CN101479694A - 大面积照明 - Google Patents

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CN101479694A CNA2007800245261A CN200780024526A CN101479694A CN 101479694 A CN101479694 A CN 101479694A CN A2007800245261 A CNA2007800245261 A CN A2007800245261A CN 200780024526 A CN200780024526 A CN 200780024526A CN 101479694 A CN101479694 A CN 101479694A
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Abstract

本发明涉及大面积照明。在照明片(2)内，多个LED(8)连接到使用双总线(10)互联的模块(6)。该总线发送(10)用于驱动模块(6)且因而驱动LED(8)的功率和控制信息。总线(10)提供减小的布线需求且通过中央控制器(4)实现各种发光效果。

Description

大面积照明
技术领域
本发明涉及发光器件领域的发明。
背景技术
文档US 2005/0134525 A1示出了用于控制模块化的、平铺的、大屏幕的发射型显示器的方法。在该参考文档中，诸如有机发光二极管(OLED)之类的发射型器件被包括在多个第一子部分(subdivision)中。对于每个第一子部分，发射型器件被设置，使得每个第一子部分根据第一子部分目标值优化。在设置了发射型器件之后，第一子部分被设置，使得发射型显示器根据发射显示目标值优化。因而，提供了对于具有多个第一子部分的平铺的大屏幕发射型显示器的控制，该第一子部分可以分成多个第二子部分。
所示的控制系统执行操作以在发射型显示系统的物理组装和操作过程中初始化和配置这些发射型显示系统。发射型显示片(tiles)可以被寻址和控制以用于均匀的图像显示和适当的图像尺寸。为了驱动发射器件，功率信号被提供到每个子部分。与功率线分离地提供DATA IN信号，该信号被分发到在一行中的所有子部分。每个子部分具有用于接收视频数据信号的数据输入连接器，该视频数据信号包含将要在显示器上显示的当前视频帧信息。
已经发现，因为每个光源使用功率线和数据线单独地馈入，该参考文档显示了复杂布线结构的缺点。这提供了复杂的控制电路且增加了这种器件的成本。
因此，实现一种具有减小的布线需求的发光器件是十分有利的。
发明内容
在本专利申请的第一方面，为提供具有较小布线需求的发光器件，提供一种发光器件，包括：至少一个控制器，控制具有至少一个光源的至少一个模块；以及电连接，位于控制器和模块之间，其中所述电连接在所述控制器和所述模块之间运送电源和控制信息。通过在单个电连接内提供功率和控制，布线需求被减小，因而减小了发光器件的成本和复杂度。
根据实施例，该电连接是总线。该总线可以是连接了所有模块的电连接。控制信息可以在总线上被并行地、串行地提供到所有模块。该总线允许调整发光器件的尺寸，即，向器件添加任意数目的模块以例如增加发光区域的尺寸。例如，该总线可以是双总线(two-wire bus)，因而进一步减小了布线需求。在这种情况下，可以在总线上串行地提供控制信息且模块可以并联连接在总线上。
根据实施例，模块与电连接的并联连接是优选的。功耗可以根据与该电连接相连的光源的数目和类型而变化。可以计算不同的功耗，以便在该电连接上提供更多或更少的功率。可以提供不同类型的控制器，每个控制器向电连接提供不同的功率，因而能够实现电连接上的模块的各种配置。
为了提供监控和控制模块，实施例提供的电连接为双向连接。这用于向控制器或从控制器向模块传送控制信息。因而，控制器可以监控每个模块的状态且可以控制它们的操作。这增加了发光器件的灵活性。
实施例提供使用电连接上的高频信号对控制信息的调制。优选的调制可以是频率调制(FM)、幅度调制(AM)、脉冲调制(PM)、负载调制或数字调制。诸如开/关、暗/亮、颜色等之类的控制信息可以是具有低熵的信息。因而，可以应用低级调制算法。例如，可以应用幅度调制，也包括负载调制、频率调制、相位调制及其组合。另外，可以使用数字调制技术。
