CN102893701B - 具有用于发送关联信息的通信端口的led照明装置 - Google Patents

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Abstract

在LED照明装置(100)和电灯器具(130)之间提供电接口模块(EIM)(120)。EIM(120)包括触点布置(170)和第二触点布置(121，152)，触点布置适于与LED照明装置(100)耦接，第二触点布置适于与电灯器具(130)耦接，并且EIM(120)可以包括功率转换器(30)。此外，可以包括LED选择模块(40)以选择性地接通或关断LED(102)。可以包括通信端口以发送与LED照明装置(100)关联的信息，例如标识、对寿命、通量的指示等等。可以通过RF信号、IR信号、有线信号或者通过控制LED照明装置(100)的光输出来测量和传送LED照明装置(100)的寿命。可更换地安装到LED照明装置(100)的光学器件(140)可以包括例如与电接口相连的通量传感器(32)。

Description

具有用于发送关联信息的通信端口的LED照明装置
杰勒德·哈伯斯
格雷戈里·W·恩格
克里斯多佛·R·里德
彼特·K·曾
约翰·R·日贝里
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年5月4日递交的美国临时申请No.61/331,225、2011年4月19日递交的美国申请No.13/089,316和2011年4月19日递交的美国申请No.13/089,317的优先权，将其全部合并在此作为参考。
技术领域
所描述的实施例涉及包括发光二极管(LED)的照明装置。
背景技术
在普通照明中使用LED正变得更加令人期待和更加普遍。包括LED的照明装置典型地要求大量的热沉和特定的功率要求。因此，必须将许多这种照明装置安装到电灯器具上，所述电灯器具包括热沉并且提供必需的功率。可惜的是这种LED照明装置与电灯器具的典型电连接不是用户友好的。因此需要进行改进。
发明内容
根据一个实施例，在LED照明装置和电灯器具之间提供电接口模块。所述电接口模块包括：电接触表面布置，适于与LED照明装置耦接；以及第二电接触表面布置，适于与所述电灯器具耦接。所述电接触表面可以适于与不同LED照明装置上的不同接触表面配置电耦接。所述电接口模块可以包括功率转换器，功率转换器通过所述电接触表面与所述LED照明装置耦接。另外，LED选择模块使用开关元件来选择性地接通或关断所述LED照明装置中的LED。可以包括由处理器控制的通信端口以发送与所述LED照明装置相关联的信息，例如标识、对寿命、通量等等的指示。可以通过对由电子电路产生并且通过例如RF信号、IR信号、有线信号传送的周期的个数进行累积，或者通过控制所述LED照明装置的光输出，来测量所述LED照明装置的寿命。另外，可更换地安装到所述LED照明装置上的光学器件(optic)可以包括例如与电接口相连的通量传感器。
附图说明
图1-2说明了包括照明装置、反射器和电灯器具在内的两个示范性照明器。
图3A示出了说明如图1所示的基于LED的照明装置的部件的放大图。
图3B示出了如图1所示的基于LED的照明装置的透视截面图。
图4说明了如图2所示的照明器的剖面视图，具有耦接在LED照明装置和电灯器具之间的电接口模块。
图5A-5B说明了电接口模块的两个不同配置。
图6A-6B说明了电接口模块上的选择性掩蔽和暴露端子位置。
图7说明了可以用于定位多个弹簧销以接触电接口模块的引线框。
图8说明了可以用于接触电接口模块的弹簧销的实施例。
图9A-9C说明了可以用于电接口模块的多个径向间隔开的电接触。
图10是说明了更详细的电接口模块的示意图。
图11是LED选择模块的示意性说明。
图12是选择LED以改变被供电的LED发射的通量的曲线表示。
图13是说明了外部传送LED照明装置信息的过程的流程图。
图14说明了反射器形式的光学器件，包括与电接口模块电接触的至少一个传感器。
图15是发射器传感器可以位于的位置的说明。
具体实施方式
现在将详细地参考背景示例和本发明的一些实施例，所述实施例的示例在附图中进行了说明。
图1-2说明了两个示范性照明器。图1所示的照明器包括具有矩形形式因子的照明装置100。图2所示的照明器包括具有圆形形式因子的照明装置100。这些示例是用于说明性的目的。也可以设想一般多边形和椭圆形形状的照明装置的示例。照明器150包括照明装置100、反射器140和电灯器具130。如所示的，电灯器具130是热沉，因此有时可以称作热沉130。然而，电灯器具130可以包括其他结构和装饰元件(未示出)。反射器140安装到照明装置100以准直或者偏斜从照明装置100发射的光。反射器140可以由导热材料制成，例如包括铝或者铜并且可以与照明装置100热耦合的材料。热通过照明装置100和导热反射器140的传导而流动。热也经由反射器140上的热对流而流动。反射器140可以是复合抛物面聚光镜，其中所述聚光镜由高反射材料构成或者涂覆有高反射材料。复合抛物面聚光镜趋向于较高，但是它们通常按照减小的长度形式而使用，这增加了波束宽度。这种结构的优势是不需要附加的散射体来使光均匀化，增加了通过效率。诸如散射体或者反射器140之类的光学元件可以例如通过螺纹、夹具、扭锁机构或者其他合适的结构，可移除地耦接至照明装置100。
