CN104244510A

CN104244510A - 照明模块及对应的照明系统

Info

Publication number: CN104244510A
Application number: CN201410253040.7A
Authority: CN
Inventors: 弗朗切斯科·安格林; 保罗·德安娜; 汉内斯·瓦格纳
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2014-12-24
Also published as: US9398658B2; EP2814302A1; US20140361693A1

Abstract

本文涉及一种照明模块及对应的照明系统，一种照明模块(20a，20b)，包括：至少一个光源(L)；和标识元件(202a，202b)，标识光源(L)所需的供应电流，其中，标识元件包括第一端子(S1)和第二端子(S2)，用于连接至电子转换器(10)。特定地，标识元件包括至少一个并联稳压器(Za，Zb)，配置用于将第一端子(S1)和第二端子(S2)之间的电压限制为最大阈值电压，其中最大阈值电压标识光源(L)所需的供应电流。

Description

照明模块及对应的照明系统

技术领域

本说明书涉及照明系统。

制作本说明书，特别注意其可以用于标识(identify)照明模块的运行参数。

背景技术

光源电子转换器可在输出处供应直流电流，所述光源例如包括至少一个LED(发光二极管)或其它固态照明构件。所述电流可为稳定或甚至随时间变化而变化，例如，用于调整由光源发射的光强度(所谓“调光功能”)。

图1示出可行照明系统，包括电子转换器10和照明模块20，所述照明模块20例如包括至少一个LED L。

图2示出照明模块20的实例，所述照明模块20包括LED串，即，串联连接的多个LED。例如，图2中示出四个LED L1、L2、L3和L4。

电子转换器10通常包括控制电路102和电源电路12(例如，AC/DC或DC/DC开关电源)，所述电源电路12在输入处接收电压或一般地供电信号(例如，从电力线)并经由电源输出106在输出处供应直流电流。通常，电源输出106包括两个供电端子或供电线，其中负端子表示接地GND。所述电流可为稳定或甚至随时间变化而变化。例如，控制电路102可经由电源电路12的基准通道I_ref来设定LED模块20所需的电流。

例如，所述基准通道I_ref可用于调整由照明模块20发射的光强度。事实上，一般地，通过调整穿过照明模块的平均电流，例如通过设定较低基准电流I_ref或利用脉宽调制(PWM)通过信号来启用或停用电源电路12，可对由LED模块20发射的光强度作出调整。

一般地，LED模块20还可包括标识(identification)元件202，所述标识元件202标识照明模块20所需的电流(或一般地，控制参数)。在这种情况下，控制电路102与标识元件202进行通信并适应电子转换器10的操作。

例如，图3示出其中标识元件202包括简单电阻器Rset实施方式。

在这种情况下，控制单元102可测量电阻器Rset的电阻并根据所检测电阻而适应电源电路12的操作。例如，在所考虑实例中，电阻器Rset通过两个端子或线S1和S2连接至控制单元102。通常，线S2连接至接地GND，因此也可仅设置测量线S1。

例如，在所考虑实例中，控制单元102包括与电阻器Rset串联连接的上拉电阻器R1。在这种情况下，包括电阻器R1和Rset的分压器可经由电压Vcc进行供电，并且在电阻器R1与Rset之间中间点处的电压V_set(即，在线S1上)标识电阻器Rset的电阻。

相反，图4示出电阻器Rset通过电流发生器直接供电的实例，所述电流发生器产生基准电流Iset。

一般地，标识元件202还可包括温度传感器。例如，对于根据照明模块20的温度而改变线106上的供应电流和/或如果照明模块20发生过热，那么停用供电，这可能有用。

例如，图5示出标识元件202，所述标识元件202既包括用于设定标称电流的电阻器Rset，又包括温度传感器TS，诸如，例如负温度系数(NTC)型热敏电阻器。例如，在所考虑实施方式中，NTC热敏电阻器连接在辅助线AUX与线S2之间，并且NTC热敏电阻器的电阻可测量为电阻器Rset的电阻。

