CN104995996B - 发光器件(led)灯具控制系统及相关方法 - Google Patents

发光器件(led)灯具控制系统及相关方法 Download PDF

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Abstract

公开了发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法。一方面，系统和方法可包括：被配置为以照明输出水平发光的至少一个LED以及被配置为测量由LED发射的光的照明输出水平的至少一个光传感器。系统和方法还可包括控制单元，该控制单元被配置为检测由至少一个LED发射的降至原照明输出水平以下的照明输出水平，并且增加该至少一个LED的照明输出水平，以产生与区域内的原照明输出水平相关联的预定照明度。

Description

发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年2月8日提交的美国专利申请序列号13/762,923的优先权，通过引用将其全部公开内容结合在此。
技术领域
此处公开的主题整体涉及光发射器封装件、系统、以及方法。更具体地，此处公开的主题涉及具有以较低成本改进的性能的发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法。
背景技术
诸如发光二极管或者发光器件(LED)等发光器件被广泛用于在商业区位和住宅区位提供具有成本效益的照明。目前，当前市场中通常利用两种方法用于管理和控制从LED灯具输出的光。第一种方法涉及生产效率最高的LED灯具并且允许灯具经过一定时间段丢失流明。该LED灯具通常被设计成具有比照亮一个给定空间实际所需的流明多10％-15％的流明，从而允许LED灯具在灯具的设计寿命的中点提供“额定的”照明水平。因此，按照该方式设计的LED灯具提供在其寿命的前半期提供过多的照明并且在其寿命的后半期提供打折的照明度(lighting level)(即，从额定照明度回落)。
用于管理和控制LED灯具输出的第二种方法涉及使用被设计成随着时间推移增加LED灯具的功率，以保持以初始额定亮度级的光输出的电路。虽然因为亮度级(lightlevel)在灯具的有效寿命期间不改变，避免了设计平均/均值流明输出的需要，但是从合规管理的视角来看这种方法较不理想，因为必须由其“结尾”功率，而非其初始功率来定义灯具的瓦特数。而且，这种类型的LED灯具还可包括以下一种电路，即，被设计成当灯具不能够保持初始亮度级时或者当流明水平已降至预定阈值以下时，闪烁或者提供一些其他视觉的“寿命结束”指示。尽管该视觉指示对于警告设施维护人员替换灯具是有用的，但是存在可使用不包括内置视觉警报的减值LED灯具的许多其他应用。即，针对能够利用具有减值的照明的灯具的应用，LED灯具包括实际上形同虚设的上述视觉指示结构。
因此，尽管存在通过有效方式利用LED灯具的各种方法，但是仍然需要使用LED灯具提供成本效益照明的进一步操作的解决方案。
发明内容
根据本公开，此处提供并且描述新的发光器件(LED)灯具控制系统及相关方法。因此，此处本公开的目的是提供一种示例性的系统和方法，该示例性的系统可包括被配置为以照明输出水平发射光的至少一个LED和被配置为测量由LED发射的光的照明输出水平的至少一个光传感器。该系统还可包括控制单元，控制单元被配置为检测由降至原照明输出水平以下的至少一个LED发射的照明输出水平并且使该至少一个LED的照明输出水平增加，以产生与区域内的原照明输出水平相关联的预定照明度。
可以硬件、软件、固件、或者其任意组合实现此处描述的主题。因此，此处使用的术语“功能”或者“模块”指用于实现所描述的特征的硬件，其还可包括软件和/或固件组件。在一种示例性实现方式中，使用计算机可读介质可以实现此处描述的主题，计算机可读介质具有存储在其上的计算机可执行指令，当由计算机的处理器执行指令时，该指令控制计算机执行各步骤。适用于实现此处描述的主题的示例性计算机可读介质包括诸如磁盘存储器设备、芯片存储器设备、可编程的逻辑设备、以及专用集成电路等非暂存性计算机可读介质。此外，实现此处描述的主题的计算机可读介质可以位于单个设备或者计算平台上或者可以分布在多个设备或者多个计算平台上。
通过此处公开的主题至少全部或者部分地实现了从本文的公开中变得显而易见的本公开的这些目的和其他目的。
附图说明
通过应当结合仅通过说明性和非限制的实施例的方式给出的所附附图来阅读的下列细节描述，将更易于理解本主题的特征和优点，其中：
图1是示出了根据本公开的一方面的LED灯具控制系统的框图；
图2示出了现有技术LED灯的一个实施方式的截面图；
图3示出了现有技术LED封装件的另一个实施方式的截面图；
图4示出了现有技术LED封装件的又一个实施方式的截面图；
图5示出了根据本文中的公开的LED设备的发光区域的截面图；
图6是基于现有技术的暗灯槽的LED灯具的透视图；
图7示出了根据本文中的公开的被集成在LED灯具的电子装置壳体中的驱动器模块和通信模块；
图8是示出了根据本文中的公开的一方面的视觉舒适水平与高端修剪水平之间的图表关系的曲线图；
图9是示出了根据本文中的公开的一方面的用于操作LED灯具控制系统的示例性方法的流程图；以及
图10是示出了根据本文中的公开的一方面的用于操作灯具的组的LED照明控制系统的框图。
具体实施方式
此处公开的主题涉及通过更为有效的方式提供照明条件的发光二极管或者器件(LED)灯具控制系统。一方面，可以提供包括控制系统的照明系统，控制系统可用于操作并且管理被定位在限定区域中的多个LED灯具。控制系统还可利用光传感器获得与限定区域中的多个LED灯具和/或周围照明相关联的照明输出信息，从而以更为有效的方式操作LED灯具。通过优化多个LED灯具的操作，可以自动或者通过诸如系统管理员等其他方式提供足够的照明，同时，延长LED灯具的寿命并且节省了宝贵的能源。