为了增加灵活性，实施例提供了仅包括一个光源的模块。在这种情况下，每个单一光源可以被独立寻址和控制以增加灵活性。
实施例提供光源，该光源是发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或薄膜晶体管(TFT)的至少其中之一。光源以低功耗提供亮度，因而十分适于大面积发光器件。而且，这些光源内的功率损耗低，且可以不应用热限制。其他类型的光源也可适用且处于本专利申请的范围内。
根据实施例，模块可以包括单个或多个(至少两个)光源，诸如LED或其他类型的灯。例如，模块可以包括3或4个LED，因而构成了显示器中的像素。LED可以具有不同的颜色，因而允许产生具有LED色谱内的任意颜色的光。在这种情况下，模块内的每个LED可以设置有专用的驱动电路。通过在模块内提供多于一个的光源，可以调节光源的强度和颜色。
为了提供光源使用中的灵活性，实施例提供包括转换器的模块，该转换器用于将电连接上的电源转换成适用于光源的信号。不同的光源可能需要不同的电源，这可以使用所述转换器说明。
为了提供发光器件的可缩放性，即增加大面积发光组件内的发光器件的数目，即，具有发光器件组成的多个照明片，实施例提供可调节为主控制器或从控制器的控制器。发光器件内的控制器可以是大面积发光组件的一部分。在系统中使用多于一个照明片的情况中，即，对于建立诸如房屋、建筑物、汽车等内的光墙之类的大面积的组件，多个控制器中用作主控制器的那个控制器控制用作从控制器的其他控制器。因而，主控制器可以控制该发光组件。
在照明片内，多个LED可以连接到使用双总线互联的模块。该总线可以发射功率和控制信息以用于驱动模块且因而驱动光源。总线提供了减小的布线需求且可以实现通过中央控制器的各种发光效果。
本申请的另一方面是发光系统，该发光系统包括如上所述的至少两个发光器件，其中一个中央控制器被配置为主控制器，用于控制至少一个其他控制器。该系统允许控制大面积发光系统内的发光器件。系统控制器和从控制器可以经由有线或无线连接相连。主控制器和从控制器之间的通信可以使用诸如蓝牙、家庭射频、WLAN、近距离通信(NFC)或基于ISM-频带的其他协议之类的无线短程通信协议。
本申请的另一方面是具有上述发光系统的大面积照明片。
本申请的另一方面是用于控制发光器件的方法，该方法使用控制器和模块之间的一个公共电连接，从至少一个控制器向至少一个模块提供控制信息和电源，且根据该控制信息驱动至少一个光源。
因为使用公共电连接提供功率和控制信息，对于驱动光源，这提供了较小的复杂度。
在公共电连接是双向的情况下，可以使用一个公共电连接从模块向控制器提供专用于光源的信息。这根据实施例提供。当请求时，每个模块能够主动或被动地发射光源专用信息到控制器。如有必要，模块中的传感器可以检测和测量诸如温度、光谱、寿命等之类的光源信息且相关的数据可以存储在模块中。可以单独地测量模块内的每个光源的谱信息。而且，可以测量一个模块中的所有光源的组合光的谱信息。另外，可以测量经过光源的电流或光源中的电压。当请求时，在某些周期之后，或随机地，使用公共电连接，被搜集的信息可以被传递到控制器。这允许调节光输出(亮度)和/或颜色(谱)，且进一步用于精细地调节光源，即，解决制造容差。
为了允许寻址模块和提供控制信息，实施例在控制信息内提供用于模块的寻址信息和操作信息。对于每个单独模块而言寻址信息可以唯一，因而能够精确地从系统内的多个模块寻址其中的一个模块。为了控制模块的光输出，可以传输诸如定义光源的所需条件的命令之类的操作信息。操作信息和寻址信息可以根据最适于相应信息需求的算法来编码。通过单独地寻址每个模块，可以从控制器独立地控制每个模块的操作。
本申请的另一方面是具体地嵌入在信息载体中的计算机程序，该计算机程序产品包括指令，当被执行时，该指令导致至少一个处理器执行操作，该操作包括使用控制器和模块之间的一个公共电连接从至少一个控制器向至少一个模块提供控制信息和电源，且根据控制信息驱动至少一个光源。
本申请的另一方面是包括指令的计算机程序，当被执行时，该指令导致至少一个处理器执行操作，该操作包括使用控制器和模块之间的一个公共电连接从至少一个控制器向至少一个模块提供控制信息和电源，且根据控制信息驱动至少一个光源。
