DE112014005132T5

DE112014005132T5 - Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung und Schaltkreise, die LED-Segmente einschliessen, konfiguriert für gezielte spektrale Energieverteilung, und Verfahren zur Bedienung derselben

Info

Publication number: DE112014005132T5
Application number: DE112014005132.2T
Authority: DE
Inventors: Antony P. van de Ven; Matthew C. Reynolds
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Cree Lighting USA LLC
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2016-08-11
Also published as: WO2015085050A1

Abstract

Eine dimmbare Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung kann eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließen, einschließlich eines ersten LED-Segments, das eine vorbestimmte spektrale Energieverteilung für das von der Vorrichtung ausgestrahlte Licht haben kann, die sich von spektralen Energieverteilungen für andere LED-Segmente, die in der Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind, unterscheidet. Ein LED-Segment-Auswahlschaltkreis kann konfiguriert sein, um Strom durch die Vielzahl von LED-Segmenten als Reaktion auf die Dimmeingabe selektiv zu steuern, um das von der Vorrichtung ausgestrahlte Licht zu der vorbestimmten spektralen Energieverteilung hin zu verschieben.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortsetzung und beansprucht die Priorität aus der U.S.-Patentanmeldung Nr. 13/152,640, eingereicht am 3. Juni 2011 (Anwaltsregister Nr. 5308-1342), mit dem Titel Systems and METHODS FOR CONTROLLING SOLID STATE LIGHTING DEVICES AND LIGHTING APPARATUS INCORPORATING SUCH SYSTEMS AND/OR METHODS, und beansprucht die Priorität aus der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 61/912,846, eingereicht am 6. Dezember 2013 (Anwaltsregister Nr. 5308-2082PR) mit dem Titel SOLID STATE LIGHTING APPARATUS AND CIRCUITS INCLUDING LED SEGMENTS CONFIGURED FOR TARGETED SPECTRAL POWER DISTRIBUTION AND METHODS OF OPERATING THE SAME, deren Offenbarungen hierin durch die Bezugnahme vollständig eingeschlossen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Beleuchtung im Allgemeinen und im Speziellen Festkörper-Beleuchtung.
HINTERGRUND
Festkörper-Beleuchtungs-Arrays werden für eine Reihe von Beleuchtungsanwendungen verwendet. Zum Beispiel sind Festkörper-Beleuchtungstafeln, die Arrays mit Festkörper-Lichtemissionsvorrichtungen einschließen, als Direktbeleuchtungsquellen verwendet worden, zum Beispiel in Gebäudebeleuchtung und/oder Akzentbeleuchtung. Eine Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung kann zum Beispiel eine verpackte Lichtemissionsvorrichtung einschließen, die eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) einschließt, die anorganische LEDs einschließen können, welche Halbleiterschichten einschließen können, die p-n-Verbindungen und/oder organische LEDs (OLEDs) bilden, welche organische Lichtemissionsschichten einschließen können.
Sichtbares Licht kann Licht mit vielen verschiedenen Wellenlängen einschließen. Die scheinbare Farbe von sichtbarem Licht kann mit Bezug auf ein zweidimensionales Farbwertdiagramm dargestellt werden, wie zum Beispiel das 1931 International Conference on Illumination(CIE)-Chromaticity Diagram, das in 1 dargestellt ist, und das 1976 CIE u'v' Farbwert-Diagram, das in 1B dargestellt ist und dem 1931-Diagramm ähnlich aber derart modifiziert ist, dass ähnliche Abstände im 1976 u'v' CIE Farbwert-Diagram ähnliche wahrgenommene Unterschiede in der Farbe darstellen. Diese Diagramme bieten eine nützliche Referenz zur Definition von Farben als gewichtete Farbsummen.
