CN101803457B - 发光二极管模块及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管模块(1)，该发光二极管模块(1)包括：发光二极管组件(6)；与发光二极管组件(6)并联连接的负载(7)；与发光二极管组件(6)相连接的第一换能器(4)和与负载(7)相连接的第二换能器(5)，它们用于将由电流源或电压源提供的电气参数分配给发光二极管组件(6)和负载(7)；以及控制单元(3)，其用于控制第一换能器(4)和第二换能器(5)，以使发光二极管组件(6)的工作方式对应于预定的调整。本发明还涉及一种用于控制发光二极管模块(1)的方法。

Description

发光二极管模块及其控制方法

技术领域

本发明涉及发光二极管模块的控制领域。

背景技术

发光二极管(LED)的优点是使用寿命长，因此它们被用于不同领域。例如，发光二极管常被用于紧急照明，当用于发光器件如气体放电灯的电源供电被中断时，紧急照明将自动接通。

根据发光二极管的应用形式，对发光二极管的稳定工作提出了严格要求。例如，发光二极管必须提供预定的发光功率。

发光二极管的已知问题是发光二极管模块失效时得设法获得代用品，因为发光二极管的发展很快，因此几个月后就无法再保证还能在市场上找到具有某种工作性能的某种发光二极管。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种发光二极管模块和一种控制发光二极管模块的方法，借此能模拟发光二极管组件的特性曲线并借此尤其是能将发光二极管组件的发光功率调整到预定值。

该目的将通过独立权利要求的特征来实现。

根据第一方面，本发明涉及一种发光二极管模块，它包括：发光二极管组件；与发光二极管组件并联连接的负载；与发光二极管组件相连接的第一换能器和与负载相连接的第二换能器，它们用于将由电流源或电压源提供的电气参数分配给发光二极管组件和负载；以及控制单元，其用于控制第一换能器和第二换能器，以使发光二极管组件的工作方式对应于预定的调整。

优选的是，预定的工作方式对应于发光二极管组件的预定的光功率。

优选的是，负载耗用通过第二换能器而提供给负载的电气参数。

负载可以因所述电气参数而变热。

负载可以为欧姆电阻。

根据一个优选实施方式，该模块还包括测量单元，该测量单元用于测定由电流源或电压源提供的电气参数并将该数据传输给控制单元。

优选的是，该模块还包括光传感器，该光传感器用于测定发光二极管组件的光功率。

光传感器可以将所测定的数据传输给控制单元。

优选的是，该模块还包括温度传感器，该温度传感器用于测定发光二极管组件的温度。

优选的是，温度传感器可以传输数据给控制单元。

根据一个优选实施方式，控制单元可以依据所传输的数据而改变对第一换能器和/或第二换能器的控制。

根据另一个方面，本发明涉及一种控制发光二极管模块的方法，该方法包括以下步骤：提供发光二极管组件；提供与发光二极管组件并联连接的负载；通过与发光二极管组件相连接的第一换能器和与负载相连接的第二换能器，将由电流源或电压源提供的电气参数分配给发光二极管组件和负载；以及控制第一换能器和第二换能器，以使发光二极管组件的工作方式对应于预定的调整。

附图说明

现在，参照附图的图形来说明本发明的其他特征、方面和优点。

图1在此表示两个不同的发光二极管组件的特性曲线；

图2示意表示根据本发明的发光二极管模块的电路框图；以及

图3示意表示根据本发明的方法的步骤。

具体实施方式

图1表示用于发光二极管组件的一个典型特性曲线变化的两个例子。本发明意义上的一个发光二极管组件在此可以包括一个单独的发光二极管或者多个串联和/或并联的发光二极管。在此情况下，特性曲线K1和K2以曲线形式标画在一个坐标系内，在该坐标系中在x轴上表示正向电压U，即发光二极管组件的工作电压，在y轴上表示正向电流，即流经发光二极管组件的电流。众所周知，发光二极管的特性曲线变化表现为，只在规定的流通电压之后开始电流流动。理想的是，发光二极管的电阻在大于流通电压的区域内等于零，电流陡峭地增高。实际上，特性曲线在高于流通电压的区域内以非常恒定的斜率增高。