参考图1，一般以100表示的照明控制系统可包括控制单元102，控制单元102被配置为(诸如，自动地)操作和管理诸如一个或者多个LED灯具1041…n等的一个或者多个灯或者光源。尽管图1中未示出，然而，LED灯具1041…n中的每个可被配置为包括耦接至LED串电路的发光二极管(LED)驱动器电路，发光二极管(LED)驱动器电路和LED串电路可安装在基板的表面上。此处使用的术语“安装在…上”可包括下列配置：LED芯片LED封装件可经由焊接、环氧树脂、硅树脂、粘合剂、胶水、粘贴、和/或任何其他合适的附接材料和/或方法物理地和/或电连接至基板的一部分。LED驱动器电路可耦接至AC电压电源，AC电压电源可将交流电信号(电流和电压)提供至致使发射光的LED串电路和其他电路。例如，每个LED灯具104中的LED串电路可包括数个LED芯片(或者其他固态光发射器)，被布置成数个LED的组或者集，其中，每个组或者集优选为相对于每个其他组或者另一集是单独地可控制的。就一些方面而言，LED串电路可包括LED芯片的多维(例如，二维)阵列。可选地，LED芯片可被布置成LED芯片的在一个或者多个互斥的组、段、或者集。
通常，发光二极管包括被夹持在相对的掺杂层之间的半导体材料的一个或者多个有源层。当跨掺杂层施加偏压时，则将空穴(holes)和电子注入到有源层中，空穴和电子在有源层中重新组合，以产生光。光从有源层并且从LED的各个表面发射。为了使用电路中的LED芯片或者其他类似配置，已知的是，将LED芯片放入在封装件中，以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装件还可包括用于将LED封装件电连接至外部电路的电引线、接触、或者迹线。在图2中示出的LED封装件210中，通过焊接接缝或者导电环氧树脂可将单个LED芯片212安装在反射杯213上。一条或者多条焊线211可将LED芯片212的欧姆接触连接至引线215A和/或215B，引线215A和/或215B可附接至反射杯213或者与反射杯213集成。可以使用包含诸如磷光体等的波长转换材料的密封材料216填充反射杯213。通过磷光体可以吸收由LED发射的第一波长的光，从而可响应地发射第二波长的光。然后，可将整个组装件密封在干净的保护树脂214中，保护树脂214可以透镜的形状成形，以校准从LED芯片212发射的光。尽管反射杯213可在向上方向上引导光，但是当光被反射时(即，由于实际反射体表面的反射率小于100％，所以一些光可能被反射杯吸收)，可能产生光损耗。此外，对于诸如图2中所示的LED封装件210等的封装件来说，保温性是一个问题，因为通过引线215A、215B难以将热量提取。
图3中示出的常规LED封装件320可能更适用于产生更多热量的高功率操作。在LED封装件320中，可将一个或者多个LED芯片322安装在诸如印刷电路板(PCB)载体等的载体、基板、或者基台323上。安装在基台323上的金属反射体324包围LED芯片322并且将由LED芯片322发射的光反射远离LED封装件320。反射体324还可为LED芯片322提供机械保护。LED芯片322上的欧姆接触与基台323上的电迹线325A、325B之间制作了一条或者多条焊线连接327。然后，可以使用密封物326覆盖安装的LED芯片322，密封物(encapsulant)326可为芯片提供环境和机械保护，同时，还用作透镜。通过焊接或者环氧胶粘(epoxy bond)可使金属反射体324附接至载体。
可以通过包括一种或者多种磷光体的转换材料涂覆LED芯片，诸如设置于图3的LED封装件320中的哪些LED芯片，其中磷光体吸收LED光中的至少一些。LED芯片可发射不同波长的光，使得LED芯片发射来自LED和磷光体的光的组合。通过使用多种不同的方法可以将磷光体涂覆一个或多个LED芯片，其中都是Chitnis等人申请的并且名称都为“WaferLevel Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method”的美国专利申请序列号11/656,759和11/899,790中描述了一种合适的方法。可替代地，使用诸如电泳沉积(EPD)等的其他方法可以涂覆LED，其中在Tarsa等人申请的名称为“Close LoopElectrophoretic Deposition of Semiconductor Devices”的美国专利申请号11/473,089中描述了一种合适的EPD方法。
就一些方面而言，可以使用一种或者多种磷光体至少部分地涂覆一个或者多个LED芯片，尤其是诸如陶瓷基的基台、透镜、和/或迹线的各部分等光发射器封装件的各部分。磷光体可吸收来自LED芯片的光的一部分并且发射不同波长的光，以使得光发射器封装件发射来自各个LED芯片和磷光体的光的组合。例如，就一些方面而言，光发射器封装件发射被视为白光的光，这由从LED芯片和磷光体发射的光的组合所产生。就一些方面而言，白光发射封装件可包括LED芯片和磷光体，LED芯片发射蓝色波长光谱内的光，并且磷光体吸收蓝色光中一些并且重新发射黄色波长光谱内的光。因此，封装件可发射蓝色光与黄色光的白光组合。
图4中所示的另一常规LED封装件430包括：位于基台434上的LED 432以及形成在基台434之上的半球形透镜436。通过转换来自LED的光的全部或者大部分的转换材料可以涂覆LED 432。半球形透镜436被布置成使光的全内反射最小化。与LED 432相比较，透镜被制造的相对较大，以使得LED 432在透镜下方近似一个点光源。因此，使到达透镜436的表面的LED光的量最大化，以使得从透镜436第一遍发射的光的量最大化。这能够产生相对较大的设备，其中自LED至透镜的边缘的距离为最大化，并且基台的边缘可延伸超出密封物的边缘。此外，对于宽的发射区域应用，这些设备通常产生并不总是理想的朗伯发射模式。在一些常规封装件中，发射轮廓可近似为120度半最大值全宽度(FWHM)。
