CN102960062B - 可调光照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生最终光的照明设备(100)，最终光包括相对暖色的第一光和相对冷色的第二光。照明设备(100)包括：第一和第二电路(1，2)，用于产生第一和第二光；第三电路(3)，用于达到最终光的每个强度状态的温度；以及第四电路(4)，热耦合到第三电路(3)并且包括依赖于温度的电路，依赖于温度的电路用于在较低强度状态给予最终光例如相对暖色并且用于在较高强度状态给予最终光例如相对冷色。为此，第三电路(3)可以包括电阻器(31)和/或二极管(32)和/或齐纳二极管(33)，并且依赖于温度的电路可以包括并联连接到第一电路(1)的负温度系数电阻器(41)或者并联连接到第二电路(2)的正温度系数电阻器(42)。这样的照明设备(100)可以提供黑体线调光。

Description

可调光照明设备

技术领域

本发明涉及一种照明设备，该照明设备用于在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且用于在第二状态中产生具有比第一强度高的第二强度的最终光，所述最终光包括具有第一色温的第一光和具有比第一色温高的第二色温的第二光。

本发明进一步涉及一种包括照明设备的系统和方法。

背景技术

用于在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且用于在第二状态中产生具有比第一强度高的第二强度的最终光的照明设备是公知常识。第一状态是低强度状态(调光状态)，并且第二状态是较高强度状态(另一调光状态或者非调光状态)。为了产生最终光，混合第一暖色的第一光和第二冷色的第二光。在该情况下，所述最终光包括具有第一色温的第一光和具有比第一色温高的第二色温的第二光。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于产生最终光的改进的照明设备。进一步的目的是提供一种系统和方法。

根据第一方面，提供一种照明设备，该照明设备用于在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且用于在第二状态中产生具有比第一强度高的第二强度的最终光，所述最终光包括具有第一色温的第一光和具有比第一色温高的第二色温的第二光，该照明设备包括：

-第一电路，用于产生第一光，第一电路包括至少一个第一发光二极管，

-第二电路，用于产生第二光，第二电路包括至少一个第二发光二极管，

-第三电路，用于在第一状态中达到第一温度并且用于在第二状态中达到比第一温度高的第二温度，以及

-第四电路，热耦合到第三电路，比值等于向第一电路供应的第一功率除以向第二电路供应的第二功率，第四电路包括：依赖于温度的电路，用于适配比值使得第二强度的最终光具有与第一强度的最终光的第一最终色温不同的第二最终色温。

第一电路产生具有第一色温的第一光，并且第二电路产生具有比第一色温高的第二色温的第二光。第三电路在第一状态中达到第一温度并且在第二状态中达到比第一温度高的第二温度。定义比值等于向第一电路供应(由第一电路消耗)的第一功率除以向第二电路供应(由第二电路消耗)的第二功率。第四电路热耦合到第三电路并且包括依赖于温度的电路，该依赖于温度的电路用于适配比值使得第二强度的最终光具有与第一强度的最终光的第一最终色温不同的第二最终色温。结果，提供了一种改进的照明设备用于产生在较低强度具有第一最终色温并且在较高强度具有第二最终色温的最终光而第一和第二最终色温不同。这例如在其中最终色温应当依赖于最终光的强度的环境中是重大优点。

照明设备的有利之处进一步在于它成本低。照明设备的有利之处还进一步在于它由于第三电路和第四电路以及在这些电路之间的热耦合各自有助于设计的自由度该事实而表现出大的设计自由度。

照明设备产生的光称为“最终”光的原因是避免与具有第一色温的第一光和与具有比第一色温高的第二色温的第二光混淆。所述最终光包括该第一和第二光。类似地，最终光的色温称为“最终”色温的原因是避免与第一色温和与第二色温混淆。

当然，所述最终光可以表现三个或者更多不同强度之一和/或可以包括三种或者更多不同种类的不同色温的光和/或可以具有三个或者更多不同最终色温之一。

照明设备的一个实施例由第二最终色温高于第一最终色温限定。结果，提供了一种改进的照明设备用于产生在较低强度具有相对暖色并且在较高强度具有相对冷色的最终光。这例如在用于为家庭环境和/或企业办公室等照明的照明设备中是重大优点。