照明装置100安装到电灯器具130。如图1和图2所示，将照明装置100安装到热沉130。热沉130可以由导热材料制成，例如包括铝和铜并且可以与照明装置100热耦合的材料。热通过照明装置100和热导热沉130的传导而流动。热也经由热沉130上的热对流流动。照明装置100可以通过螺纹附着至热沉130，以将照明装置100夹到热沉130上。为了便于照明装置100的容易拆卸和更换，可以将照明装置100可拆卸地耦接至热沉130，例如通过夹持机构、扭锁机构或者其他合适的结构。照明装置100包括至少一个导热表面，所述导热表面例如直接地或者使用热油脂、热带、热垫盘或热环氧树脂与热沉130热耦合。为了LED的充分冷却，应该对于流入板上的LED中的每一瓦特的电能，使用至少50平方毫米、优选地100平方毫米的热接触面积。例如，在使用20个LED的情况下，应该使用1000至2000平方毫米的热沉接触面积。使用较大的热沉130可以允许按照更高的功率驱动LED102，并且也允许不同的热沉设计。例如，一些设计可以表现出对热沉取向的依赖性较小的冷却能力。此外，风扇或者用于强制冷却的其他方案可以用于去除来自装置的热。底部热沉可以包括孔洞，使得可以实现与照明装置100的电连接。
图3A示出了说明如图1所示的LED照明装置100的部件的放大图。应该理解的是如这里所定义的，LED照明装置不是LED，而是LED光源或器具或LED光源或器具的部件。LED照明装置100包括一个或多个LED管芯或者封装的LED、以及附着了LED管芯或者封装的LED的安装板。图3B说明了如图1所示的LED照明装置100的透视截面图。LED照明装置100包括安装在安装板104上的一个或多个固态发光元件，例如发光二极管(LED)102。通过安装板保持环103将安装板104附着到安装底座101上并且固定到适当位置。组装了LED102和安装板保持环103的安装板104包括光源子组件115。光源子组件115操作为使用LED102将电能转换为光。将从光源子组件115发射的光导引至光转换子组件116，用于颜色混合和颜色转换。光转换子组件116包括腔体105和输出窗口108，并且可选地包括底部反射器插入物106和侧壁插入物107中的任一个或者两者。输出窗口108固定到腔体105的顶部。腔体105包括内侧壁，使得当将腔体105安装到光源子组件115上时所述内侧壁将来自LED102的光导引至输出窗口108。底部反射器插入物106可以可选地放置于安装板104上。底部反射器插入物106包括孔，使得每一个LED102的发光部分不受底部反射器插入物106的阻挡。侧壁插入物106可以可选地放置于腔体105内部，使得当将腔体105安装在光源子组件115上时侧壁插入物107的内表面将来自LED102的光导引至输出窗口。尽管如所示地，从照明装置100顶部观看时腔体105的内侧壁的形状是矩形，但是可以设想其他形状(例如三叶草形状或者多边形)。此外，腔体105的内侧壁可以从安装板104朝着输出窗口向外逐渐变细，而不是如所示的与输出窗口108垂直。
在该实施例中，在安装板104上放置的侧壁插入物107、输出窗口108和底部反射器插入物106限定了所述LED照明装置100中的光混合腔体109，在光混合腔体109中来自LED102的一部分光被反射，直到光通过输出窗口108出射为止。在从输出窗口108出射之前在腔体109内反射光具有以下效果：对光进行混合，并且提供从LED照明装置100发射的光的更均匀分布。侧壁插入物107的一些部分可以涂覆有波长转换材料。另外，输出窗口108的一些部分可以涂覆有相同或不同的波长转换材料。此外，底部反射器插入物106的一些部分可以涂覆有相同或不同的波长转换材料。这些材料的光转换性质与腔体109内光的混合相结合，得到由输出窗口108输出的颜色经转换的光。通过调谐波长转换材料的化学性质以及腔体109的内表面上涂层的几何性质，可以指定由输出窗口108输出的光的特定颜色性质，例如色点、色温和颜色呈现指数(CRI)。
出于该专利文件的目的，波长转换材料是执行颜色转换功能的任意单一化学化合物或者不同化学化合物的混合物，颜色转换功能例如是吸收一个峰值波长的光并发射另一个峰值波长的光。
可以用诸如空气或惰性气体之类的非固体材料填充腔体109，使得LED102将光发射到非固体材料中。作为示例，可以气密地密封腔体，并且氩气用于填充腔体。替代地，可以使用氮气。在其他实施例中，可以用固体密封材料填充腔体109。作为示例，硅树脂可以用于填充腔体。
LED102可以发射不同的颜色或者相同的颜色，通过直接发射或者通过磷光体转换，例如在磷光体层涂覆到LED上作为LED封装的一部分的情况下。因此，照明装置100可以使用彩色LED102的任意组合，例如红色、绿色、蓝色、棕黄色或者蓝绿色，或者LED102可以都产生相同颜色的光或者可以都产生白光。例如，LED102可以都发射蓝光或者紫外光。当与磷光体(或者其他波长转换手段)组合地使用时(例如，磷光体可以在输出窗口108中或者输出窗口108上，涂覆到腔体105的侧壁，或者涂覆到在腔体内部放置的其他部件(未示出))，可以使得照明装置100的输出光具有所需的颜色。
安装板104向所附着的LED102提供与电源(未示出)的电连接。在一个实施例中，LED102是封装LED，例如由PhilipsLumiledsLighting制造的LuxeonRebel。也可以使用其他类型的封装LED，例如由OSRAM(Ostarpackage)、LuminusDevice(美国)、Cree(USA)，Nichia(Japan)或Tridonic(Austria)制造的封装LED。如这里所定义的，封装LED是一个或多个LED管芯的组装件，包含例如引线接合连接或螺栓型隆起焊盘等电连接，并且可能地包括光学元件和热、机械和电接口。LED102可以包括LED芯片上的透镜。替代地，可以使用无透镜的LED。无透镜的LED可以包括保护层，所述保护层可以包括磷光体。可以将所述磷光体作为粘合剂中的分散体而应用，或者作为分离的片而应用。每一个LED102包括可以安装到子底座上的至少一个LED芯片或管芯。LED芯片典型地具有约1mm*1mm*0.5mm的尺寸，但是这些尺寸可以变化。