CN105165125B - Led的操作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED(13)的操作装置，该操作装置具有驱动器模块(10)和带有至少一个LED(13)的LED模块(11)，该LED模块(11)由该驱动器模块(10)控制，其中该驱动器模块(10)具有设计用于向该LED模块(11)馈送电流的第一端子(1)和作为接地机构(GND)存在的第二端子(2)，其中该LED模块(11)经由第一端子(1)由驱动器模块(10)馈送电流，并且第二端子(2)作为接地机构(GND)存在，其特征在于，该驱动器模块(10)暂时降低在第一端子(1)处的电压且监测在该第一端子(1)处的电压，并且该驱动器模块被设计用于将第一端子(1)处的电压的变化作为该LED模块(11)的信息传输进行评估。

Description

LED的操作装置
技术领域
本发明涉及LED的操作装置和LED的操作方法。
背景技术
这样的装置在照明系统中使用，以获得空间、道路或紧急通道的彩色照明或面照明。通常，此时照明机构由操作装置来控制并根据需要被启用。对于这样的照明，采用了有机发光二极管或无机发光二极管(LED)作为光源。
为了照明，代替气体放电灯和白炽灯，越来越多地也将发光二极管用作光源。发光二极管的效能和光输出方面增强得越来越显著，因而它们已经被用在普通照明的各种应用场合中。而发光二极管是点光源并发出强烈集束的光。
不过，迄今的LED照明系统通常具有以下缺点，即，因为老化或通过更换单个LED或LED模块而可能使显现颜色或亮度发生改变。另外，次级光学组件影响了热管理，因为热辐射受到阻碍。另外，可能因为老化和热作用而出现LED的磷光物质改变。
发明内容
本发明的任务是提供一种发光机构和一种方法，其允许通过带有发光二极管的发光机构均匀而不褪色地照亮表面，但没有上述缺点或明显减少该缺点。
根据本发明的用于LED(有机发光二极管或无机发光二极管)的操作装置的解决方案基于以下设想，即，具有至少一个LED的LED模块由驱动器模块来控制，其中该LED模块通过第一端子由驱动器模块被馈给电流，并且设有作为接地机构的第二端子。该LED模块具有作为数据信道构成的第三端子。第三端子与该驱动器模块相连，其中，在该数据信道上施加有由该驱动器模块馈送的电压。
通过这种方式，可以做到通过带有发光二极管的发光机构对表面非常均匀且保持不变地照亮。
附图说明
以下将结合附图来详述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的LED模块的实施方式，
图2a至2e示出了根据本发明的信息传输的实施方式。
具体实施方式
图1示出了包括LED模块11和驱动器模块10的本发明装置的实施方式。
以下，借助LED 13的操作装置100的实施例来描述本发明。该装置具有驱动器模块10和被驱动器模块10控制的LED模块11，该LED模块带有至少一个LED 13。
驱动器模块10具有第一端子1，通过该第一端子可以由驱动器模块10来向与该第一端子相连的LED模块11馈送电流。该电流用于对LED 13馈电。驱动器模块10还具备作为接地机构(GND)存在的第二端子2。
LED模块11具备第一端子1，LED模块11经由该第一端子由驱动器模块10馈送电流，LED模块还具备作为接地机构的第二端子2。可以在同一个LED模块11上具有多个LED 13。LED模块11和驱动器模块10因此只具有两个端子，在这里，根据本发明，既可以传输用于向LED 13馈电的电能，也可以传输信息。因此，用于向LED模块11馈电的连接机构同时作为数据信道来构成。也就是说，LED模块11和驱动器模块10的这些端子彼此相连。
驱动器模块10的端子和LED模块11的端子通过端子4相连。因此，除了接地连接外，还存在用于向LED 13馈电的连接。
驱动器模块10可以暂时降低第一端子1处的电压并监测第一端子1处的电压，并且被设计用于将第一端子1处的电压变化作为LED模块11的信息传输进行评估。一般来说，该下降电压低于LED 13的导通电压(VF)，因此在下降电压阶段中该LED 13不启用，即不发光。该下降电压例如可以在约5伏的范围内。因此，下降电压的时间段是此时数据信道起效的时间段。该下降电压的时间段(在此数据信道起效)能反复以低频率和短持续时间被启用，例如以与用于施加LED 13的馈给电压的98％的持续时间相比的2％的接通比例(例如在100赫兹或400赫兹频率下)。图2a象征性地示出了该过程，在这里，为了更好示出，数据信道的时间段不是依照比例画出的。该数据信道例如只能分别在许多秒或甚至许多分钟以后才被短暂启用(图2b的例子)。
LED模块11可设计用于使得在第一端子1处的下降电压短路以发送信息。这例如可以通过开关S1来实现，该开关暂时将第一端子(数据信道)与第二端子(接地机构(GND))短路连接。
LED模块11所发出的信息可以包含关于LED模块11的参数(例如额定电流或色度)或LED模块11的状态(故障、LED的温度或工作小时)的信息。该下降电压可以被用于向LED模块11上的逻辑电路(LS)14馈电。逻辑电路14例如可以具有微控制器，其可监测数据信道上的电压并且也能控制在数据信道上的信号发送。例如逻辑电路LS 14可以控制开关S1，该开关暂时将第一端子1与第二端子(接地机构(GND))短路。
