CN105432144B - 用于led照明系统的电源 - Google Patents

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Abstract

实施例涉及LED照明系统，该LED照明系统包括用于将电源电流供应到LED条(200)的电源电路。电源电路(100)包括：输入端子(K1、K2)，用于接收来自电源电压的功率电压；输出端子(K3、K4)，连接到LED条(200)的输入端子；感测模块(106)，耦合在输出端子(K3、K4)之间，用于测量LED条(200)的阻抗。感测模块适于驱动开关(104)并且将测得的阻抗值传输到驱动器模块(108)。驱动器模块(108)适于依赖于如由测得的阻抗值反应的LED条(200)的长度而生成电源电流。

Description

用于LED照明系统的电源
技术领域
本发明总体上涉及将功率供应到发光二极管(LED)照明系统的技术，并且更具体地涉及用于自动控制用于向这种系统供电的供应电流的方法和设备。
背景技术
这一部分中所描述的方法可以继续进行，但是不一定是之前已经构思或者进行的方法。因此，除非在本文中另外指示，这一部分中所描述的方法对于本申请中的权利要求而言不是现有技术，并且不因为被包括在这一部分中而承认其为现有技术。
因为它们具有高效率和长寿命，LED照明系统越来越多地用于诸如例如家庭照明之类的很多应用中。在很多照明系统中，LED还比任何其它光源提供更高的光学效率。因此，LED表示对诸如荧光灯、高强度放电灯、或者白炽灯之类的众所周知的光源的兴趣替代。
本领域已知的LED照明系统可以包括电源模块，该电源模块用于向其可以在柔性板(例如由硅酮制成)内包括多个LED部件的灯具(还称为薄柔性灯具)供应功率。
局部电流控制单元可以被提供在LED灯具自身内。然而，例如当LED灯具是可切割灯具时存在劣势，因为这种解决方案不允许考虑其中可以使用LED灯具的任何具体应用的各种规范，特别是曾被切割以适应应用的要求的板的实际长度。此外，在柔性灯具内针对每个LED模块使用电流控制器将增加制造成本。
允许减少与薄柔性灯具关联的工艺成本的解决方案可以包括使用LED灯具外部的电流控制器。然而，这一解决方案的主要劣势是，LED灯具不能是可切割LED灯具，因为外部的电流源则将具有适于向原始(即最长)长度的LED板供电的固定电流。
发明内容
本发明的目的在于提供用于供应可切割类型的照明系统的备选解决方案，该备选解决方案既较不复杂又制造更便宜。
根据第一方面，提出了如下LED照明系统，其包括：
-LED条，包括并联连接的多个LED模块，每个LED模块包括：
·LED串结构，包括串联连接的多个LED部件，
·阻抗模块，与LED串结构并联连接，
-驱动器模块，具有适于提供电源电流以供应LED条的输出，
-开关，具有耦合到驱动器模块的第一端子和耦合到LED条的第二端子，
-感测模块，适于控制开关，并且适于当开关断开时测量LED条的总阻抗；并且具有适于提供表示LED条的总阻抗的输出信号的输出，
其中驱动器模块进一步具有输入，该输入适于接收来自感测模块的输出信号，并且适于根据由感测模块的输出提供的输出信号，通过驱动器模块的输出来控制电源电流。
在本发明的示例性实施例中，LED部件可以设置在柔性板上。
在本发明的示例性实施例中，柔性板可以由硅酮制成。
在本发明的示例性实施例中，阻抗模块可以包括至少一个电阻式元件。
在本发明的实施例中，阻抗模块可以包括由电阻器、电容器、或者电感器组成的组当中的至少一个元件。
如上文中限定的所提出的解决方案允许使用在LED条外部的单个驱动器模块来控制LED条的电源电流。因此，电源电流可以由驱动器模块根据LED串的长度来调节。这进一步允许减少LED条内的电路密度，并且因此减少其制造成本。此外，仅使用诸如硅酮板内的LED和电阻器之类的低成本部件允许减少LED照明系统的制造成本。
在第二方面中，提出了将功率供应到LED照明系统(包括形成LED条的并联连接的多个LED模块)的方法，该方法至少包括：
-将LED条切割成期望长度的步骤，
-测量步骤，允许测量LED条的总阻抗，
-调节步骤，允许根据在测量步骤期间测得的总阻抗，将电源电流提供到LED条，总阻抗依赖于期望长度。
在本发明的示例性实施例中，在测量步骤期间，可以由感测模块将开关设置处于断开状态。
在示例性实施例中，在控制步骤期间，可以由感测模块将开关设置处于闭合状态。
如在上文中限定的所提出的方法允许在测量和控制步骤期间由感测模块将开关模块设置处于断开状态或者闭合状态。
