CN102833909B - 发光装置和具有发光装置的照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光装置和具有发光装置的照明设备。所述发光装置包括：多个光源单元，其包括光颜色不同的多种类型的固体发光元件，其中所述多个光源单元各自包括串联连接的相同类型的固体发光元件；以及信息存储单元，用于存储与所述多个光源单元的电气特性有关的信息。所述信息存储单元中所存储的信息表示所述多个光源单元中的光输出和驱动电流之间的关系。

Description

发光装置和具有发光装置的照明设备
技术领域
本发明涉及一种使用固体发光元件作为光源的发光装置、以及使用该发光装置的照明设备。
背景技术
近年来，已提供了使用诸如发光二极管和有机电致发光(EL)元件等的固体发光元件作为光源的各种发光装置和照明设备。例如在日本特开2011-9233中，公开了多个发光模块(发光装置)并联连接至恒流源的照明设备。
在发光模块中，在一对主端子之间串联连接有电阻器、晶体管以及一个或多个发光二极管，并且在发光二极管的接头与主端子和信息输出端子的其中一个之间连接有用于输出连接信息的电阻器(信息输出电阻器)。将各发光模块的信息输出电阻器全部设置为大致相同的阻抗值。
恒流源包括：一对输出端子，其与发光模块的一对主端子相连接；输入端子，其输入有从信息输出端子所输出的连接信息；可变恒流源，其输出电流可变；以及控制单元，用于根据该连接信息来改变从可变恒流源所输出的电流。
利用日本特开2011-9233所公开的技术，恒流源的控制单元基于输入至输入端子的电压来判断主端子之间所连接的发光模块的数量，并且根据所连接的发光模块的数量来改变可变恒流源的输出电流，以使得预定电流流入各个发光模块。因此，不管恒流源的主端子之间所连接的发光模块的数量是否改变，预定电流(例如，额定电流)都可以恒定地流入各发光模块。
此外，已提供了具有用于改变光强度的调光功能和用于改变光颜色的调色功能的照明设备。在这种情况下，发光模块包括例如红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管这三种发光二极管，并且可以通过单独驱动这些发光二极管来改变发光颜色。
然而，与诸如荧光灯等的其它光源相比，诸如发光二极管等的固体发光元件的光输出往往由于使用环境或生产批次的差异而存在较大的变化。例如，在发光二极管的情况下，在施加相同的正向电压时流动的正向电流的大小存在变化，由此导致光输出发生变化。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够对由于固体发光元件的个体差异所引起的光输出变化进行抑制的发光装置以及使用该发光装置的照明设备。
根据本发明的第一方面，提供一种发光装置，包括：多个光源单元，其包括光颜色不同的多种类型的固体发光元件，其中所述多个光源单元各自包括串联连接的相同类型的固体发光元件；以及信息存储单元，用于存储与所述多个光源单元的电气特性有关的信息，其中，所述信息存储单元中所存储的信息表示所述多个光源单元中的光输出和驱动电流之间的关系。
在所述发光装置中，所述信息存储单元可以包括具有与所述信息相对应的阻抗值的一个或多个阻抗元件。
优选地，所述信息存储单元包括所述阻抗元件和用于单独接通和断开所述阻抗元件各自的导通的开关元件。
根据本发明的第二方面，提供一种照明设备，包括：上述发光装置的其中一个；电源单元，用于向所述发光装置的各个光源单元分别供给驱动电流；以及调整单元，用于获得所述信息存储单元中所存储的信息，并且基于所获得的信息来对从所述电源单元供给至各个光源单元的驱动电流进行调整。
利用本发明，可以对发光装置中的由于发光装置内所包括的发光二极管的个体差异所引起的光输出变化进行抑制。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的说明，本发明的目的和特征将变得明显，其中：
图1是示出根据本发明第一实施例的发光装置和照明设备的框图；
图2是图1所示的发光装置的平面图；
图3是示出图1所示的信息存储单元的特定结构的电路图；
图4是部分地示出根据本发明第二实施例的发光装置和照明设备的框图；
图5是用于说明根据本发明第二实施例的操作的图；以及
图6是部分地示出本发明第二实施例的点亮单元的另一结构的框图。
具体实施方式