照明设备的一个实施例由第一、第二和第三电路串联连接并且第四电路并联连接到第一和第二电路之一限定。该实施例有利在于它赋予更大设计自由度。可替换地，第一和第二电路可以例如并联连接而第四电路例如串联连接到第一和第二电路之一，但是那时将由于在并联连接的两个支路中的每个支路两端将存在相同电压差该事实而有更少设计自由度。这限制每个支路的发光二极管数目的自由选择或者需要向支路之一添加另一元件。

照明设备的一个实施例由第三电路包括电阻器和/或二极管和/或齐纳二极管并且依赖于温度的电路包括温度系数电阻器限定。该实施例有利在于它极低的成本。可替换地，依赖于温度的电路可以包括用于将第三电路的温度转换成用于控制开关、比如晶体管的控制信号的转换器，每个开关被控制用于例如短路第一或者第二电路的一组发光二极管中的一个发光二极管，但是这将使照明设备更昂贵。

照明设备的一个实施例由温度系数电阻器是并联连接到第一电路的负温度系数电阻器限定。在较高强度，第三电路将更暖，并且负温度系数电阻器或者NTC电阻器将表现出较低的电阻。结果，第一电路将在较高程度上被旁路，第一光将表现略微减少的强度，并且最终光将获得较高的最终色温。

照明设备的一个实施例由温度系数电阻器是并联连接到第二电路的正温度系数电阻器限定。在较高强度，第三电路将更暖，并且正温度系数电阻器或者PTC电阻器将表现出较高的电阻。结果，第二电路将在较低程度上被旁路，第二光将表现出略微增加的强度，并且最终光将获得较高的最终色温。

照明设备的一个实施例由第四电路进一步包括连接到温度系数电阻器的电阻器和/或二极管和/或齐纳二极管限定。该实施例有利在于它提供更大的设计自由度而有略微较高的成本。

照明设备的一个实施例由第一和第二最终色温位于色度空间的黑体线上或者相对接近于色度空间的黑体线限定。这也是熟知的黑体线调光。

照明设备的一个实施例由第一色温对应于暖白色或者红色或者黄色或者与之相对相似的颜色并且第二色温对应于冷白色或者蓝色或者绿色或者与之相对相似的颜色限定。红色和黄色具有相对低色温和相对暖色，并且蓝色和绿色具有相对高的色温并且是相对冷色。

照明设备的一个实施例由进一步包括第五电路限定，第五电路热耦合到第一和第二电路中的一个或者多个电路的散热器，第五电路包括用于稳定最终光的又一依赖于温度的电路。

由于散热器具有相对缓慢的热响应的事实，散热器未很好地适合于在调光环境中控制用于不同强度的不同最终色温，但是它很好地适合于稳定目的。

照明设备的一个实施例由又一依赖于温度的电路包括温度系数电阻器限定。该实施例有利在于它极低的成本。

照明设备的一个实施例由温度系数电阻器是并联连接到第一电路和/或并联连接到第二电路的正温度系数电阻器限定。在缓慢上升的散热器温度，第一电路和/或第二电路将得到缓慢增加的电流。这样，在第一和/或第二光的强度在缓慢上升的散热器温度下缓慢减少而无补偿的情况下，稳定最终光。

根据第二方面，提供一种系统，该系统包括根据权利要求1的照明设备并且进一步包括用于驱动照明设备的驱动器。

驱动器例如向照明设备提供电流信号，该电流信号例如在第一状态(较低强度状态)中具有第一较低均方根值和/或第一更小幅度并且例如在第二状态(较高强度状态)中具有第二较高均方根值和/或第二更大幅度。可替换地，驱动器可以向照明设备提供电压信号，该电压信号产生这样的电流信号等。

