CN102997152A - 具有电力移除检测的led设备及用于使用该设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种LED灯在使用中被放置在机动车辆上以增强夜间可视性，或被放置在需要增强照明的任何地方。所述LED灯利用多级电力和控制设计，其中所述LED驱动电流由LED恒定电流控制器管理，所述LED恒定电流控制器被耦合至控制所述LED阵列的强度值的微处理器。所述微处理器使用公知的脉宽调制控制方法管理所述LED阵列的光强度。所述微处理器测量所述DC电源的电压，并且检测DC电力何时被移除。一旦所述检测出现，则所述微处理器向所述LED电流控制器发信号，以将被传送至所述LED阵列的当前运行模式改变为下一个可用运行模式，或者改变为由存储在所述微处理器内的软件所确定的待使用的下一个合适的运行模式。

Description

具有电力移除检测的LED设备及用于使用该设备的方法

技术领域

本公开内容涉及LED照明设备领域，具体而言，本公开内容涉及具有多种功能模式的LED设备。 

背景技术

采用一个或多个发光二极管（LED）的灯、闪光灯以及其他类似的照明设备已长久被用于从街灯和探照灯到车辆上的照明的多种用途。许多这些先前已知的LED灯包含多种用户选择模式，包括各种闪光或频闪设置、多种强度设置或者任意数目的其他预编程模式或显示。 

然而，随着包含多种照明模式的LED设备——尤其是那些与车辆结合使用的LED设备——的使用，产生了一个问题。具体而言，先前的车辆LED设备要求电力线和接地线，增加了设备的成本和复杂性。此外，许多具有多种照明模式的LED设备需要少量恒定的电力来运行，甚至当LED显示器被完全关闭时。当LED设备被安装在车辆上时，这是尤其关键的，因为电力是有限的，并且这可影响车辆总体性能的其他方面。 

所需要的是一种包含多种照明模式的LED照明设备，所述照明设备不在甚至被关闭时也要求少量恒定电力，或者不要求接地线，从而保持成本和复杂度最小。 

发明内容

本发明包括一种与车辆的电力源结合工作的车辆照明设备。所述照明设备包括：一个照明阵列，其具有多种运行模式；一个微处理器，其控制所述照明阵列；以及，用于选择待由所述照明阵列执行的所述多种运行模式中的一种的装置。 

所述照明设备还包括检测所述电力源何时被从所述照明阵列断开的装置。 

优选地，所述照明阵列是LED照明阵列，并包括LED电流控制器，所述LED电流控制器被连接至所述LED照明阵列和所述微处理器。所述照明阵列可执行的所述多种运行模式包括：以第一恒定强度运行；以第二恒定强度运行；以第一频率频闪；以第二频率频闪；以渐增强度和渐减强度循环；以用户限定的强度运行；以及，不运行。 

在另一实施方案中，所述照明设备包括连接至所述微处理器的第二电力源。 

在又一实施方案中，所述照明设备还包括连接至所述微处理器的输入传感器。连接至所述微处理器的所述输入传感器可以是温度传感器、运动传感器或计时器。 

在又一实施方案中，所述照明设备的微处理器包括一个存储器存储设备。 

本发明还包括一种用于运行灯的方法，该方法包括：将所述灯安装至外表面；将来自外部电源的主电力施加至所述灯；检测来自所述外部电源的主电力的所述施加；以所述灯执行第一运行模式；将所述灯的所述第一运行模式改变为所述灯的第二运行模式；然后，最后将所述主电力从所述灯移除。 