附图说明
在附图的图中，通过示例的方式并且不通过限制性方式图示本发明的实施例，其中相同的附图标记指代相似的元件，并且其中：
图1是体现所提出的解决方案的LED照明系统的简化框图，
图2是根据实施例的本发明的典型控制电流序列。
具体实施方式
如本文中所描述的实施例涉及根据LED照明系统的长度自动调整该LED照明系统的供应电流的设备和方法。
参照图1，示出了LED照明系统的简化框图，可以将本发明的实施例应用到该LED照明系统。LED照明系统1包括电源模块100，用于将电源电流供应到LED条200。
所示的示例性电源模块100可以包括：输入端子K1和K2，用于接收来自电源电压的功率电压；输出端子K3和K4，用于将电源电流供应到LED条200；驱动器模块108；开关104；以及感测模块106。LED条200包括例如多个LED模块202，多个LED模块202分别在第一和第二输入端子K5和K6之间彼此并联连接。
在本发明的一个实施例中，电源电路100的两个输入端子K1和K2可以连接到驱动器模块108的输入1082、1084。驱动器模块108包括：两个输入1082和1084，用于通过电源电路100的两个输入端子K1和K2接收电源电压：和两个输出端子1086、1088。驱动器模块108的第一输出端子1086适于提供在以下描述和附图中被指定为IPS的电源电流，并且连接到开关104的第一端子1042。驱动器模块108的第二输出端子1088连接到电源模块100的第二输出端子K4。驱动器模块108还可以包括第三输入1085，第三输入1085适于接收来自感测模块106的输出的阻抗信息信号(此后被指定为Imp)。驱动器模块108可以是例如微控制器电路的可编程电路或者任何其它类型的电子电路，例如诸如FPGA(现场可编程门阵列)电路之类的能够基于定义策略实施计算并且在其输出上提供供应电流的集成电路。
开关104的第一端子1042适于接收来自驱动器模块108的第一输出端子1086的电源电流IPS。其进一步包括第二输入1044，第二输入1044适于接收来自感测模块106的被指定为Com_C的命令信号，因此允许驱动开关104的状态(断开或者闭合)。开关104进一步包括第二端子1046，第二端子1046连接到电源模块100的第一输出端子K3并且适于通过开关104的输入1042传输来自驱动器模块108的第一输出端子1086的电源电流IPS。开关104可以由晶体管形成，例如MOS(金属氧化物半导体)晶体管或者在变向模式下使用的双极晶体管或者能够执行开关功能的另一类型的部件或者电路。
感测模块106适于测量LED条200的阻抗，并且包括两个输入1066、1068和两个输出1062、1064。感测模块106的两个输入1066和1068连接到电源电路100的两个输出端子K3、K4，并且允许由感测模块106对LED条200的阻抗进行测量。感测模块106包括第一输出1062，第一输出1062耦合到驱动器模块108的第三输入1085并且适于提供表示LED条模块200的阻抗的信号。
感测模块106包括第二输出1064，第二输出1064适于提供被指定为Com_C的命令信号以用于控制开关104的状态；命令信号Com_C允许使得所述开关104交替地在第一时间区间期间非导通且在第二时间区间期间导通。感测模块106可以是例如FPGA(现场可编程门阵列电路)的可编程电路或者另一类型的电子电路，例如能够测量阻抗、驱动开关、以及根据定义策略执行计算的微控制器。
当LED条200的第一和第二输入端子K5和K6分别连接到电源电路100的两个输出端子K3和K4时，它们允许电源电流IPS流动。
LED条200包括多个LED模块202，一个LED模块并联连接到另一LED模块。在一个实施例中，LED模块202的数目限定LED条200的长度。LED模块202包括LED串结构302和与LED串结构302并联连接的基本阻抗模块304。
LED串结构302可以包括多个LED部件3021，多个LED部件3021在例如硅酮板内的柔性印刷电路上串联连接，并且当它们通电时允许生成多个光束。在可能的实施例中，对于48V的供应电压而言，LED串结构302可以包括串联连接的12个基本LED部件。根据应用，LED可以连接在任何合适的基板上(其是柔性或者非柔性的)。实际上将领会的是，本发明不旨在受限于灯具的技术。同样地，本发明不旨在受限于灯具的长度(这涉及LED模块202的数目)。