结合与LED分离或者距离较远的转换材料，利用诸如LED等固态光源也可以制造灯。在Tarsa等人申请的名称为“High Output Radial Dispersing Lamp Using a SolidState Light Source”的美国专利号6,350,041中公开了该装置。本专利中描述的灯可包括通过分离器将光传输至具有磷光体的扩散器的固态光源。扩散器可通过磷光体或者其他转换材料将至少一些光转换成不同的波长而以期望的模式来扩散光和/或改变其颜色。在一些实施方式中，分离器将光源与扩散器间隔开足够的距离，使得当光源承载用于室内照明所需的提高的电流时，不再将来自光源的热量传输至扩散器。在Negley等人申请的名称为“Lighting Device”的美国专利号7,614,759中描述了其他的远程磷光体技术。
图5中描述了示例性LED灯具(一般以510表示)的发光区域的截面图。LED设备510可包括基台512，一般以516表示的发射区域可设置在基台512上。如下面更为详细描述的，发射区域516可被配置为包括一个或者多个LED芯片525。一方面，发射区域516可相对于LED设备510基本上设置在中心(例如，自上下方向看)。可替代地，发射区域516可设置在LED设备510上的任何位置处，例如，设置在拐角或者邻近边缘。LED设备510可包括单个发射区域516或者多于一个发射区域516。特别地，LED设备510可包括发射区域形式的统一光源，从而对需要单个组件的灯产品的制造商来说，可简化制造工艺。
基台512可包括任意合适的安装基板，例如，印刷电路板(PCB)、金属核印刷电路板(MCPCB)、外部电路、或者任何其他合适的基板，诸如LED等照明设备可安装和/或附接的任何其他合适的基板。例如，基台512可包括导电焊盘530、第一导电迹线533和第二导电迹线534、以及焊接掩模532，焊接掩模532至少部分设置在导电焊盘530与导电迹线533和/或534中的每个之间。基台512可进一步包括介电层536和芯层538。出于示出性之目的，基台512可包括MCPCB或者任何其他合适的基台。芯层538可包括导电金属层，例如，Cu或者铝(Al)。介电层536可包括电绝缘但导热的材料，以助于通过基台512来热耗散。
发射区域516可与基台512电和/或热传送。一个或者多个中间层可设置在发射区域516与基台512之间，以使得发射区域516间接地设置在基台12上，从而与基台512间接地电和/或热传送。可替代地，发射区域516可直接安装在基台512上，从而与基台512直接电和/或热传送或者连接。
发射区域516可包括一个或者多个LED芯片、或者设置在填充材料540内和/或下方的LED 525。出于示出性之目的，示出了四个LED 525，但是，LED 525的串可包括任意合适数目的LED。可替代地，可以使用单个LED 525。LED 525可包括任意合适的大小和/或形状。例如，LED 525可具有矩形、正方形、或者任意其他合适的形状。在一方面，填充材料540可包括具有适合于任意期望发光的量(例如，适合于白色光转换)的预定或者选择性的磷光体和/或发光体的量的密封物。填充材料540可与从多个LED 525发射的光相互作用，以使得可以观察可感知的白色光、或者任意合适和/或期望波长的光。可以使用密封物和/或磷光体的任意合适组合，并且可以使用产生期望发光的不同磷光体的组合。
LED设备510可进一步包括关于发射区域516至少部分地设置的保持材料(retention material)514，其中，保持材料514可被称之为坝。保持材料514可被适配成关于发射区域516的至少一部分分散或者放置。在放置保持材料514之后，可选择性地在保持材料514的一个或者多个内壁之间设置的空间中将填充材料540填充至任意合适的水平。例如，可将填充材料540填充至与保持材料514的高度相等的水平、或者至保持材料以上或者以下的任意水平。通过任意合适的方式可使填充材料540的水平面为平面或者弯曲的，诸如，凹入或者凸出。就一些方面而言，保持材料514可被布置成至少部分地位于各个焊接掩模532和焊线526之上，焊线526连接导电迹线533和导电迹线534。图5进一步示出了设置在该一个或者多个LED 525上的填充材料540。可将填充材料540选择性地填充至比保持材料514的高度更高、更低、或者相等的任意合适水平。示出的最外面的LED 525A的焊线526可至少部分地设置在保持材料514内。
在不背离本主题的范围的情况下，上述所述示例性LED设备可被包括在任意类型的灯具中(例如，射灯类型、暗灯槽类型、表面安装类型等)。例如，图6示出了整体以610表示的可被设计成安装在天花板中的示例性暗灯槽类型的灯具。在大多数应用中，暗灯槽类型的灯具可安装在商用设施、教育设施、或者政府设施的吊顶上(未示出)。如图6所示，灯具610可包括正方形或者矩形外部框架612。在灯具610的中心部分是可以为透明、半透明、或者不透明的两个矩形透镜614。反射体616可从外部框架612延伸至透镜614的外边缘。一方面，透镜614可在反射体616的最里面部分之间有效地延伸至细长的散热器618，散热器618行使将透镜614的两个内边缘联接在一起的功能。
就一些方面而言，照明系统中的一个或者多个灯具可被配置为通过有线和/或无线方式被控制。例如，图7示出了被集成到电子装置壳体中的多个模块，电子装置壳体可安装在LED灯具(例如，图6中所示的灯具610)的一端并且用于容纳电子装置(用于激励并且控制LED阵列720)的全部或者一部分。这些电子装置可通过适当的电缆728而被耦接至LED阵列720。参考图7，设置在电子装置壳体726中的电子装置可被划分成驱动器模块730和通信模块732。
在高电平时，驱动器模块730可通过电缆728耦接至LED阵列720并且基于由通信模块732提供的控制信息可直接驱动LED阵列720中的LED。驱动器模块730可为灯具610提供智能化并且能够以期望的方式驱动LED阵列720中的LED。驱动器模块730可设置在单个集成模块上或者根据设计者的要求被划分成两个或者多个子模块。
就一些方面而言，通信模块732可用作便于驱动器模块730与其他灯具610、远程控制系统(未示出)、或者便携式远程控制器736之间的通信的智能通信接口，还可被配置为通过有线或者无线方式与远程控制系统通信。如上所述，这些通信可包括在照明网络中的各种灯具610之间共享传感器数据、指令、以及任何其他数据。基本上，通信模块732可行使协作灯具610之间的智能化和数据的共享的功能。