在一个实施方案中，所述方法指定所述灯是LED阵列。该实施方案还陈述将由所述灯执行的所述第一运行模式改变为由所述灯执行的第二运行模式包括：在连接至所述LED阵列的临时电源中存储残留量的电力；将所述主电力从所述LED阵列移除；以及，在存储在所述临时电源中的电力耗尽之前，从存储在存储器存储设备中的多种可用运行模式中选择所述第二运行模式。然后，在存储在所述临时电源中的电力耗尽之前，将选择的所述第二运行模式存储在所述存储器存储设备中，然后将主电力再施加至所述LED阵列。最后，通过所述LED阵列中执行选择的所述第二运行模式。在一个具体实施方案中，选择所述第二运行模式还包括循环经过存储在所述存储器存储设备中的所述多种可用运行模式。 

在另一实施方案中，将所述主电力从所述LED阵列移除的方法步骤还包括：从存储在存储器存储设备内的多种可用运行模式中选择第二运行模式；以及，在临时电力被耗尽之前将选择的所述第二运行模 式存储在所述存储器存储设备中。待被选择的所述多种可用运行模式包括：以第一恒定强度运行；以第二恒定强度运行；以第一频率频闪；以第二频率频闪；以渐增和渐减强度循环；以用户限定的强度运行；以及，不运行。 

在又一实施方案中，所述方法还包括：将第二外部电源施加至所述LED灯；以及，检测来自所述第二外部电源的电力的所述施加。该实施方案还包括：将由所述LED阵列执行的所述第一运行模式改变为由所述LED阵列执行的第二运行模式包括在耦合至所述第二外部电源后就立即选择所述第二运行模式。 

在又一实施方案中，在临时电力被耗尽之前从存储在存储器存储设备内的多种可用运行模式中选择所述第二运行模式的方法步骤包括：用一个输入传感器测量外部参数；确定所测量的外部参数是否在预定阈值内；然后，如果所测量的参数不在所述预定阈值内，则阻止所述LED阵列执行所述第二运行模式。于是，如果所测量的参数不在所述预定阈值内，则可更改由所述LED阵列执行的运行模式。 

本发明还包括一个LED设备，所述LED设备具有：一个LED阵列，其能够以多种模式运行；一个LED电流控制器，其被连接至所述LED阵列；以及，一个具有存储器的微处理器，其被连接至所述LED电流控制器，以选择所述LED阵列的所述多种运行模式中的一种。至少一个外部电源也被连接至所述微处理器，以向所述LED设备提供电力。 

在一个实施方案中，当所述设备的微处理器被来自所述外部电源的电力的中断触发时，所述设备的微处理器选择由存储在所述微处理器的存储器内的软件所控制的、可由所述LED阵列执行的多种运行模式中的一种。 

在另一实施方案中，所述设备的微处理器包含用于使所述LED阵列的运行循环经过所述多种运行模式的装置，每一次所述外部电源从所述微处理器电断开时，使所述运行模式以所述循环步进。 

尽管出于与功能解释文法连通的目的已经或者将要描述所述设备和方法，但是应当清楚地理解，除根据35 USC 112明确陈述的之外，权利要求不应被解释为必须以任何方式受“装置”或“方法”限定的构造限制，而是应根据等同判断原则，被赋予由所述权利要求提供的 限定的意义和等同物的全部范围，并且在权利要求根据35 USC 112被明确地陈述的情况下，权利要求应被赋予根据35 USC 112的全部法定等同物。现在通过转向以下附图，可以使本公开内容被更好地显现，在所述附图中相同的元件用相同的数字来标示。 

附图说明

图1是本发明的LED灯的立体图。 

图2是图1中所示的LED灯的正视图。 

图3是图1中所示的LED灯的右侧视图。 

图4是图1中所示的LED灯的左侧视图。 

图5是本发明的LED灯的内部电路的方框图，该图强调了微处理器、LED电流控制器和LED阵列之间的关系。 

图6是包括第二DC电源的LED灯的内部电路的替代实施方案的方框图。 

图7是包括耦合至微处理器的输入传感器的LED灯的内部电路的替代实施方案的方框图。 

图8是示出了供用于本发明的LED灯的运行方法的流程图。 

现在通过转向对优选实施方案的以下详细描述，可更好地理解本公开内容及其多个实施方案，所述优选实施方案被给出作为权利要求中所限定的实施方案的示例性实施例。应清楚地理解，如权利要求所限定的实施方案可比下文描述的示例性实施方案更宽泛。 