系统的一个实施例由驱动器包括可变幅度直流驱动器或者脉宽调制调光直流驱动器或者整流交流驱动器限定。

该系统的重要特征是驱动器实现提供不同驱动信号的方式未影响提供最终光。

根据第三方面，提供一种用于在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且用于在第二状态中产生具有比第一强度高的第二强度的最终光的方法，所述最终光包括具有第一色温的第一光和具有比第一色温高的第二色温的第二光，该方法包括：

-经由第一电路产生第一光，第一电路包括至少一个第一发光二极管，

-经由第二电路产生第二光，第二电路包括至少一个第二发光二极管，

-经由第三电路在第一状态中达到第一温度并且在第二状态中达到比第一温度高的第二温度，以及

-经由热耦合到第三电路的第四电路，比值等于向第一电路供应的第一功率除以向第二电路供应的第二功率，第四电路包括：依赖于温度的电路，用于适配比值使得第二强度的最终光具有与第一强度的最终光的第一最终色温不同的第二最终色温。

可以洞察到的是，对于不同的强度，最终光不应必定具有相同的最终色温。

基本思想可以是第三电路将用于经由温度指示提供强度指示并且热耦合到第三电路的第四电路将用于向较高强度的最终光给予与较低强度的最终光不同的最终色温。

已经解决了提供一种用于产生最终光的改进的照明设备的问题。改进在于该最终光将在较低强度具有第一最终色温并且将在较高强度具有第二最终色温而第一和第二最终色温是不同的这一事实。

进一步的优点可以是照明设备成本低并且表现出大的设计自由度。

将从下文描述的实施例中清楚并且将参照这些实施例阐明本发明的这些和其它方面。

附图说明

在附图中：

图1示出了照明设备的第一实施例，

图2示出了照明设备的第二实施例，

图3示出了照明设备的第三实施例，

图4示出了包括照明设备的系统，以及

图5示出了第一实施例的实现的草图。

具体实施方式

在图1中，示出了照明设备100的第一实施例。照明设备100包括用于产生具有第一色温的第一光的第一电路1。第一电路1包括两个第一发光二极管11和12；可替换地，它可以仅包括一个第一发光二极管或者无论任何连接的三个或者更多第一发光二极管。照明设备100进一步包括用于产生具有比第一色温高的第二色温的第二光的第二电路2。第二电路2包括两个第二发光二极管21和22；可替换地，它可以仅包括一个第二发光二极管或者无论任何连接的三个或者更多第二发光二极管。该第一实施例被设计成接收直流电源信号或者DC电源信号。

照明设备100在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且在第二状态中产生具有比第一强度高的第二强度的最终光。该最终光包括具有第一色温的第一光和具有第二色温的第二光。第一色温例如对应于暖白色或者红色或者黄色或者与之相对相似的颜色。第二色温例如对应于冷白色或者蓝色或者绿色或者与之相对相似的颜色。第一(第二)电路1(2)可以包括产生不同颜色的光的不同发光二极管(11，12，21，22)，这些不同颜色的光一起产生第一(第二)颜色的第一(第二)光。经由在每个电路内对几种颜色的选择，可以设置每个电路的所得颜色和所得色温。

照明设备100进一步包括在第一状态中达到第一温度并且在第二状态中达到比第一温度高的第二温度的第三电路3。照明设备100还进一步包括热耦合到第三电路3的第四电路4；换言之，在第三电路3与第四电路4之间存在热耦合49。定义比值等于向第一电路1供应或者由第一电路1消耗的第一功率除以向第二电路2供应或者由第二电路2消耗的第二功率。可替换地，可以定义另一比值等于流过第一电路1的第一电流除以流过第二电路2的第二电流。第四电路4包括依赖于温度的电路，该依赖于温度的电路用于适配比值使得第二强度的最终光例如具有比第一强度的最终光低或者高的最终色温。

