CN104094052B

CN104094052B - 照明系统

Info

Publication number: CN104094052B
Application number: CN201380008365.2A
Authority: CN
Inventors: H·J·G·雷德尔玛切尔
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2033-02-04
Also published as: BR112014019160A8; WO2013118039A1; JP2015510238A; JP6138832B2; EP2812630B1; US20140361710A1; US9510412B2; BR112014019160A2; CN104094052A; RU2014136338A; RU2628953C2; EP2812630A1

Abstract

本发明涉及一种包括以下元件的照明系统：包括含有多个电极(A，B，C，D)的电阻片(RS)的衬底，每个电极适用于连接至相应的电压源；多个照明元件(LE1，LE2，LE3，LE4)，每个元件包括光源(LED)和用于电连接至相应的电连接端子的至少两个接触引脚(CP1，CP2)和用于根据接触引脚之间的电压控制由光源生成的光的光输出和/或颜色的控制电路，其中电连接端子分布在电阻片上，从而照明元件可以连接在不同位置和不同方位，其中接触引脚之间的电压取决于照明元件的位置和方位，并且其中照明元件生成的光的光输出和/或颜色取决于照明元件的接触引脚之间的电压大小。

Description

照明系统

技术领域

本发明涉及包括多个照明元件的照明系统，每个照明元件包括光源，和与照明元件可拆卸地连接的衬底，两者彼此相距一定距离且以使得获得装饰照明的顺序进行连接。用户可以为了任何特定目的改变和调适该装饰照明的配置和形状。

背景技术

US2010/0135022中公开了一种照明系统。已知的照明系统包括衬底，其配备具有保持器件的孔的阵列。通过接线的方式，照明元件互相串联或并联连接且被连接至提供电流以供操作的控制电路，并且通过保持器件被装入衬底的孔中。用户可以为了任何特定目的基本上不受限制地改变和调适由照明系统所形成的装饰光的配置和形状。然而，已知的照明系统的劣势在于，随着照明元件的数量，接线数量也随之增加。更特别地，在平坦衬底的情况下，容纳所有这些接线将成为问题。

发明内容

本发明旨在提供一种照明系统，其中接线数量非常有限，即使是在照明元件的数量相当大的情况下。

根据本发明的第一方面，提供一种包括以下部件的照明系统：

包括装备有多个电极的电阻片的衬底，每个电极适用于连接至相应的电压源，

多个照明元件，每个元件包括光源和用于建立与电阻片之间的电接触的两个接触引脚，以及用于根据接触引脚之间的电压控制由光源生成的光输出和/或颜色的控制电路，其中照明元件可以连接在不同位置和不同方位，并且其中接触引脚之间的电压取决于照明元件的位置和方位。

由于每个照明元件的两个接触引脚直接电接触根据本发明的照明系统中的衬底的电阻片，所以不需要大量接线，因为照明单元不需要附接至它们的接线。因此，不需要容纳大量接线，并且由于照明元件不连接至接线，照明元件也容易操纵且可以容易地定位在衬底的任何位置。当电压应用于包括在电阻片中的每个电极时，每个照明元件的接触引脚之间的电压取决于接触引脚之间的距离、电阻片上的位置、和照明元件关于电阻片中由电极上的电压引起的电场的方位。

在根据本发明的照明系统的第一优选实施例中，电阻片装备有多个电连接端子。使接触引脚接触电阻片并维持该接触存在几个可能性。例如可能利用橡胶或塑料或相似材料的层覆盖电阻片，并简单地通过该层推动接触引脚，直到其接触电阻片。接触引脚随后通过层保持在适当位置。然而，通常期望的是，要确保接触引脚和电阻片之间的接触非常可靠。这可以通过利用电连接端子来实现。

在根据本发明的照明系统的第二优选实施例中，至少一部分照明元件的接触引脚之间的距离是可调节的。在该照明元件例如定位在由于照明元件生成的光的优选方向所期望的位置和方位的情况下，那么可以通过调节引脚之间的距离来调节接触引脚之间的电压。

在根据本发明的照明系统的第三优选实施例中，包括在照明元件中的至少一部分光源包括一个或多个LED。LED小，具有高效率和长使用寿命。由于这些原因，LED非常适合用作根据本发明的系统的照明元件中的光源。