具体实施方式

在图1中可以看到本发明的立体图，其中LED灯总体由参考数字10指示。LED灯10包括主体12，所述主体12具有大体横跨其前纵向表面布置的LED阵列14，如图2中最佳地示出的。LED阵列14是一个由多个LED组成的标准照明阵列，所述多个LED通过本领域中公知的手段被相邻地联接在一起。可调节的安装托架16被联接至主体12的任一端，所述可调节的安装托架16被用于将LED灯10联接至外表面，例如车辆仪表板或车顶。如本领域已知的，当两个安装托架16被牢固地联接至外表面时，主体12可绕穿过安装托架16中的每一个的一对 螺栓20旋转，从而使得用户能够将所述LED阵列14调节至相对于外表面的期望角度。电力电缆18也被联接至主体12，所述电力电缆18被用于将LED灯10连接至外部或车辆电源（未示出）。 

优选地，如图3和图4的侧视图中最佳地示出的，LED灯10的主体12由横截面形状为大体“泪滴”状的刚性、耐用金属或金属合金构成。然而，应当清楚地理解，在不偏离本发明的原始精神和范围的前提下，可使用不同于附图中所示的LED灯10的主体12的其他形状或外部设计。 

如图5的方框图中最佳地示出的，电力电缆18将电力传送至容纳在主体12内的LED灯10的内部电子器件。如图5中所示，LED灯10包括耦合至LED阵列14的LED恒定电流控制器22。微处理器24又被耦合至LED电流控制器22，所述微处理器24和所述LED电流控制器22都由外部的DC电源供电。 

在使用中当前设备通常被放置在机动车辆上，以增强夜间可视性，但是在使用中LED灯10可被放置在需要增强照明的几乎任何地方。LED灯10利用多级电力和控制设计，其中LED驱动电流由LED恒定电流控制器22管理，所述LED恒定电流控制器22被耦合至控制LED阵列14的强度值的微处理器24。 

微处理器24使用公知的脉宽调制（PWM）控制方法管理LED阵列14的光强度，其中LED电流控制器22接受这样的控制。微处理器24利用本领域中公知的模拟方法来测量引入的DC电源的电压，并且检测何时移除了DC电力。一旦出现所述检测，微处理器24就向LED电流控制器22发信号，以将由LED阵列14执行的当前运行模式改变为下一个可用的运行模式，或者改变为由存储在微处理器24内的软件所确定的待使用的下一个合适的运行模式。除了检测电力何时被从LED灯10移除之外，微处理器24还可被编程，以在经由电力电缆18将电力施加至LED灯10时改变或轮换运行模式。 

由微处理器24选定且被发送至LED电流控制器22的运行模式可以是多种运行模式中的任何一种，所述多种运行模式包括但是不限于：以高强度连续地接通；以低强度连续地接通；以多种预定模式闪光或频闪；慢的强度循环；关闭；以及，用户选定的强度。 