在一些实施例中，LED102可以包括多个芯片。多个芯片可以发射类似或不同颜色的光，例如红色、绿色和蓝色。LED102可以发射偏振光或者非偏振光，并且基于LED的照明装置100可以使用偏振LED或非偏振光LED的任意组合。在一些实施例中，LED102发射蓝光或者紫外光，这是由于在这些波长范围中发射的LED的效率。此外，可以将不同的磷光体层涂覆到相同子底座上的不同芯片上。子底座可以是陶瓷的或者其他合适的材料。子底座典型地包括与安装板104上的触点耦接的底部表面上的电接触焊盘。替代地，电接合引线可以用于将芯片与安装板电连接。与电接触焊盘一起，LED102可以包括子底座的底部表面上的热接触区域，可以通过热接触区域提取由LED芯片产生的热。热接触区域与安装板104上的热扩散层耦接。可以将热扩散层设置在安装板104的顶部、底部或者中间层的任一个上。热扩散层可以通过通孔相连，所述通孔连接顶部、底部和中间热扩散层中的任一个。
在一些实施例中，安装板104将由LED102产生的热传导至板104的侧面和板104的底部。在一个示例中，安装板104的底部可以经由安装底座101热耦合至热沉130(在图1和图2中示出)。在其他示例中，安装板104可以直接耦接至热沉、照明器具和/或其他机构(例如风扇)以散热。在一些实施例中，安装板104将热传导至与该板104的顶部热耦合的热沉。例如，安装板保持环103和腔体105可以将热从安装板104的顶部表面传导出去。安装板104可以是在用作热接触区域的顶部和底部表面上的具有相对较厚的铜层(例如，30μm至100μm)的FR4板(例如0.5mm厚)。在其他示例中，板104可以是具有合适电连接的金属内核印刷电路板(PCB)或者陶瓷子底座。可以使用其他类型的板，例如由矾土(陶瓷形式的氧化铝)或者氮化铝(同样是陶瓷形式的)制成的板。
安装板104包括与LED102上的电焊盘相连的电焊盘。电焊盘通过金属(例如铜)迹线与触点电连接，引线、桥接件或者其他外部电源与所述触点相连。在一些实施例中，电焊盘可以是通过所述板104的通孔，并且在所述板的相对侧(例如底部)上实现电连接。如所示的安装板104在维度上是矩形的。安装到安装板104上的LED102可以布置成矩形安装板104上的不同配置。在一个示例中，LED102可以按照沿安装板104的长度维度延伸的行和沿安装板104的宽度维度延伸的列来对齐。在另一个示例中，LED102排列成六边形紧缩结构。在这种结构中，每一个LED与其紧邻邻居的每一个是等距的。这种排列对于提高从光源子组件115发射的光的均匀性和效率而言是期望的。
图4说明了如图2所示的照明器150的剖面视图。反射器140可拆卸地耦接至照明装置100。反射器140通过扭锁机构与照明装置100耦接。通过反射器保持环110中的开口使得反射器140与照明装置100接触，将反射器140与照明装置100对齐。通过绕光轴(OA)将反射器140旋转至啮合位置，将反射器140与照明装置100耦接。在啮合位置中，将反射器140捕获在安装板保持环103和反射器保持环110之间。在啮合位置中，可以在反射器140和安装板保持环103之间的配套热界面表面140表面之间产生界面压力。按照这种方式，由LED102产生的热可以经由安装板104、通过安装板保持环103、通过界面140表面传导进入反射器140。此外，可以在反射器140和保持环103之间形成多个电连接。
照明装置100包括电接口模块(EIM)120。如所示地，EIM120可以通过固定夹137可拆卸地附着至照明装置100。在其他实施例中，EIM120可以通过将EIM120耦接至安装板104的电连接器可拆卸地附着至照明装置100。EIM120也可以通过其他紧固手段耦接至照明装置100，例如螺钉紧固件、铆钉或者搭钩配合连接器。如所示地，EIM120定位于照明装置100的腔体内。按照这种方式，EIM120被包含在照明装置100内部，并且可以从照明装置100的底部侧接入。在其他实施例中，EIM120可以至少部分地定位于电灯器具130内。EIM120将电信号从电灯器具130传送至照明装置100。电导体132在电连接器133处与电灯器具130相耦接。作为示例，电连接器133可以是在网络通信应用中常用的注册插座(RJ)连接器。在其他示例中，电导体132可以通过螺钉或者夹具耦接至电灯器具130。在其他示例中，电导体132可以通过可拆卸的滑动配合电连接器耦接至电灯器具130。连接器133耦接至导体134。导体134可拆卸地耦接至安装到EIM120的电连接器121。类似地，电连接器121可以是RJ连接器或者任意合适的可拆卸电连接器。连接器121固定地耦接至EIM120。电信号通过电连接器133在导体132上、在导体134上、通过电连接器121传送至EIM120。电信号135可以包括功率信号和数据信号。EIM120将电信号135从电连接器121路由至EIM120上的适当的电触点焊盘。例如，EIM120内的导体139可以将连接器121耦接至EIM120的顶部表面上的电触点焊盘170。替代地，可以将连接器121安装到EIM120的与电触点焊盘170相同一侧上，并且因此表面导体可以将连接器121耦接至电触点焊盘170。如所示地，弹簧销122通过安装底座101中的孔洞138可拆卸地将电触点焊盘170耦接至安装板104。弹簧销将在EIM120的顶部表面上放置的触点焊盘耦接至安装板104的触点焊盘。按照这种方式，将电信号从EIM120传送至安装板104。安装板104包括导体以适当地将LED102耦接至安装板104的触点焊盘。按照这种方式，将电信号从安装板104传送至适当的LED102以产生光。EIM120可以由印刷电路板(PCB)、金属内核PCB、陶瓷衬底或者半导体衬底来构建。可以使用其他类型的板，例如由氧化铝(陶瓷形式的氧化铝)或者氮化铝(也是陶瓷形式的)构成的板。EIM120可以构造为包括多个插入模制金属导体的塑料部件。