在图7的实施方式中，与驱动器模块730相比，可在单独印刷电路板(PCB)中实现通信模块732。驱动器模块730和通信模块732的各自PCB可被配置为允许将通信模块732的连接器插入到驱动器模块730的连接器中，其中，一旦将通信模块732的连接器插入到驱动器模块730的对接连接器中，则可将通信模块732机械地安装、或者固定至驱动器模块730。
在一些实施方式中，可以使用电缆来连接驱动器模块730与通信模块732的各自连接器，可以使用其他附接机构将通信模块732物理地耦接至驱动器模块730，或者可将驱动器模块730和通信模块732分别固定至电子装置壳体726的内部。在该实施方式中，电子装置壳体726的内部的大小为适当地容纳驱动器模块730和通信模块732。在许多实例中，电子装置壳体726可为驱动器模块730和通信模块732两者提供充实的标称外壳。
返回图1，尽管控制单元102被描述为(例如，经由电线)直接连接至LED灯具1041…n，然而，在不背离本主题的范围的情况下，控制单元102经由无线方法(例如，经由射频或者WiFi)可通信地连接至灯具1041…n。而且，尽管图1示出了多个LED灯具，然而，在不背离本主题的范围的情况下，通过控制单元102可以操作并且管理单个LED灯具。在一个实施方式中，控制单元102可包括诸如处理单元110等的基于硬件的处理器(例如，计算机微处理器)、诸如软件模块112等的软件、以及诸如存储器单元114等的存储器。软件模块112可包括软件程序或者固件程序，当通过处理单元110执行软件程序或者固件程序时，软件程序或者固件程序能够使系统管理员管理有效地照亮商用建筑、居住建筑等中的限定区域和空间(例如，会议室、一组办公室、休息室、和/或其他房间)所需的能量。特别的，软件模块112可被配置为利用照明和/或环境光读数来管理和调整与LED灯具1041…n的照明输出有关的设置。软件模块112还可被配置为如果一个或者多个LED灯具1041…n不再产生所设计或者期望的照明输出水平，向系统管理员发出警报。例如，如果LED灯具的照明输出水平降至预定阈值以下，软件模块112能够使控制单元102将视觉警报、声音警报提供给系统管理员、和/或向系统管理员发送消息(例如，SMS文本消息或者电子邮件消息)。一方面，也可以实现没有中央控制单元102的照明控制系统100。即，本主题可通过于2012年12月12日提交的美国临时专利申请号61/738,749中公开的相似方式，在一个或者多个灯具1041…n之间分配照明系统的控制，通过引用将其全部公开内容结合在此。
一方面，LED灯具1041…n中的每个均可包括LED，诸如，LED 1061…n中的任一个，LED1061…n中的每个均可包括至少部分被诸如透镜或者密封物覆盖的LED二极管或者芯片。LED灯具1041…n中的每个可进一步包括诸如光传感器1081…n中的任一个等的光传感器。光传感器1081…n中的每个均可被配置为检测并且获得由LED灯1061…n产生的照明输出水平的读数。这些光传感器可包括内部光传感器并且可被配置为以流明水平来测量光。而且，光传感器1081…n还可被配置为检测并且测量与相关联的LED灯具1041…n邻近的环境光水平(例如，从墙壁、工作台、以及窗户反射的太阳光)。光传感器1081…n还可被配置为检测并且测量源自于LED灯具的光(例如，照明输出水平)，即，从指定区域内的物体(例如，工作台、涂料、窗户等)反射的光。这些光传感器可包括朝向房间的传感器并且可被配置为以尺烛光为单位测量光。特别地，光传感器1081…n可包括被配置为以任意测量单位和方式测量光的传感器的任意组合。因此，可以测量由LED灯具1041…n产生或者发射的照明输出水平以及由太阳光或者其他邻近的LED灯具产生的环境光并且随后传送至控制单元102。一方面，光传感器1081…n还可被配置为检测诸如颜色水平等的其他光参数。
在可替代的实施方式中，LED灯具可不包括或者不能接受内置传感器，诸如，光传感器1081…n。在该实施方式中，可以结合不配备有光传感器的LED灯具使用单独的环境光感测器件(未示出)，以检测并且测量与LED灯具邻近的区域内的照明水平。一方面，控制单元102的软件模块112可包括这样一种逻辑，即，被配置为接收来自一个或者多个外部环境传感器的读数并且使用接收的信息来评估从一个或者多个单独的光感测器件测量的亮度级。而且，根据需要，通过控制单元102可将单独的光传感器的输出校准到多个或者分组的灯具。同样，单个单独的光传感器可被配置为监测一定区域内的亮度级。
一方面，LED本身在非发光状态时能够被用来作为光传感器。特别地，LED包括能够被调整为发射光并且被封装在透明或者半透明的外壳中的二极管。光电二极管光传感器在结构上相似，但是被配置为感测更宽范围内的光波长。例如，可在电路中连线LED并且使得LED多路复用，以使得LED可被用于在不同的时间执行发光功能或者感光功能。因此，LED1061…n中的任一个可被配置处于非发光状态并且用于检测且测量照明水平(例如，亮度和/或颜色)。一方面，控制单元102的软件模块112可包括这样一种逻辑，即，被配置为接收来自一个或者多个非发光LED的读数并且使用接收的信息评估所测量的亮度级(以与从上述外部光感测器件接收的数据相似的方式)。
在测量LED灯具的照明输出水平之后，光传感器(例如，光传感器1081…n或者独立式光感测器件)可将照明输出测量发送至控制单元102，控制单元102可将测量信息存储在存储器单元114中和/或处理照明测量信息，以确定LED灯具是否以下面所述方式被最佳配置。
一方面，系统管理员或者操作人员可利用系统100确定/建立在配备有LED灯具1041…n的诸如办公室或者会议室等限定空间内的视觉舒适水平(VCL)。如本文使用的，视觉舒适水平被定义为具体限定空间中的任务效率和视觉舒适度所需要或者期望的照明水平或者亮度级(例如，以流明、尺烛光、勒克斯、烛光等为单位来测量)。一方面，可以基于系统管理员的判断和/或喜好确定视觉舒适水平。例如，系统管理员可通过调整一个或者多个LED灯具1041…n的照明输出直至达到该区域内的期望照明度，来确定或者建立一定区域内的视觉舒适水平。大量照明参数可有助于建立一定区域或者室内的视觉舒适水平。例如，可以调整诸如但不限于亮度和颜色等照明参数来实现期望的视觉舒适水平。