下降电压可以被用于向传感器馈电，该传感器设置在LED模块11上或与LED模块11相连。由LED模块11发出的信息可以包含关于传感器状态的信息或者由传感器所获得的信号信息。
通过数据信道，可以传输地址信息。通过这种方式，可以在多个LED模块11连接于一个驱动器模块10的情况下识别这些LED模块11，并且这些LED模块11能分别可选择地发出反馈信息(发送特定信息)。LED模块11的信息可以根据请求通过驱动器模块10被发送。
驱动器模块10例如可以具有馈电单元，如开关控制器，其设计用于在第一端子1处不仅馈送用于向LED13馈电的高电压，也馈送下降电压。但也可以设有两个馈电单元，其中的第一馈电单元用于提供高电压以馈给LED 13(馈给电压)，第二馈电单元用于馈送下降电压，在这里，可以在两个馈电单元之间切换。该切换例如可如此实现，即，两个馈电单元通过二极管相互解耦并且只能被择一启用。当LED模块11具有两个馈电单元时，可以由此在可能的等候操作中实现很高效的操作(随后说明)。驱动器模块10还可以具有监测电路以用于监测第一端子1处的电压。
向LED13馈送高电压也能如此进行，即，在第一端子1处输出一定的电流。驱动器模块10能够调节电流幅度。但同时该电流也必须在一定电压下被输出，以便获得LED 13的导通电压(VF)。即，在LED13工作时有相对高的电压加在LED模块11(馈给电压)，但驱动器模块10此时通常按照输出电流调整。
当LED模块11未通过第一端子1由驱动器模块10被馈送馈给电流以驱动LED13时，驱动器模块10也可以馈送下降电压因而保持数据信道起效。当LED模块11未通过第一端子1由驱动器模块10馈送馈给电流以驱动LED 13时，LED模块11也可以发送信息。因此，数据信道也可以在等候模式下由驱动器模块10馈送下降电压，并且在此等候模式下也可实现在LED模块11和驱动器模块10之间的通信。
LED模块11可以具有存储器，该存储器可由驱动器模块10通过该数据信道来读取。
驱动器模块10可被设计用于在下降电压时间段内监测在其输出端处的电压，并且可以作为信息传输评估在该输出端处的电压变化。即，在第一端子1上的电压的评估1可以被用于接收由LED模块11发出的信息。
驱动器模块10可以在其第一端子1处暂时降低电压并且优选以脉冲调制信号的形式调制该下降电压，以便由此提供数据信道并发送信息给LED模块11。
驱动器模块10可以定期读取LED模块11的存储器并且在LED模块11更换后将所读取的存储器信息存储在新的LED模块11的存储器内。发送信号读取LED模块11上的存储器可由使用者通过供电电压的配电顺序、数字控制指令或通过其它发信传输来实现。驱动器模块10可以将存储在存储器内的信息在自LED模块11读取后也通过该数据信道继续传输给其它的LED模块11。
驱动器模块10可以通过同一用于馈电的第一端子向多个LED模块11馈送电流并且通过同一第一端子1来与多个LED模块11交换信息。
例如一个或多个LED模块11可被断开，做法是通过数据信道将相应的断路信息传输给LED模块11并且LED模块随后中断流过LED13的电流。
传感器可以是颜色传感器(如CCD传感器或带有滤色器的光电二极管)。该颜色传感器可如此安置，即，它能接收由LED模块11发出的光的一部分。该颜色传感器可如此安置，即，它被封闭以免受环境光并且只能接收由LED模块11发出的光。但传感器也可以安放在LED灯的反光器上。该传感器可以如此安置，即，它直接或间接接收LED模块11的LED 13的光。
该传感器可以是亮度传感器(如光电二极管)。该传感器可以是环境光传感器或人造光传感器。该传感器(如人造光传感器)可如此安置，即，它被封闭以免受环境光并且只能接收由LED模块11发出的光。该传感器可如此安置，即，它直接或间接接收LED模块11的LED13的光。优选作为环境光传感器的该传感器可如此安置，即，它只能接收环境光并且被封闭以免受LED模块11所发出的光。这样的封闭例如可以通过滤色器或也可通过物理分隔(如一种在LED 13和传感器之间的隔板)来获得。该传感器也可以安置在LED灯的反光器上。
该传感器也可以是存在传感器或运动传感器。附加地或替代地，该传感器也可以是温度传感器。该传感器也可以通过多个不同传感器的组合来构成。例如多个传感器位于一个壳体内，由同一个电子装置评估这些传感器(也可能以多芯片布置形式)。
在LED模块11上也可以设置人工负载，其与第一端子1相连，其中该人工负载能在下降电压的阶段中加载第一端子1并且该加载可作为LED模块11的信息由驱动器模块10评估。人工负载优选可以通过线性电流源或无源器件(优选为电阻)构成。人工负载也可以如此设计，即，在第一端子1处的电压降低造成人工负载具有预定的随时间的行为并且该加载根据预定曲线发生变化。这例如可以通过电容器的充电或放电来实现。
加载变化曲线可以通过驱动器模块10来评估，由此读取由LED模块11传输的信息。