在根据本发明的照明系统的第四优选实施例中，照明元件中的光源在工作期间消耗的功率是电极通过电阻片提供的。由于功率从电极通过电阻片传输至电连接端子，所以这些电极和连接端子之间不需要接线，因此该特征还有助于使接线数量保持较少。

在根据本发明的照明系统的第五优选实施例中，照明元件包括电池，并且由照明元件中的光源在工作期间消耗的功率至少部分地由该电池提供。在该实施例中，以如下方式向光源提供功率，即电阻片中的功率消耗降低，同时照明系统的效率提高。优选地，电池是可充电的。

在根据本发明的照明系统的第六优选实施例中，衬底和部分照明元件装备有用于电容或电感式功率传输的电路，并且由照明元件中的光源在工作期间消耗的功率是经由电容或电感式功率传输至少部分地提供。还是在该实施例中，电阻片中的功耗得以降低。

在根据本发明的照明系统的第七优选实施例中，衬底进一步包括与电阻片平行布置且装备有至少一个电极的第一低电阻片，并且其中至少一部分照明元件包括第三接触引脚，用于电连接至第一低电阻片。通过将功率从定位在第一低电阻片上的至少一个电极，通过第一低电阻片提供到照明元件，功耗由于第一低电阻片的低电阻而得以限制。优选地，第六优选实施例进一步包括与电阻片平行布置且装备有至少一个电极的第二低电阻片，并且至少一部分照明元件包括第四接触引脚，用于电连接至第二低电阻片。在后一种情况中，功率被通过第一低电阻片和第二低电阻片两者提供，这引起功耗进一步降低。

第三接触引脚和第一低电阻片之间的接触与第四接触引脚和第二低电阻片之间的接触可以在不使用电连接端子的情况下实现，如以上例如对于接触引脚和电阻片之间的接触所阐述的。然而，通常期望在接触引脚和低电阻片之间具有非常可靠的接触，因此通常优选的是，使第一低电阻片和第二低电阻片装备有电连接端子，以建立在接触引脚和低电阻片之间的接触。

根据本发明的第二方面，提供一种用于操作照明系统的方法，该方法包括步骤：

提供包括含有电连接端子和多个电极的电阻片的衬底，每个电极适于连接至相应的电压源，

提供多个照明元件，每个元件包括光源和两个接触引脚，以电连接至相应的电连接端子，

连接电极至相应的电压源，

连接在不同位置和不同方位的照明元件，从而接触引脚之间的电压取决于照明元件的位置和方位，并且根据照明元件的接触引脚之间的电压大小控制由照明元件生成的光输出和/或颜色。

根据本发明的方法的优势与根据本发明的照明系统的优势相似。

附图说明

将利用附图进一步描述本发明的实施例。

在附图中，图1示出根据本发明的照明系统的第一实施例的示意表示；

图2、3和4示出用于图1中所示的照明系统的照明元件的实施例的示意表示；

图5a和5b示出根据本发明的包括具有多于两个接触引脚的照明元件和包括除了电阻片之外的至少一个低电阻片的衬底的照明系统的示意表示；

图6和图7示出装备有电路以供电感或电容式功率传输的照明元件的示意表示。

图8示出装备有可充电电池的照明元件。

具体实施方式

在图1中，RS是包括在衬底中的电阻片。电阻片RS平坦且为矩形。在所述电阻片的四个角是电极A、B、C和D。电极D和C都沿着x轴，而电极D和A沿着y轴。照明元件LE1、LE2、LE3和LE4的每个都包括箭头所示的两个接触引脚，用于电连接至包括在电阻片RS中的连接端子(未示出)。照明元件进一步包括由一个或多个LED形成的光源和根据接触引脚之间的电压控制由光源生成的光输出和/或颜色的控制电路。注意的是，接触引脚被示出好像它们在电阻片RS的平面中。然而，在接触引脚连接至连接端子的情况中，接触引脚垂直于电阻片RS。还注意的是，除了用作电接触之外，连接端子还可以用于机械连接。可替换地，然而照明元件到衬底机械连接可以例如通过磁力、胶、粘附、钩环扣(hook and loop fastener)、吸盘等等实现。在图1中可以看到，每个照明元件在不同位置且还具有不同方位。照明元件是否生成光和生成多少光取决于电极上的电压。这在表格I中示出。