安装底座101可更换地耦接至电灯器具130。在所示示例中，电灯器具130用作热沉。安装底座101和电灯器具130在热界面136处耦接在一起。在热界面136处，当照明装置100耦接至点灯器具130时，安装底座101的一部分和电灯器具130的一部分接触。按照这种方式，由LED102产生的热可以经由安装板104、通过安装底座104、通过界面136传导至电灯器具130中。
为了拆卸和更换照明装置100，将照明装置100与电灯器具130分离，并且断开电连接器121。在一个示例中，导体134包括足够的长度以允许照明装置100和电灯器具130之间足够分离，允许操作者到达器具130和照明装置100之间以断开连接器121。在另一个示例中，连接器121可以布置为使得将照明装置100与电灯器具130之间的位移用于断开连接器121。在另一个示例中，将导体134缠绕到弹簧承载卷轴上。按照这种方式，可以通过从卷轴上展开来延长导体134，以允许连接器121的连接或断开，然后可以通过弹簧承载卷轴的动作将导体134缠绕到卷轴上来收回导体134。
图5A-B说明了按照两种不同配置耦接至安装板104的EIM120。如图5A所示，通过第一配置的弹簧销组件123将安装板104耦接至EIM120。EIM120包括导体124和125。电信号126从连接器121、在导体124上、在第一配置中的弹簧销组件123上传送至安装板104的端子128。电信号127从安装板104的端子129、在第一配置的弹簧销组件123上、在导体125上传送至连接器121。如图5B所示，通过第二配置的弹簧销组件123将安装板104耦接至EIM120。电信号126从连接器121、在导体124上、在第二配置的弹簧销组件123上传送至安装板104的端子141。电信号127从安装板104的端子142、在第二配置的弹簧销组件123上、在导体125上传送至连接器121。如图5A-5B所示，相同的EIM120可以将电信号传送至具有不同端子位置的安装板。导体124和125配置为使得可以将来自连接器121的相同信号在EIM120和弹簧销组件123之间的接口处的多个端子之间传送。弹簧销组件123的不同配置可以用于将信号传送至安装板104的不同端子位置。按照这种方式，相同的连接器121和EIM120可以用于针对照明装置100内安装板的多种不同端子配置。
在其他实施例中，相同的弹簧销组件123、连接器121和EIM120可以用于针对照明装置100内安装板的多种不同端子配置。如图6A-B所示的，通过选择性地掩蔽和暴露安装板104表面上的端子位置，可以将安装板104的不同端子耦接至弹簧销组件123。如以上相对于图5A和5B所讨论的，EIM120可以向不同物理配置的安装板提供电信号。导体124和125配置为使得可以将来自连接器121的信号传送至EIM120和弹簧销组件123之间接口处的多个端子。按照这种方式，通过选择性地掩蔽和暴露安装板104表面上的端子位置，相同的连接器121、EIM120和弹簧销组件123可以用于针对照明装置100内安装板的多种不同端子配置，图6A示出了掩蔽端子142掩蔽和暴露端子129暴露，图6B示出了暴露端子142暴露和掩蔽端子129掩蔽。
如图4和6A、6B所示，弹簧销组件123包括多个弹簧销。如图7所示，弹簧销组件123中的多个弹簧销可以通过引线框143相对于彼此而定位。在其他实施例中，可以利用框143模制所述多个弹簧销以产生模制引线框143。引线框143可以与EIM120或者安装底座101相连。可以将弹簧销122成形，使得弹簧销122沿销的轴而顺从，如图4所示。例如，销122包括一个末端处的钩子形状，用于与端子接触，但是也用于在销的两端之间施加力时实现位移。弹簧销组件123的每一个销的顺从性确保了当使EIM120和安装板104电接触时，每一个销在每一个销的每一个末端上与端子接触。在其他实施例中，弹簧销122可以包括多个部件以实现沿销122的轴向方向的顺从性，如图8所示。每一个销和EIM120之间的电接触可以在EIM120的顶部表面实现，但是也可以在底部表面实现。
尽管如图4所示，采用RJ连接器来将电灯器具130与EIM120耦接，然而可以设想其他连接器配置。在一些实施例中，可以采用滑动连接器来将EIM120电耦接至器具130。在其他实施例中，可以采用多个径向间隔开的电触点。例如，图9A-C说明了采用多个径向间隔开的电触点的实施例。图9A说明了电灯器具130和EIM120的侧视图。图9B说明了EIM120的底视图。EIM120包括多个径向间隔开的电触点152。如所示的，电触点152是圆形形状的，但是可以设想其他椭圆或者多边形形状。当将EIM120耦接至电灯器具130时，触点152与电灯器具130的弹簧触点152对齐并接触。图9C说明了包括弹簧触点151在内的电灯器具130的顶视图。在所示配置中，EIM120可以与电灯器具130对齐并且与器具130电接触，无论EIM120相对于器具130的取向如何。在其他示例中，可以利用对齐特征部件，按照预定的取向将EIM120与电灯器具130对齐。