发光二极管的工作方式和工作性能取决于特性曲线。根据特性曲线，发光二极管可以在施加相同电压的情况下具有不同的正向电流，因此在施加相同的正向电压时，具有不同特性曲线的发光二极管也分别具有不同的正向电流，因此尤其是也提供不同的光功率。特别是具有改善的特性曲线的发光二极管在正向电压相同的情况下具有更高的光功率。

图1示意表示两个不同的发光二极管组件或者说发光二极管的两条特性曲线K1和K2。特性曲线K2此时对应于一个改善的发光二极管组件，因为在相同的正向电压下将得到更高的正向电流。然而如上所述，有时候不期望更高的正向电流和进而更高的光功率。相应地，对于不同的发光二极管组件，在正向电流相同时也产生不同的正向电压。另一方面，有时候无法做到相应调整用于发光二极管组件的供应电压或供应电流。

因此，本发明提出，通过在LED模块内的相应线路，将电气参数即供应电压或供应电流分配给发光二极管组件和另一个负载。因此，可以做到通过减小发光二极管组件上的正向电压来施加与在不同的发光二极管组件中一样的正向电流，或者可以做到通过减小正向电流来施加与在不同的发光二极管组件中一样的正向电压。通过这种控制，可以获得发光二极管组件的相同的工作方式，尤其是相同的光功率。

结合图1的特性曲线来示意说明针对正向电流相同时改变正向电压时的情况。在这里，特性曲线K1是一个发光二极管的特性曲线，该发光二极管例如在供货时已经设置在一个发光二极管模块内。利用正向电压U1，可以在该发光二极管组件上产生正向电流I1。如果最初装入LED模块的发光二极管失效并且要换上一个新的、具有在图1以K2标出的改善的特性曲线的发光二极管，则该新的发光二极管在相同的正向电压U1情况下具有更高的正向电流。本发明因此提出，如此调整新的发光二极管组件上的正向电压，即，新的发光二极管组件以一个小于最初在发光二极管组件中规定的正向电压U1的正向电压U2工作，从而与流经换下的发光二极管组件的正向电流相同的正向电流I1流过新的发光二极管组件。

相应的做法适用于相反情况，即通过改变新的发光二极管组件中的正向电流，施加与更换的发光二极管组件时一样的正向电压。

在此情况下，图2示意表示根据本发明的LED模块1的电路框图。此时在端子A和B之间施加电气参数，即供应电压或供应电流，其例如由电网提供。一般，供应电压是稳定不变的，并且只能通过附加的元器件和复杂的措施来改变。

发光二极管模块1包括发光二极管组件6以及与发光二极管组件6并联连接的负载7。并联连接的负载7在此没有直接与发光二极管模块1相连接。第一换能器4与发光二极管组件6相连接，第二换能器5与负载相连接。第一换能器4和第二换能器5直接或是通过其它元件与电压供电机构或者电流供电机构相连接。两个换能器4和5能彼此独立地加以控制。

第一换能器4和第二换能器5被设计为，只将规定的一部分供应电流或供应电压传输给各自连接的组成元件。就是说，第一换能器4可以将一个较小的电压以供应电压形式传输给发光二极管组件6，同样，第二换能器5能将一个较小的电压以供应电压形式传递给负载7。相应地，该换能器4和5也能分别将一个较小的电流以供应电流形式提供给各自的组成元件。

发光二极管模块1还包括控制单元3，它特别是也能包括一微型控制器，用于控制发光二极管模块1的组成元件。特别是，控制单元3是如此设计的，即，控制并调整第一换能器4和第二换能器5，使它们将供应电流或供应电压的一部分传递给发光二极管组件6和负载7。

这样，可以在发光二极管组件6上调节出一个正向电压，从而预定的正向电流流经发光二极管组件6，或者说可以在发光二极管组件6上调节出该正向电流，从而在发光二极管组件6施加预定的正向电压。由此，将保证发光二极管组件6的预定的操作方式或者说工作方式，从而尤其是新安装的发光二极管组件6的光功率也对应于旧的被替换的发光二极管组件的光功率。