本发明的这些和其他方面将从此后描述的实施例中显现和得到阐述。
附图说明
图1示意性示出了根据实施例的发光器件；
图2示意性示出了根据实施例的控制器；
图3示意性示出了根据实施例的模块；
图4示意性示出了具有多个片的大面积发光组件，每个片都包括根据图1的显示器件。
具体实施方式
图1示意性示出了发光器件2，该器件可以理解为大面积照明片。发光器件2包括控制器4、模块6、光源8以及模块6之间布置为总线的电连接10。控制器4设置有功率连接器12和用户接口连接器14。
每个发光器件2可以通过功率连接器12连接到主电源。这可以是220V或110V的电源。而且，可以使用诸如来自汽车或移动设备的电池。所示的发光器件2可以包括9个光源8，这些光源通过它们相应的模块6驱动。模块6并联连接到总线10。串联连接也是可行的。连接到总线10的模块6的数目可以根据客户需要和根据布置的尺寸变化。根据连接到总线10的模块6的数目，输入功率需要减小或增加。为了向模块6和光源8供给操作功率，功率连接器12可以被供给以直流(DC)或交流(AC)或任意脉冲DC或AC波形。模块6和光源8的功耗可以变化。而且，总功耗可能取决于连接到总线10的模块的数目。因此，可以提供不同的控制器4，这允许向总线10供给从几瓦到几千瓦的不同功率。
电源可以是发光器件2的一部分，或从外部电源提供。对于高功率发光器件2，需要提供高功率的变换器。在发光器件2内实施变换器可能是不切实际的。因此电源可以布置在发光器件2外部。对于低功率发光器件2，电源可以与发光器件2集成。总线10可以配置有一个信号线和例如印刷电路板上的公共接地电极。这提高了封装密度，减小了发光器件2的尺寸。
通过功率连接器12，可以向模块6提供驱动功率以操作光源8。除了电源，例如，通过可以调制到已经存在于总线10上的功率信号上的高频信号，控制器8向总线10馈入控制信息。使用模拟或数字调制，控制信息可以被调制到总线10上。
调制到总线10上的控制信息可以包括寻址信息和操作信息。寻址信息可以是唯一地识别每个模块6的唯一标识符。这允许彼此独立地寻址每个模块6。除了寻址信息，操作信息可以被调制到总线10上。操作信息可以包括命令以控制例如光源8的开/关、亮度、颜色和其他参数。而且，所述命令可以包括控制器4向相应模块6的请求以馈回关于光源8的参数，例如它们的寿命、它们的温度、它们的亮度和其他信息。而且，寻址信息和操作信息可以根据特定编码算法进行编码。
为调节控制器4和模块6的操作，提供用户接口连接器14，允许用户调节偏好和控制控制器4。用户接口连接器14可以是有线或无线的，即，串联的、并联的或USB接口，以及WAN、蓝牙、家庭射频、近距离通信(NFC)和任意其他接口。用户接口连接器14还可以是使用红外的光学接口。通过使用适当的输入设备14a，用户信息可以被发送到控制器4以调节控制器4的设置。发光器件2的状态，尤其是关于发光器件2内的各个模块6的状态，可以馈回到用户接口连接器14以被计算机处理且显示在显示器上。
图2将更详细地解释控制器4。图2示出了具有功率连接器12、用户接口连接器14、输入装置14a、微处理器16、调制/解调电路18、电源20、电压变换器22、阻隔电感器24以及阻隔电容器26的控制器4。控制器4与总线10相连。
控制器4可以是发光器件2的中心部分。如图4所示，在系统42中使用多于一个发光器件2的情况下，一个控制器4可以用作主控制器，且所有其他控制器4可以用作从控制器。主和从控制器的功能设置可以自动完成或由用户定义。控制器4可以在系统42内互联以交换控制信息。这可以经由有线或无线连接完成。
在设置控制器4的主和从配置之后，控制器4操作以控制相应发光器件2内的模块6。为了控制模块6，提供微处理器16，微处理器16可以是简单的微处理器、数字信号处理器、微控制器或专用集成电路、或任意其他IC。微处理器16控制用户接口连接器14和模块6之间的通信。依赖于通过输入装置14a的用户输入，微处理器16产生控制信息且通过发送控制信息到总线10上提供对模块6的控制。在控制信息内，微处理器16提供地址信息和操作信息。这可以使用调制/解调电路18完成。将在总线10上发送和接收的数据在调制/解调电路18中调制和解调且应用于总线10。为了防止DC、低频信号输入到调制/解调电路18，提供隔离总线10上信号的DC成分的隔离电容器26。
