[發明專利]LED陣列光束控制燈具

有效

• 申請號: 200980141794.0
• 申請日: 2009-10-20
• 公開（公告）號: CN102216673A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 弗朗齊歇克·庫比什;帕維爾·尤里克
• 申請（專利權）人: 羅布照明有限公司
• 主分類號: F21S8/00
• 分類號: F21S8/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術領域

本發明總體上涉及一種用于當在光束產生燈具中使用時驅動LED陣列的系統和方法。更特別地，本發明涉及一種用于驅動這種燈具的陣列以生成圖像或光圖案的系統和方法。本發明還涉及防止溢射光以及控制LED陣列的光束角。此外，本發明涉及一種用于最大化LED的光輸出而同時維持LED處于或低于它們的最佳工作溫度并且維持LED陣列或多個LED陣列間的一致性的系統和方法。

背景技術

高功率LED通常在例如建筑照明行業(在商店中、在辦公室和企業中)以及娛樂行業(在劇院、電視演播室、音樂會、主題公園、夜總會和其他場所中)的燈具中使用。在這些應用中，LED陣列被頻繁地用于向觀眾展現圖像。通常，在投射大型圖像時，會將圖像劃分成多份，然后將這些份傳送到陣列的各部分。這些圖像的傳輸可能會需要較大的帶寬。在這些應用中，LED也被頻繁用于投射光束。

在這些應用中，通常需要在不超過LED的工作溫度的情況下獲取LED的最大可能光輸出。LED的溫度敏感性較高，在過高溫度下運行LED不僅會減小LED的輸出，還會縮短LED的壽命。在這些應用中，也經常期望來自多個LED陣列的圖像、一個或多個光束的顯現保持一致的亮度。

本領域所公知的是，在LED系統中包括溫度傳感器來測量LED的溫度，并且使用該信息來控制工作電流和電壓，從而使得LED總是工作在安全的工作參數內。然而，臨界溫度是LED半導體芯片自身的溫度，而這一溫度的探測器通常被置于測量LED封裝或者散熱部件的溫度，而不是直接測量芯片的溫度。為了對此進行補償，許多制造商在工作參數中包括了安全帶或死空間以確保溫度不會升得過高。這安全帶意味著LED永遠不會達到最大可能亮度。

考慮一組LED的總功率和熱消耗而非每個單獨LED的功率和熱消耗也是公知的。例如，如果燈具具有安裝在單個電路板或者散熱部件上的紅色、綠色和藍色LED，那么在僅紅色LED點亮的情況下這些紅色LED有可能比在所有這三組紅色、綠色和藍色均同時點亮的情況下以更高的功率運行。

這些LED陣列燈具還被用于投射彩色光束。對于顏色控制，通常是使用不同顏色的LED陣列。例如，常用配置是使用紅色、綠色和藍色LED的混合。這一配置允許用戶通過混合適當等級的這三種顏色來創建他們所期望的顏色。例如，點亮紅色和綠色LED而同時保持藍色熄滅的結果是表現出黃色的輸出。類似地，紅色和藍色的結果將品紅色，藍色和綠色的結果將是青色。通過由顏色進行LED合理控制，用戶可以在由陣列中使用的LED顏色所限定的色域內得到他們期望的任何顏色。也可以使用三種顏色以外的顏色。例如，公知的是，將琥珀色或白色LED添加到紅色、綠色和藍色能夠增強顏色的混合并且提高可用的色域。

在燈具的陣列中可以布置不同顏色的LED，其中在每個LED之間存在物理隔離，并且，這種隔離與芯片尺寸和針對每種顏色的放置的差異結合在一起，可能影響單個顏色的傳播并且導致出現令人反感的溢射光和組合后的混合顏色輸出光束的彩色鑲邊現象(color?fringing)。常用的是在每個LED前使用透鏡或者其他光學設備來控制輸出光束的形狀和角度；然而這些光學設備通常永久附著到燈具，需要工具和熟練工來更換，并且此外可能必須對每個LED或者單個像素單獨地更換。若能夠不使用工具而同時簡單且快速地更換整個陣列的這些光學設備將會是十分有益的。

因而需要一種價格便宜的LED驅動系統，該LED驅動系統能夠最大化燈具中的所連接LED的輸出而同時使得在LED陣列燈具的陣列中亮度一致。還需要一種用于實現在燈具陣列中顯示圖像或者光圖案的系統和方法，該顯示受傳統相對低的帶寬控制協議的控制。

還需要一種用于LED陣列燈具的光束控制系統，該系統能夠被快速和簡單地更換，并且能夠提供溢射光減低和光束角控制方面的改進。

附圖說明

為了更完整地理解本發明及其有益效果，現結合附圖進行下面的描述，在附圖中類似的參考編號指示類似的特征，其中：

圖1示出了LED陣列多參數自動燈具；

圖2示出了圖1中的多參數自動燈具實施方式的示例LED陣列；

圖3示出了LED的溫度與時間的示例圖；

圖4示出了LED的溫度與功率的示例圖；

圖5示出了本發明的一種實施方式，其顯示了主要軟件組件；

圖6示出了一種自動燈具陣列，每個自動燈具具有LED陣列，其中所述燈具以線性排列被布置；

圖7示出了以二維陣列布置的自動燈具陣列，其中每個燈具包括LED陣列以便顯示圖像或光圖案；