一般地，在测量线S1与S2之间的电阻值可也根据照明模块20的温度直接变化。因此，一般地，电阻器Rset的电阻或在线S1与S2之间的电阻并不一定固定，而也可在操作期间发生变化。

当多个照明模块20并联连接时，也可使用前述解决方案。

例如，图6示出实例，其中两个照明模块20a和20b并联连接在线106与接地GND之间。

在这种情况下，相应标识元件202a和202b也可并联连接。以此方式，在线S1与S2之间检测到的电阻总是标识照明模块20所需的总电流，即，模块20a所需的电流与模块20b所需的电流的总和。

然而，发明人已经注意到，当照明模块20串联连接时，无法使用前述解决方案。

例如，图7示出实例，其中两个照明模块20a和20b串联连接在线106与接地GND之间。

发明人已经注意到，在这种情况下，由电子转换器12供应的电流应当设定在照明模块20a和20b中的一个所需的最小值处。然而，当这些为电阻器时，这无法利用标识元件202a和202b的串联连接或并联连接来获得。

发明内容

本发明目的在于克服上述缺点。

根据本发明，由于具有在随后权利要求书中记述的特性的照明模块，所以实现以上目的。权利要求书也是关于对应照明系统的。

权利要求书形成本文中所提供与本发明有关的教示的组成部分。

特定地，发明人已经注意到，在照明模块串联连接的情况下，可通过稳压器对电流作出设定，诸如并联稳压器，经常也称为“并联式稳压器”，或齐纳二极管。

在多个实施方式中，照明模块包括：至少一个光源，诸如，例如LED或LED串(string)；和标识元件，至少标识光源所需的供应电流。特定地，标识元件包括第一端子和第二端子，用于连接至电子转换器，例如，经由相应测量线。

在多个实施方式中，标识元件包括至少一个稳压器，诸如，例如并联稳压器(shunt regulator)或齐纳二极管，配置用于将两个端子之间的电压限制为最大阈值电压，所述最大阈值电压标识光源所需的供应电流。

在多个实施方式中，标识元件包括稳压器，诸如并联稳压器，配置用于例如根据照明模块和/或光源的温度而改变其最大阈值电压。

例如，在一个实施方式中，标识元件包括：具有最大阈值电压的第一稳压器，例如，第一并联稳压器，所述最大阈值电压标识光源所需的标称电流；和第二稳压器，例如，第二并联稳压器，配置用于例如随照明模块和/或光源的温度变化而改变其最大阈值电压。通常，在这种情况下，并联稳压器并联连接。因此，当照明模块和/或光源正在预热时，第二并联稳压器可减少两个端子之间的电压。例如，在一个实施方式中，标识元件包括电子开关，当照明模块和/或光源的温度超过温度阈值时，所述电子开关使两个端子短路。

相反，电子转换器包括：电源电路，用于给照明模块的光源供电；和控制电路，检测标识元件的两个端子之间的电压且以所供应电流随所检测电压变化而变化的方式设定电源电路的输出电流。通常，电子转换器至少包括：

两个供电端子，用于连接电源电路至光源，例如经由相应供电线；和

两个(额外)测量端子，用于连接控制电路至标识元件，例如经由相应测量线。

例如，通常，控制电路以所供应电流对应于通过跨两个端子的电压标识的电流的方式设定电源电路的输出电流。然而，一般地，当所检测电压具有非典型值时，例如，当所检测电压低于第一阈值(一般对于照明模块发生过热或发生某个其它故障)和/或高于第二阈值(一般对于无照明模块连接至电源供应器的情况)时，控制电路也可停用由电源电路供应的电流。

因此，当多个照明模块连接至电子转换器时，其中，光源串联连接在供电线之间，标识元件并联连接在测量线之间，两个端子(因而测量线)之间的电压设定在多个标识元件的阈值电压的最小值处，即，电子转换器经由与所需最小电流对应的供电线来供应电流。