以下将详细说明根据本发明各实施例的使用发光二极管作为固体发光元件的发光装置和照明设备。然而，本发明的技术理念可适用于使用除发光二极管以外的诸如有机电致发光(EL)元件等的固体发光元件的发光装置和照明设备，而并不局限于使用发光二极管的发光装置和照明设备。
第一实施例
参考图1，根据本发明第一实施例的照明设备包括：发光装置1；点亮单元2；以及端子块3A、3B和3C。发光装置1包括三个光源单元10A、10B和10C以及信息存储单元11。光源单元10A包括串联连接的多个红色发光二极管。光源单元10B包括串联连接的多个绿色发光二极管。光源单元10C包括串联连接的多个蓝色发光二极管。
此外，从光源单元10A、10B和10C所发出的红色光、绿色光和蓝色光发生混色，以产生依赖于红色光、绿色光和蓝色光的光量的比率的颜色的光(例如，白色光)。此外，光源单元10A、10B和10C各自的两端分别连接至端子块3A、3B和3C。
信息存储单元11例如由阻抗元件构成，其中将这些阻抗元件设置为与如后面将说明的包括光源单元10A、10B和10C的组所属的等级(rank)相对应的阻抗值。此外，信息存储单元11的两端、即阻抗元件的两端与连接至光源单元10A的正极端子的端子块3A的一端以及端子块3D相连接。
另一方面，点亮单元2包括电源单元20、调整单元21、滤波电路22和整流电路23等。从商用AC电源100所供给的AC电压和电流由滤波电路22进行滤波，由整流电路23进行整流，并输入至电源单元20。电源单元20例如包括：功率因数改善用的升压斩波电路；三个降压斩波电路，用于对从升压斩波电路输出的DC电压进行降压并且输出降压后的电压；以及四个驱动电路，用于分别驱动升压斩波电路和三个降压斩波电路。
三个降压斩波电路的输出端子以一对一的方式与端子块3A、3B和3C相连接，从而将驱动电流从各降压斩波电路分别供给至各个光源单元10A、10B和10C。此外，降压斩波电路的驱动电路对构成这些降压斩波电路的切换元件进行脉冲宽度调制(PWM)控制，并且通过增大或降低供给至各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流来改变各个光源单元10A、10B和10C的光量。这里，由于电源单元20的电路结构是传统上众所周知的，因此将省略针对该电路结构的详细例示和说明。
调整单元21通过对电源单元20进行控制来调整各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流，以产生期望的光颜色(例如，白色)。即，调整单元21向电源单元20的各个降压斩波电路的驱动电路输出调光信号(PWM信号)。各驱动电路根据该调光信号对降压斩波电路进行PWM控制，以使得可以将目标驱动电流供给至各个光源单元10A、10B和10C。
此外，调整单元21经由端子块3D来获得发光装置1的信息存储单元11中所存储的信息，并基于所获得的信息来调整从电源单元20供给至各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流。另外，调整单元21例如可以通过在微计算机中执行驱动电流调整所用的程序来实现。
以下将说明向发光颜色彼此不同的三种类型的光源单元10A、10B和10C的组分配等级的方法。例如，在使颜色混色成白色的情况下，唯一地确定从红色光源单元10A、绿色光源单元10B和蓝色光源单元10C各自所发出的光量的百分比，并且可以根据该百分比来确定流入各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流的目标值。
此外，由于该驱动电流的大小是通过施加至降压斩波电路的驱动电路的调光信号来进行调整的，因此向各驱动电路施加与该驱动电流的目标值相对应的调光信号并且测量流入各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流。然后，基于光源单元10A、10B和10C各自的驱动电流的目标值的总和与测量得到的驱动电流的总和之间的误差(=测量值的总和÷目标值的总和×100％)，将该等级确定为5级。
例如，如果误差在+1~+3%的范围内，则判断为发光装置处于等级1；如果误差在+3~+5%的范围内，则判断为发光装置处于等级2；并且如果误差在-3~-1%的范围内，则判断为发光装置处于等级3。此外，如果误差在-5~-3%的范围内，则判断为发光装置处于等级4，并且如果误差在-1~+1%的范围内，则判断为发光装置处于等级5。然后，提供了由具有与等级1~5各自相对应的不同阻抗值的阻抗元件所构成的信息存储单元11。