图10是更加详细的EIM120的示意图说明。在所示实施例中，EIM120包括总线21、被供电装置接口控制器(PDIC)34、处理器22、已用时间计数器模块(ETCM)27、非易失性存储器26(例如EPROM)、非易失性存储器23(例如闪速存储器)、红外收发机25、RF收发机24、传感器接口28、功率转换器接口29、功率转换器30和LED选择模块40。LED安装板104耦接至EIM120。LED安装板104包括通量传感器36、包括LED102在内的LED电路33、以及温度传感器31。EIM120也耦接至通量传感器32并耦接至安装到电灯器具130上的占用率传感器35。在一些实施例中，通量传感器32和占用率传感器35可以安装到光学器件上，例如相对于图14讨论的反射器140。在一些实施例中，也可以将占用率传感器安装到安装板104上。在一些实施例中，可以将加速度计、压力传感器和湿度传感器中的任一个安装到安装板104。例如，可以添加加速度计以检测照明装置100相对于重力场的取向。在另一个示例中，加速度计可以提供对照明装置100的操作环境中存在的振动的量度。在另一个示例中，可以添加湿度传感器以提供对照明装置100的操作环境的水分含量的量度。例如，如果对照明装置100进行密封以在潮湿条件下可靠地操作，湿度传感器可以用于检测照明装置的密封失灵和污染。在另一个示例中，压力传感器可以用于提供对照明装置100的操作环境的压力的量度。例如，如果对照明装置100进行密封并且抽真空，或者替代地密封并且加压，压力传感器可以用于检测密封失灵。
PDIC34耦接至连接器121并且通过导体134接收电信号135。在一个示例中，PDIC34是遵照IEEE802.3协议的装置，用于在多导体缆线(例如5e类缆线)上传输功率和数据信号。PDIC34根据IEEE802.3协议将输入信号分离为传送至总线21的数据信号41和传送至功率转换器30的功率信号42。功率转换器30操作以执行功率转换，来产生电信号以驱动电路系统33的一个或多个LED电路。在一些实施例中，功率转换器30按照电流控制模式操作以在预定的电压范围内向LED电路供应受控量的电流。在一些实施例中，功率转换器30是直流-直流(DC-DC)功率转换器。在这些实施例中，功率信号42可以具有根据IEEE802.3标准的48伏的额定电压。将功率信号42通过DC-DC功率转换器30在电压上降低为满足与DC-DC转换器30耦接的每一个LED电路的电压要求的电压电平。
在一些其他实施例中，功率转换器30是交流-直流(AC-DC)功率转换器。在另一些实施例中，功率转换器30是交流-交流(AC-AC)功率转换器。在采用AC-AC功率转换器30的实施例中，安装到安装板104的LED102根据AC电信号产生光。功率转换器30可以是单通道或者多通道的。功率转换器30的每一个通道向串联连接的LED中的一个LED电路供应电能。在一个实施例中，功率转换器30按照恒流模式操作。这在LED串联电连接的情况下特别有用。在一些其他实施例中，功率转换器30可以作为恒压源操作。这在LED并联电连接的情况下特别有用。
如所示地，功率转换器30耦接至功率转换器接口29。在该实施例中，功率转换器接口29包括数字-模拟(D/A)能力。可以通过处理器22的操作产生数字命令，并且通过总线21将其传送至功率转换器接口29。接口29将数字命令信号转换为模拟信号，并且将所得到的模拟信号传送至功率转换器30。功率转换器30响应于接收到的模拟信号来调节传送至耦接的LED电路的电流。在一些示例中，功率转换器30可以响应于接收到的信号而关闭。在其他示例中，功率转换器30可以响应于接收到的模拟信号来脉冲化或者调制传送至耦接的LED电路的电流。在一些实施例中，功率转换器30操作用于直接接收数字命令信号。在这些实施例中，不实施功率转换器接口29。在一些实施例中，功率转换器30操作用于发送信号。例如，功率转换器30可以通过功率转换器接口29向总线21发送对功率故障状况或功率不满足调整条件加以指示的信号。
EIM120包括用于从与照明装置100通信链接的装置接收数据或者向其发送数据的若干机制。EIM120可以通过PDIC34、RF收发机24和IR收发机25接收和发送数据。此外，EIM120可以通过控制从照明装置100输出的光来广播数据。例如，处理器22可以命令由功率转换器30供应的电流将LED电路33的光输出周期性地闪烁(flash)、或者频率或幅度调制LED电路33的光输出。脉冲是人类可察觉的，例如按照每分钟3个1秒脉冲的序列对由照明装置100输出的光进行闪烁。脉冲也可以是人类不可察觉、但是通过通量检测器可检测的，例如，按照1kHz对照明装置100输出的光进行脉冲化。在这些实施例中，可以对照明装置100的光输出进行调制以指示代码。通过上述手段的任一个由EIM120发送的信息示例包括照明装置100的累积已用时间、LED故障、序列号、由占用率传感器35感测的占用率、由板上通量传感器36感测的通量、由通量传感器32感测的通量、由温度传感器31感测的温度以及功率故障状况。此外，EIM120可以通过对向照明装置100供电的电信号的调制或周期循环进行感测来接收消息。例如，可以使得功率线路电压在一分钟循环三次以指示要求照明装置100传送其序列号的请求。
图11是更加详细的LED选择模块40的示意性表示。如所示地，LED电路33包括串联连接并且耦接至LED选择模块140的LED55-59。尽管LED电路33包括5个串联连接的LED，然而可以设想更多或更少的LED。此外，LED板104可以包括多于一个的串联连接LED电路。如所示的，LED选择模块40包括5个串联连接的开关元件44-48。开关元件的每一个导线耦接至LED电路33的LED的相应导线。例如，开关元件44的第一导线在电压节点49处耦接至LED55的阳极。此外，开关元件44的第二导线在电压节点50处耦接至LED55的阴极。按照类似的方式，开关元件45-48分别耦接至LED55-58。此外，功率转换器30的输出通道耦接在电压节点49和54之间，形成了传导电流60的电流回路61。在一些实施例中，开关元件44-48可以是晶体管(例如，双极结型晶体管或者场效应晶体管)。