通过功率连接器12输入驱动功率。电压变换器22将输入功率变换为将应用于总线10上的适当信号。电源20通过隔离电感器24向总线10上输入转换的功率信号。隔离电感器24防止高频控制信息耦合到电源20。
在耦合到总线10的模块6中接收供给到总线10上的功率以及供给到总线10上的控制信息。图3中更详细地描述了模块6。图3示出了耦合到总线10且驱动光源8的模块6。模块6包括功率变换器28、微处理器30、驱动电路32、反馈电路36、调制/解调电路38、隔离电容器40、隔离电感器42、颜色灵敏传感器44和温度灵敏传感器46。
总线10上接收的功率通过隔离电感器42馈入到功率变换器28。在功率变换器28中仅接收DC低频成分，且高频信号成分被隔离电感器42滤波。功率变换器28将接收的功率变换成用于驱动该驱动电路32和光源8的合适的功率。在调制/解调电路38内接收在总线10上接收的控制信息，同时，诸如功率信号之类的DC、低频成分被隔离电容器40滤波。依赖于接收的控制信息，调制/解调电路38指示微处理器39操作驱动电路32。
可以通过包括在控制信息中的地址信息独立地寻址模块6。地址信息在调制/解调电路38中解调，且在微处理器30中识别操作信息是否旨在用于相应模块6。使用地址信息，模块6还可以反馈关于光源8参数的数据到总线6上。该数据还可以在调制/解调电路38中调制且馈入到总线10。
例如，控制信息可以使用操作信息寻址所示模块6以改变光源8的照明状态。该信息在调制/解调电路38中接收且馈入到微处理器30。微处理器30指示驱动电路32增加或降低(依赖于相应操作信息)光源8的光输出。然后，根据接收的操作信息使用交流电驱动光源8以改变其光输出。
模块6还可以向总线10反馈关于光源8的状态的信息。并联的晶体管电阻器34可以测量经过光源8的电流。而且，关于光源8的亮度、颜色、寿命或温度或其他信息可以被估算且馈入到反馈电路36。因此可以使用诸如颜色灵敏传感器44和/或温度灵敏传感器46等之类的合适的器件。测量的值被处理到微处理器30，该微处理器30指示调制/解调电路38发送相应信息到总线10上。可以规律地或在当从控制器4获得请求时发送该信息。
操作信息还可以包括关于光源8的所需色度坐标以及所需亮度的信息。使用该信息，每个模块6可以单独地调节光源8的驱动电流以停在所需的色度坐标内且具有所需的亮度。还可以通过模块6本身单独地控制诸如生成闪烁效果或连续增加和减小光源8的亮度或改变其颜色的特殊效果，而不需要从总线10上的控制器4连续获得信息。而且，还可以通过实施的传感器的反馈信号经由处理器独立地控制给定设置点的稳定性。模块6的这种内在智能可以减小对控制器4的需求，且可以导致简单化的控制器4。可以在总线10上一次发射关于模块6的所需操作的信息，且模块6将接管控制以用于其相关光源8的进一步的估算和控制。例如，根据需要，内部计时器、内部传感器和内部逻辑电路可以控制光源8。因此在总线10上接收不同操作信息的情况下，光源8的操作可以变化。
可以通过集成电路提供模块6，允许空间地将模块6放置得接近光源8，减小布线和空间消耗。模块6还可以集成到光源8中，例如，光源8和模块6均可以集成到同一衬底上的集成电路上。在操作高功率光源且热可能产生问题的情况下，功率变换器28可以从衬底分离。
如图4所示，发光器件2的布置允许构建大面积发光组件。这可以包括多个发光器件2a-c，每个发光器件包括如图1所示的控制器4、模块6、光源8和总线10。控制器4其中之一可以用作主控制器，而其他控制器4用作从控制器。
每个模块6能够可分离地连接到总线10。在模块6的光源8故障的情况下，可以容易地替换模块。在使用常规双引脚连接器将总线10连接模块6的情况下，替换尤其容易。
根据实施例的发光器件2允许独立地控制多个光源中的光源，因而实现大面积发光组件中的发光效果。通过独立寻址每个光源8，可以独立提供和控制各种效果。布线结构简单，且模块6在中央控制器4的监督下操作。这减小了布线成本和维护需求。
尽管在附图和上述描述中详细说明和描述了本发明，这种说明和描述应被理解为说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