在图1中，第一、第二和第三电路1、2和3串联连接，并且第四电路4并联连接到第一电路1。第三电路3包括电阻器31，并且依赖于温度的电路包括负温度系数电阻器41。

在较高的强度(即供应到第一和第二电路1和2的更多功率，从而产生流过第一和第二电路1和2的更大的电流)，第三电路3将更暖，并且负温度系数电阻器41或者NTC电阻器41将表现出较低的电阻。结果，第一电路1将在较高程度上被旁路，第一光将表现出略微减少的强度，并且最终光将由于第二光将比以前贡献更多到最终光的事实而具有较高的最终色温。

在图2中，示出了照明设备100的第二实施例。该照明设备100与图1中所示照明设备的区别在于第二实施例被设计成接收交流电源信号或者AC电源信号。出于该原因，第一和第二电路1和2各自具有双向结构。第一电路1包括第一和第二反并联支路。第一支路包括两个串联连接的第一发光二极管11和12。第二支路包括两个串联连接的第一发光二极管13和14。第二电路2包括第三和第四反并联支路。第三支路包括两个串联连接的第二发光二极管21和22。第四支路包括两个串联连接的第二发光二极管23和24。该照明设备100进一步与图1中所示照明设备的区别在于第四电路4并联连接到第二电路2并且在于第三电路3包括双向结构的两个反并联二极管32和34并且在于依赖于温度的电路包括正温度系数电阻器42。结果，无论经过照明设备100的电流流向将如何，每对反并联支路中的任一反并联支路将准备好发光。

优选地，两个反并联二极管32和34应当与第四电路4热连通。这可以例如通过将第四电路4放置于第三电路3的两个部分之间来实现。每个支路可以可替换地仅包括一个或者无论任何连接的三个或者更多的发光二极管，并且不会排除每个电路的更多支路。

在较高的强度(即向第一和第二电路1和2供应更多功率，从而产生流过第一和第二电路1和2的更大电流)，第三电路3将更暖，并且正温度系数电阻器42或者PTC电阻器42将表现出较高电阻。结果，第二电路2将在更少程度上被旁路，第二光将表现出略微增加的强度，并且最终光将由于第二光将比以前贡献更多到最终光的事实而具有较高的最终色温。

这样，参照图1和图2，第一和第二强度的最终光的最终色温可以位于色度空间的黑体线上或者相对接近于色度空间的黑体线(黑体线调光)。

在图3中，示出了照明设备100的第三实施例。该照明设备100与图1中所示的照明设备的区别仅仅在于第四电路4并联连接到第二电路2并且在于依赖于温度的电路包括正温度系数电阻器42并且在于第三电路3包括齐纳二极管33并且在于照明设备100进一步包括并联连接到第一电路1的第五电路5。

第五电路5热耦合到第一电路1的散热器，换言之，在第一电路1的散热器与第五电路5之间存在热耦合59。可替换地，第五电路5可以热耦合到第二电路2的散热器或者到两个散热器或者到第一和第二电路1和2的共同散热器。第五电路5包括用于稳定最终光的又一依赖于温度的电路。该又一依赖于温度的电路例如包括温度系数电阻器，在这种情况下为正温度系数电阻器51。

在缓慢上升的散热器温度，第一电路1将获得缓慢增加的电流。这样，在第一光的强度在缓慢上升的散热器温度下缓慢减少而无补偿的情况下，稳定最终光。可替换地和/或除此之外，温度系数电阻器可以是并联连接到第二电路2的正温度系数电阻器。在缓慢上升的散热器温度，第二电路2将获得缓慢增加的电流。这样，在第二光的强度在缓慢上升的散热器温度下缓慢减少而无补偿的情况下，稳定最终光。可替换地，例如在发光二极管需要另一温度稳定和/或另一温度补偿的情况下，每个又一依赖于温度的电路可以包括另一温度系数电阻器。

在图4中，示出了系统300，该系统300包括照明设备100并且进一步包括用于驱动照明设备100的驱动器200。驱动器200可以耦合到电源400。驱动器200可以例如包括可变幅度直流驱动器或者脉宽调制调光直流驱动器或者整流交流驱动器。