驱动器模块10可以设计用于接收优选基于加载人造负载的LED模块11的模拟信息，也接收通过脉宽调制信号造成的LED模块11的数字信息。
驱动器模块10可被设计用于识别通过LED模块11是否实现数字传输(基于根据脉冲图形的加载变化，其可通过编码的电压下降来识别)或模拟传输。
因此，也可以构建带有LED 13的且具有根据本发明的LED驱动装置的灯。
也实现了一种LED 13操作方法，其中，具有至少一个LED 13的LED模块11由驱动器模块11来控制，并且设有用于传输关于LED模块11的信息的数据信道，其中该数据信道长期由驱动器模块10馈送电压，并且该LED模块11被设计用于改变数据信道处的电压以发送信息，例如将其短路或通过加载来减小。
LED模块11的信息可以根据请求由驱动器模块10发出。
数据信道也可以在等候模式下或在初始化阶段中可供使用，做法是该驱动器模块10持续或反复地以下降电压向第一端子1馈电，即使在没有输出用于操作LED13的电压时(参见图2c)。通过这种方式，在等候模式下也可以实现在LED模块11和驱动器模块10之间的通信，例如因此也可以在等候模式下读取传感器。当LED模块11具有两个馈电单元时，第二馈电单元只须在可能的等候操作中被启用，因此可以实现很高效的操作。但也可想到的是，当只存在一个馈电单元时，该馈电单元在适配的驱动模式下例如在突发模式下提供下降电压并且该适配的驱动模式也可以是高效的。
LED模块11可以具有用于存储关于LED模块11的信息的存储器，其中，存储器内的信息可选地也可被改变。存储器内的信息可以基于校正测量而被改变。存储器内的信息可以通过校正系数被改变。校正系数可取决于LED模块11的老化或工作时间。校正系数可以取决于LED模块11的温度。
将信息自驱动器模块10传输给LED模块11也可以与自LED模块11传输至驱动器模块10有所区别。例如LED模块11可以在下降电压阶段中发送信息，而驱动器模块10将其信息通过用于驱动LED 13的馈给电压的脉冲调制(即通过以高电平调制电压，图2e)或通过降低电压至零或下降值(如5伏)转换为在LED 13未被馈送馈给电压的阶段(图2d)中的调制信号。在后一变型中，可以确定极限电压(数字检测水平)，在这里，高出该极限电压但低于导通电压VF被认为是信号的高电平(逻辑1)，低于极限电压被认为是信号的低电平(逻辑0)。LED模块11可被设计用来识别驱动器模块10何时传输信息，并且可以将信息发送限制到以下时间段，此时该数据信道因施加有下降电压而可供使用，但驱动器模块10不发送信息(这可能适用于通过驱动器模块10的各种类型的发送)。
驱动器模块10可以包含开关控制器，例如AC-DC变换器。驱动器模块10可以包含PFC(有源功率因数校正电路)。驱动器模块10可以具有电位隔离机构。驱动器模块10优选具有用于用户控制的接口。该接口例如可以设计用于连接至光控制系统，例如DALI或DMX。

Claims (24)

1.一种LED(13)的操作装置，该操作装置具有：驱动器模块、和具有至少一个LED(13)的LED模块(11)，该LED模块由所述驱动器模块控制，其中所述驱动器模块(10)具有被设计用于向所述LED模块(11)馈送电流的第一端子(1)和作为接地机构(GND)存在的第二端子(2)，其中所述LED模块(11)通过该第一端子(1)由所述驱动器模块(10)馈送电流，并且所述第二端子(2)作为接地机构(GND)存在，其特征在于，所述驱动器模块(10)暂时降低在所述第一端子(1)处的电压且监测在所述第一端子(1)处的电压，并且所述驱动器模块被设计用于将所述第一端子(1)处的电压的变化作为所述LED模块(11)的信息传输进行评估，地址信息作为信息被传输，在所述LED模块(11)上设置有与所述第一端子(1)相连的人工负载，其中该人工负载在施加下降电压时对第一端子(1)进行加载，该加载能通过所述驱动器模块(10)作为所述LED模块(11)的信息被评估，其中所述驱动器模块(10)被设计用于所述LED模块(11)不仅接收基于加载人工负载的模拟信息，也通过脉宽调制信号来接收数字信息，其中所述驱动器模块(10)能够被设计用于识别通过所述LED模块(11)是否实现模拟传输或基于根据脉冲图形的加载变化的数字传输，所述脉冲图形能够通过编码的电压下降来识别，其中所述LED模块(11)被设计成在下降电压情况下短路或通过加载而缩小，以发送信息。
2.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述LED模块(11)被设计用于在下降电压的阶段中使所述第一端子(1)和所述第二端子(2)短路以发送信息。
3.根据权利要求1或2所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，由所述LED模块(11)发出的信息包含关于所述LED模块(11)的参数或所述LED模块(11)的状态的信息。
4.根据权利要求2所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述下降电压被用于向所述LED模块(11)上的逻辑电路(LS14)馈电。