微处理器24能够管理几乎任何光强度模式，包括多种频率和强度模式的闪光或频闪。微处理器24包括FLASH存储器数据存储设备（未示出），其中可存储LED灯10的参数，例如运行模式和确定LED阵列14的输出强度的PWM值。耦合至所述微处理器24的电力引脚的一个或多个电容器或其他临时电力源（未示出）允许在移除外部电源之后微处理器24保持运行上至几百微秒，从而允许在移除电力之后做出软件判决。例如，如果LED灯10以恒定高强度运行模式运行LED阵列14，之后用户移除电力，则微处理器24检测到电力的移除，并且选择存储在其中的下一个运行模式，例如恒定低强度。在已选定下一个运行模式之后，所述微处理器24内的一个或多个电容器放电，在所述LED灯10内流动的所有电力被耗尽。当电力被再施加至LED灯10时，LED电流控制器22恢复在电容器完全耗尽之前由微处理器24所选择的先前选定的运行模式，并且在该实施例中，允许LED阵列14以恒定的低强度输出照明。每次电力被移除以及被再施加至LED灯10时，该过程可被重复，且每次移除外部DC电力时，微处理器24循环经过存储在微处理器24内的每一运行模式。在另一实施方案中，电力电缆18不被完全从LED灯10移除，而是由用户简单地借助于开关或其他公知的电路断路装置来切断电力。然而，不管电力如何被移除，当处于关闭或不运行模式时，LED灯10不需要额外的少量电流。这允许LED灯10被安装在车辆上，或安装在电力有限且其电力消耗是苛刻的其他应用中。 

转向图8的流程图，可获得LED灯10的功能及其运行方法的进一步细节。在步骤30，来自外部DC源的电力首先被施加至LED灯10。可以通过插入来自外部源的电力电缆18，或者通过用户操纵开关来施加电力。在步骤32，一旦施加电力，微处理器24向LED电流控制器22发信号，以通过LED阵列14执行运行模式。在步骤34，用户可视地观察LED阵列14，并且判定执行的当前运行模式是否是期望的。如果当前运行模式是期望的，则在步骤36，只要LED灯10在使用中，LED阵列14就被允许继续执行当前运行模式。最后，在步骤44，当不再期望使用LED灯10时，电力被从LED灯10移除。 

然而，如果在步骤34用户判定当前运行模式不是期望的，则在步 骤38将电力从LED灯10移除。如上文讨论的，电容器或其他临时电力源向微处理器24提供上至几百微秒的额外电力，于是在LED灯10内的所有电力耗尽之前，所述微处理器24在步骤40选择存储在其内部存储器内的下一个可用的运行模式。然后用户在步骤42再施加电力，重新启动微处理器24，所述微处理器24在步骤32向LED电流控制器22发信号，以执行在电容器被完全耗尽之前由微处理器24先前在步骤40选定的运行模式。该移除和再施加电力的循环可由用户重复，直至通过LED阵列14执行期望的运行模式。 

在一个实施方案中，所述多种运行模式中的一种允许用户使用上文描述的通电和断电感测机制来设置用户定义的LED阵列14的输出强度。用户首先通过使微处理器24电力循环直至缓慢持续增加和缓慢持续减小运行模式被选定，来将设备模式设置为该模式。现在LED电流控制器22使LED阵列14的强度从关闭缓慢持续增加至最大强度，然后再次从最大强度返回至关闭。当用户在视觉上看到LED阵列14的期望强度水平时，用户简单地将电力从LED灯10移除。微处理器24感测该电力移除，立即将当前生成的强度值（PWM值）存储至内部存储存储器，并且将待使用的下一个运行模式设置为“用户设置强度”。当电力被再施加至LED灯10时，微处理器24控制LED电流控制器22至先前预设的电流值，然后所述先前预设的电流值被传递，并且由LED阵列14执行。 

在另一实施方案中，LED灯10包括图6中所示的第二电力输入，所述第二电力输入具有其自身的单独电力电缆18或开关。在该实施方案中，微处理器24包括用于确定哪个电力开关被启动、以什么顺序被启动的装置，并相应地做出行动。任一电源可维持为LED灯10的内部电子器件供电所必需的电流，并且允许微处理器24确定要求的下一个运行模式是什么。 

在图7中所示的又一实施方案中，LED灯10的内部电子器件包括耦合至微处理器24的额外的输入传感器26。所述输入传感器26可以是本领域已知的不同传感器中的任意一种或多种，所述不同传感器包括但是不限于：温度传感器、光检测器和运动传感器。 

