[發(fā)明專利]基于LED的照明器材和用于熱量管理的相關(guān)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080038003.4
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN102484917A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·卡姆普貝爾;I·希克
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 吳立明;邊海梅

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及基于LED的照明器材。更具體而言，本文公開的各種發(fā)明方法和裝置涉及基于LED的照明器材的熱量管理。

背景技術(shù)

數(shù)字照明技術(shù)(即基于諸如發(fā)光二極管(LED)之類的半導(dǎo)體光源的照明)提供了對傳統(tǒng)熒光燈管、HID和白熾燈的可行備選。LED的功能優(yōu)勢和益處包括高的能量轉(zhuǎn)換和光學(xué)效率、耐久性和低工作成本以及許多其他優(yōu)勢和益處。LED技術(shù)的最近進(jìn)展已提供了有效且魯棒的全光譜照明源，其能夠在許多應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)多種照明效果。運(yùn)用這些光源的一些器材的特征在于包括能夠產(chǎn)生不同顏色(例如，紅色、綠色和藍(lán)色)的一個(gè)或多個(gè)LED的照明模塊以及用于獨(dú)立地控制LED的輸出以便生成多種顏色和顏色改變照明效果的處理器，例如如在美國專利No.6,016,038和美國專利No.6,211,626中具體論述的那樣，上述專利的公開內(nèi)容通過引用具體并入本文。

眾所周知，LED的壽命與結(jié)溫度有關(guān)；結(jié)溫度越高，則LED的壽命越短。基于LED的結(jié)溫度的LED壽命要求經(jīng)常在產(chǎn)品的最大環(huán)境溫度額定值下具體指定。示意性地，壽命要求在50℃下為5萬個(gè)工作小時(shí)，而應(yīng)理解LED的結(jié)溫度越高，則導(dǎo)致壽命越短。經(jīng)常地，按該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的LED被在特定驅(qū)動(dòng)電流下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以獲得輸出功率。為了滿足壽命要求，在已知的基于LED的照明器材中的LED的功率輸出無論環(huán)境溫度如何都被設(shè)定為同一水平。例如，針對為了滿足壽命規(guī)范的最大環(huán)境溫度和結(jié)溫度來選擇功率輸出水平。自然地，在較低的環(huán)境溫度和結(jié)溫度下，對于針對最大環(huán)境和壽命標(biāo)準(zhǔn)所選擇的輸出功率而言，LED的驅(qū)動(dòng)電流較低。示意性地，在范圍為25℃至30℃的環(huán)境溫度下，在所選的輸出水平下，在LED的結(jié)溫度下，壽命相對于要求的壽命增加，但是這是以輸出功率的降低為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的。相應(yīng)地，由于LED壽命的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基于比較高的環(huán)境溫度(例如，50℃)，因此在通常的環(huán)境溫度(例如，25℃至30℃)下工作的已知的基于LED的照明器材并未由針對壽命要求可能的最大電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

因此，本領(lǐng)域中存在以下需求，即提供一種在典型環(huán)境溫度范圍內(nèi)具有更高功率輸出、同時(shí)符合針對較高環(huán)境溫度的壽命規(guī)范的基于LED的照明器材。

發(fā)明內(nèi)容

申請人已經(jīng)認(rèn)識(shí)并且理解到，基于在LED光源的結(jié)處的溫度來提供對驅(qū)動(dòng)電流的更好的控制是有益的，從而滿足LED的壽命要求，同時(shí)改進(jìn)LED在大范圍的結(jié)溫度下的光輸出性能。此外，申請人已經(jīng)認(rèn)識(shí)和理解到，可以在針對基于LED的照明器材的控制器中有利地確定LED結(jié)溫度，而非經(jīng)由針對LED的專用溫度傳感器來直接測量。此外，申請人已經(jīng)認(rèn)識(shí)和理解到，在基于LED的照明器材本身的一個(gè)或多個(gè)位置處的溫度感測可以用于與環(huán)境溫度相關(guān)聯(lián)，這繼而可以用于與結(jié)溫度相關(guān)聯(lián)。

總體而言，在一個(gè)方面中，本公開集中于基于LED的照明器材，其運(yùn)用LED和被配置用于向LED提供電功率的電源。該照明器材包括：溫度傳感器，配置成測量在照明器材的選定位置處的溫度；以及控制器，連接于溫度傳感器和電源之間并且被配置成確定環(huán)境溫度和基于環(huán)境溫度確定驅(qū)動(dòng)電流，以及基于驅(qū)動(dòng)電流向電源提供輸入信號。

根據(jù)另一方面，一種用于控制LED的工作壽命的方法包括：測量在基于LED的照明器材的位置處的溫度；基于所測量的溫度計(jì)算LED的結(jié)溫度；以及基于該計(jì)算，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流從而使得結(jié)處的溫度保持在閾值水平之下，或者調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流以獲得LED的特定發(fā)光輸出水平，或者進(jìn)行這兩者。

本公開還集中于存儲(chǔ)可由控制器執(zhí)行的、用于控制LED的工作壽命的程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括：測量代碼區(qū)段，用于測量在基于LED的照明器材的位置處的溫度；計(jì)算代碼區(qū)段，用于基于所測量的溫度計(jì)算LED的結(jié)溫度；以及調(diào)節(jié)代碼區(qū)段，用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流從而使得結(jié)處的溫度保持在閾值水平之下，或者調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流以獲得LED的特定發(fā)光輸出水平，或者進(jìn)行這兩者。

根據(jù)又一方面，一種用于控制LED的工作壽命的裝置，包括：電源，配置成向所述LED提供電功率；溫度傳感器，配置成確定在該照明器材的選定位置處的溫度；控制器，連接于溫度傳感器和電源之間，并且配置成將所測量的溫度與驅(qū)動(dòng)電流相關(guān)聯(lián)，以及基于驅(qū)動(dòng)電流提供輸入信號