在图5中，示出了第一实施例的实现的草图。照明设备100包括装配于载体61上的发光二极管11、12、21和22。该载体61用于电连接、用于机械支撑部件以及用于通过提供与散热器(这里未示出)的热耦合冷却发光二极管11、12、21和22。如图1中所示，第一、第二和第三电路1-3串联连接。第四电路4的负温度系数电阻器41与第三电路3的电阻器31紧密接触，使得在第三电路3与第四电路4之间存在热耦合49。感兴趣的是注意到第三电路3和第四电路4二者在相互紧密接触并且因此相互热连通之时优选地未与载体61或者其它部件紧密接触。结果，第三电路3的温度在很大程度上取决于流过该第三电路3的电流以及所得电压降和功率耗散，该所得电压降和该功率耗散依赖于它的电性质(即电路是否为电阻器、二极管等)。第四电路4的温度并且因此第四电路4的电阻又受第三电路3的温度影响从而产生向第一电路1供应的电流/功率并且因此如前文定义的比值由照明设备100从它的驱动器接收的信号/功率/均方根电流/能量等控制的期望功能。如果第三和第四电路3和4的部件相对小并且从载体61相对隔离，则它们将对接收到的信号/功率/均方根电流/能量等的改变相对快速地做出响应。这里未示出的更多部件(比如线缆、传感器、诸如透镜或反射镜等光学元件)可以存在。

可替换地，鉴于图1至图3，第一和第二电路1和2可以例如并联连接而第四电路4例如串联连接到第一和第二电路1和2中的一个，但是那将由于在并联连接的两个支路中的每个支路两端将存在相同电压差的事实而有更少的设计自由度。这限制每个支路的发光二极管数目的自由选择或者需要向支路之一添加另一元件。

可替换地，第四电路4中依赖于温度的电路可以包括用于将第三电路3的温度转换成用于控制诸如晶体管等开关的控制信号的转换器，每个开关被控制用于例如使第一(第二)电路1(2)的一组发光二极管11-12(21-22)中的一个发光二极管短路，但是这将使照明设备100更昂贵。

此外，第四电路可以例如具有连接到温度系数电阻器41、42的电阻器和/或二极管和/或齐纳二极管以进一步增加设计自由度。一般而言，元件和NTC(PTC)电阻器的并联连接可以被由该元件和PTC(NTC)电阻器的串联连接替换，反之亦然。第三电路3可以包括下述的两组或者更多组：一组电阻器、二极管和齐纳二极管中。图1-3中的任一幅图中所示的任何实施例及其任何部分可以与图1-3中的任何其它图中所示的任何实施例及其任何部分组合。

每个(组)发光二极管可以包括无机发光二极管或者有机发光二极管并且可以包括低压发光二极管或者高压发光二极管并且可以包括DC发光二极管或者AC发光二极管。

概括而言，本发明涉及一种用于产生最终光的照明设备100，该最终光包括相对暖色的第一光和相对冷色的第二光。照明设备100包括：第一和第二电路1、2，用于产生第一和第二光；第三电路3，用于达到最终光的每个强度状态的温度；以及第四电路4，热耦合到第三电路3并且包括依赖于温度的电路，这些依赖于温度的电路用于在较低强度状态给予最终光例如相对暖色并且用于在较高强度状态给予最终光例如相对冷色。出于该目的，第三电路3可以包括电阻器31和/或二极管32和/或齐纳二极管33，并且依赖于温度的电路可以包括并联连接到第一电路1的负温度系数电阻器41或者并联连接到第二电路2的正温度电阻器42。这样的照明设备100可以提供黑体线调光。

尽管已经在附图和前文描述中具体图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述将被视为说明性的或者示例性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员可以在实现要求保护的本发明时从对附图、公开内容和所附权利要求的研读中理解和实现对公开的实施例的其它变化。在权利要求中，字眼“包括”未排除其它元件或者步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”未排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这一仅有的事实未指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种照明设备(100)，用于在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且用于在第二状态中产生具有比所述第一强度高的第二强度的最终光，在所述第一状态或所述第二状态中的所述最终光包括具有第一色温的第一光和具有比所述第一色温高的第二色温的第二光，所述照明设备(100)包括：