出于说明的目的，以下描述将假设输入传感器26是一个温度传感 器，然而应清楚地理解，在不偏离本发明的原始精神和范围的前提下，可以相似的方式使用上文列举的任何其他传感器或者现在已知或以后设计的其他传感器。输入传感器26为微处理器24提供额外的信息或参数，如上文所讨论的，在LED阵列14可被启动之前必须满足所述信息或参数。例如，如果输入传感器26是一个温度传感器，则LED灯10的内部温度可被测量，然后被记录在微处理器24中。如果测定LED灯10的内部温度高于存储在微处理器24内的某一预定阈值温度，则微处理器24可操纵且超控（override）LED电流控制器22，使得不允许LED阵列14达到更高的强度水平或根本不允许启动LED阵列14。一旦如温度输入传感器26所测量的，LED灯10的内部温度已降到预定阈值温度以下，微处理器24将允许LED电流控制器22再次以较高的强度水平运行LED阵列14，或者根据当前选定的运行模式运行LED阵列14。 

在不偏离所述实施方案的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可做出许多更改和改型。因而，必须理解，仅出于示例的目的阐述了示出的实施方案，并且示出的实施方案不应当被认为限制由下列实施方案及其不同实施方案所限定的实施方案。 

因而，必须理解，仅出于示例的目的阐述了示出的实施方案，并且示出的实施方案不应当被认为限制由接下来的权利要求所限定的实施方案。例如，尽管一个权利要求的要素在下面以某一组合的形式被陈述，但是必须清楚地理解，实施方案包括上文公开的更少、更多或不同要素的其他组合，甚至当最初未以所述组合的形式进行主张时。一个教导是，两个要素以所主张的组合的形式被组合还应被理解为还允许这两个要素彼此不以所主张的组合的形式被组合，而是可被单独使用或以其他组合的形式被组合。实施方案的任何被公开要素的剔除被明确预期在所述实施方案的范围内。 

本说明书中使用的描述不同实施方案的措词应被理解为不仅具有它们普遍限定的意义，而且按本说明书中的特别定义包括超出所述普遍限定的意义的范围的结构、材料或动作。因而，如果在本说明书的情况下一个要素可被理解为包括不止一种意义，则其在权利要求中的使用必须被理解为对由说明书和该措词本身支持的所有可能意义是所 上位的。 

因而，在本说明书中，接下来的权利要求的措词或要素的定义被限定为不仅包括字面陈述的要素的组合，而且包括以大体相同的方式执行大体相同的功能从而获得大体相同的结果的所有等同结构、材料或动作。因而，在这种意义上，可预期为下面的权利要求中的任意一个要素作出两个或更多个要素的等同替代，或者单个要素可替代权利要求中的两个或更多个要素。尽管在上文中要素被描述为以某些组合的形式起作用，甚至最初被如此主张，但是应当清楚地理解，在某些情况下，来自所主张的组合的一个或多个要素可被从该组合剔除，并且所主张的组合可被指向子组合或子组合的变体。 

本领域普通技术人员视为的所主张的主题的非实质性改变——现在已知或者以后设计的——被明确地预期为等同地在权利要求书的范围内。因而，本领域普通技术人员现在已知或者以后知道的明显替代被限定为在所限定要素的范围内。 

因而，权利要求书应被理解为包括：上文具体示出和描述的；构思上等同的；明显可被替代的；以及，基本上包括实施方案的基本思想的。 

Claims (20)

1.一种与车辆的电力源组合的车辆照明设备，包括：

一个照明阵列，其具有多种运行模式；

一个微处理器，其被耦合至所述照明阵列，用于控制所述照明阵列的运行；以及

用于选择所述照明阵列的所述多种运行模式中的一种的装置。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括用于检测所述电力源何时被从所述照明阵列断开的装置。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述照明阵列包括LED照明阵列，以及其中用于选择多种运行模式中的一种的所述装置包括耦合至所述LED照明阵列以及所述微处理器的LED电流控制器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中通过所述照明阵列显示的所述多种运行模式包括：

