度敏感输入电流，-温度敏感电阻器，所述温度敏感性电阻器负责温度敏感输入电流。该照明引擎模块的构建是容易且廉价的，并且该照明引擎模块能够处理不同的电流需求和在仅一个额外的导线上的热降额。电流设置电阻器的电导优选地与照明引擎模块的电流需求成正比。这简化了对测量信号的处理。此外，该照明引擎模块优选地包括阈值设置电阻器，该阈值设置电阻器负责热降额的阈值水平。这具有仅在较高温度处发生热降额从而在额定工作下将不会损耗光的优点。该照明引擎模块优选地还包括：-电压源，所述电压源具有连接至公共接地线的负极输出端，-温度敏感电阻器与阈值设置电阻器的串联连接，该阈值设置电阻器与电压源并联连接，以及-晶体管，其中，基极连接至温度敏感电阻器和阈值设置电阻器之间的节点，集电极连接至电压源的正极输出端与温度敏感电阻器之间的节点，发射极经由发射极电阻器连接至通信线。该电流源能够将所供给的电流的持续时间控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源单元(PSU)，包括：‑输出端，所述输出端在正极电源线(LED+)与公共接地线(LED‑)之间提供电力，‑通信线(CL)，‑可调节电流发生器(CG)，所述可调节电流发生器(CG)响应于内部测量信号(Vout)以在所述输出端处生成输出电流(Iout)，‑电压源(Vk)，所述电压源(Vk)被耦接至所述通信线，‑电流测量单元(CMU)，所述电流测量单元(CMU)测量通过所述通信线(CL)的电流，并且根据所测量的通过所述通信线(CL)的电流来生成所述内部测量信号(Vout)，其中，所述电源单元(PSU)被配置成通过经由所述电压源(Vk)向所述通信线(CL)施加两个不同的电压来确定所述公共接地线上的电压降。

【技术特征摘要】
2012.06.25 IT TO2012A0005581.一种电源单元(PSU)，包括：-输出端，所述输出端在正极电源线(LED+)与公共接地线(LED-)之间提供电力，-通信线(CL)，-可调节电流发生器(CG)，所述可调节电流发生器(CG)响应于内部测量信号(Vout)以在所述输出端处生成输出电流(Iout)，-电压源(Vk)，所述电压源(Vk)被耦接至所述通信线，-电流测量单元(CMU)，所述电流测量单元(CMU)测量通过所述通信线(CL)的电流，并且根据所测量的通过所述通信线(CL)的电流来生成所述内部测量信号(Vout)，其中，所述电源单元(PSU)被配置成通过经由所述电压源(Vk)向所述通信线(CL)施加两个不同的电压来确定所述公共接地线上的电压降。2.根据权利要求1所述的电源单元(PSU)，其中，所述电流测量单元(CMU)包括电流测量电阻器(Rfb)和运算放大器(OpAmp)。3.根据权利要求2所述的电源单元(PSU)，其中：-所述电压源(Vk)被连接在所述公共接地线(LED-)与所述运算放大器(OpAmp)的正极输入端之间，-所述电流测量电阻器(Rfb)被连接在所述运算放大器的负极输入端与所述运算放大器(OpAmp)的输出端之间，-所述通信线连接至所述运算放大器(OpAmp)的所述负极输入端，-所述运算放大器(OpAmp)的所述输出端输出所述内部测量信号(Vout)。4.根据前述权利要求中的一项所述的电源单元(PSU)，其中，在所述内部测量信号(Vout)与所述可调节电流发生器(CG)的输出电流之间存在线性特性。5.根据权利要求4所述的电源单元(PSU)，其中，所述线性特性仅对所述内部测量信号(Vout)的总范围的一部分有效。6.根据权利要求5所述的电源单元(PSU)，其中，所述部分的开始是由所述内部测量信号的偏置电压(Vsilent)来限定的，并且低于所述偏置电压，所述可调节电流发生器(CG)将不提供电流。7.根据权利要求6所述的电源单元(PSU)，其中，所述偏置电压等于所述电压源(Vk)的值。8.根据权利要求1至3中的一项所述的电源单元(PSU)，其中，所述电源单元(PSU)被配置成对至少一个照明引擎模块(LEM)供电，所述至少一个照明引擎模块(LEM)包括：-多个发光二极管，所述多个发光二极管被串联连接在所述正极电源线(LED+)与所述公共接地线(LED-)之间，-电流设置电阻器(Rset)，所述电流设置电阻器(Rset)的电导值指示所述照明引擎模块的电流需求，其中所述电流设置电阻器(Rset)被连接在所述通信线(CL)与所述公共接地线(LED-)之间，以及-可变电流发生器(TDU)，所述可变电流发生器(TDU)被连接至所述通信线(CL)且生成补偿电流，从而修改流经所述通信线(CL)的电流，所述可变电流发生器响应于由至少一个传感器提供的至少一个测量信号。9.根据权利要求8所述的电源单元(PSU)，其中，所述电源单元(PSU)被配置成在所述输出端处的所述输出电流(Iout)被切断时读取所述电流设置电阻器(Rset)的值。10.根据权利要求8或9所述的电源单元(PSU)，其中，所述电源单元(PSU)被配置成在所述电压源(Vk)的所述输出电压被去激活时测量由所述照明引擎模块(LEM)的所述可变电流发生器(TDU)生成的电流。11.根据权利要求8至10中的一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗切斯科·安杰林，保罗·德安娜，贝恩德·鲁道夫，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE