CN103329631B - 使用非线性电流传感器的照明装置及其操作方法 - Google Patents

使用非线性电流传感器的照明装置及其操作方法 Download PDF

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Abstract

一种发光装置包括照明电路，其中包括至少一个发光器件例如LED的串列，以及被配置为响应于流过至少一个发光器件的电流而生成正向电压的至少一个电流感测二极管。所述装置进一步包括被配置为响应于生成的正向电压而控制照明电路的控制电路。在某些实施例中，至少一个发光器件包括至少一个电流感测二极管。在某些实施例中，至少一个电流感测二极管跟至少一个发光器件串联连接。

Description

使用非线性电流传感器的照明装置及其操作方法
技术领域
本发明的主题内容涉及照明装置及其操作方法，并且更具体地涉及用于控制照明装置的装置和方法。
背景技术
固态照明器件被用于多种照明应用。例如，包括固态发光器件阵列的固态照明面板已经在譬如建筑照明和/或重点照明中被用作直接照明光源。固态发光器件可以包括例如其中包含一个或多个发光二极管(LED)的封装发光器件。无机LED通常包括构成p-n结的半导体层。包括有机发光层的有机LED(OLED)是另一种类型的固态发光器件。通常，固态发光器件通过电子载体也就是电子和空穴在发光层或发光区域内的复合来发光。
在很多固态照明应用中，通过配置LED来驱动电流以获得某种电流输出。通常要测量该电流以向控制照明匀度和色点的控制器提供反馈。图1示出了用于在照明装置100内控制流过一个或多个LED110的电流的常规技术。电流感测电阻120跟一个或多个LED110串联连接。电流感测电阻120两端形成的电压Vsense被提供给控制电路140，其将电压Vsense用作电流反馈信号以控制跟一个或多个LED110串联连接的晶体管130。
电流感测电阻也可以被用在色点控制应用中。光源的显色指数(CRI)是由光源发光以用宽范围的颜色准确照明的能力的客观量度。显色指数的变化范围可以从用于单色光源的基本为零到用于白炽光源的接近100。从基于荧光体的固态光源发出的光可以具有相对较低的显色指数。
经常希望提供一种光源，其发出的白光具有高显色指数，以使由照明面板照亮的物体和/或显示屏可以表现得更加自然。因此，为了提高CRI，例如可以通过向装置内加入发红光的荧光体和/或发红光的器件而向白光中加入红光。其他的照明光源可以包括红色、绿色和蓝色的发光器件。当红色、绿色和蓝色的发光器件被同时通电时，得到的复合光可以根据红色、绿色和蓝色光源的相对亮度而表现为白色或接近白色。
在某些应用中，LED照明装置的色点可以通过控制流过装置内不同颜色LED的电流来进行控制。例如，2010年2月12日提交的申请号为12/704,730且发明名称为“SOLIDSTATELIGHTINGAPPARATUSWITHCOMPENSATIONBYPASSCIRCUITSANDMETHODSOFOPERATIONTHEREOF”的美国专利申请介绍了被配置为用于让电流选择性地旁路绕过串联连接的发光器件的串列中的发光器件以实现例如色点控制的旁路电路。这样的旁路电路可以响应于跟发光器件的串列串联连接的电流感测电阻两端形成的电压而操作以使得可以响应于例如由调光电路造成的串列电流的变化而保持期望的色点。
发明内容
根据本发明主题内容的某些实施例所述的发光装置包括照明电路，其中包括至少一个发光器件，以及被配置为用于响应流过至少一个发光器件的电流而生成正向电压的至少一个电流感测二极管。所述装置进一步包括被配置为用于响应生成的正向电压而控制照明电路的控制电路。在某些实施例中，至少一个发光器件包括至少一个电流感测二极管。
在另一些实施例中，照明电路包括串联连接的发光器件的串列并且至少一个电流感测二极管与串联连接的发光器件串联连接。在某些实施例中，控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制流过串联连接的发光器件的串列的电流。在某些实施例中，控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制绕过串联连接的发光器件的串列中的至少一个发光器件的旁路电流。
根据另一些实施例，照明电路可以包括串联连接的发光器件的第一串列和串联连接的发光器件的第二串列，并且电流感测二极管可以跟串联连接的发光器件的第一串列串联连接。控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制流过串联连接的发光器件的第二串列的电流。
在另外的实施例中，所述装置进一步包括被配置为用于生成温度感测信号的温度传感器。控制电路可以被配置为用于响应正向电压和温度感测信号而控制照明装置。
根据某些实施例，至少一个电流感测二极管包括至少一个LED。照明电路可以包括串联连接的LED的串列并且至少一个电流感测二极管可以跟串联连接的LED的串列串联连接。在某些实施例中，至少一个电流感测二极管可以是串联连接的LED的串列中的LED。在某些实施例中，控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的串列的电流。在某些实施例中，控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制绕过串联连接的LED的串列中的至少一个LED的旁路电流。
在另外的实施例中，照明电路可以包括串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列。电流感测二极管可以包括串联连接的LED的第一串列中的至少一个LED。控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的第二串列的电流。串联连接的LED的第一串列和第二串列可以包括不同颜色的LED。
根据本发明主题内容的另一些实施例，一种照明装置包括至少一个串联连接的LED的串列和被配置为用于响应流过至少一个串联连接的LED的串列的电流而生成正向电压的至少一个电流感测二极管。所述装置进一步包括被配置为用于感测正向电压并且响应感测的正向电压而控制至少一个LED的串列的控制电路。至少一个电流感测二极管可以包括串联连接的LED的串列中的至少一个LED。
在某些实施例中，控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的串列的电流。在另一些实施例中，控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制绕过串联连接的LED的串列中的至少一个LED的旁路电流。
在又一些实施例中，至少一个串联连接的LED的串列可以包括串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列。电流感测二极管可以跟串联连接的LED的第一串列串联连接，并且控制电路可以被配置为用于响应感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的第二串列的电流。串联连接的LED的第一串列和第二串列可以包括不同颜色的LED。
在本发明主题内容的另一些实施例中，一种照明装置包括照明电路，其中包括至少一个发光器件。所述装置进一步包括被配置为用于生成表示流过至少一个发光器件的电流的电压的非线性电流传感器以及被配置为用于响应生成的电压而控制照明电路的控制电路。电流可以跟生成的电压基本上成指数关系。例如，非线性电流传感器可以包括二极管并且所述电压可以是二极管两端的正向电压。
在某些方法实施例中，控制包括至少一个发光器件的照明电路。响应于流过至少一个发光器件的电流而在至少一个电流感测二极管的两端生成正向电压。感测正向电压并且响应于感测的正向电压而控制照明电路。至少一个发光器件可以包括至少一个电流感测二极管。至少一个电流感测二极管可以包括至少一个LED。例如，照明电路可以包括串联连接的LED的串列并且至少一个电流感测二极管可以与串联连接的LED的串列串联连接和/或可以包括LED中的至少一个。
附图说明
包括在本申请内以提供对本发明主题内容的进一步理解且并入本申请和构成本申请一部分的附图示出了本发明主题内容的某些实施例。
图1示出了用于照明装置的常规控制技术。
图2A和2B根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种固态照明装置。
图3根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种装有非线性二极管电流传感器的照明装置。
图4根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有可变电阻电流控制和非线性电流反馈的照明装置。
图5根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有脉宽调制(PWM)电流控制和非线性电流反馈的照明装置。
图6根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有来自LED的电流反馈的照明装置。
图7根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有基于微控制器的电流控制和非线性电流反馈的照明装置。
图8根据本发明主题内容的某些实施例示出了图7中照明装置的控制操作流程图。
图9根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有模拟电流控制和非线性电流反馈的照明装置。
图10根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有使用非线性电流反馈的可控旁路电路的照明装置。
图11根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有PWM旁路电路和非线性电流反馈的照明装置。
图12根据本发明主题内容的另一些实施例示出了一种具有非线性电流反馈的照明装置。
图13根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有串列内部电流反馈的LED照明装置。
图14根据本发明主题内容的另一些实施例示出了一种具有串列内部电流反馈的LED照明装置。
图15根据本发明主题内容的某些实施例示出了一种具有电流平衡和非线性电流反馈的照明装置。
图16根据本发明主题内容的另一些实施例示出了照明装置及其因此的校准装置。
具体实施方式
现参照其中示出了本发明主题内容的实施例的附图在下文中更加完整地介绍本发明主题内容的实施例。但是，本发明的主题内容可以用多种不同的形式实施并且不应被解读为受限于本文中所述的实施例。实际上，提供这些实施例是为了使本公开详尽和完备，并且能够向本领域技术人员完整地表达本发明的保护范围。类似的附图标记始终表示类似的元件。
应该理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述不同元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将元件彼此区分开。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地第二元件也可以被称为第一元件，这并不背离本发明主题内容的保护范围。如本文中所用，术语“和/或”包括一种或多个相关列举项目的任意和全部的组合。
应该理解当某一个元件例如一层、一个区域或一块基板被称为“位于另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，它可以直接位于另一个元件上或者直接延伸到另一个元件上或者也可以存在中间元件。相反地，当某一个元件被称为“直接位于另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，那就不存在任何中间元件。还应该理解当某一个元件被称为“连接至”或“耦合至”另一个元件时，它可以直接连接至或耦合至另一个元件或者也可以存在中间元件。相反地，当某一个元件被称为“直接连接至另一个元件”或“直接耦合至另一个元件”时，那就不存在任何中间元件。
本文中所用术语仅仅是为了描述特定的实施例，而并不是要限制本发明的主题内容。如本文中所用，单数形式“一”、“一个”和“这个”应理解为也包括复数形式，上下文中清楚地另有说明除外。进一步应该理解的是术语“包括”和/或“包含”在本文中使用时明确了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除存在或附加有一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括科技术语)都具有跟本发明主题内容所属领域普通技术人员的一般理解相同的含义。进一步应该理解本文中使用的术语应该解读为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义相一致的含义，并且除非是在本文中有明确定义，否则不应被解读为理想化或过于正式的意义。本文中使用的术语“多个”是指有两个或多个引用项。
图2A和2B示出了一种照明装置10，其中可以装入本发明主题内容的某些实施例。图2A和2B所示的照明装置10是一种可以适合于在通常的照明应用中作为筒灯或射灯使用的“罐状”照明器材。但是，应该意识到根据某些实施例得到的照明装置可以具有不同的形状因子。例如，根据某些实施例得到的照明装置可以具有常规灯泡、盘状或碟状灯、车头灯的形状或任意其他合适的形状。
照明装置10主要包括其中设有照明面板20的罐形外壳12。在图2A和2B所示的实施例中，照明面板20具有基本为圆形的形状以装在圆柱形壳体12内部。通过安装在照明面板20上的固态照明器件(LED)22,24发光，并且固态照明器件(LED)22,24被配置为向安装在壳体12一端的漫射透镜14放射光15。漫射光17通过透镜14射出。在某些实施例中，透镜14可以不漫射放射光15，而是可以用期望的近场或远场模式重新定向和/或聚焦放射光15。
仍然参照图2A和2B，固态照明装置10可以包括多个第一LED22和多个第二LED24。在某些实施例中，多个第一LED22可以包括发出白光或近似白光的发光器件。多个第二LED24可以包括发出的光具有跟第一LED22不同的主波长的发光器件，以使由第一LED22和第二LED24发出的复合光可以具有期望的颜色和/或光谱含量。例如，由多个第一LED22和多个第二LED24发出的复合光可以是具有高显色指数的暖白光。
特定光源的色度可以被称作光源的“色点”。对于白色光源，色度可以被称作光源的“白点”。白色光源的白点可以沿着跟加热至指定温度的黑体辐射体发出的光的颜色相对应的色度点轨迹分布。因此，可以通过光源的相关色温(CCT)来识别白点，CCT就是加热的黑体辐射体跟光源的色调相匹配时所处的温度。白光通常具有在约2500K到8000K之间的CCT。CCT为2500K的白光具有淡红色，CCT为4000K的白光具有淡黄色，而CCT为8000K的白光则有淡蓝色。
“暖白光”通常是指具有的CCT在约3000到3500°K之间的白光。具体地，暖白光可以具有在红色光谱区域内的波长分量，并且可以对观察者表现出淡黄色。白炽灯通常是暖白光。因此，提供暖白光的固态照明器件能够使照亮的物体具有更加自然的颜色。因此对于照明应用希望可以提供暖白光。如本文所用的白光是指所具有的色点位于黑体轨迹的7阶麦克亚当椭圆以内或者以其他方式落在ANSIC78-377标准范围内的光。
为了实现暖白光放射，常规封装的LED包括跟蓝色LED相组合的单成分橙色荧光体或者跟蓝色LED相组合的黄色/绿色和橙色/红色荧光体的混合物。但是，使用单成分橙色荧光体能够由于缺少淡绿色和淡红色的色调而导致低CRI。另一方面，红色荧光体的效率通常比黄色荧光体要低得多。因此，在黄色荧光体内加入红色荧光体能够降低封装件的效率，这可能会导致发光效能不佳。发光效能是提供给灯的能量中被转化为光能的比例的一种量度。通过将用流明为单位测量的灯的光通量除以用瓦特为单位测量的功耗来计算发光效能。
暖白光也可以通过复合非白光和红光来生成，正如授予本发明主题受让人且发明名称为“LIGHTINGDEVICEANDLIGHTINGMETHOD”的美国专利US7213940中所述的那样，因此通过引用将其公开内容并入本文。如其中所述，照明器件可以包括第一组和第二组固态发光体，发出的光分别具有在从430nm到480nm和在从600nm到630nm范围内的主波长；还包括第一组荧光体，发出的光具有在从555nm到585nm范围内的主波长。由第一组发光体发射离开照明器件的光以及由第一组荧光体发射离开照明器件的光组合生成的部分混合光具有在1931CIE色度图上的本文中称作“蓝移黄”或“BSY”的规定区域内的x,y颜色坐标。这样的非白光随后可以跟具有从600nm到630nm主波长的光组合以生成暖白光。
根据某些实施例在照明装置中使用的蓝色和/或绿色LED可以是可从Cree公司也就是本发明主题的受让人处购得的InGaN基蓝色和/或绿色LED芯片。照明装置中使用的红色LED可以是例如可从Epistar、Osram和其他公司购得的AlInGaPLED芯片。
在某些实施例中，LED22,24可以具有方形或矩形的周边，其边缘长度约为900μm或更长(也就是所谓的“功率芯片”)。但是，在另一些实施例中，LED22,24可以具有500μm或更短的边缘长度(也就是所谓的“小芯片”)。尤其，LED小芯片可以以比功率芯片更好的电转换效率运行。例如，最大边缘尺寸小于500微米并且短达260微米的绿色LED芯片通常具有比900微米的芯片更高的电转换效率，并且已知通常每瓦特电功率消耗生成55流明的光通量或者每瓦特电功率消耗生成高达90流明的光通量。
照明装置10内的LED22可以包括发出白光/BSY光发光LED，而照明装置内的LED24可以发出红光。可选地或附加地，LED22可以来自白色LED中的同一色区，而LED24可以来自白色LED中的不同色区。照明装置10内的LED22,24可以在一个或多个串列中电互连，正如在以下本发明主题内容的实施例中所介绍的那样。尽管示出了两种不同类型的LED，但是也可以使用其他不同类型数的LED。例如，红绿黄(RGB)LED、RGB和青色、RGB和白色或者其他的组合均可使用。
本发明主题内容的某些实施例源于非线性电流传感器可以有利地被用于控制照明电路例如LED的串列的发现。根据某些实施例，用于照明电路的非线性低功耗电流传感器可以采用一个或多个二极管的形式，二极管可以具有特别适用于控制LED照明器件的特征。在某些实施例中，一个或多个电流感测二极管可以是照明装置的照明LED中的一部分。
通过组合LED的两种或多种不同的颜色而形成的光的颜色可以通过改变流过LED的电流而漂移。例如，如果包含一个或多个不同颜色的LED的串列的照明装置通过减小流过其中的电流来调光，那么不同颜色LED不的同光输出和电流特性就会造成装置的色点变化。这样的变化在低亮度下可能会有问题，原因在于人眼在较低的亮度水平下通常对于微小的变化更加敏感。
理想二极管的电压-电流(V-I)曲线可以由以下的公式给出：
I = I S e V / V T - - - ( 1 )
其中IS是二极管的反向饱和电流，V是二极管两端的正向电压且VT是二极管的热电压。二极管两端的电压可以表示为流过二极管的电流I的对数函数：
V=VTln(I/IS)(2)
本发明主题内容的某些实施例可以通过将二极管用作非线性电流传感器提供基本为对数电流反馈信号以在不同的电流水平下提供不同的增益而利用该特性。由于二极管的热电压VT可以随着温度而改变，某些实施例可以通过响应于温度感测信号对温度进行补偿而在一定的温度范围上更加稳定有效地提供对数反馈。在某些实施例中还可以提供对源于例如漏电流和串联电阻的非理想二极管特性的补偿。例如在某些实施例中，微控制器可以实现提供温度和其他补偿函数和/或响应函数(例如多项式)的查询表，其中包括用于说明温度和二极管特性偏离理想对数性能的偏差的参数。这样的查询表和/或响应参数例如可以在校准过程中生成。
这样的补偿函数可以是例如以用于电流感测二极管的正向电压随温度而改变的数据表值为基础的线性模型。也可以使用更高阶的模型。例如，双三次曲面多项式或贝塞尔曲片面均可被用于补偿函数和/或响应函数。这样的模型例如可以被用于生成电流的显示表达或生成隐含包括温度补偿的电流反馈信息的控制信号。例如，温度和电流数据可以被送入这样的函数内并用于生成例如PWM电路控制流过LED的串列的电流所用的占空比指令。这样的模型例如可以通过生成受控的照明装置在温度、电流和调光范围上运行的数据并利用线性回归确定模型参数例如多项式系数而生成。
如图3所示，在某些实施例中，照明电路310可以包括至少一个发光器件例如LED。电流感测二极管320可以被配置为用于响应流过至少一个发光器件的电流i而生成正向电压Vsense。控制电路330可以被配置为用于响应生成的正向电压Vsense而控制照明电路310。控制电路330可以进一步被配置为用于响应温度信号T而控制照明电路310，这样可以补偿正向电压Vsense由温度引发的变化。应该意识到电流感测二极管320通常可以包括多种不同类型的发光和不发光的二极管中的任何一种以及其他类型的具有类似性质的非线性电流测量器件例如晶体管结。
在某些实施例中，电流感测二极管可以被用于感测流过LED的串列的电流并且被用于控制流过串列的电流。例如，如图4所示，电流感测二极管420可以跟连接至电压为V的电源的LED的串列410串联连接。响应于流过串列410的电流i而在电流感测二极管420两端形成的正向电压Vsense可以被用作串列电流控制电路430的反馈信号，串列电流控制电路430在此示出为包括晶体管432和驱动晶体管432基极端子的控制电路434。控制电路434例如可以比较电流反馈信号Vsense和控制输入并基于比较结果生成用于晶体管432的驱动信号。用这种方式，电流i即可跟踪能够代表流过串列410的期望电流水平的控制输入。同样如图所示，控制电路434还可以响应于温度感测信号T而运行以使控制电路434能够补偿正向电压Vsense的温度依赖性。
应该意识到电流感测二极管420可以是LED的串列410中的一个或多个LED、一个或多个不发光二极管或其组合。电流感测二极管420也可以用不同的串联设置方式连接，例如，电流感测二极管420可以连接在串列410中部，并且电流感测二极管420两端的差分电压可以被提供给控制电路430。也可以使用其他现有的控制装置。例如，如图5所示，在照明装置500中，电流反馈电压Vsense可以被提供给脉宽调制(PWM)控制电路530，其中包括由控制电路534响应于控制输入和电流反馈电压Vsense的比较结果而导通和断开的开关532(例如FET或其他的晶体管)。控制电路534还可以被配置为用于响应温度感测信号T而提供温度补偿。
如图6所示，根据本发明主题内容的某些实施例得到的照明装置600可以包括串联连接的LED的串列610。串列610中的一个LED610a可以被用作电流传感器，生成正向电压Vsense以反馈送回到利用PWM门驱动信号驱动跟LED的串列610串联连接的晶体管630的控制电路640。控制电路640可以用于控制流过串列610的电流i以使其跟提供给控制电路640的控制输入例如表示串列610期望照明匀度的控制输入信号相符。如图所示，控制电路640还可以针对电流感测LED610a响应于温度感测信号T的温度变化执行温度补偿。
控制电路640可以利用各种数字和/或模拟控制电路中的任何一种来实现。例如，如图7所示，照明装置700的控制电路740可以包括被配置为响应于控制输入和电流反馈信号Vsense进行操作的微控制器742。微控制器742除了微处理器以外还可以包括用于实现PWM控制电路的电路，其中包括用于采样电流反馈信号Vsense(可选地还有由温度传感器746提供的温度感测信号)的模拟数字转换电路以及用于生成PWM信号的输出电路，PWM信号可以被用于直接驱动或者通过中间驱动器电路744驱动晶体管630。应该意识到采样、信号转换和其他功能也可以由跟微处理器互相配合的外围电路、微处理器或类似的控制电路实现。
微控制器742可以被编程用于针对电流反馈信号Vsense执行温度补偿。例如，如图8所示，微控制器754可以采样电流反馈信号Vsense和由温度传感器756生成的电压并将其转化为数字值(模块810)。微控制器742可以处理这些数字电流反馈和温度值以生成用于跟控制输入进行比较的补偿电流反馈值(模块820,830)。例如，数字电流反馈和温度值可以被输入针对非理想值例如二极管电流传感器性能中的非理想对数电压和电流特性提供温度补偿和校准的多项式公式中。这样的表达式可以包括多种参数例如可以从装置700执行的校准操作中导出的多项式系数。在某些实施例中，微控制器742可以利用电流反馈和温度值来查找针对温度和/或非理想的二极管特性提供类似补偿的查询表。随后根据控制输入和补偿电流反馈信号的比较结果生成用于驱动晶体管630的PWM信号(模块840,850)。应该理解微控制器742也可以被编程用于实现多种附加的控制环补偿元件例如滤波器和放大器。
在某些实施例中，类似的功能可以利用模拟电路而不是微控制器来提供。例如，如图9所示，照明装置900可以包括控制电路，其中包括被配置为用于接收电流反馈信号Vsense以及由锯齿波发生器电路946生成的锯齿波信号的比较器电路942。比较器电路根据这些信号的比较结果生成应用于驱动器电路944的PWM信号以驱动跟LED的串列610串联连接的晶体管630。如图所示，例如通过将电流反馈信号Vsense跟温度传感器948的输出相结合即可实现对电流反馈信号Vsense的温度补偿。应该意识到温度补偿也可以用其他的方式例如通过响应于温度感测信号而改变锯齿波发生器电路946的输出来实现。
根据本发明主题内容的另一些实施例，二极管电流传感器可以跟可控的旁路电路一起使用以用于选择性地旁路电流绕过串列中的一个或多个LED，目的是为了例如颜色控制。2010年2月12日提交的申请号为12/704,730、发明名称为“SOLIDSTATELIGHTINGAPPARATUSWITHCOMPENSATIONBYPASSCIRCUITSANDMETHODSOFOPERATIONTHEREOF”并通过全文引用并入本文的上述美国专利申请介绍了使用可控旁路电路的照明装置。根据本发明主题内容的某些实施例，这样的旁路电路可以被修改为使用非线性电流传感器以提供有利的性能。
例如，图10示出的照明装置1000可以包括串联连接的LED的串列1010。串列1010中的一个LED1010a可以选择性地通过可控的旁路电路1020来旁路。如图所示，旁路电路1020可以包括开关1022和被配置为用于控制开关1022的控制电路1024。控制电路1024可以响应于在串列1010的另一个LED1010b两端形成的正向电压Vsense而控制开关1022。因此，例如响应于由电流源1030(例如调光电路)提供给串列1010的电流i的变化，旁路电路1020可以改变旁路绕过被旁路的LED1010a的电流ib相对于总串列电流i的数值。例如，串列1010可以包括不同颜色例如红色和蓝移黄的LED，其中被旁路的LED1010a具有这些颜色中的一种。可控旁路电路1020可以用于在串列电流i改变时通过增大或减小旁路电流ib相对于串列电流i的相对幅值来补偿串列1010内不同类型二极管的不同光输出和电流特性以保持所需的颜色。如图所示，旁路电路1020也可以响应于温度信号T而对温度进行补偿。
图11示出了照明装置1100以及沿这些线路设置的可控旁路电路。装置1100包括连接至电流源1140(例如调光电路)的串联连接的LED的串列1110，电流源1140控制流过串列1110的电流i。串列1110中的一个LED1110a可以通过可控旁路电路选择性地被旁路，旁路电路包括由控制电路驱动的开关晶体管1122，控制电路包括锯齿波发生器1128和被配置为用于接收由锯齿波发生器1128生成的锯齿波信号以及跟在串列1110中的另一个LED1110b两端形成的正向电压相对应的电流反馈信号Vsense的比较器1126。比较器电路1126控制驱动器电路1124，生成驱动晶体管1122栅极的PWM信号。比较器电路1126还可以响应于由温度传感器1130生成的温度信号进行操作，这可以被用于补偿电流感测LED1110b的温度依赖性。应该意识到类似的功能可以利用其他类型的控制电路例如基于微控制器的控制电路来提供。
在图12示出的另外的实施例中，用于第一照明电路1210例如LED的第一串列的电流感测二极管1220可以被用于控制第二照明电路1230例如LED的第二串列，以使得例如可以保持照明装置1200的色点。例如参照图13，照明装置1300可以包括绿色LED的串列1310和红色LED的串列1320。响应于串列电流i1而在其中一个绿色LED1310a两端形成的正向电压Vsense可以被用于控制由电流源1330在第二串列1320内提供的电流i2。因此，例如在第一串列内的电流i1改变时，第二串列内的电流i2可以相对于第一串列1310内的电流i1以基本成对数关系的方式改变。用这种方式即可提供所需的颜色。
图14示出了实现这种方法的示范性照明装置1400。照明装置1400包括LED的第一串列1410，其中包括电流感测LED1410a。LED的第二串列1420跟控制流过LED的第二串列1420的电流的电流源1430串联连接。电流源1430包括控制电路1434以控制跟LED的第二串列1420串联连接的开关1432。控制电路1434响应于在第一串列1410中的电流感测LED1410a两端形成的正向电压Vsense而断开和闭合开关1432。
图15根据另一些实施例示出了电流平衡布置。照明装置1500包括共同耦合至电流源1540例如调光电路或亮度校准电路的LED的第一串列1510和第二串列1520。LED的第一串列1510和第二串列1520可以包括例如不同颜色譬如红色和绿色、红色和蓝移黄等的LED。跟LED的第二串列1520串联耦合的电流控制器1530包括双极晶体管1532，由控制电路1534响应于在第一串列1510中的电流感测LED1510a两端形成的正向电压Vsense而进行控制。控制电路1534被配置为用于改变晶体管1532的基极电势以控制流过LED的第二串列1520的电流，也就是说晶体管1532被用作可变电阻。用这种方式，在由电流源1540提供的电流改变时即可保持所需的色点。应该意识到在另一些实施例中也可以用类似的方式使用其他类型的电流控制器件。例如，类似地也可以使用沿图14中电流控制器1430的线路设置的PWM电流控制器。
图16根据本发明主题内容的另一些实施例示出了用于校准照明装置1600的装置和方法。照明装置1600包括一个或多个LED的串列1610以及被配置为用于响应跟流过LED的串列1610中的一个串列的电流相关联的二极管正向电压而控制一个或多个LED的串列1610中的至少一个的控制电路1620。例如，控制电路1620可以如以上参照图3-15所述的那样控制总电流和/或旁路电流。如图所示，控制电路1620被配置为用于跟处理器40通信，处理器40可以提供调节输入例如查询表值和/或多项式系数。通过色度计30例如来自PhotoResearch公司的PR-650色度计来检测由一个或多个LED的串列1620发出的光，色度计可以被用于直接测量亮度、CIE色度(1931xy和1976u′v′)和/或相关色温。照明的亮度和/或色点可由色度计30检测并被送往处理器40。响应于检测的特性，处理器40可以输入所需的控制信息以使控制电路1620能够提供所需性能。在本发明主题内容的不同实施例中，这样的校准可以用出厂设定完成和/或在现场完成。
已经在附图和说明书中公开了本发明主题内容的典型实施例，并且尽管使用了一些特定的术语，但这些术语仅是以一般性和说明性的意义使用而并不是为了限制在所附权利要求中阐述的本发明主题内容的保护范围。

Claims (29)

1.一种照明装置，包括：
包括至少一个发光器件的照明电路；
至少一个电流感测二极管，被配置为响应于流过至少一个电流感测二极管的电流而生成正向电压；以及
控制电路，被配置为感测正向电压并且响应于感测的正向电压而控制照明电路中的电流水平。
2.如权利要求1所述的装置，其中至少一个发光器件包括至少一个电流感测二极管。
3.如权利要求1所述的装置，其中至少一个电流感测二极管与至少一个发光器件串联连接。
4.如权利要求1所述的装置，其中照明电路包括串联连接的发光器件的串列并且其中至少一个电流感测二极管与串联连接的发光器件串联连接。
5.如权利要求4所述的装置，其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的发光器件的串列的电流水平。
6.如权利要求4所述的装置，其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制绕过串联连接的发光器件的串列中的至少一个发光器件的旁路电流水平。
7.如权利要求4所述的装置，其中照明电路包括串联连接的发光器件的第一串列和串联连接的发光器件的第二串列，其中电流感测二极管跟串联连接的发光器件的第一串列串联连接，并且其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的发光器件的第二串列的电流水平。