Wie in 1 dargestellt, sind Farben in einem 1931 CIE Farbwert-Diagram definiert durch x- und y-Koordinaten (das heißt, Farbwertkoordinaten oder Farbpunkte), die in einem allgemein U-förmigen Raum liegen. Farben auf oder nahe der Außenseite des Bereichs sind gesättigte Farben, die aus Licht bestehen, das eine einzige Wellenlänge oder eine sehr kleine Verteilung von Wellenlängen hat. Farben im Inneren des Bereichs sind ungesättigte Farben, die aus einer Mischung verschiedener Wellenlängen bestehen. Weißes Licht, das eine Mischung aus vielen verschiedenen Wellenlängen sein kann, ist im Allgemeinen nahe der Mitte des Diagramms in dem Bereich, der in 1 mit 100 bezeichnet ist, zu finden. Es gibt viele verschiedene Farbtöne von Licht, die als „weiß” bezeichnet werden können, wie durch die Größe des Bereichs 100 dargestellt ist. Zum Beispiel kann manches „weißes” Licht, wie zum Beispiel Licht, das durch Natriumdampf-Beleuchtungsvorrichtungen erzeugt wird, gelblich erscheinen, während anderes „weißes” Licht, wie zum Beispiel Licht, das durch manche Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtungen erzeugt wird, eher bläulich erscheint.
Licht, das im Allgemeinen grün erscheint, ist in den Bereichen 101, 102 und 103 aufgetragen, die oberhalb des weißen Bereichs 100 liegen, während Licht unterhalb des weißen Bereichs 100 im Allgemeinen rosa, lila oder magenta erscheint. Zum Beispiel erscheint Licht, das in den Bereichen 104 und 105 von 1 aufgetragen ist, im Allgemeinen magenta (das heißt rot-lila oder lilaartig rot).
Es ist weiter bekannt, dass eine binäre Kombination von Licht aus zwei verschiedenen Lichtquellen möglicherweise eine andere Farbe zu haben scheint als jede der zwei Farben, die das Licht bilden. Die Farbe des kombinierten Lichts kann von den relativen Intensitäten der zwei Lichtquellen abhängen. Zum Beispiel kann Licht, das von einer Kombination aus einer blauen Quelle und einer roten/orangefarbenen Quelle emittiert wird, einen Beobachter lila oder magenta erscheinen. Ähnlich kann Licht, das aus einer Kombination aus einer blauen Quelle und einer gelben Quelle emittiert wird, einem Beobachter weiß erscheinen.
Ebenfalls in 1 dargestellt ist der Planck'sche Kurvenzug 106, der der Position von Lichtpunkten des Lichts entspricht, das von einem schwarzen Körper emittiert wird, der auf verschiedene Temperaturen erwärmt wird. Im Speziellen schließt 1 Temperaturwerte entlang des Planck'schen Kurvenzugs ein. Diese Temperaturwerte zeigen den Farbpfad von Licht, das von einem schwarzen Körper emittiert wird, der auf solche Temperaturen erwärmt wird. Wenn ein erwärmter Gegenstand anfängt zu glühen, glüht er zunächst rötlich, dann gelblich, dann weiß und schließlich bläulich, da die Wellenlänge, die mit der Höchststrahlung des schwarzen Körpers verknüpft ist, mit zunehmender Temperatur progressiv kürzer wird. Lichtquellen, die Licht produzieren, das am oder nahe dem Planck'schen Kurvenzug liegt, können somit im Hinblick auf ihre ähnlichste Farbtemperatur (correlated color temperature, CCT) beschrieben werden.
Der Farbwert einer bestimmten Lichtquelle kann als „Farbpunkt” der Quelle bezeichnet werden. Bei einer weißen Lichtquelle kann der Farbwert als „weißer Punkt” der Quelle bezeichnet werden. Der weiße Punkt einer weißen Lichtquelle kann am Planck'schen Kurvenzug liegen. Daher kann ein weißer Punkt durch eine ähnlichste Farbtemperatur (CCT) der Lichtquelle identifiziert werden. Weißes Licht hat typischerweise eine CCT von zwischen ungefähr 2000 K und 10000 K. Weißes Licht mit einer CCT von q3000 kann gelblich erscheinen, während Licht mit einer CCT von 8000 K eher bläulich erscheinen kann. Farbkoordinaten, die auf oder nahe dem Planck'schen Kurvenzug bei einer Farbtemperatur zwischen ungefähr 2500 K und 8000 K liegen, können für einen menschlichen Beobachter angenehmes weißes Licht abgeben.