附图说明

现将参考附图仅以非限制性举例方式说明多个实施方式，其中：

图1示出包括电子转换器10和照明模块20的可行照明系统；

图2示出包括LED串的照明模块20的实例；

图3示出其中标识元件202包括简单电阻器Rset实施方式；

图4示出电阻器Rset通过电流发生器直接供电的实例；

图5示出标识元件202，所述标识元件202既包括电阻器Rset，又包括温度传感器TS；

图6示出其中两个照明模块20a和20b并联连接在线106与接地GND之间实例；

图7示出其中两个照明模块20a和20b串联连接在线106与接地GND之间实例；

图8至图13示出根据本说明书的标识元件的实施方式的细节。

具体实施方式

在随后说明中，示出多个具体细节，旨在深入了解实施方式。在具体细节中一个或一个以上细节没有的情况下，或利用其它方法、组件、材料等，可获得实施方式。在其它情况下，未示出或详细说明已知结构、材料或操作，使得不会混淆实施方式的多个方面。

在本说明书的框架下参考“实施方式”或“一个实施方式”旨在指示所述与实施方式相关的特定配置、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此，可存在于本说明书的多个点中的短语，诸如“在实施方式中”或“在一个实施方式中”，并不一定是指同一个实施方式。此外，在一个或一个以上实施方式中，特定构造、结构或特性可适当地进行合并。

本文中所使用的参考文献仅为方便而设，因此并不限定保护范围或实施方式的范围。

如上所述，本说明书提供了使获得串联连接的照明模块的标识元件成为可能的解决方案。

图8示出根据本说明书的标识元件的实施方式。

在所考虑实施方式中，照明模块20的光源L连接在供电端子106之间，标识元件202通过两个线S1和S2如前连接至控制单元102。因此，关于技术背景的相关说明不再重复，并且对于相同或功能相似或等同的组件将使用相同附图标记。

因此，同样在这种情况下，电子转换器10和照明模块20至少包括：

两个供电端子106，用于连接电源电路12至光源L，例如，经由相应供电线；和

两个(额外)测量端子S1和S2，用于连接控制电路102至标识元件202，例如，经由相应测量线。

然而，在这种情况下，线S1与S2之间不是连接电阻器，而是连接齐纳二极管Z，其中齐纳二极管Z的阈值电压标识照明模块20所需的电流，即，光源L所需的电流。一般地，替代齐纳二极管Z，也可使用任何其它稳压器，诸如并联稳压器，使端子S1和S2之间的电压能够限制为给定最大阈值电压。例如，在一个实施方式中，LM431型集成电路用作并联稳压器。

此外，根据本说明书，控制单元102包括用于检测齐纳二极管Z的阈值电压的构件。一般地，为此，可使用相对于图3和图4所述的任何控制电路。

例如，在所考虑实施方式中，线S1通过上拉电阻器R1连接至恒定电压Vcc。因此，当在线S1与S2之间未连接标识元件202时，线S1和S2之间的电压基本上对应于Vcc。

因此，在一个实施方式中，电压Vcc的值基本上标识电源电路12可供应的最大电流。

然而，一般地，电压Vcc甚至可为更高，例如，以验证与转换器10兼容的照明模块的存在。事实上，在这种情况下，当线S1上的电压超过预设阈值时，可停用电源输出106。例如，所述阈值可对应于电源电路12能够供应的最大电流。

相反，当标识元件202连接在线S1与S2之间时，标识元件202(即，齐纳二极管Z)在线S1上设定与齐纳二极管Z的阈值电压对应的电压。例如，齐纳二极管Z的阈值电压越高，相应照明模块20所需的供应电流越高。