一旦确定或者建立视觉舒适水平，则确定该限定区域内的LED灯具1041…n中的每个的相关联“高端修剪水平(high end trim level)”。一方面，控制单元102可从LED灯具1041…n中的每个接收产生之前确定的视觉舒适水平所要求的照明输出水平的测量。控制单元102可随后(例如，经由处理单元110和软件模块112)使用接收的照明输出水平信息来确定每个LED灯具1041…n的相关联的高端修剪水平。一方面，术语“高端修剪水平”指LED灯具的原照明输出的部分或者百分比，其被设定为“新”最大照明输出设置(即，指定新的上限)。因此，在选择/指定一定区域内的视觉舒适水平之后，确定由LED灯具发射的照明输出水平。然后，将该照明输出水平(即，原照明输出水平)与LED灯具的最大原照明输出相比较，从而推导出百分比、比率、或者其他数字关系。推导出的数字关系表示高端修剪水平。就实际情况而言，具有被设置成70％的高端修剪水平的LED灯具在置于“完全导通”设置时，仅输出其最大照明能力的70％。因此，在建立一定区域中的视觉舒适水平并且LED灯具1041…n将照明输出信息传送至控制单元102之后，控制单元102通过确定各个灯具的照明输出相对于该灯具的原最大输出，可推导出高端修剪水平。例如，控制单元102可确定实现室内期望的视觉舒适水平仅需要给定LED灯具的照明输出的70％。因此，可以将该具体灯具的高端修剪水平(即，新的“完全导通”基准)设置为70％。因此，自此之后，无论何时开启灯具，所设计的LED灯具被调光至其初始(即，最大)照明输出的70％。
在建立高端修剪水平之后，控制单元102可被配置为触发LED灯具的光校正循环。例如，软件模块112可包括确定限定区域中何时不存在可用的环境光的时钟机制或者算法。控制单元102还可个别地或者通过指定的分组，启动系统100中的每一个LED灯具1041…n的光校准循环。可以将与每个LED灯具的高端修剪设置相关联的照明水平输出存储在存储器114中。可替代地，可将高端修剪设置本地存储在位于各个相应LED灯具(未示出)内的存储器单元中。
一方面，可以周期性地(例如，每天、每周、每月、每6个月一次等)执行打开/关闭光校准循环，以使得控制单元102利用照明水平读数来定期确定限定区域内是否保持视觉舒适水平。期望由限定区域内的至少一个光传感器发出的周期性和/或频繁的读数适应局部变化，诸如，在限定区域内家具的移动、或者环境变化(诸如，日照时间的缩短或者变长)等。例如，采用周期性读数的一个目的是确定限定区域内的环境(例如，涂料、家具等)是否发生变化并且由此影响指定区域内的尺烛光照明度。一方面，在夜间，可以每晚获取照明水平读数，以抵消读数中的外部环境光影响。
就一些方面而言，使用这些周期性读数的移动平均数可以自动保持高端修剪水平。例如，移动平均周期可包括3天移动平均、一周移动平均、或者由系统管理员指定的任何自定义时间周期。因此，在该实施方式中，限定区域中的照明度不发生明显变化，直至(例如，经由使用移动平均数)更为明确并且清晰地确定了被检测的照明水平(例如，反射光和/或LED输出)。例如，如果仅可读取单个(即，非移动平均)读数，则限定区域可能经历瞬时事件(例如，家具临时被防水布覆盖)，以致于引起高修剪水平的明显调整，并且由此引起房间内的照明度的明显调整。
一方面，控制单元102可将与LED灯具相关联的当前/现在照明输出水平和与指定的视觉舒适水平相关联的之前照明输出水平相比较。如果现在测量的照明输出水平降至之前照明测量/读数以下，则向系统管理员发送警报和/或在控制单元102中显示警报。一旦接收警报，系统管理员可确定是否i)使灯具正常劣化、ii)替换灯具、或者iii)重置/调整高端修剪水平，以保持之前限定的视觉舒适水平。就一些方面而言，控制单元102可基于由至少一个光传感器获取的光测量的移动平均(例如，照明输出水平测量和/或反射光测量)，检测一定区域内的由降至之前照明输出水平(例如，原照明输出水平)以下的至少一个LED发射的照明输出水平。
在一种实施例中，已经确定会议室的视觉舒适水平并且该视觉舒适水平与额定值为50000小时的L70的LED灯具的70％高端修剪水平(即，在使用50000小时之后，其效能降至其初始流明的70％的LED灯具)相关联。在该情景中，期望的视觉舒适水平可保持近似65000小时或者更多。如果LED灯具不能保持与之前建立的视觉舒适水平相关联的照明输出水平，则控制单元102可向管理员发出警报。警报可包括控制单元102中的视觉警报和/或听觉警报、发送至指定地址/编号的电子邮件和/或文本消息等。一旦接收该警报，则管理员可作出如何解决问题的决定。例如，管理员通过允许LED灯具正常地继续流明下降、通过安装替换的灯具、或者通过建立新的高端修剪水平可清除警报/旗标。
尽管一方面在基于LED的灯具的上下文中描述了本主题，然而，系统100可用于补偿任何其他合适的照明或者任何合适的光源中的流明衰减，诸如，白炽灯照明、紧凑型荧光灯照明(CFL)、和/或线性荧光灯照明。特别地，可以利用灯具水平控制线路设置执行相似的校准，以向控制单元102警报已劣化的灯。同样，控制单元102可被配置有标注烧坏灯的内部逻辑。软件(例如，软件模块112)可被配置有以下选项或者设置：通过将更多的功率提供至周围的灯或者灯具来补偿烧坏的灯，或者忽略烧坏的灯并且允许其余的灯具均匀地照明。
图8描述了示出根据本文中的公开的一方面的视觉舒适水平与高端修剪水平之间的关系的图表。图8包括示出表示高端修剪水平百分比的纵轴和表示流逝时间的横轴的图表800。图表800还包括表示限定区域的已建立的视觉舒适水平的斜线801。特别地，图表800示出了随着时间的流逝，具体LED灯具的高端修剪水平必须增加，以随着流逝的时间的推移保持相同的视觉舒适水平。特别地，考虑了LED灯具随着时间的劣化。例如，在安装LED灯具之后的初始时刻(t0)，确定视觉舒适水平与70％的高端修剪水平相关联。更具体地，确定产生期望视觉舒适水平的LED灯具的照明输出水平为LED灯具的最大照明输出功率的70％。图表800示出了随着时间的流逝，为了保持期望的视觉舒适水平，也必须增加高端修剪水平。例如，图表800示出了在时刻t1，可将高端修剪水平增加至100％，以提供/保持与在时刻t0建立的视觉舒适水平相同。特别地，在(t1-t0)限定的时间段内的高端修剪水平的相对增加可归因于LED灯具中的LED灯的劣化。在t1之后的某一点(例如，时刻t2)，LED灯劣化至LED灯具不再能支持视觉舒适水平的点。例如，图8示出了在时刻t2保持视觉舒适水平所要求的等于105％的不可能达到的高端修剪水平。此时，控制单元在从相关的光传感器接收对应的照明输出水平之后，检测LED灯具的劣化并且向系统管理员发出通知或者警报。