„Weißes” Licht schließt auch Licht ein, das nahe, aber nicht direkt auf dem Planck'schen Kurvenzug liegt. Eine Macadam-Ellipse kann auf einem 1931 CIE Farbwert-Diagram verwendet werden, um Farbpunkte zu kennzeichnen, die so nahe verwandt sind, dass sie einen menschlichen Beobachter identisch oder im Wesentlichen ähnlich erscheinen. Eine Macadam-Ellipse ist ein geschlossener Bereich um einen Mittelpunkt in einem zweidimensionalen Farbwertraum, wie zum Beispiel dem 1931 CIE Farbwert-Diagram, der alle Punkte umfasst, die visuell vom Mittelpunkt nicht unterscheidbar sind. Eine siebenstufige Macadam-Ellipse erfasst Punkte, die für einen normalen Beobachter innerhalb von sieben Standardabweichungen nicht unterscheidbar sind, eine zehnstufige Macadam-Ellipse erfasst Punkte, die für einen normalen Beobachter innerhalb von zehn Standardabweichungen nicht unterscheidbar sind, usw.. Dementsprechend kann Licht mit einem Farbpunkt, der ungefähr innerhalb einer zehnstufigen Macadam-Ellipse eines Punkts auf dem Planck'schen Kurvenzug liegt, dahingehend betrachtet werden, dass er im Wesentlichen eine ähnliche Farbe hat wie der Punkt auf dem Planck'schen Kurvenzug.
Die Fähigkeit einer Lichtquelle, Farbe in beleuchteten Objekten korrekt zu reproduzieren, wird typischerweise mit Hilfe des Farbwiedergabeindex (color rendering index, CRI) charakterisiert. Im Speziellen ist der CRI eine Relativmessung davon, wie die Farbwiedergabeeigenschaften eines Beleuchtungssystems im Vergleich zu denjenigen eines Referenzbeleuchtungskörpers sind, wobei ein Referenzbeleuchtungskörper mit einer CCT von weniger als 5000 K ein schwarzer Körper ist. Bei einer CCT von 5000 K und mehr ist der Referenzbeleuchtungskörper ein vom CIE definiertes Spektrum, das dem Spektrum des Sonnenlichts auf der Erdoberfläche ähnlich ist. Der CRI ist gleich 100, wenn die Farbkoordinaten eines Satzes von Testfarben, die durch das Beleuchtungssystem beleuchtet werden, identisch sind mit den Koordinaten derselben Testfarben, die vom Referenzbeleuchtungskörper abgestrahlt werden. Tageslicht hat den höchsten CRI (100), wobei Glühlampen relativ nahe daran liegen (ungefähr 95) und Fluoreszenzbeleuchtung weniger akkurat ist (70–85).
Im Allgemeinen neigen Glühlampen dazu, Licht zu erzeugen, das natürlicher erscheint als das von anderen Arten herkömmlicher Beleuchtungsvorrichtungen. Im Speziellen haben Glühlampen typischerweise eine Farbtemperatur von ungefähr 2700 K bei voller Helligkeit bis hin zu einer Farbtemperatur von ungefähr 2000 K bei 5% Helligkeit und einer Farbtemperatur von ungefähr 1800 K bei ungefähr 1% Helligkeit. Dies sind günstige Werte im Vergleich zum Tageslicht, das von ungefähr 6500 K mittags bis ungefähr 2500 K bei Sonnenuntergang und Sonnenaufgang variiert. Die Forschung hat gezeigt, dass Menschen dazu neigen, wärmere Farbtemperaturen mit niedrigeren Helligkeitswerten und in privater Umgebung zu bevorzugen.
Bei Beleuchtungsanwendungen ist es häufig erwünscht, eine Lichtquelle bereitzustellen, die Licht mit einem Farbverhalten erzeugt, das dem Verhalten von Glühlampen nahe kommt. Es sind LED-Beleuchtungseinheiten vorgeschlagen worden, die mit einem AC-Dimmer-Schaltkreis (wie zum Beispiel einem Rheostat- oder Phasenschnitt-Dimmerschaltkreis) gekoppelt werden können und ähnlich mit der Lichtschwankung eines herkömmlichen Glühlampenlichts sind, während der Dimmerschaltkreis die Helligkeit des erzeugten Lichts erhöht oder vermindert, wie beschrieben im U.S. Patent Nr. 7,038,399 von Lys et al..