以第一恒定强度运行；

以第二恒定强度运行；

以第一频率频闪；

以第二频率频闪；

以渐增强度和渐减强度循环；

以用户限定的强度运行；以及

不运行。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括耦合至所述微处理器的第二电力源。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括耦合至所述微处理器的输入传感器。

7.根据权利要求6所述的设备，其中耦合至所述微处理器的所述输入传感器是温度传感器、运动传感器或计时器。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述微处理器包括存储器存储设备。

9.一种用于运行灯的方法，包括：

将所述灯安装至一个外表面；

将来自外部电源的主电力施加至所述灯；

检测来自所述外部电源的主电力的所述施加；

以所述灯执行第一运行模式；

将所述灯的所述第一运行模式改变为所述灯的第二运行模式；以及

将所述主电力从所述灯移除。

10.根据权利要求9所述的方法，其中灯是LED阵列，以及其中将由所述灯执行的所述第一运行模式改变为由所述灯执行的第二运行模式包括：

将残余量的电力存储在耦合至所述LED阵列的临时电源中；

将所述主电力从所述LED阵列移除；

在存储在所述临时电源中的电力耗尽之前，从存储在存储器存储设备内的多种可用运行模式中选择所述第二运行模式；

在存储在所述临时电源中的电力耗尽之前，将选择的所述第二运行模式存储在所述存储器存储设备中；

将主电力再施加至所述LED阵列；以及

通过所述LED阵列执行选择的所述第二运行模式。

11.根据权利要求10所述的方法，其中选择所述第二运行模式还包括：循环经过存储在所述存储器存储设备中的所述多种可用运行模式。

12.根据权利要求9所述的方法，其中将所述主电力从所述LED灯移除还包括：从存储在存储器存储设备内的多种可用运行模式中选择第二运行模式，以及在临时电力被耗尽之前将选择的所述第二运行模式存储在所述存储器存储设备中。

13.根据权利要求10所述的方法，其中待被选择的所述多种可用运行模式包括：

以第一恒定强度运行；

以第二恒定强度运行；

以第一频率频闪；

以第二频率频闪；

以渐增强度和渐减强度循环；

以用户限定的强度运行；以及

不运行。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

向所述LED灯施加第二外部电源；以及

检测来自所述第二外部电源的电力的所述施加。

15.根据权利要求14所述的方法，其中将由所述LED阵列执行的所述第一运行模式改变为由所述LED阵列执行的第二运行模式包括：在耦合至所述第二外部电源后就立即选择所述第二运行模式。

16.根据权利要求10所述的方法，其中在临时电力耗尽之前从存储在存储器存储设备中的多种可用运行模式中选择所述第二运行模式包括：

用一个输入传感器测量一个外部参数；

确定所测量的外部参数是否在预定阈值内；以及

如果所测量的参数不在所述预定阈值内，阻止所述LED阵列执行所述第二运行模式。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：如果所测量的参数不在所述预定阈值内，更改由所述LED阵列执行的运行模式。

18.一种LED设备，包括：

一个LED阵列，其能够以多种模式运行；

一个LED电流控制器，其被耦合至所述LED阵列；

一个具有存储器的微处理器，其耦合至所述LED电流控制器，以选择所述LED阵列的所述多种运行模式中的一种；以及

至少一个外部电源，其被耦合至所述微处理器。

19.根据权利要求18所述的设备，其中当所述微处理器被来自所述外部电源的电力中断触发时，所述微处理器选择由存储在所述微处理器的存储器内的软件所控制的、可由所述LED阵列执行的多种运行模式中的一种。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述微处理器还包括用于使所述LED阵列的运行循环经过所述多种运行模式的装置，每一次所述外部电源被从所述微处理器电断开时，使所述运行模式以所述循环步进。

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