因此，控制单元102可检测线S1上的电压，即，齐纳二极管Z的阈值电压，并且以线106上所供应的电流对应于所需电流的方式设定电源电路12。

如上所述，当多个照明模块20串联连接时，即，当多个照明模块20的光源L串联连接在电子转换器10的供电端子106之间时，可使用根据本说明书的标识元件202。

在多个实施方式中，为此，相应照明模块20的标识元件202并联连接，即，标识元件202并联连接在电子转换器10的测量端子S1和S2之间，并且线S1和S2之间的电压设定在较低阈值电压处。

例如，图9示出一种实施方式，其中，两个照明模块20a和20b串联连接，即，相应光源串联连接在供电线106之间。

因此，在所考虑实施方式中，相应齐纳二极管Za和Zb并联连接，并且线S1上的电压(最多)对应于二极管Za和Zb中较低的阈值电压。例如，在照明模块20a需要2A电流且照明模块20b需要1A电流的情况下，齐纳二极管Za可具有2.8V阈值电压，齐纳二极管Zb可具有1.4V阈值电压。因此，在电压Vcc高于1.4V的情况下，齐纳二极管Zb可使线S1上的电压限制为1.4V。因此，一旦检测到1.4V电压Vset，控制电路102就可例如经由电流基准信号Iref以通过电源输出106供应1A电流的方式设定电源电路12。

同样在这种情况下，标识元件202可包括温度传感器。例如，对于根据需要最小供应电流的照明模块20的温度而改变线106上的供应电流或对于在照明模块20中一个过热的情况下停用供电，这可能有用。

一般地，这可通过改变照明模块20的阈值电压(即，相应标识元件202的阈值电压)来获得。

例如，图10示出实施方式，其中，使用并联稳压器204，而不是具有恒定阈值电压的齐纳二极管Z，其中，并联稳压器204的阈值电压通过温度传感器TS进行设定，诸如，例如NTC或PTC型热敏电阻器。

然而，一般地，标识元件202还可包括与并联稳压器204串联连接或优选并联连接的齐纳二极管Z(或并联连接的两个并联稳压器)。例如，在这种情况下，齐纳二极管Z(或第一并联稳压器)可指示所需标称电流，并联稳压器204(或第二并联稳压器)仅当照明模块20的加热补偿有必要时可介入。

一般地，电流设定点(即，标识元件202之间的电压)的变化也可取决于其它因素。例如，也可使用其它传感器，而不是温度传感器，诸如：

光传感器，配置用于检测环境发光度，例如，用于基于已经存在的光来调整所需电流，例如，以使光总量保持恒定；

微光传感器，仅当黑暗时，启用照明模块；

移动或存在传感器，包括例如被动式红外(PIR)传感器，仅当检测到人存在时，启用照明模块；和/或

无线接收器，诸如，例如红外接收器，可基于从远程控制接收的信号来启用或停用照明模块和/或改变照明模块的发光度。

一般地，也可一起使用多个传感器，例如，每个传感器连接至相应并联稳压器。

如上所述，例如，如果照明模块中一个发生过热，那么本文中所述的解决方案也可用于停用电源电路12的输出电流。

例如，图11示出具有过热保护的实施方式。

在所考虑实施方式中，标识元件202包括齐纳二极管Z，其中阈值电压标识所需标称电流。

在所考虑实施方式中，保护电路206并联连接至齐纳二极管Z。在所考虑实施方式中，所述保护电路206配置用于响应于来自至少一个传感器的信号而限制端子S1和S2之间的电压。例如，在所考虑实施方式中，保护电路206配置用于当相应照明模块的温度超过给定阈值时使端子S1和S2之间的电压限制为给定电压。特定地，所述给定电压应当低于由设定相应标称电流的齐纳二极管Z所使用的阈值电压。

一般地，所述保护电路206也可为并联稳压器。然而，在简单过热保护的情况下，具有可变阈值电压的复杂并联稳压器没有必要，而简单电子开关足够，诸如，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，其使线S1和S2短路，即，指示过热的电压阈值对应于0V电压Vset。因此，当控制电路102检测到0V电压Vset时，控制电路102可停用电源输出106。