Eine Schwierigkeit mit Festkörper-Beleuchtungssystemen, die mehrere Festkörper-Vorrichtungen einschließen, ist, dass der Herstellungsprozess für LEDs typischerweise in Schwankungen zwischen einzelnen LEDs resultiert. Diese Schwankung ist typischerweise in der Klasseneinteilung oder Gruppierung der LEDs anhand ihrer Helligkeit und/oder des Farbpunkts berücksichtigt, und in der ausschließlichen Auswahl von LEDs mit vordefinierten Eigenschaften für den Einschluss in ein Festkörper-Beleuchtungssystem. LED-Beleuchtungsvorrichtungen können eine Klasse von LEDs nutzen oder zusammenpassende Sätze von LEDs aus verschiedenen Klassen kombinieren, um wiederholbare Farbpunkte für die kombinierte Leistung der LEDs zu erzeugen.
Ein Verfahren, um den Farbpunkt einer Beleuchtungs-Haltevorrichtung einzustellen, ist beschrieben in der United States-Patentveröffentlichung Nr. 2009/0160363 , die sich ebenfalls im Besitz dieser Anmelderin befindet und deren Offenbarung hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist. Die '363-Anmeldung beschreibt ein System, in dem Phosphor-umgewandelte LEDs und rote/orangefarbene LEDs kombiniert werden, um weißes Licht zu erzeugen. Das Verhältnis der verschiedenen gemischten Farben der LEDs wird eingestellt zum Zeitpunkt der Herstellung durch Messung der Lichtleistung und anschließende Einstellung der Ketten-Ströme, um einen gewünschten Farbpunkt zu erreichen. Die aktuellen Werte, mit denen der gewünschte Farbpunkt erreicht wird, werden dann für die spezielle Beleuchtungsvorrichtung fixiert. LED-Beleuchtungssysteme, die Feedback nutzen, um zu einem gewünschten Farbpunkt zu gelangen, sind beschrieben in den U.S. Veröffentlichungen mit den Nrn. 2007/0115662 und 2007/0115228 , deren Offenbarungen hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen sind.
Es ist bekannt, eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine, die Leuchtdioden (LEDs) einschließt, bereitzustellen, welche als Reaktion auf eine gleichgerichtete Wechselspannung (AC) arbeitet. In manchen herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtungen können Segmente der LED-Kette separat voreingestellt werden, so dass, während die Höhe der gleichgerichteten Wechselspannung zunimmt, zusätzliche Segmente der LED-Kette in Vorwärtsrichtung voreingestellt werden können, so dass Licht bereitgestellt wird, das sequenziell zunimmt. Außerdem werden, während die Höhe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals abnimmt (das heißt, 90 Grad Phase überschreitet), die einzelnen LED-Segmente in umgekehrter Reihenfolge deaktiviert.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung und Schaltkreise bereitstellen, die LED-Segmente einschließen, welche für gezielte Verfahren zur spektralen Energieverteilung zum Bedienen derselben konfiguriert sind. In diesen Ausführungsformen kann eine dimmbare Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließen, die ein erstes LED-Segment einschließen, welches eine vorbestimmte spektrale Energieverteilung für Licht haben kann, das von der Vorrichtung emittiert wird, wobei die spektrale Energieverteilung sich von den spektralen Energieverteilungen für andere LED-Segmente unterscheidet, die in der Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind. Ein LED-Segment-Selektionsschaltkreis kann konfiguriert sein, um Strom durch die Vielzahl von LED-Segmenten selektiv so zu steuern, dass das von der Vorrichtung emittierte Licht zu der vorbestimmten spektralen Energieverteilung hin verschoben wird, als Reaktion auf die Dimmeingabe.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Farbwertdiagramm, das einen Planck'schen Kurvenzug darstellt, der x- und y-Farbwertkoordinaten verwendet.
Die 2A und 2B zeigen eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung darstellt.
4 ist eine graphische und tabellarische Darstellung eines selektiven Schaltens von LED-Segmenten der Vorrichtung in 3 in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
5 ist ein schematisches Diagramm, das einen Festkörper-Beleuchtungsschaltkreis in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung darstellt.