因此，利用本发明可以做到，模拟旧的发光二极管的特性曲线。就是说，新的发光二极管组件6的光功率就电气特性曲线而言恰好与要替换的待模拟的发光二极管组件的光功率一样。因此，本发明规定了换能器4和5的主动控制，从而能依据预先规定的特性曲线来确定传输给负载7的电气参数。

此外，在发光二极管模块1中可以设有一个测量单元2，该测量单元2测定施加在端子A和B上的电气参数即供电电压或供电电流，并传输数据给控制单元3。因而保证发光二极管模块1能与不同的电压供电机构或者电流供电机构连接，因为根据所施加的电气参数，控制单元3如此控制第一换能器4和第二换能器5，即，总是将所需要的相同的电气参数施加在发光二极管组件6上。

在此情况下，负载7被设置为单纯的耗电器件。负载7耗用被提供给负载7的电气参数，这是通过将电气参数转换为例如不可见的能量而实现的。在一个优选实施例中，负载7是欧姆电阻，它通过相应的电压或相应的电流的施加而变热，并因此将电气参数转化为热。

另外可以设有光传感器8，该光传感器8测量发光二极管组件6的光功率并将测定的数据传输给控制单元3。随后，控制单元3使用该数据来精密修正可能的波动变化，从而通过修正发光二极管组件6上的正向电压或者正向电流，可调整出期望的光功率。尤其是，发光二极管组件6的发光强度会随着时间的增加而减少，因此需要修正正向电压或正向电流。

可选的是，还可以设有温度传感器9，该温度传感器9测量发光二极管模块1内的温度并同样将该数据传输给控制单元3。当负载7是会变热的欧姆电阻时，这样做是特别有利的。如果发光二极管模块1变得过热，则控制单元3可能的话在一段短暂时间内控制第一换能器4和第二换能器5，使得提供给负载7的电气参数被减小，结果，可以实现发光二极管模块1的冷却。

另一可行方式是，在发光二极管模块1上设置一通讯入口(图中未示出)，借此能从外面例如通过外界计算机来接入该系统。

图3示意表示根据本发明的方法的一个例子的步骤。该方法开始于步骤S0，例如提供发光二极管模块1。在能在生产厂家方完成的下一步骤S1中，检测旧的发光二极管组件即最初设在发光二极管模块1内的组件的特性曲线。在下一步骤S2中，如果要替换旧的发光二极管组件，则也检测新的发光二极管组件6的特性曲线。这可在一个单独的测量步骤中完成，或者可将相应数据与新的发光二极管一起提供，随后传给控制单元3。

可选的是，如果设有测量单元2，则测定端子A、B之间的电气参数并且将测定的电气参数传输给控制单元3。依据旧的LED和新的LED的特性曲线并且依据所测定的供应电压或者所测定的供应电流，控制单元3随后可以测定要传输给发光二极管组件6的正向电压或者要传输的正向电流。

在下一步骤S5中，控制单元3发出相应信号给第一换能器4和第二换能器5，从而将期望的正向电压或者期望的正向电流施加在发光二极管组件6上，由端子A和B提供的电气参数和施加在发光二极管组件6上的电气参数之间的差通过第二换能器5被传递给负载7。

在下一步骤S6中，可选的是，可通过控制单元3来获取传感器数据，即，由光传感器8或者温度传感器9传输给控制单元3的数据。不过，步骤S6也可以在其它时刻，例如在步骤S1之后在旧的模块上执行。

在下一步骤S7中，控制单元3检查发光二极管模块1是否具有期望的工作方式。这尤其包括是否达到期望的光功率和是否可能出现过热。如果控制单元在步骤S7中已经确定发光二极管模块具有期望的工作方式，则在步骤S8中进行正常工作，直到过程在步骤S10中结束，例如关断发光二极管模块1。

另一方面，如果控制单元3在步骤S7中确定发光二极管模块不具有期望的工作方式，则控制单元在步骤S9确定一个新的、要传输给发光二极管组件6的电气参数，并在步骤S5中发出相应的信号给第一换能器4和第二换能器5。

可选的是，可以在工作中在步骤S8中也按照规定的时间间隔再次检查发光二极管模块的工作方式，以便可能的话确定用于发光二极管组件6的新的正向电压或者新的正向电流。

Claims (24)

