[發(fā)明專利]發(fā)光二極管的輸出通量測量的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010275304.0
• 申請日: 2010-09-06
• 公開（公告）號: CN102012311A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲特·恩古耶恩霍安;帕斯卡爾·貝思肯;拉杜·蘇爾代亞努
• 申請（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J1/00;G01R31/44
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用發(fā)光二極管(LED)的照明器件，具體涉及使用考慮LED性能的反饋對這種器件的控制。

背景技術(shù)

使用諸如LED之類的固態(tài)器件的照明正在迅猛發(fā)展。使用LED來照明與使用傳統(tǒng)光源相比具有若干優(yōu)點(diǎn)，包括高效率(流明每瓦)、小形狀因子以及耐久性。據(jù)報(bào)道LED的平均壽命接近50000個(gè)小時(shí)，而白熾燈泡的平均壽命為2000個(gè)小時(shí)。因此，在更換起來困難的照明器材(路燈、交通信號等)中和/或出于安全原因需要較高可靠性的器材(汽車燈)中，LED是優(yōu)選光源。

盡管事實(shí)上LED具有長壽命，但是與許多其他光源一樣，來自LED的光輸出隨時(shí)間衰減(通過老化過程)。這最終導(dǎo)致LED失效。已經(jīng)建議在LED的光輸出級別為其初始值的70％時(shí)必須進(jìn)行更換。

根據(jù)LED的工作條件，需要更換LED的時(shí)間變化極大。當(dāng)前，根據(jù)固定時(shí)間安排來更換包括LED的光源。這樣，一些仍可工作的燈被丟棄。同樣會發(fā)生的是，光源在其下次安排的維護(hù)之前燒壞。顯然，根據(jù)固定時(shí)間安排的維護(hù)對于照明器材尤其是對于那些在很難到達(dá)的位置處以及注重安全性(或成本)的照明器材來說并不是最佳解決方案。

已知希望通過將LED光輸出通量與其初始值相比較來進(jìn)行對LED器材的維護(hù)時(shí)間安排，以及控制LED光輸出和顏色(在不同顏色LED的群集的情況下)。

傳統(tǒng)上，通過諸如光電二極管之類的外部光傳感器來監(jiān)控和測量LED光輸出。該方法是魯棒的但是具有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，需要外部傳感器以及至該傳感器的引線。這增加了系統(tǒng)的總成本。其次，如果LED照明系統(tǒng)包括多于一個(gè)LED，則需要多個(gè)傳感器或在傳感器與LED之間的時(shí)間共享機(jī)構(gòu)。在多個(gè)LED共享一個(gè)傳感器的情況下，對傳感器的性能要求通常在速度、精度以及動態(tài)范圍方面非常高。

此外，連接至傳感器的信號處理電路還必須具有高性能并因此具有較高成本。使用外部光傳感器來確定LED通量輸出的量在理想照明條件下(即，在沒有受到其他光源干擾的情況下)是相當(dāng)精確的。然而，在非理想照明條件下會出現(xiàn)不精確。最后，光傳感器的劣化以及傳感器與LED之間的光路的劣化也會造成方法的不精確。

因此，需要一種在無需使用光傳感器的情況下估計(jì)LED的輸出通量的方法。因此，上述現(xiàn)有LED光輸出監(jiān)控/測量方法的大多數(shù)問題是可以克服的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種估計(jì)發(fā)光二極管的輸出光通量的方法，包括：

在包括測試周期的時(shí)間段內(nèi)對LED施加驅(qū)動電流波形；

在測試周期期間監(jiān)控LED上的正向電壓；以及

根據(jù)正向電壓的變化估計(jì)輸出光通量。

該方法利用LED的電特性，以便提供輸出通量的估計(jì)。具體地，發(fā)現(xiàn)正向電壓對LED的電流應(yīng)力進(jìn)行響應(yīng)的方式隨著LED老化而不同。因此，對該電壓的演變的測量可以用于提供對輸出通量變化的估計(jì)。

本發(fā)明使得能夠在任何時(shí)候估計(jì)光通量，而無需使用外部光傳感器。這使得能夠利用在組件和引線數(shù)目方面不復(fù)雜的系統(tǒng)監(jiān)控和控制LED性能，最終導(dǎo)致成本節(jié)省。

該方法還可以包括：確定老化之前的輸出光通量，以及在根據(jù)正向電壓的變化估計(jì)輸出光通量中使用所述老化之前的輸出光通量。因此，考慮LED的初始特性，正向電壓監(jiān)控提供了對LED特性變化的遞增分析。

優(yōu)選地，確定在測試周期期間施加到LED的電功率，也在根據(jù)正向電壓的變化估計(jì)輸出光通量中使用上述在測試周期期間施加到LED的電功率。

驅(qū)動電路波形可以包括用于對LED施加電流應(yīng)力的相對高的電流部分以及相對低的測量電流部分，其中，在相對低的測量電流部分期間監(jiān)控正向電壓。

該方法使用測量電路脈沖以便以低非零電流驅(qū)動LED。這允許在LED工作的同時(shí)進(jìn)行LED分析。低測量電流脈沖與高電流LED驅(qū)動脈沖(以方波脈沖序列的形式)交替。

在相對高的電流部分結(jié)束之后測量電流部分開始處測量正向電壓，隨后在測量電流部分期間正向電壓已經(jīng)穩(wěn)定時(shí)測量正向電壓。

在一個(gè)示例中，將估計(jì)的輸出光通量確定為：