6 ist eine schematische Darstellung eines LED-Pakets, das die in 5 dargestellten LED-Segmente bestimmter Ausführungsformen gemäß der Erfindung darstellt.
7 ist eine schematische Darstellung einer Vielzahl der in 6 dargestellten LED-Pakete, zusammengekoppelt in einer Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
Die 8A und 8B sind eine perspektivische und eine Querschnittansicht einer Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung, die die LED-Pakete in 7 einschließt, in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
9 ist eine graphische Darstellung der Augenblickleistung in LED-Segmenten als Funktion des Dimm-Phasenwinkels in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung bestimmter Ausführungsformen gemäß der Erfindung darstellt.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung darstellt, die bestimmte CCT-Werte in jedem der LED-Segmente einschließt, in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN GEMÄß DER ERFINDUNG
Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstands der Erfindung sind im Folgenden detaillierter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstands der Erfindung dargestellt sind. Dieser vorliegende Erfindungsgegenstand kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und ist nicht als auf die hierin dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu verstehen. Stattdessen werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang des vorliegenden Erfindungsgegenstands vollständig vermittelt. Gleiche Zahlen beziehen sich in der gesamten Anmeldung auf gleiche Elemente.
Der Ausdruck „Beleuchtungsvorrichtung”, wie hierin verwendet, ist nicht eingeschränkt, außer dass er angibt, dass die Vorrichtung zur Abgabe von Licht in der Lage ist. Das heißt, eine Beleuchtungsvorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die einen Bereich oder ein Volumen beleuchtet, zum Beispiel eine Struktur, ein Schwimmbecken oder ein Heilbad, einen Raum, ein Lagerhaus, ein Schild, eine Straße, einen Parkplatz, ein Fahrzeug, ein Zeichen, zum Beispiel ein Straßenschild, eine Reklametafel, ein Schiff, ein Spielzeug, einen Spiegel, ein Gefäß, ein elektronisches Gerät, ein Boot, ein Flugzeug, ein Stadium, einen Computer, eine Fern-Tonvorrichtung, eine Fern-Videovorrichtung, ein Handy, einen Baum, ein Fenster, eine LCD-Anzeige, eine Höhle, einen Tunnel, einen Hof, einen Laternenpfahl oder eine Vorrichtung oder Gruppe von Vorrichtungen, die eine Einfassung beleuchten, oder eine Vorrichtung, die für Rahmen- oder Hintergrundbeleuchtung verwendet wird (zum Beispiel Hintergrundposter, Zeichen, LCD-Anzeigen), Lampen-Austauschanzeigen (zum Beispiel für den Austausch von AC-Glühlampen, Niederspannungslampen, Leuchtstoffröhren usw.), Lampen, die zur Außenbeleuchtung verwendet werden, Lampen, die zur Sicherheitsbeleuchtung verwendet werden, Lampen, die zur Außen-Wohnbeleuchtung verwendet werden (Wandbefestigungen, Pfosten-/Säulenbefestigungen), Deckenmontagen/Wandleuchten, verdeckte Beleuchtungen, Lampen (Steh- und/oder Tischlampen), Landschaftsbeleuchtung, Spurbeleuchtung, Funktionsbeleuchtung, Spezialbeleuchtung, Deckenventilatorbeleuchtung, Archiv-/Kunstdarstellungs-Beleuchtung, Hochvibrations-/Stoßbeleuchtung, Arbeitsbeleuchtung usw., Spiegel-/Waschtischbeleuchtung, oder eine beliebige andere Beleuchtungsvorrichtung.
Die folgende Beschreibung bestimmter Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands bezieht sich auf „Licht emittierende Vorrichtungen” (LED), die Festkörper-Beleuchtungsvorrichtungen, wie zum Beispiel Leuchtdiodenvorrichtungen, einschließen kann, aber nicht darauf beschränkt ist. Wie hierin verwendet, schließt „LED” Folgendes ein, ist aber nicht darauf beschränkt: Direkt-Emissionsvorrichtungen, die Licht erzeugen, wenn eine Spannung über eine PN-Verbindung derselben angelegt wird, sowie Kombinationen solcher Direkt-Emissionsvorrichtungen mit lumineszenten Materialien, wie zum Beispiel Phosphoren, die Strahlung als sichtbares Licht emittieren, wenn sie durch eine Strahlungsquelle, wie zum Beispiel eine Direkt-Emissionsvorrichtung, angeregt werden.