考虑五个不同情况(状态)。在第一种情况，电极A和D端存在正电压，而电极B和C端存在负电压。在第一情况中，在电阻片RS中存在沿着正x方向的电场。由于照明元件LE1平行于x轴定位，考虑到接触引脚距离和电场强度，接触引脚之间的电压差具有最大可能值。因此，照明元件LE1生成最大光输出，或换句话说，照明元件“全开”。照明元件LE2和LE3都沿着对角线方向以关于电场成45度的角度定向。

表格I

接触引脚之间的电压小于照明元件LE1的电压，因为沿着x轴测量的接触引脚之间的距离更小。因此，照明元件LE2和LE3比照明元件LE1生成更少光(经调光操作)。照明元件LE4关于正x轴成135度角，从而接触引脚之间的电压是负的，并且照明元件LE4不生成任何光，或换句话说，LE4“关闭”。

在第二种情况中，电极A连接正电压，电极C连接负电压。存在从电极A延伸至电极C的电场。由于照明元件LE2和LE4垂直于该电场，所以它们的接触引脚之间的电压是零，并且因此这些照明元件关闭。由于LE3朝着与电场相同的方向定向，所以照明元件LE3全开。照明元件LE1关于电场成45度角，并且因此处于经调光操作，由于接触引脚之间朝着电场方向测量的距离小于照明元件LE3情况下的距离，因此在照明元件LE1的接触引脚之间的电压小于在照明元件LE3的接触引脚之间的电压。表格I示出三种情况的照明元件的光输出。可以看到，在表格中照明元件的光输出在每种情况是不同的，或换句话说，对于在电阻片的电极处的不同电压，照明元件的光输出不同。尽管照明元件不能单独地访问，但是其光输出可以通过电极处的电压控制。因此每个照明元件的光输出可以通过将照明系统置于不同状态而改变，状态(或情况)由在电极处的电压定义。因此，通过在可调整时间比例内以快速重复或随意顺序的方式使照明系统处于不同状态可以产生不同光效果。

图1中所示的照明元件只装备有两个接触引脚，并不包括诸如电池的电功率源或用于与电源电感或电容耦合的电路。因此，包括在照明元件中的光源消耗的功率是由包括在衬底中的电极通过电阻片RS、连接端子和接触引脚提供的。如果光源是由一个颜色的LED构成，那么这样的光源应当由电流源提供。在该照明元件中，包括在照明元件中的控制电路装备有电路，以用于从接触引脚之间的电压生成电流。同时，在接触引脚之间的电压用作确定由电流源生成的电流大小的信号。如果照明元件中的光源是由不同颜色的LED形成，以及接触引脚之间的电压用作该颜色的控制信号，那么控制电路包括用于从接触引脚之间的电压生成不同颜色LED的不同电流的电路。同时，在接触引脚之间的电压用作确定这些电流大小的信号。如果由照明元件中的光源生成的光的强度和颜色需要由接触引脚之间的电压控制，那么提供给LED的总电流和将总电流分配给不同颜色LED由接触引脚之间的电压确定。后两种情况中，有可能使照明元件的控制电路装备有包括存储器的处理器，其中存储接触引脚之间的电压与需要提供给不同颜色LED的电流大小之间的关系。然而，可替换地，接触引脚之间的电压与提供给不同颜色LED的电流大小之间的期望关系可以通过由照明元件的特定硬件结构形成的控制电路所实现。

图2示出在接触引脚之间具有可调节距离的照明元件。在该照明元件中，接触引脚之间的电压可以调节，因此接触引脚之间的电压不仅取决于照明元件的位置和方位而且取决于可调节距离。因此，系统的多功能性得以增加。

图3示出在接触引脚之间具有可调节距离且包括两个支路的照明元件。在第一支路中，对于一个电流方向存在与电阻器串联的两个LED，并且在第二支路中，对于第二电流方向存在由齐纳二极管偏置的单个LED。如果在不同支路的LED例如是生成不同颜色光的LED，那么由该照明元件生成的光的颜色取决于方位。在该照明元件中控制电路是由齐纳二极管和电阻器所形成。