例如，在所考虑实施方式中，保护电路106包括电子开关SW，诸如MOSFET，其经由比较器进行驱动，所述比较器比较照明模块的温度与基准温度，其中：

当温度低于阈值时，开关SW保持断开；以及

当温度超过阈值时，开关SW闭合。

例如，在所考虑实施方式中：

比较器经由运算放大器U1及在运算放大器U1的反馈分支上的电阻器R3来获得；

基准阈值经由第一分压器R1和R4进行设定，其中，第一分压器的中间点连接至运算放大器U1的正端子；以及

温度经由包括电阻器R2和温度传感器TS的第二分压器进行检测，诸如NTC热敏电阻器，其中,第二分压器的中间点连接至运算放大器U1的负端子。

在所考虑实施方式中，运算放大器U1和分压器(R1和R4，R2和TS)通过恒定电压进行供电。所述电压可例如经由线AUX(参见图11)从电子转换器10接收，或可例如通过线106上供应的电流在照明模块20内产生。

相反，图12示出保护电路206的第二可行实施方式，其中BJT(双极结晶体管)用作电子开关。

在所考虑实施方式中，晶体管SW的基极再次连接至由温度传感器TS(诸如NTC热敏电阻器)和电阻器R2组成的分压器的中间点。同样在这种情况下，分压器经由基准电压进行供电，所述基准电压如前可例如由控制电路102供应。

然而，在图11所示的实施方式中，NTC热敏电阻器形成分压器的下分支的一部分，即连接至接地，而在图12所示的实施方式中，NTC热敏电阻器形成分压器的上分支的一部分，即连接至基准电压。

一般地，假使应当只启用或停用电源供应器，上述实施方式也可与其它传感器一起使用，诸如微光传感器或存在传感器。

因此，本文中所述的解决方案使多个照明模块串联连接成为可能。在这种情况下，供应电流对应于较低标称电流。此外，所述解决方案也可结合其它传感器使用，例如，以获得温度补偿和/或过热保护。

如上所示，转换器10通常经由包括两个供电端子106和两个测量端子S1和S2的至少四个端子连接至照明模块20。然而，如引言中所述，假使单个照明模块20将连接至转换器10，也可仅使用三个端子，因为第二测量线S2可连接至接地GND。

一般地，本文中所述的解决方案也可用于解决LED串的并联连接。

例如，图13示出照明系统的可行实施方式，其中，多个照明模块20(例如，两个模块20a和20b)并联连接，即，光源L(诸如，例如LED串)并联连接，即，光源L并联连接在电子转换器10的供电端子106之间。

在这种情况下，照明模块20的相应标识元件202串联连接，即，相应电压基准202(例如，齐纳二极管Za和Zb或等效并联稳压器)串联连接，即，标识元件202串联连接在电子转换器10的测量端子S1和S2之间。

以此方式，每个标识元件202两端的电压可标识相应照明模块20所需的供应电流。因此，多个照明模块20所需的电流进行相加，并且电流发生器12供应等于所需各个电流的总和的电流。

因此，本文中所述的解决方案可用于解决多个照明模块20的并联连接和串联连接两者。

当然，在不影响本发明原理的情况下，构造细节及实施方式相对于本文中仅以非限制性举例方式所述的构造细节及实施方式可显著变化，只要不脱离所附权利要求所限定的本发明范围。

Claims

1.一种照明模块(20)，包括：

至少一个光源(L)；和

标识元件(202)，标识所述至少一个光源(L)所需的供应电流，其中,所述标识元件包括第一端子(S1)和第二端子(S2)，用于连接至电子转换器(10)，

所述照明模块的特征在于所述标识元件(202)包括至少一个稳压器(Z，204，206)，配置用于将所述第一端子(S1)和所述第二端子(S2)之间的电压限制为最大阈值电压，其中，所述最大阈值电压标识所述至少一个光源(L)所需的供应电流。