8.如权利要求1所述的装置，进一步包括被配置为生成温度感测信号的温度传感器，并且其中控制电路被配置为响应于正向电压和温度感测信号而控制照明电路中的电流水平。
9.如权利要求1所述的装置，其中至少一个电流感测二极管包括至少一个LED。
10.如权利要求1所述的装置，其中照明电路包括串联连接的LED的串列，并且其中至少一个电流感测二极管与串联连接的LED的串列串联连接。
11.如权利要求10所述的装置，其中至少一个电流感测二极管包括串联连接的LED的串列中的LED。
12.如权利要求11所述的装置，其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的串列的电流水平。
13.如权利要求11所述的装置，其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制绕过串联连接的LED的串列中的至少一个LED的旁路电流水平。
14.如权利要求11所述的装置，其中照明电路包括串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列，其中电流感测二极管包括串联连接的LED的第一串列中的至少一个LED，并且其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的第二串列的电流水平。
15.如权利要求14所述的装置，其中串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列包括不同颜色的LED。
16.一种照明装置，包括：
至少一个串联连接的LED的串列；
至少一个电流感测二极管，被配置为响应于流过至少一个电流感测二极管的电流而生成正向电压；以及
控制电路，被配置为感测正向电压并且响应于感测的正向电压而控制流过至少一个LED的串列的电流水平。
17.如权利要求16所述的装置，其中至少一个电流感测二极管包括串联连接的LED的串列中的至少一个LED。
18.如权利要求16所述的装置，其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的串列的电流水平。
19.如权利要求16所述的装置，其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制绕过串联连接的LED的串列中的至少一个LED的旁路电流。
20.如权利要求16所述的装置，其中至少一个串联连接的LED的串列包括串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列，其中电流感测二极管与串联连接的LED的第一串列串联连接，并且其中控制电路被配置为响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的第二串列的电流。
21.如权利要求20所述的装置，其中串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列包括不同颜色的LED。
22.一种控制包括至少一个发光器件的照明电路的方法，所述方法包括：
响应于流过至少一个电流感测二极管的电流而生成至少一个电流感测二极管两端的正向电压；
感测正向电压；以及
响应于感测的正向电压而控制照明电路中的电流水平。
23.如权利要求22所述的方法，其中至少一个发光器件包括至少一个电流感测二极管。
24.如权利要求22所述的方法，其中至少一个电流感测二极管包括至少一个LED。
25.如权利要求22所述的方法，其中照明电路包括串联连接的LED的串列，并且其中至少一个电流感测二极管与串联连接的LED的串列串联连接。
26.如权利要求25所述的方法，其中至少一个电流感测二极管包括串联连接的LED的串列中的LED。
27.如权利要求25所述的方法，其中响应于感测的正向电压而控制照明电路中的电流水平包括响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的串列的电流水平。
28.如权利要求25所述的方法，其中响应于感测的正向电压而控制照明电路中的电流水平包括响应于感测的正向电压而控制绕过串联连接的LED的串列中的至少一个LED的旁路电流水平。
29.如权利要求25所述的方法，其中照明电路包括串联连接的LED的第一串列和串联连接的LED的第二串列，其中电流感测二极管包括串联连接的LED的第一串列中的至少一个LED，并且其中响应于感测的正向电压而控制照明电路中的电流水平包括响应于感测的正向电压而控制流过串联连接的LED的第二串列的电流水平。
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