In manchen Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Überbrückungsschaltkreisen verwendet werden, unter Verwendung des Stroms, der in der LED-Kette gemessen wird, und der damit verbundenen Temperatur, wie beschrieben in der ebenfalls anhängigen U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennr. 12/566,195, die sich ebenfalls im Besitz dieser Anmelderin befindet und den Titel trägt „Solid State Lighting Apparatus with Controllable Bypass Circuits and Methods of Operating Thereof” (Anwaltsregister Nr. 5308-1128), der gleichfalls anhängigen U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennr. 12/704,730, die ebenfalls auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und den Titel trägt „Solid State Lighting Apparatus with Compensation Bypass Circuits and Methods of Operation Thereof” (Anwaltsregister Nr. 5308-1128IP) und der gleichfalls anhängigen U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennr. 12/566,142, die sich ebenfalls im Besitz dieser Anmelderin befindet und den Titel trägt „Solid State Lighting Apparatus with Configurable Shunts” (Anwaltsregister Nr. 5308-1091), deren Offenbarungen hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen sind. Die Temperaturkompensation ist beschrieben in der U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennr. 13/565,166 (P1513), die ebenfalls anhängig ist und sich ebenfalls im Besitz dieser Anmelderin befindet und den Titel trägt „Temperature Curve Compensation Offset” und deren Offenbarung hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist.
In den 2A und 2B ist eine Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß bestimmten Ausführungsformen dargestellt. Die in den 2A und 2B dargestellte Beleuchtungsvorrichtung 10 ist eine „Halogen-Einbaustrahler”- oder Dosen-Beleuchtungsvorrichtung, die zur Verwendung in allgemeinen Beleuchtungsanwendungen als Einbaustrahler oder Spotlicht geeignet sein kann. Es wird jedoch erkannt werden, dass eine Beleuchtungsvorrichtung in manchen Ausführungsformen einen anderen Formfaktor haben kann. Zum Beispiel kann eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen die Form einer herkömmlichen Glühlampe, eines pfannenartigen oder Wannen-Lichts, eines Fahrzeugscheinwerfers, oder eine beliebige andere geeignete Form haben.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 schließt allgemein ein dosenförmiges Außengehäuse 12 ein, in dem eine Beleuchtungstafel 20 angeordnet ist. In den in den 2A und 2B dargestellten Ausführungsformen hat die Beleuchtungstafel 20 eine allgemeine Kreisform, um so in ein Inneres des zylindrischen Gehäuses 12 zu passen. Licht wird durch Festkörper-Beleuchtungsvorrichtungen (LEDs) 22 erzeugt, die auf der Beleuchtungstafel 20 montiert und angeordnet sind, um Licht 15 zu einer Streulinse 14 hin auszusenden, die am Ende des Gehäuses 12 montiert ist. Gestreutes Licht 17 wird durch die Linse 14 emittiert. In manchen Ausführungsformen streut die Linse 14 das emittierte Licht 15 möglicherweise nicht, sondern lenkt es in einem gewünschten Nahfeld- oder Fernfeldmuster um und/oder fokussiert es. Die LEDs 22 können LEDs mit verschiedenen Farbwerten einschließen, die selektiv gesteuert werden können, um eine gewünschte Intensität, ähnlichste Farbtemperatur (CCT) und/oder einen gewünschten Farbwiedergabeindex (CRI) mit den hierin besprochenen verschiedenen Verfahren zu erzeugen.
Es versteht sich, dass der Ausdruck „LED-Segment” sich auf einen separat geschalteten Abschnitt einer LED-Kette bezieht. Ein Segment kann mindestens eine LED-Vorrichtung einschließen, die wiederum eine Reihe seriell verbundener EPI-Verbindungen einschließen kann, die verwendet werden, um eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine bestimmte Vorwärtsspannung hat, wie zum Beispiel 3 V, 6 V, 9 V usw. wobei eine einzige EPI-Verbindung eine Vorwärtsspannung von ungefähr 1,5 Volt haben kann. Jedes Segment kann mehrere LEDs einschließen, die in verschiedenen parallelen und/oder seriellen Anordnungen verbunden sind. Die Segment-LEDs können auf verschiedene Arten verbunden sein und verschiedene Kompensationsschaltkreise haben, die damit verknüpft sind, wie zum Beispiel in der gleichfalls anhängigen U.S.-Anmeldung mit der Seriennr. 13/235,103, die sich ebenfalls im Besitz dieser Anmelderin befindet (Anwaltsregister 5308-1459), behandelt. U.S.-Anmeldung Seriennr. 13/235,127 (Anwaltsregister 5308-1461).