2.根据权利要求1所述的照明模块，其中，所述稳压器为齐纳二极管(Z)或并联稳压器(204)，诸如LM431集成电路(204)或等价物。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的照明模块，其中，所述标识元件(202)包括：至少一个稳压器(204，206)，配置用于根据由传感器检测到的信号而改变自身的最大阈值电压。

4.根据权利要求3所述的照明模块，其中，所述传感器包括：

温度传感器(TS)，配置用于检测所述照明模块(20)和/或所述至少一个光源(L)的温度；

光传感器，配置用于检测环境发光度；

微光传感器；

移动传感器；和/或

无线接收器，用于从远程控制接收信号。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的照明模块，其中，所述标识元件(202)包括：

第一稳压器(Z)，其中，所述第一稳压器(Z)的最大阈值电压标识所述至少一个光源(L)所需的标称电流；以及

至少一个第二稳压器(206)，与所述第一稳压器(Z)并联连接，其中，所述第二稳压器(206)配置用于根据由所述传感器检测到的所述信号而改变自身的最大阈值电压。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块，其中，所述标识元件(202)包括连接在所述第一端子(S1)与所述第二端子(S2)之间的电子开关(SW)，并且其中，所述标识元件(202)配置用于根据由传感器检测到的信号而闭合所述电子开关(SW)。

7.根据权利要求6所述的照明模块，其中，所述标识元件(202)配置用于当所述照明模块(20)和/或所述至少一个光源(L)的温度超过温度阈值时闭合所述电子开关(SW)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块，包括至少两个供电端子(106)及两个测量端子(S1，S2)，并且其中，所述至少一个光源(L)连接在所述供电端子(106)之间，所述标识元件(202)连接在所述测量端子(S1，S2)之间。

9.一种照明系统，包括根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(20)及电子转换器(10)，所述电子转换器(10)包括：

电源电路(12)，配置用于给所述照明模块(20)的所述至少一个光源(L)供电；和

控制电路(102)，配置用于检测第一端子(S1)和第二端子(S2)之间的电压且以由所述电源电路(12)供应的电流根据所检测出的电压而变化的方式设定所述电源电路(12)。

10.根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述控制电路(102)包括连接在基准电压(Vcc)与所述第一端子(S1)之间的电阻器，并且其中，所述第二端子(S2)连接至接地(GND)。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的照明系统，其中，所述控制电路(102)配置用于当在所述第一端子(S1)与所述第二端子(S2)之间检测到的电压低于第一阈值和/或高于第二阈值时停用由所述电源电路(12)供应的电流。

12.根据权利要求9至权利要求11中的任一项所述的照明系统，包括根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的多个照明模块(20)，其中：

a)所述照明模块(20)的光源(L)串联连接，并且其中，所述照明模块(20)的标识元件(202)并联连接；或

b)所述照明模块(20)的光源(L)并联连接，并且其中，所述照明模块(20)的标识元件(202)串联连接。

13.根据权利要求9至权利要求12中任一项所述的照明系统，其中，所述电子转换器(10)包括至少两个供电端子(106)及两个测量端子(S1，S2)，其中，所述电源电路(12)配置用于经由所述电子转换器(10)的所述供电端子(106)给所述照明模块(20)的所述至少一个光源(L)供电，所述控制电路(102)配置用于检测所述电子转换器(10)的所述测量端子(S1，S2)之间的电压。

14.根据权利要求13所述的照明系统，包括根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的多个照明模块(20)，其中：

a)所述照明模块(20)的光源(L)串联连接在所述电子转换器(10)的所述供电端子(106)之间，并且其中，所述照明模块(20)的标识元件(202)并联连接在所述电子转换器(10)的所述测量端子(S1，S2)之间；或

b)所述照明模块(20)的光源(L)并联连接在所述电子转换器(10)的所述供电端子(106)之间，并且其中，所述照明模块(20)的标识元件(202)串联连接在所述电子转换器(10)的所述测量端子(S1，S2)之间。