图9示出了用于利用控制系统/单元管理并且操作照明系统的示例性方法的流程图。在框902中，确定和/或建立视觉舒适水平。在一种实施方式中，系统管理员可建立诸如限定区域(诸如，会议室、大厅、办公室、或者任何其他类型的房间或空间等)的一定区域中存在的视觉舒适水平(例如，基于感知的照明水平、色温、和/或颜色水平的为用户可接受的水平)。一方面，如果照明系统被配置为改变颜色，诸如，使用独立可寻址的多个不同颜色的LED，视觉舒适水平可包括色温。例如，系统管理员可改变灯具的功率输出，直至实现限定区域中的期望照明水平(例如，以流明、尺烛光、勒克斯、烛光等为单元的测量)。系统管理员可将表示视觉舒适水平的输入数据随后提供给控制系统/单元。一方面，视觉舒适水平可包括预定的照明度或者期望的照明度。视觉舒适水平可以是基于之前(例如并非由诸如系统管理员)检测或者确定/建立的原照明输出水平的亮度级。例如，原照明输出水平可包括控制系统/单元(例如，位于本地或者外部数据存储单元中)可访问的预定值或者预加载值。类似地，系统管理员或者用户可随后选择比之前建立的视觉舒适水平更大或者更小的新视觉舒适水平，以建立新的高端修剪水平。
例如，系统管理管理员或者其他用户(例如，房间的占有者)可通过调整照明控制(例如，调光器开关)建立或者确定房间的视觉舒适水平，直至获得期望的照明和/或色温水平。在一种情景中，系统管理员可进入具有60尺烛光的照明水平的房间，并且一旦决定房间过于明亮，则可调整照明控制，直至对应于45尺烛光的视觉舒适水平。在这种情景中，与房间内的期望照明水平相关联的45尺烛光可对应于800流明的灯具照明输出。因此，照明系统可通过从调光器(例如，调光器位置)接收信号或者从光传感器(例如，以流明或者尺烛光为单位的测量)接收信号，使确定的视觉舒适水平与800流明相等。系统还可将800流明的数值记录/存储为原照明输出水平、以及将45尺烛光的数值记录/存储为视觉舒适水平。可替代地，灯具输出水平和/或视觉舒适水平可包括系由系统管理员建立的并且存储在照明系统中的默认值或者预加载值。
在框904中，确定高端修剪水平。在框902中确定视觉舒适水平之后，测量实现上述所述视觉舒适水平所需的限定区域中的一个或者多个灯具的相关联照明输出水平(例如，“原照明输出水平”)。通过使用经测量的照明输出水平，可以确定对应的高端修剪水平。如上所述，高端修剪水平表示为灯具的原最大照明输出的百分比，其可被设置为新的“最大照明输出”基准。如此处使用的，灯具的原最大照明输出是设计或者制造的灯具的最大照明输出。同样地，一旦指定高端修剪水平(例如，限制(capping)灯具的最大照明水平，以对应于视觉舒适水平)，灯具的新的最大照明输出基准是照明系统允许灯具产生的最大照明输出。
返回上述所述实施例，由照明系统通过相对于灯具的最大输出水平考虑与原照明输出水平相关联的800流明(和45尺烛光的视觉舒适水平)，可以确定高端修剪水平。在一种情景中，LE灯具的额定值为具有1000流明的最大流明输出。因此，例如，通过使原照明输出水平(800流明)除以LED灯具的原最大照明输出(1000流明)，照明系统可以确定高端修剪值为80％。在可替代的实施方式中，可以将基于默认的视觉舒适水平(以尺烛光为单位)和/或默认的照明输出水平(以流明为单位)的初始默认高端修剪水平存储在照明系统中，以防止用户调整/控制灯具产生比默认水平更大的照明输出。
在框906中，监测灯具输出。一方面，可以使用一个或者多个光传感器测量由一个或者多个灯具发射的照明输出水平。如上所述，可使光传感器与灯具整合或者可体现为独立式光传感器器件。一方面，灯具1041上的光传感器1081测量由灯具1041发射的照明输出水平并且将照明输出信息提供给控制单元102。控制单元102可被配置为将当前照明输出信息与阈值相比较，诸如，对应于指定的视觉舒适水平的照明输出水平(例如，原照明输出水平)。一方面，灯具1041上的光传感器1081包括被配置为测量/监测指定区域中的照明度的朝向房间的传感器。例如，一个或多个光传感器可被配置为监测指定区域中的照明度(与灯具的输出对照)并且检测尺烛光水平是否增加或者减少。
返回上述实施例，可以使用光传感器测量由房间内的灯具当前产生的流明水平。例如，灯具的当前流明水平可降至785流明并且通过光传感器可检测灯具的当前流明水平。灯具还可被配置为将包含流明测量数据的信号发送至照明系统，以用于分析和/或计算。类似地，光传感器可被配置为测量颜色坐标，以确定颜色或者色温的变化。另一方面，可以使用光传感器测量房间内当前存在的尺烛光水平。例如，指定区域的当前尺烛光水平可降低40尺烛光以下并且通过光传感器可检测指定区域的当前尺烛光水平。灯具还可被配置为将包含尺烛光测量数据的信号发送至照明系统，以用于分析和/或计算。
在框908中，确定与灯具相关联的当前照明输出水平是否降至预定阈值以下(或者上升至预定阈值以上)。一方面，控制单元102将灯具的当前照明输出水平和与指定的视觉舒适水平相关联的之前记录的照明输出水平相比较(例如，比较当前的照明输出水平与原输出水平)。如果控制单元102检测照明输出降至指定的阈值水平以下，诸如，降至之前记录的视觉舒适水平照明输出以下，则方法900继续至框910。否则，方法900循环回至框906。