阻抗模块304可以包括与LED模块202并联连接的高欧姆阻抗。阻抗模块304的阻抗值被选择为使得当LED串结构302的LED部件3021通电以用于发射光束时，所有LED部件3021的总阻抗显著小于阻抗模块304的阻抗。由电源电路100生成的供应电流仅被允许在LED串结构302中流动。根据应用，基本阻抗模块304可以包括诸如电阻器或者多个电阻器之类的允许获得总阻抗的高值的电阻式元件、或者任何其它类型的部件(例如电容器或者电感器部件)、或者其任何组合。
图1所示的LED照明系统1的操作如下，假设电源电路100的输入端子K1和K2连接到电源的源，并且电源电路100的两个输出端子K3和K4连接到LED串模块200的输入端子K5和K6。
如上文所述，感测模块106交替地使得开关104在第一时间区间期间非导通并且在第二时间区间期间导通。
图2示出了来自驱动器模块108的第一输出端子1086的电源电流IPS的形状的示例，其中第一时间区间对应于例如在图2的图中标记为“Z测量”的阻抗测量步骤，并且第二区间时间对应于标记为“电流供应调节”的电流供应步骤。第一步骤(阻抗测量)的持续时间小于第二步骤的持续时间，并且例如第一步骤的持续时间和第二步骤的持续时间之间的比值可以近似为10。
为了图示根据所提出的实施例的功率电流调节序列，图2中的时序图被分成两个操作阶段：第一阶段，其中基本阻抗模块304的数目等于10；和第二阶段，其中基本阻抗模块304的数目等于6。例如当使用者将柔性灯具切割成期望的长度时，这种改变可以发生。此外，注意，优选地在电源关闭时，执行柔性灯具的切割。
此外，上文所述的阶段可以被分成两个主操作步骤，诸如：测量步骤，允许测量LED条200的总阻抗，测量步骤在图2中标记为“Z测量”；和调节步骤，其使得能够将供应电流提供到LED条200，调节步骤在图2中标记为“电流供应调节”。将领会的是，如图中所示的Zp(即阻抗模块304的阻抗值)和电源电流IPS值是任意选择的以用于图示当前描述的示例，并且不旨在限制所描述的实施例的范围。
在调节步骤期间，将开关104控制为导通(即处于开启状态)，并且由驱动器模块108生成的电源电流ICP被供应到LED条200，因此允许生成光束。在测量步骤期间，将开关104控制为非导通(即处于关闭状态)，并且因此电源电流ICP未被供应到LED条200。
此外，本领域普通技术人员将注意的是，针对阻抗测量步骤由感测模块106生成的电压的幅度可以适当地大到足以允许LED条模块200的阻抗测量，以及低到足以保持LED部件3021处于非导通状态。
在图2上标记为“Z测量1”的第一测量步骤中，感测模块106的第二输出1064提供能够使开关104变向为处于关闭状态的信号。在开关104的这一状态下，感测模块106测量整个LED条200的阻抗值。这一总阻抗的值依赖于LED条200中的LED模块202的数目。在下面所考虑的示例中，例如，LED模块202的数目是10，总阻抗的值则为：
其中：
Zp(n)是第n个阻抗模块的阻抗。
然后测得的阻抗值(或者直接地，LED条200的基本阻抗模块304的数目)从感测模块106的第一输出1062传输到驱动器模块108。
响应于LED条200的并联连接的例如10个阻抗模块304的测量值，驱动器模块108适于根据任何合适的策略进行操作以计算功率电流。在可能的实施例中，功率电流的确定可以通过使用具有预定的电流和阻抗值的表来执行。在变体中，其可以例如通过使用数学公式来执行。在计算之后，驱动器模块108的第一输出端子1086提供表示LED条200的LED模块202的数目的信号，例如被指定为IPS_1的具有对应于LED条200的LED模块202的数目的值的电流。
在第二步骤的开始处，感测模块106的第二输出1064提供能够将开关104变向为处于开启状态的信号。来自驱动器模块108的第一输出端子1086的电源电流依照LED模块202的数目被提供到LED条200。这些步骤可以以循环方式执行。
当电源关闭时，可以修改LED模块202的数目。在这一修改之后，当电源开启时，在图2中被指定为“阶段n°2”的第二阶段的开始处，感测模块106在LED模块202的阻抗修改之后在下一阻抗测量步骤期间检测阻抗变化。例如，当阻抗模块304的数目减少到6个时，则依照这一修改，新的阻抗值被提供到驱动器模块108的第三输入1085。驱动器模块108从而计算新的供应电流IPS_2的新值，并且在第一输出端子1086上提供新的电源电流IPS_2。当感测模块106的第二输出1064生成用于将开关104变向为处于开启状态的信号时，则新的电源电流IPS_2被提供到LED条200的输入。