LED选择模块40选择性地向与功率转换器30的通道耦接的LED电路33的LED供电。例如，在关断位置，开关元件44在电压节点49和50之间实质上不传导电流。按照这种方式，从电压节点49流到电压节点50的电流60通过LED55。在这种情况下，LED55提供比开关元件44实质上更低电阻的传导路径，从而电流通过LED55并且产生光。按照这种方式，开关元件44用于“接通”LED55。作为示例，在接通位置，开关元件47实质上是导通的。电流60从电压节点52通过开关元件47流到节点53。在这种情况下，开关元件47提供比LED57实质上更低电阻的传导路径，从而电流60通过开关元件47而不是LED57，并且LED57不产生光。按照这种方式，开关元件47用于“关断”LED58。按照所述的方式，开关元件44-48可以选择性地向LED55-59供电。
在LED选择模块40上接收二元控制信号SEL[5：1]。控制信号SEL[5：1]控制开关元件44-48的每一个的状态，从而确定将LED55-59的每一个“接通”还是“关断”。在一个实施例中，处理器22响应于EIM120检测的条件(例如由通量传感器36感测的通量减小)来产生控制信号SEL。在其他实施例中，处理器22响应于在EIM120上接收到的命令信号(例如，由RF收发机24、IR收发机25或者PDIC34接收的通信)来产生控制信号SEL。在另一个实施例中，从LED照明装置的板上控制器传送控制信号SEL。
图12示出了可以如何接通或者关断LED以改变由LED电路33的被供电LED发射的通量的量。相对于LED电路33的被供电LED发射的光通量来绘制电流60。由于LED55-59的物理限制，将电流60限制于最大电流值Imax，在最大电流值以上寿命将变得非常有限。在一个示例中，Imax可以是0.7安培。通常，LED55-59表现出在光通量和驱动电流之间的线性关系。图12说明了四种情况下根据驱动电流而发射的光通量：当“接通”一个LED时，当“接通”两个LED时，当“接通”三个LED时，以及当“接通”四个LED时。在一个示例中，可以通过接通三个LED并且按照Imax驱动它们来实现光通量输出L3。替代地，可以通过接通四个LED并且利用较少的电流驱动它们来实现光通量输出L3。当要求在一时间段上减少光量时(例如，饭店照明调暗)，光选择模块40可以用于选择性地“关断”LED，而不是简单地缩小电流。通过在选定的时段上不操作电灯器具中的LED，来增加这些“关断”LED的寿命，这是令人期望的。可以对要选择“关断”的LED进行调度，使得将每一个LED“关断”的时间量与其他LED的“关断”的时间量近似相同。按照这种方式，可以通过将每一个LED的寿命延长近似相同量的时间来延长照明装置100的寿命。
可以将LED55-59选择性地接通或关断以对LED故障做出响应。在一个实施例中，照明装置100包括“关断的”额外LED。然而，当发生LED故障时，将额外LED中的一个或多个“接通”以补偿发生故障的LED。在另一个示例中，可以“接通”额外的LED以提供附加的光输出。这对于如下情况是需要的：当在安装之前不知晓要求的照明装置100照明输出时，或者在安装之后照明要求改变时。
图13是说明了外部地传送LED照明装置信息的过程的流程图。如所示地，将与LED照明装置相关联的信息本地存储在例如非易失性存储器23和/或26中(202)。作为示例，所述信息可以是诸如序列号之类的LED照明装置标识符或者与参数相关的信息，所述参数例如是寿命、通量、占用率、LED或功率故障条件、温度或任意其他所需的参数。在一些示例中，对诸如寿命、通量或温度之类的信息进行测量，而在其他示例中，信息不需要测量，诸如照明装置标识符或者配置信息。例如通过RF收发机24、IR收发机、有线连接或者通过对功率线路电压进行循环来接收对信息的请求(204)。例如，通过RF收发机24、IR收发机、有线连接或者通过控制照明装置100的光输出，来传送LED照明装置信息(206)。
EIM120存储序列号，序列号单独地识别其中EIM120作为一部分的照明装置100。序列号存储在EIM120的非易失性存储器26中。在一个示例中，非易失性存储器26是可擦除可编程只读存储器(EPROM)。在制造期间将对照明装置100进行识别的序列号编程到EPROM26中。EIM120可以响应于接收到用于发送序列号的请求(例如通过RF收发机24、IR收发机25或PDIC34接收的通信)来传送序列号。例如，在EIM120上接收用于传送照明装置序列号的请求(例如通过RF收发机24、IR收发机25或者PDIC34接收的通信)。作为响应，处理器22读取在存储器26中存储的序列号，并且将序列号传送至RF收发机24、IR收发机25或者PDIC34中的任一个，以从EIM120传送序列号。
EIM120包括温度测量、记录和通信功能。在照明装置100上电时，传感器28从温度传感器31接收温度测量。处理器22从传感器接口28周期性地读取当前的温度测量，并且将当前的温度测量写入到存储器23中作为TEMP。此外，处理器22将所述测量与在存储器23中存储的最大温度测量值(TMAX)和最小温度值(TMIN)进行比较。如果处理器22确定当前温度测量大于TMAX，处理器22用当前温度测量盖写TMAX。如果处理器22确定当前温度测量小于TMIN，处理器22用当前温度测量盖写TMIN。在一些实施例中，处理器22计算TMAX和TMIN之间的差，并且发送该差值。在一些实施例中，TMIN和TMAX的初始值存储在存储器26中。在其他实施例中，当当前温度测量超过TMAX或者小于TMIN时，EIM120传送警报。例如，当处理器22检测到当前温度测量已经达到或者超过TMAX时，处理器22通过RF收发机24、IR收发机25或PDIC34传送警报代码。在其他实施例中，EIM120可以通过控制输出照明装置100的光输出来广播警报。例如，处理器22可以命令对功率转换器30供应的电流进行周期性脉冲化以指示警报条件。脉冲可以是人类可察觉的，例如，对照明装置100的光输出按照每5分钟3个1秒脉冲的序列进行闪烁。脉冲也可以是人类不可察觉的，但是可以通过通量检测器检测，例如按照1kHz对照明装置100的光输出进行脉冲化。在这些实施例中，可以对照明装置100的光输出进行调制以指示警报代码。在其他实施例中，当当前温度测量达到TMAX时，EIM120关断对于LED电路33的电流供应。在其他实施例中，EIM120响应于接收到用于发送当前温度的请求来传送当前温度测量。