-第一电路(1)，用于产生所述第一光，所述第一电路(1)包括至少一个第一发光二极管(11，12)，

-第二电路(2)，用于产生所述第二光，所述第二电路(2)包括至少一个第二发光二极管(21，22)，

-第三电路(3)，用于在所述第一状态中达到第一温度并且用于在所述第二状态中达到比所述第一温度高的第二温度，以及

-第四电路(4)，热耦合到所述第三电路(3)，比值等于所述第一电路(1)所消耗的第一功率除以所述第二电路(2)所消耗的第二功率，所述第四电路(4)包括：依赖于温度的电路，用于适配所述比值使得所述第二强度的所述最终光具有与所述第一强度的所述最终光的第一最终色温不同的第二最终色温。

2.根据权利要求1所述的照明设备(100)，所述第二最终色温高于所述第一最终色温。

3.根据权利要求2所述的照明设备(100)，所述第一、第二和第三电路(1，2，3)串联连接，并且所述第四电路(4)并联连接到所述第一和第二电路(1，2)之一。

4.根据权利要求3所述的照明设备(100)，所述第三电路(3)包括电阻器(31)和/或二极管(32)，并且所述依赖于温度的电路包括温度系数电阻器(41，42)。

5.根据权利要求4所述的照明设备(100)，所述温度系数电阻器(41，42)是并联连接到所述第一电路(1)的负温度系数电阻器(41)。

6.根据权利要求4所述的照明设备(100)，所述温度系数电阻器(41，42)是并联连接到所述第二电路(2)的正温度系数电阻器(42)。

7.根据权利要求4所述的照明设备(100)，所述第四电路(4)进一步包括连接到所述温度系数电阻器(41，42)的电阻器和/或二极管。

8.根据权利要求1所述的照明设备(100)，所述第一和第二最终色温位于色度空间的黑体线上。

9.根据权利要求1所述的照明设备(100)，所述第一色温对应于暖白色或者红色或者黄色，并且所述第二色温对应于冷白色或者蓝色或者绿色。

10.根据权利要求1所述的照明设备(100)，进一步包括：

-第五电路(5)，热耦合到所述第一和第二电路(1，2)中的一个或者多个电路的散热器，所述第五电路(5)包括用于稳定所述第一状态或所述第二状态中的所述最终光的又一依赖于温度的电路。

11.根据权利要求10所述的照明设备(100)，所述又一依赖于温度的电路包括温度系数电阻器。

12.根据权利要求11所述的照明设备(100)，所述温度系数电阻器是并联连接到所述第一电路(1)和/或并联连接到所述第二电路(2)的正温度系数电阻器(51)。

13.一种照明系统(300)，包括根据权利要求1所述的照明设备(100)并且进一步包括用于驱动所述照明设备(100)的驱动器(200)。

14.根据权利要求13所述的系统(300)，所述驱动器(200)包括可变幅度直流驱动器或者脉宽调制调光直流驱动器或者整流交流驱动器。

15.一种用于在第一状态中产生具有第一强度的最终光并且用于在第二状态中产生具有比所述第一强度高的第二强度的最终光的方法，在所述第一状态或所述第二状态中的所述最终光包括具有第一色温的第一光和具有比所述第一色温高的第二色温的第二光，所述方法包括：

-经由第一电路(1)产生所述第一光，所述第一电路(1)包括至少一个第一发光二极管(11，12)，

-经由第二电路(2)产生所述第二光，所述第二电路(2)包括至少一个第二发光二极管(21，22)，

-经由第三电路(3)在所述第一状态中达到第一温度并且在所述第二状态中达到比所述第一温度高的第二温度，以及

-经由热耦合到所述第三电路(3)的第四电路(4)，比值等于所述第一电路(1)所消耗的第一功率除以所述第二电路(2)所消耗的第二功率，所述第四电路(4)包括依赖于温度的电路，用于适配所述比值使得所述第二强度的所述最终光具有与所述第一强度的所述最终光的第一最终色温不同的第二最终色温。