图4示出具有三个接触引脚和三个不同颜色的LED的照明元件。每个LED连接在两个接触引脚之间。由照明元件生成的光颜色取决于在电阻片的电极上的电压。如果电阻片中的电压分布以快速顺序旋转，那么人眼将感知“混合颜色”。用这种方式，在LED的色域内的任何颜色可以通过快速旋转电压分布所执行的混合来生成。

迄今已经讨论了唯一的照明系统，其中照明元件在工作期间从包括在电阻片RS中的电极并且经由电阻片和连接端子和接触引脚接收功率。这些照明系统的劣势是电阻片中的功耗相对较高，这不利地影响照明系统的效率。现在有一些方法克服该问题，如图5到图8中所示。

图5a示出其中照明元件包括四个接触引脚CP1-CP4的照明系统的实施例。接触引脚CP1和CP2连接控制电路CC的输入端。控制电路CC的输出耦合到LED负载LL。控制电路CC的另一输入耦合到电路部分PP的输出。电路部分PP的相应输入端分别连接接触引脚CP3和接触引脚CP4。

包括在照明系统中的衬底包括电阻片RS。接触引脚CP1和CP2连接包括在电阻片RS中的相应连接端。衬底进一步包括两个低电阻片LRS1和LRS2。接触引脚CP3连接到包括在低电阻片LRS1中的连接端，以及接触引脚CP4连接到包括在低电阻片LRS2中的连接端。

至少一个电极EL1和EL2分别连接到所述低电阻片LRS1和LRS2中的每一个。电极EL1和EL2连接电源的相应输出端。

被连接到电阻片RS的几个电极，进而连接不同电压源，从而确保电阻片中存在电场，因此接触引脚CP1和CP2之间的电压取决于照明元件在衬底上的位置和方位。

在工作期间，电路部分PP将接触引脚CP3和CP4之间的电压转换成合适大小的直流(DC)电源电压。该DC电源电压提供给控制电路CC。控制电路CC从DC电源电压生成一个或多个驱动电流，并将这些电流提供给LED负载LL的部分。这些部分分别由红色LED、绿色LED和蓝色LED形成。一个或多个DC电流的大小是由接触引脚CP1和CP2之间的电压确定。因为通过低电阻片提供照明系统所消耗的功率，所以这些电阻片中的功耗相对较低，因此照明系统以高效方式工作。

图5b中所示的照明系统与图5a中所示的照明系统的区别在于，省略了第二低电阻片LRS2和接触引脚CP4。在该实施例中，RS形成组合的功率和数据片。其电阻如此低以至于接触引脚CP1和CP2之间的电压不足以通过电阻片RS提供电流给LED负载LL。然而，使用经由所有三个接触引脚所接收的功率测量并且放大该电压，从而所得到的电压足够高以供电LED负载。注意的是，仍是接触引脚CP1和CP2之间的电压确定提供给LED负载LL的功率。

图6和图7中的照明系统与图5A中所示的照明系统的区别在于，电路部分PP的输入不通过接触引脚连接到低电阻片以拾取功率，而是分别连接到电感绕组L2(在图6中)和电容耦合电路CCC(在图7中)。在图6中所示的照明系统中，电感绕组12需要电感耦合衬底中或衬底上的电感绕组L1。电感绕组L1进而需要耦合到交流(AC)电源。通过电感绕组L1和L2之间的电感耦合，来自AC电源的功率耦合到电路部分PP的输入。电路部分PP随后整流其输入端的AC电压，并将整流电压转换成基本恒定大小的DC电压，该基本恒定大小的DC电压被提供给以上文关于图5A所述方式相同的方式工作的控制电路CC。相似地，电容耦合电路旨在经由电容结构(部分地连接到照明元件并且在衬底中或衬底上)将电路部分PP的输入耦合到AC电源。仍然在该情况中，电路部分PP整流AC电压并将整流AC电压转换成基本恒定大小的DC电压，该DC电压被提供给控制电路CC。

在图6和图7中所示的照明系统中，LED负载LL划分成两部分，一个部分朝着各个方向辐射光，另一部分装备有透镜以在一个特定方向耦合所有或实质部分的所生成光。当然，如果需要，图1到图8中所示的每个实施例中的LED负载可以划分成相似部分。