返回上述实施例，照明系统可使用从光传感器接收的测量数据，并且确定灯具照明输出水平是否降至与视觉舒适水平相关联的之前建立的800流明以下。例如，照明系统可比较来自光传感器的所测量的流明水平，并且确定785流明小于800流明。就一些方面而言，在不背离本主题的范围的情况下，照明系统可被配置为实现缓冲区或者误差因子(例如，5％)。通过利用缓冲区或者误差因子，灯具的当前流明水平可降至指定值的流明以下或者上升至指定值的流明以上，而不触发照明系统。在可替代的实施方式中，照明系统可使用从光传感器接收的测量数据并且确定指定区域内的照明度是否降至与视觉舒适水平相关联的之前建立的45尺烛光以下。例如，照明系统可比较由光传感器检测的所测量的尺烛光水平并且确定40尺烛光(例如，当前读数)小于45尺烛光(例如，视觉舒适水平)。
在框910中，调整高端修剪水平。一方面，调整高端修剪水平，以使得灯具的当前照明输出水平增加，从而试图实现与限定区域中的已建立视觉舒适水平相关联的原照明输出水平。返回至上述所述实施例，照明系统可被配置为利用一个或者多个光传感器来调整灯具，以恢复至产生800流明(因为这是与指定的视觉舒适水平相关联的照明输出水平)。在可替代的实施方式中，照明系统可被配置为利用一个或者多个光传感器调整灯具，以恢复至产生必要的输出，从而在指定区域内产生45尺烛光。照明系统然后通过使原照明输出水平(800流明)除以LED灯具的劣化的最大照明输出(950流明)而重新计算高端修剪值。在这种情景中，高端修剪水平将增加至84％。
在框912中，确定是否实现了原视觉舒适水平。如果可以调整高端修剪水平(即，灯具的相关联照明输出水平)来实现视觉舒适水平，则方法900继续至框906，在框906，恢复对灯具的照明输出水平的监测。否则，方法900继续至框914，在框914，向系统管理员发出警报。返回至上述所述实施例，照明系统可被配置为利用一个或者多个光传感器确定灯具是否能够产生与指定的视觉舒适水平相关联的800流明或者45尺烛光。如果灯具不能够产生800流明或者45尺烛光(例如，尽管提供了功率值)，照明系统则向系统管理员发出警报。
在框914，向系统管理员发出警报：不能调整高端修剪水平(即，灯具的相关联的照明输出水平)来获得期望的视觉舒适水平。在一个实施方式中，警报可包括指示灯具已经劣化至不能再用于充分照亮限定区域(每个视觉舒适水平)的点的声音警报、电子邮件消息、文本消息等。
图10是根据本文中的公开的一方面的LED照明系统的框图。例如，图10示出了限定区域1000中的LED灯具布置，例如，限定区域1000可以是办公室或者会议室。限定区域1000可包括由控制单元1003(没有与图1中的控制单元102不同)管理并且操作的多个LED灯具10041…9。尽管图10示出了经由无线方法通信地连接至LED灯具10041…9的控制单元1003，然而，控制单元和灯具经由有线连接来通信。一方面，LED灯具10041…9可定位在限定区域1000并且在限定区域1000被间隔分布。一方面，控制单元1003可个别或者通过灯具分组来控制LED灯具10041…9中的每个。例如，可将LED灯具10041…3分配给灯具组1001并且可将LED灯具10044、LED灯具10045、LED灯具10047、以及LED灯具10048分配给灯具组1002。特别地，控制单元1003可接收通过光传感器(独立式光传感器或者被植入在LED灯具1004中的光传感器)检测的照明输出信息。利用接收的照明输出信息，控制单元1003(经由由硬件处理器执行的软件)可确定不再能实现限定区域1000中的视觉舒适水平并且可相应个别或者基于组地调整多个LED灯具1004的高端修剪水平。
通过LED灯具的分组控制而提供的优点包括：如果多个LED灯具共同位于允许日光进入限定区域的窗户上，或者直接位于具有反射表面的家具之上时的便利。在该情景中，因为归因于窗户和/或家具的环境光可有助于视觉舒适水平，所以LED灯具的分组可具有低高端修剪水平。相反，LED灯具的分组可位于光遮掩结构(诸如，圆柱或者隔墙等)的附近、或者直接位于具有非反射表面的家具上方。在该情景中，该LED灯具的分组可具有高端修剪水平。
在不背离本主题的实质和基本特征的情况下，本主题可以包括其他形式。因此，就所有方面而言，所描述的实施方式被视为示出性且非限制性的。尽管已经针对特定的优选实施方式描述了本主题，然而，对本领域普通技术人员来说显然的是，其他实施方式也在本主题的范围内。

Claims (35)

1.一种发光器件照明系统，包括：
至少一个发光器件灯具，其中，所述至少一个发光器件灯具包括用于产生照明输出水平的发光器件；
至少一个光传感器，用于测量由所述至少一个发光器件灯具发射的所述照明输出水平；以及
控制单元，被配置为：
确定所述至少一个发光器件灯具的高端修剪水平，其中，所述高端修剪水平包括所述至少一个发光器件灯具的最大照明输出水平的百分比，所述最大照明输出水平的百分比与在区域中产生视觉舒适水平的原照明输出水平对应；
检测由所述至少一个发光器件灯具发射的降低至所述原照明输出水平以下的所述照明输出水平；以及
调整所述至少一个发光器件灯具的所述高端修剪水平，以增加所述至少一个发光器件灯具的所述照明输出水平，从而在所述区域中产生所述视觉舒适水平。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元进一步被配置为定期监测所述照明输出水平。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元进一步被配置为每晚监测所述照明输出水平。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个发光器件灯具的所述原照明输出水平被存储在所述控制单元处的存储器模块中。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个发光器件灯具的所述原照明输出水平被本地存储在所述至少一个发光器件灯具中。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元被配置为基于个体来增加所述至少一个发光器件灯具的所述照明输出水平。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元被配置为基于组来增加所述至少一个发光器件灯具的所述照明输出水平。