在本发明的其它实施例中，当电源开启时如果使用者一次切割LED条200的一小部分，可以执行供应电流调节。
虽然已经在附图和以上描述中详细图示并且描述了本发明，但是这种图示和描述必须被认为是说明性或者示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。对所公开的实施例的变化可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明中，从学习附图、公开内容以及所附权利要求中理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一(a)”或者“一个(an)”不排除多个。单个处理器或者其它单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。仅凭在互相不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (8)

1.一种发光二极管(LED)照明系统(1)，包括：
-LED条(200)，包括多个LED模块(202)，每个LED模块(202)包括：
·LED串结构(302)，包括串联连接的多个LED部件，
·阻抗模块(304)，与所述LED串结构(302)并联连接，
-驱动器模块(108)，具有适于提供电源电流以用于供应所述LED条(200)的输出(1086)，
其特征在于，所述多个LED模块(202)并联连接，并且所述发光二极管(LED)照明系统(1)进一步包括：
-开关(104)，具有耦合到所述驱动器模块(108)的第一端子(1042)和耦合到所述LED条(200)的第二端子(1046)，
-感测模块(106)，适于控制所述开关(104)，并且适于当所述开关(104)断开时测量所述LED条(200)的总阻抗；并且所述感测模块(106)具有适于提供表示所述LED条(200)的所述总阻抗的输出信号的输出(1062)，
其中所述驱动器模块(108)进一步具有输入(1085)，所述输入(1085)适于接收来自所述感测模块(106)的所述输出信号，并且所述驱动器模块(108)适于根据由所述感测模块(106)的所述输出(1062)提供的所述输出信号，通过所述驱动器模块(108)的所述输出(1086)来控制所述电源电流。
2.根据权利要求1所述的LED照明系统，其中所述LED部件设置在柔性板上。
3.根据权利要求2所述的LED照明系统，其中所述柔性板由硅酮制成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的LED照明系统，其中所述阻抗模块(304)包括至少一个电阻式元件。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的LED照明系统，其中所述阻抗模块(304)包括由电阻器、电容器、或者电感器组成的组中的至少一个元件。
6.一种向LED照明系统(1)供应功率的方法，所述LED照明系统(1)包括形成LED条(200)的多个LED模块(202)，其中每个LED模块(202)包括LED串结构(302)和阻抗模块(304)，所述LED串结构(302)包括串联连接的多个LED部件，所述阻抗模块(304)与所述LED串结构(302)并联连接，其特征在于，所述多个LED模块(202)并联连接，并且其中所述LED条(200)能够被切割成期望长度，所述方法至少包括：
·测量步骤，允许当开关(104)断开时测量所述LED条(200)的总阻抗，所述开关(104)具有耦合到驱动器模块(108)的第一端子(1042)和耦合到所述LED条(200)的第二端子(1046)，
·提供表示所述LED条(200)的所述总阻抗的输出信号的步骤，
·在所述驱动器模块(108)处接收来自感测模块(106)的所述输出信号的步骤，以及
·根据在所述测量步骤期间测得的所述总阻抗，而在所述驱动器模块(108)处控制去往所述LED条(200)的电源电流的步骤，所述总阻抗依赖于所述期望长度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述测量步骤在所述测量步骤期间将所述开关(104)设置处于断开状态。
8.根据权利要求6和7中的任一项所述的方法，其中控制步骤在控制去往所述LED条(200)的电源电流的所述步骤期间将所述开关(104)设置处于闭合状态。
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