在图6和图7中所示的照明系统中，接触引脚CP1和CP2由齐纳二极管Z连接，该齐纳二极管Z用作电压钳(voltage clamp)。在另一照明元件在齐纳二极管所钳制的元件的直接附近(direct vicinity)连接到衬底的情况下，该另一照明元件的接触引脚之间的电压也将被钳位。齐纳二极管构成影响根据本发明的照明系统所生成的光的强度和/或颜色的额外装置。

在图8中，电路部分ES是诸如可充电电池的能量存储器。在工作期间，电路部分ES提供电池的DC电压给控制电路CC。照明系统的正常工作在其他方面与图5A中照明系统的工作相同。电路部分ES装备有触头E1和E2，用于充电电池。充电可以利用与衬底分离的充电器直接通过触头E1和E2发生。触头E1和E2还可以通过开关S1和S2连接接触引脚CP1和CP2，从而电池的充电可以经由接触引脚CP1和CP2发生。这样的充电可以在衬底的特定区域进行充电，其中能量被相对高效地传递。开关S1和S2可以手动操作或通过信号操作。在电路部分ES的低收入阻抗改变接触引脚之间的电压差，并且因此干扰接触引脚CP1和CP2的信号发出功能的情况下，可以使得开关不导通。

尽管在附图和前述说明书中已经详细说明和描述了本发明，但是该说明和描述被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

在实践所请求保护的本发明中，根据附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域的普通技术人员可以理解并且实现所公开的实施例的改变。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他元件可以实现权利要求中所记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载的某些措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims

1.一种照明系统，包括：

包括电阻片(RS)和多个电极的衬底，每个电极适用于连接至相应的电压源，

多个照明元件，每个元件包括光源(LED)和用于电连接至所述电阻片的两个接触引脚(CP1，CP2)、用于根据所述接触引脚之间的电压控制由所述光源生成的光的光输出和/或光颜色的控制电路，其中所述照明元件能够被连接在不同位置和不同方位，并且其中所述接触引脚之间的电压取决于所述照明元件的位置和方位。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述电阻片装备有多个电连接端子。

3.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述照明元件的至少一部分的接触引脚之间的距离是可调节的。

4.根据权利要求1所述的照明系统，其中，包括在所述照明元件中的至少一部分所述光源包括一个或多个LED。

5.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述照明元件中的光源在工作期间消耗的功率是由电极通过电阻片提供的。

6.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述照明元件包括电池(ES)，以及其中由所述照明元件中的所述光源在工作期间所消耗的功率是由所述电池提供的。

7.根据权利要求6所述的照明系统，其中，所述电池是可充电的。

8.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述衬底和部分所述照明元件装备有用于电容或电感式功率传输的电路，并且其中由所述照明元件中的光源在工作期间消耗的功率是通过电容或电感式功率传输提供的。

9.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述衬底进一步包括布置为平行于所述电阻片且装备有至少一个电极的第一低电阻片(LRS1)，并且其中至少一部分所述照明元件包括第三接触引脚，用于电连接至所述第一低电阻片。

10.根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述低电阻片装备有多个电连接端子。

11.根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述衬底包括布置为平行于所述电阻片且装备有至少一个电极的第二低电阻片(LRS2)，并且其中至少一部分所述照明元件包括用于电连接至所述第一低电阻片的第三接触引脚和用于电连接至所述第二低电阻片的第四接触引脚。

12.根据权利要求11所述的照明系统，其中，所述第二低电阻片装备有多个电连接端子。

13.根据权利要求2、10或12所述的照明系统，其中，所述接触引脚到电连接端子的连接是可拆卸的。

14.一种操作照明系统的方法，所述方法包括以下步骤：

提供包括含有多个电连接端子和多个电极的电阻片的衬底，每个电极适用于连接至相应的电压源，

提供多个照明元件，每个元件包括光源和用于电连接至相应的电连接端子的两个接触引脚，

将所述电极连接至相应的电压源，

将所述照明元件连接在不同位置和不同方位，从而所述接触引脚之间的电压取决于所述照明元件的位置和方位，以及根据所述照明元件的上述接触引脚之间的电压大小控制由所述照明元件生成的光的光输出和/或颜色。