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光传感器被集成在所述至少一个发光器件灯具内。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光传感器被配置为测量下列项中的至少一项：亮度水平和颜色水平。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，至少一个所述发光器件在非发光状态中被用作光传感器。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光传感器包括与所述至少一个发光器件灯具分开的光传感器器件。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光传感器被配置为测量邻近所述至少一个发光器件灯具的环境光。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元被配置为：如果增加所述至少一个发光器件灯具的所述照明输出水平来在所述区域中产生所述视觉舒适水平，则考虑邻近所述至少一个发光器件灯具的环境光。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，通过从系统管理员接收的输入来建立所述视觉舒适水平。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，通过利用由所述控制单元可访问的预加载照明输出水平数据来建立所述视觉舒适水平。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述发光器件发射的所述照明输出水平包括所述区域中的反射光。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制单元使用由所述至少一个光传感器获取的照明输出水平测量的移动平均数，来检测由至少一个所述发光器件发射的降低至所述原照明输出水平以下的所述照明输出水平。
18.一种用于操作照明系统中的至少一个发光器件灯具的方法，包括：
建立区域中的视觉舒适水平，其中，所述视觉舒适水平与由至少一个发光器件灯具发射的原照明输出水平相关联；
确定所述至少一个发光器件灯具的高端修剪水平，其中，所述高端修剪水平是所述至少一个发光器件灯具的最大照明输出水平的百分比并且与在所述区域中产生所述视觉舒适水平的所述原照明输出水平对应；
检测由所述至少一个发光器件灯具发射的降低至所述原照明输出水平以下的当前照明输出水平；以及
调整所述至少一个发光器件灯具的所述高端修剪水平，来增加所述至少一个发光器件灯具的所述当前照明输出水平，以在所述区域中产生所述视觉舒适水平。
19.根据权利要求18所述的方法，包括：定期确定由所述至少一个发光器件灯具发射的所述当前照明输出水平是否降低至所述原照明输出水平以下。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述定期包括每晚。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个发光器件灯具的所述原照明输出水平被存储在控制单元处的存储器模块中，所述控制单元通信地连接至所述至少一个发光器件灯具。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个发光器件灯具的所述原照明输出水平被本地存储在所述至少一个发光器件灯具中。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，基于个体来增加所述至少一个发光器件灯具的所述照明输出水平。
24.根据权利要求18所述的方法，其中，基于组来增加所述至少一个发光器件灯具的所述照明输出水平。
25.根据权利要求18所述的方法，其中，检测由所述至少一个发光器件灯具发射的所述当前照明输出水平包括：在通信地连接至所述至少一个发光器件灯具的控制单元，从至少一个光传感器接收与所述当前照明输出水平相关联的读数。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个光传感器被集成在所述至少一个发光器件灯具内。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个光传感器包括与所述至少一个发光器件灯具分开的至少一个光传感器器件。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个光传感器被配置为测量邻近所述至少一个发光器件灯具的环境光。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个光传感器被配置为测量下列项中的至少一项：亮度水平和颜色水平。
30.根据权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个发光器件灯具在非发光状态中被用作光传感器。
31.根据权利要求18所述的方法，其中，邻近所述至少一个发光器件灯具的环境光与所述至少一个发光器件灯具的所述当前照明输出水平一起来考虑，以在所述区域中产生所述视觉舒适水平。
32.根据权利要求18所述的方法，其中，通过从系统管理员接收的输入来建立所述视觉舒适水平。
33.根据权利要求18所述的方法，其中，通过利用由控制单元可访问的预加载照明输出水平数据来建立所述视觉舒适水平。
34.根据权利要求18所述的方法，其中，由所述发光器件灯具发射的所述当前照明输出水平包括所述区域中的反射光。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，检测所述当前照明输出水平包括：使用由至少一个光传感器在所述区域中获取的照明输出水平测量的移动平均数，来检测由所述至少一个发光器件灯具发射的降低至所述原照明输出水平以下的所述当前照明输出水平。
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