接着，将更加详细地说明本实施例的调整单元21的操作。首先，在发光装置1经由端子块3A~3D与点亮单元2相连接之后接通AC电源100时，点亮单元2的电源单元20和调整单元21开始工作。当电源单元20开始工作时，DC电流经由端子块3A流经信息存储单元11，并且将与信息存储单元11的阻抗值相对应的电压下降经由端子块3D输入至调整单元21。调整单元21基于经由端子块3D所输入的电压下降，来获得信息存储单元11中所存储的信息(发光装置1的等级)。
然后，调整单元21根据发光装置1的等级，来对从电源单元20供给至各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流进行调整。例如，如果所连接的发光装置1处于等级1，则调整单元21向各驱动电路施加调光信号，以使比驱动电流的目标值小3%的驱动电流流入到各个光源单元10A、10B和10C。如果所连接的发光装置1处于等级4，则调整单元21向各驱动电路施加调光信号，以使比驱动电流的目标值大5%的驱动电流流入到各个光源单元10A、10B和10C。
如上所述，本实施例的发光装置1包括信息存储单元11，其中信息存储单元11用于存储与光源单元10A、10B和10C的电气特性有关的信息、即表示各个光源单元10A、10B和10C中的驱动电流和光输出之间的关系的信息。当发光装置1与点亮单元2相连接时，点亮单元2的调整单元21基于从信息存储单元11所获得的信息，来对从电源单元20供给至各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流进行调整。因此，可以对发光装置1中的由于发光装置1内所包括的发光二极管的个体差异所引起的光输出变化进行抑制。
然而，用于确定包括光源单元10A、10B和10C的组所属的等级的方法不限于上述方法。例如，在与各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流的目标值相对应的调光信号被施加至各个驱动电路的情况下测量实际流动的驱动电流之后，可以基于各个光源单元10A、10B和10C的驱动电流的目标值与测量值之间的差来确定等级。
在这种情况下，当向各个光源单元分配如上所述的等级1~5的其中一个时，可以向一组光源单元分配总共125个等级。此外，由于分别控制供给至各光源单元的驱动电流，因此可以获得精确的目标光颜色。可选地，可以使用目标光颜色与如下的光颜色之间的色度坐标的偏差来确定等级，其中该光颜色是当将与各个光源单元10A、10B和10C各自的驱动电流的目标值相对应的调光信号施加至各驱动电路时所获得的。
这里，如图2所示，可以对发光装置1进行配置，以使得在大致椭圆形的主基板12上安装光源单元10A、10B和10C并且在设置于主基板12的中央处的矩形开口12A内配置其上具有信息存储单元11的安装基板13。利用该结构，很容易替换用于存储与等级有关的信息的信息存储单元11。此外，存在使发光装置1的制造工艺简化的优点。
另外，信息存储单元11可以配置有多个阻抗元件。例如，可以通过使用500Ω的阻抗元件和1kΩ的阻抗元件中的至少一个来识别4个等级。可选地，如图3所示，信息存储单元11可以包括：多个阻抗元件Rj(在所示例子中为四个阻抗元件R1、R2、R3和R4)；以及四个开关元件Sj，用以单独接通和断开各个阻抗元件Rj(j=1,2,3,4)的导通。可以通过适当地组合各自具有特定阻抗值的多个阻抗元件来识别期望数量的等级。
第二实施例
在第一实施例中，点亮单元2的调整单元21经由专用的端子块3D与发光装置1的信息存储单元11相连接。在本实施例中，如图4所示，作为信息存储单元11的阻抗元件R1与连接至光源单元(例如，10A)的其中一个的端子块3A并联连接，使得无需设置专用的端子块3D。在以下说明中，由于本实施例的基本结构与第一实施例的基本结构几乎相同，因此对与第一实施例相同的组件分配相同的附图标记，并且将省略针对这些组件的例示和说明。
如图4所示，电源单元20包括升压斩波电路20A、三个(仅示出一个)降压斩波电路20B及其驱动电路20C。此外，图4没有示出光源单元10B和10C、其它两个降压斩波电路及其驱动电路、滤波电路以及整流电路。