5.根据权利要求4所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述下降电压被用于向传感器馈电，该传感器设置在所述LED模块(11)上或者与所述LED模块(11)相连。
6.根据权利要求5所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，由所述LED模块(11)发出的信息包含关于传感器的状态或由所述传感器所获得的信号的信息。
7.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，当所述LED模块(11)未经由所述驱动器模块(10)的第一端子(1)被馈送电流时，所述驱动器模块(10)至少暂时也将下降电压馈入至数据信道。
8.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，当所述LED模块(11)未经由所述驱动器模块(10)的所述第一端子(1)被馈送电流而只是被供给下降电压时，所述LED模块(11)也发送信息。
9.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述LED模块(11)具有能由所述驱动器模块(10)读取的存储器。
10.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述驱动器模块(10)被设计用于调制在其第一端子(1)处的下降电压。
11.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述驱动器模块(10)能暂时降低在其第一端子(1)处的电压，以向所述LED模块(11)发送信息。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述驱动器模块(10)能定期读取所述LED模块(11)的存储器并且在LED模块(11)更换后将所读取的存储器信息存储在新的LED模块(11)的存储器内。
13.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述驱动器模块(10)能够通过同一用于馈电的第一端子(1)向多个LED模块(11)馈送电流并且通过所述第一端子(1)也能与多个LED模块(11)交换信息。
14.根据权利要求1所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，能如此断开一个或多个LED模块(11)，即，借助下降电压来向所述LED模块(11)传输相应的断开信息，随后所述LED模块中断流过所述LED(13)的电流。
15.根据权利要求5所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述传感器是颜色传感器。
16.根据权利要求5所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述传感器是存在传感器或运动传感器。
17.根据权利要求1的所述LED(13)的操作装置，其特征在于，所述人工负载通过线性电流源或无源器件来构成。
18.根据权利要求11所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述驱动器模块(10)能以脉冲调制信号的形式暂时降低在其第一端子(1)处的电压，以向所述LED模块(11)发送信息。
19.根据权利要求15所述的LED(13)的操作装置，其特征在于，所述传感器是CCD传感器。
20.根据权利要求17的所述LED(13)的操作装置，其特征在于，所述人工负载通过电阻来构成。
21.一种带有LED(13)的灯，该灯具有根据前述权利要求中的任一项所述的装置。
22.一种LED(13)的操作方法，其中，具有至少一个LED(13)的LED模块(11)由驱动器模块(10)控制，并且用于向所述LED模块馈电的端子被设计用于传输所述LED模块(11)的信息，其特征在于，所述驱动器模块(10)暂时降低在用于向所述LED模块(11)馈电的所述端子处的电压，并且所述LED模块(11)被设计成在下降电压情况下变更以发送信息，其中所述驱动器模块(10)能够被设计用于识别通过所述LED模块(11)是否实现模拟传输或基于根据脉冲图形的加载变化的数字传输，所述脉冲图形能够通过编码的电压下降来识别，其中所述LED模块(11)被设计成在下降电压情况下短路或通过加载而缩小，以发送信息。
23.根据权利要求22所述的LED(13)的操作方法，其特征在于，所述LED模块(11)的信息在电压下降后的预定时间段之后由所述驱动器模块(10)发送。
24.根据权利要求22或23所述的LED(13)的操作方法，其特征在于，所述下降电压也在等候模式下由所述驱动器模块(10)在所述端子处馈送，并且在所述等候模式下也允许在所述LED模块(11)和所述驱动器模块(10)之间的通信。
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