在实践请求保护的本发明中，本领域技术人员从附图、公开和所附权利要求的研究可以理解和想到公开的实施例的其他变型。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中陈述的若干项的功能。唯一的事实在于，在相互不同的从属权利要求中陈述的某些措施并不表示这些措施的组合就没有优势。计算机程序可以被存储/分布在诸如光学存储介质或与其他硬件一起提供的固态介质或作为其他硬件一部分之类的合适的介质上，但是也可以以诸如经由英特网或其他有线或无线通信系统的其他形式分布。权利要求中的任意参考符号不应理解为限制了范围。

Claims (16)

1.发光器件，包括：
至少一个控制器(4)，控制具有至少一个光源(8)的至少一个模块(6)，
电连接(10)，位于控制器(4)和模块(6)之间，
其中所述电连接(10)在所述控制器(4)和所述模块(6)之间运送电源和控制信息。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述电连接(10)是总线。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中至少两个模块(6)并联连接到所述电连接(10)。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述电连接(10)是双向的，提供从所述控制器(4)到所述模块(6)或者相反方向的控制信息的传送。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述控制信息在高频信号内提供且使用下面至少一种技术调制：
(A)频率调制；
(B)幅度调制；
(C)相位调制；
(D)脉冲调制
(E)负载调制
(F)数字调制，
或使用其组合。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述模块(6)仅包括一个光源(8)。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光源(8)是下面器件中的至少一种：
(A)发光二极管；
(B)有机发光二极管；
(C)薄膜晶体管。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述模块(6)包括转换器(28)，该转换器(28)用于将所述电连接(10)上的电源转换成适用于所述光源(8)的信号。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述控制器(6)可调节为多个发光器件阵列内的主控制器或从控制器。
10.一种发光系统，包括至少两个根据权利要求1所述的发光器件，其中一个中央器件(2)被配置为用于控制所述至少一个其他控制器(6)的主控制器(6)。
11.一种大面积照明片，具有根据权利要求10所述的发光系统。
12.一种控制发光器件的方法，该方法使用控制器(4)和模块(6)之间的一个公共电连接(10)，从至少一个控制器(4)向至少一个模块(6)提供控制信息和电源，并且
根据所述控制信息驱动至少一个光源(8)。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括双向地在所述公共电连接(10)上提供控制信息。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述控制信息内提供用于所述模块(6)的寻址信息和操作信息。
15.一种具体地嵌入在信息载体中的计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当被执行时，该指令导致至少一个处理器执行操作，该操作包括：使用控制器(4)和模块(6)之间的一个公共电连接(10)从至少一个控制器(4)向至少一个模块(6)提供控制信息和电源，且根据所述控制信息驱动至少一个光源(8)。
16.一种包括指令的计算机程序，当被执行时，该指令导致至少一个处理器执行操作，该操作包括：使用控制器(4)和模块(6)之间的一个公共电连接(10)从至少一个控制器(4)向至少一个模块(6)提供控制信息和电源，且根据所述控制信息驱动至少一个光源(8)。
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