降压斩波电路20B包括：二极管D1和切换元件Q1的串联电路；以及扼流线圈L1。二极管D1和切换元件Q1的串联电路连接在电解电容器C1的两端，其中电解电容器C1用于对升压斩波电路20A的输出进行平滑化。此外，扼流线圈L1连接在二极管D1的阳极和端子块3A的负极端子(即，与光源单元10A中的发光二极管的阴极相连接的端子)之间。这里，由于降压斩波电路20B的操作是传统上众所周知的，因此省略了针对该操作的详细说明。
在点亮单元2中，电容器C2、电阻器R2和开关SW1的串联电路连接在端子块3A的负极端子与地面之间。调整单元21经由驱动电路20C对降压斩波电路20B的切换元件Q1进行切换控制，并且当切换元件Q1断开时(当降压斩波电路20B停止时)，接通开关SW1。
如果开关SW1接通，则将电解电容器C1的充电电荷所引起的电压施加至端子块3A，其中当电解电容器C1两端的电压为VDC时，施加至端子块3A的该电压为VDC×R1/(R1+R2)。此外，如果电压VDC高于光源单元10A的正向电压VLED(串联连接的发光二极管的正向电压的总和)，则来自电解电容器C1的放电电流流经信息存储单元11的电阻器R1以对电容器C2进行充电。
此时，电容器C2和电阻器R2之间的连接点的电位由VDC×R2/(R1+R2)来表示，并且该电位随着电解电容器C1两端的电压VDC的下降而降低(参见图5)。此外，电容器C2和电阻器R2之间的连接点的电位的减少速率(时间常数)根据电阻器R1的阻抗值而改变(例如，参见图5的曲线A~D)。
因而，调整单元21对电容器C2和电阻器R2之间的连接点的电位进行监视，并且可以基于从开关SW1接通的时间点(t=0)起经过了特定时间T1时的电位来判断由电阻器R1的阻抗值所表示的等级。另外，还可以基于自开关SW1接通起直到电容器C2和电阻器R2之间的连接点的电位达到预定值为止所经过的时间来判断等级(曲线A~D)。
另一方面，如图6所示，发光装置1的一端(光源单元10A、10B和10C的阴极侧的一端)可以接地。在这种情况下，降压斩波电路20B内的切换元件Q1和二极管D1的配置与图4的配置相反，并且在端子块3A的正极端子与电解电容器C1的高电位侧的端子之间连接有电阻器R2、电容器C2和开关SW1的串联电路。
因而，调整单元21可以监视电阻器R1和R2之间的连接点的电位，并且基于从开关SW1接通的时间点(t=0)起经过了特定时间T1时的电位来判断由电阻器R1的阻抗值所表示的等级(曲线A~D)。代替电阻器R1和R2之间的连接点的电位，调整单元21可以监视电阻器R2和电容器C2之间的连接点的电位。
尽管已经针对这些实施例示出和说明了本发明，但本领域技术人员应当理解，可以在没有背离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims (3)

1.一种用于具有点亮单元的照明设备的发光装置，包括：
多个光源单元，其包括光颜色不同的多种类型的固体发光元件，其中所述多个光源单元各自包括串联连接的相同类型的固体发光元件；以及
信息存储单元，用于存储与所述多个光源单元的电气特性有关的信息，
其中，所述信息表示所述多个光源单元中的光输出和驱动电流之间的关系，并且表示由于所述固体发光元件的生产批次或使用环境的差异所引起的所述多个光源单元的驱动电流的误差等级，以使得在所述发光装置连接至所述照明设备并且所述信息被发送至所述照明设备的所述点亮单元时，所述照明设备基于所述信息来确定提供至所述发光装置的驱动电流，以对由于所述固体发光元件中的个体差异所引起的所述多个光源单元的光输出变化进行抑制，以及
所述信息存储单元包括具有与所述信息所表示的所述驱动电流的误差等级相对应的阻抗值的一个或多个阻抗元件。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述信息存储单元包括所述阻抗元件和用于单独接通和断开所述阻抗元件各自的导通的开关元件。
3.一种照明设备，包括：
根据权利要求1或2所述的发光装置、以及所述点亮单元；
所述点亮单元包括：
电源单元，用于向所述发光装置的各个光源单元分别供给驱动电流；以及
调整单元，用于获得所述信息存储单元中所存储的信息，并且基于所获得的信息来对从所述电源单元供给至各个光源单元的驱动电流进行调整。
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