1.一种发光二极管模块（1），该发光二极管模块（1）包括：

发光二极管组件（6）；

与发光二极管组件（6）并联连接的负载（7）；

与发光二极管组件（6）相连接的第一换能器（4）和与负载（7）相连接的第二换能器（5），它们用于将由电流源或电压源提供的电气参数分配给发光二极管组件（6）和负载（7）；以及

控制单元（3），其用于控制第一换能器（4）和第二换能器（5），以使发光二极管组件（6）的工作方式对应于预定的调整，从而将期望的正向电压或者期望的正向电流施加在发光二极管组件（6）上，以及将电流源或电压源提供的电气参数和施加在发光二极管组件（6）上的电气参数之间的差通过第二换能器（5）传递给负载（7）。

2.根据权利要求1所述的模块（1），其中，预定的工作方式对应于发光二极管组件（6）的预定的光功率。

3.根据权利要求1或2所述的模块（1），其中，负载（7）耗用通过第二换能器（5）而提供给负载（7）的电气参数。

4.根据权利要求3所述的模块（1），其中，负载（7）因所述电气参数而变热。

5.根据权利要求1或2所述的模块（1），其中，负载（7）是欧姆电阻。

6.根据权利要求1或2所述的模块（1），其中，该模块（1）还包括测量单元（2），该测量单元（2）用于测定由电流源或电压源提供的电气参数并将所测定的数据传输给控制单元（3）。

7.根据权利要求1或2所述的模块（1），其中，该模块（1）还包括光传感器（8），该光传感器（8）用于测定发光二极管组件（6）的光功率。

8.根据权利要求7所述的模块（1），其中，光传感器（8）将所测定的数据传输给控制单元（3）。

9.根据权利要求1或2所述的模块（1），该模块（1）还包括温度传感器（9），该温度传感器（9）用于测定发光二极管组件（6）的温度。

10.根据权利要求9所述的模块（1），其中，温度传感器（9）将所测定的数据传输给控制单元（3）。

11.根据权利要求7所述的模块（1），其中，控制单元（3）依据所传输的数据而改变对第一换能器（4）和/或第二换能器（5）的控制。

12.根据权利要求9所述的模块（1），其中，控制单元（3）依据所传输的数据而改变对第一换能器（4）和/或第二换能器（5）的控制。

13.一种用于控制发光二极管模块的方法，该方法包括以下步骤：

提供发光二极管组件（6），

提供与发光二极管组件（6）并联连接的负载（7），

通过与发光二极管组件（6）相连接的第一换能器（4）和与负载（7）相连接的第二换能器（5），将由电流源或电压源提供的电气参数分配给发光二极管组件（6）和负载（7），以及

控制第一换能器（4）和第二换能器（5），以使发光二极管组件（6）的工作方式对应于预定的调整，从而将期望的正向电压或者期望的正向电流施加在发光二极管组件（6）上，以及将由电流源或电压源提供的电气参数和施加在发光二极管组件（6）上的电气参数之间的差通过第二换能器（5）传递给负载（7）。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，预定的工作方式对应于发光二极管组件（6）的预定的光功率。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：由负载（7）耗用通过第二换能器而提供给负载（7）的电气参数。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，负载（7）因所述电气参数而变热。

17.根据权利要求13或14所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：设置一欧姆电阻作为负载（7）。

18.根据权利要求13或14所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：设置测量单元（2），该测量单元（2）用于测定由电流源或电压源提供的电气参数并将所测定的数据传输给控制单元（3）。

19.根据权利要求13或14所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：设置一光传感器（8），该光传感器（8）用于测定发光二极管组件（6）的光功率。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：将由光传感器（8）测定的数据传输给控制单元（3）。

21.根据权利要求13或14所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：设置一温度传感器（9），该温度传感器（9）用于测定发光二极管组件（6）的温度。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：将由温度传感器（9）测定的数据传输给控制单元（3）。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：第一换能器（4）和/或第二换能器（5）的控制变化依据由温度传感器（9）和/或光传感器（8）传输的数据而变。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：第一换能器（4）和/或第二换能器（5）的控制变化依据由温度传感器（9）和/或光传感器（8）传输的数据而变。

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