EIM120包括已用时间计数器模块27。在照明装置100上电时，将在存储器23中存储的累积已用时间(AET)传送至ETCM27，并且ETCM27开始对时间计数并且将已用时间递增。周期性地，将已用时间的副本传送且存储在存储器23中，使得始终将当前AET存储在非易失性存储器中。按照这种方式，当照明装置100突然掉电时也不会丢失当前AET。在一些实施例中，处理器22可以包括片上ETCM功能。在一些实施例中，EIM120存储目标寿命值(TLV)，对照明装置120的期望寿命进行标识。目标寿命值存储在EIM120的非易失性存储器26中。在制造期间将与具体照明装置100相关联的目标寿命值编程到EPROM26中。在一些示例中，可以将目标寿命值选择为是在预期要发生照明装置100的光通量输出存在30％退化之前照明装置100的预期工作小时数。在一个示例中，目标寿命值可以是50,000小时。在一些实施例中，处理器22对AET和TLV之间的差进行计算。在一些实施例中，当AET达到TLV时，EIM120传送警报。例如，当处理器22检测到AET已经达到或者超过TLV时，处理器22通过RF收发机24、IR收发机25或者PDIC34传送警报代码。在其他实施例中，EIM120可以通过控制照明装置100光输出来广播警报。例如，处理器22可以命令对功率转换器30供应的电流进行周期性脉冲化以指示警报条件。脉冲可以是人类可察觉的，例如按照每5分钟3个1秒脉冲的序列对照明装置100的光输出进行闪烁。脉冲也可以是人类不可察觉的，但是通过通量检测器可检测的，例如按照1kHz对照明装置100的光输出进行脉冲化。在这些实施例中，可以对照明装置100的光输出进行调制以指示警报代码。在其他实施例中，当AET达到TLV时，EIM120关断对LED电路33的电流供应。在其他实施例中，EIM120响应于接收到用于发送AET的请求来传送AET。
图14示出了反射器140形式的光学器件，包括至少一个传感器和至少一个电导体。图14示出了在反射器140的内表面上安装的通量传感器32。传感器32被定位使得在传感器32的光感测表面和照明装置100的输出窗口108之间存在直接视线。在一个实施例中，传感器32是硅二极管传感器。传感器32耦接至电导体62。导体62是模制到反射器140中的导电迹线。在其他实施例中，可以将导电迹线印刷到反射器140上。当将反射器140安装到照明装置100时，导体62穿过反射器140的底座并且耦接至安装板保持环103的导电通孔65。导电通孔65耦接至安装板104的导体64。导体64经由弹簧销66耦接至EIM120。按照这种方式，通量传感器32电耦接至EIM120。在其他实施例中，导体62直接耦接至安装板104的导体64。类似地，占用率检测器35可以电耦接至EIM120。在一些实施例中，传感器32和35可以通过连接器可拆卸地耦接至反射器140。在其他实施例中，传感器32和35可以固定地耦接至反射器140。
图14也示出了附着至照明装置100的安装板104的通量传感器36和温度传感器31。传感器31和36提供板级别上与照明装置100的操作条件有关的信息。传感器31、32、35和36中的任一个可以是在安装板104、反射器140、电灯器具130和照明装置100上的多个位置处放置的多个这些传感器之一。此外，可以采用颜色传感器。图15是为了示范性目的可以将颜色、通量和占用率传感器定位于反射器140上的位置的表示。在一个示例中，传感器可以位于位置A、B和C。位置A-C面朝外，使得在位置A-C设置的传感器可以感测由照明装置100照射的场景的颜色、通量或者占用率。类似地，位置F、G和H处的传感器也可以面朝外，并且可以感测照明装置100照射的场景的颜色、通量或者占用率。也可以将传感器设置在位置D和E处。位置D和E面朝内，并且可以检测照明装置100的照度的通量或者颜色。传感器位置D和E在其对于照明装置100光输出的角度灵敏度方面存在差异，并且该差异可以用于对照明装置100的光输出的性质加以表征。
尽管为了指导目的如上描述了具体实施例，该专利文件的教导具有普通的应用性，并且不局限于如上所述的具体实施例。例如，将照明装置100描述为包括安装底座101。然而在一些实施例中，可以不包括安装底座101。在另一个示例中，将EIM120描述为包括总线21、被供电装置接口控制器(PDIC)34、处理器22、已用时间计数器模块(ETCM)27、非易失性存储器26(例如EPROM)、非易失性存储器23(例如闪速存储器)、红外收发机25、RF收发机24、传感器接口28、功率转换器接口29、功率转换器30和LED选择模块40。然而在其他实施例中，这些元件中的任一个如果不需要其功能则可以被排除。在另一个示例中，将PDIC34描述为符合用于通信的IEEE802.3标准。然而，为了数据和功率的接收和发送目的，可以采用用于区分功率信号和数据信号的任意方式。在另一个示例中，在图1-2中将基于LED的照明模块100描述为照明器150的一部分。然而，基于LED的照明模块100可以是更换灯或翻新灯的一部分，或者可以将其成形为更换灯或者翻新灯。因此在不脱离所附权利要求中所阐述的本发明范围的情况下，可以实施实施例的各种特征的各种修改、适配和组合。

Claims (20)

1.一种基于LED的照明装置(100)，包括：
处理器(22)；
非易失性存储器(23，26)，与所述处理器(22)耦接，并存储与所述基于LED的照明装置(100)相关联的信息；
通信端口，由所述处理器(22)控制，从所述基于LED的照明装置(100)发送所述信息；以及
第一组电接触表面，以第一布置放置在电接口板上；
第二组电接触表面，以第二布置放置在所述电接口板上；
第一导体，将所述第一组电接触表面中的第一电接触表面与所述第二组电接触表面中的第一电接触表面耦接；以及
第二导体，将所述第一组电接触表面中的第一电接触表面与所述第二组电接触表面中的第二电接触表面耦接。
2.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，其中所述信息包括如下中的任一个：对所述基于LED的照明装置(100)的序列号的指示，以及对所述基于LED的照明装置(100)的寿命的指示。
3.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，还包括占用率传感器(35)，其中所述信息包括对占用率传感器(35)感测的占用率的指示。
4.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，还包括通量传感器(32，36)，其中所述信息包括对所述通量传感器(32，36)感测的通量的指示。
5.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，还包括温度传感器(31)，其中所述信息包括对所述温度传感器(31)感测的温度的指示。
6.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，其中所述通信端口包括射频RF发射机(24)，其中由所述RF发射机(24)传送所述信息。
7.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，其中所述通信端口包括红外IR发射机(25)，其中由所述IR发射机(25)传送所述信息。
8.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，其中所述通信端口包括有线网络，其中在所述有线网络上传送所述信息。
9.根据权利要求8所述的基于LED的照明装置(100)，其中所述有线网络符合IEEE802.3标准。
10.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置(100)，其中所述通信端口包括所述基于LED的照明装置(100)中的一个或多个LED(102)，其中通过对从所述一个或多个LED(102)输出的光进行调制来传送所述信息。
11.根据权利要求10所述的基于LED的照明装置(100)，其中按照人类可察觉的速率对从所述一个或多个LED(102)输出的光进行调制。
12.根据权利要求10所述的基于LED的照明装置(100)，其中按照人类不可察觉的速率对从所述一个或多个LED(102)输出的光进行调制。
13.一种用于基于LED的照明装置(100)的方法，包括：
通过在基于LED的照明装置(100)的寿命期间对电子电路产生的周期的个数进行累积来测量所述基于LED的照明装置(100)的寿命，其中所述电子电路是所述基于LED的照明装置(100)的板上电子电路；所述电子电路包括：第一组电接触表面，以第一布置放置在电接口板上；第二组电接触表面，以第二布置放置在所述电接口板上；第一导体，将所述第一组电接触表面中的第一电接触表面与所述第二组电接触表面中的第一电接触表面耦接；以及第二导体，将所述第一组电接触表面中的第一电接触表面与所述第二组电接触表面中的第二电接触表面耦接，以及
传送对所述寿命的指示。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
将所述寿命与预定阈值进行比较，其中传送对所述寿命的指示包括传送指示了所述寿命已经超过所述预定阈值的信号。
15.根据权利要求13所述的方法，其中传送所述指示包括周期性地中断所述基于LED的照明装置(100)的光输出。
16.根据权利要求13所述的方法，其中传送所述指示包括发送信号，并且其中在IR、RF或者有线通信链接之中的任一个上传送所述信号。
17.一种用于基于LED的照明装置(100)的方法，包括：
使用基于LED的照明装置(100)的电接口模块(120)来测量所述基于LED的照明装置(100)的性质，所述电接口模块包括：第一组电接触表面，以第一布置放置在电接口板上；第二组电接触表面，以第二布置放置在所述电接口板上；第一导体，将所述第一组电接触表面中的第一电接触表面与所述第二组电接触表面中的第一电接触表面耦接；以及第二导体，将所述第一组电接触表面中的第一电接触表面与所述第二组电接触表面中的第二电接触表面耦接；以及
从所述基于LED的照明装置(100)传送对所述性质的指示。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
将所述性质与预定阈值进行比较，其中传送对所述性质的指示包括传送指示了所述性质已经超过所述预定阈值的信号。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
接收用于发送对所述性质的指示的请求，其中传送对所述性质的指示是响应于所述请求的。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述性质是所述基于LED的照明装置(100)的温度、序列号和寿命中的任一个。
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