Es versteht sich, dass der Ausdruck „angezielt” oder „vorbestimmt” Konfigurationen der LED-Segmente einschließen kann, die konfiguriert sind, um eine vorbestimmte Beleuchtungseigenschaft zu verleihen, die ein bestimmter Parameter für die Beleuchtungsvorrichtung ist. Zum Beispiel kann eine gezielte spektrale Energieverteilung eine spektrale Energieverteilung sein, die für das Licht angegeben wird, das von der Vorrichtung als Ergebnis der Leuchtdimmung ausgestrahlt wird. Im Speziellen kann die gezielte spektrale Energieverteilung die Eigenschaft des Lichts beschreiben, das bei einem bestimmten Dimmniveau erzeugt wird. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann die gezielte spektrale Energieverteilung auf der Verpackung der Beleuchtungsvorrichtung oder ansonsten in Verbindung mit der Werbung oder dem Marketing für die Beleuchtungsvorrichtung angegeben werden. Weiter kann die gezielte spektrale Energieverteilung mit den Beleuchtungseigenschaften von zwei oder mehr angegebenen Dimmniveaus verknüpft sein, wie zum Beispiel einem niedrigen Beleuchtungsniveau und einem höheren Beleuchtungsniveau. Daher kann die gezielte spektrale Energieverteilung bereitgestellt werden, während das Licht von „voll eingeschaltet” zu stärkerem Dimmen übergeht, ebenso wie in die umgekehrte Richtung zu „voll eingeschaltet”.
Weiter kann eine LED als eine bestimmte spektrale Energieverteilung habend gekennzeichnet sein, was verschiedene Lichteigenschaften des von der LED ausgestrahlten Lichts beeinflussen kann. Es versteht sich, dass eine spektrale Energieverteilung verwendet werden kann, um die Energie pro Flächeneinheit pro Einheitswellenlänge einer Beleuchtung (spezifische Ausstrahlung) oder allgemeiner den Beitrag pro Wellenlänge zu einer beliebigen radiometrischen Größe (wie zum Beispiel Strahlungsenergie, Strahlungsfluß, Strahlungsintensität, Strahldichte, Bestrahlungsstärke, spezifische Ausstrahlung und/oder effektive Strahlung usw.) auszudrücken. Es versteht sich weiter, dass eine spektrale Energieverteilung auf bestimmte Art normalisiert werden kann, wie zum Beispiel auf eine Einheit bei 555 oder 560 Nanometern, die mit der Spitze der Augenempfindlichkeitsfunktion zusammenfällt, zusätzlich zu den hierin beschriebenen Lichteigenschaften wie CRI, CCT, CX, CY usw.
Die spektrale Energieverteilung der Kombinationen von LED-Segmenten kann eine spektrale Gesamt-Energieverteilung für die Beleuchtungsvorrichtung erzeugen, die sich ändern kann, je nachdem welche der LED-Segmente eingeschaltet sind und für wie lange jedes der LED-Segmente eingeschaltet ist. Dieses Timing im Zusammenhang mit den LED-Segmenten, die jeweils dazugehörige spektrale Energieverteilungen haben, kann die Beleuchtungseigenschaften der Beleuchtungsvorrichtung beeinflussen, einschließlich der Farbqualitätsskala (Color Quality Scale, CQS), der dominierenden Wellenlänge, des GAI, der Peak-Wellenlänge, des S/P-Verhältnisses, der nicht linearen Helligkeit, der Strahlungsleistung und dergleichen.
Es versteht sich, dass die Farbqualitätsskala (CQS) ein quantitatives Maß der Fähigkeit einer Lichtquelle ist, Farben von beleuchteten Gegenständen zu reproduzieren, und dass diese Skala vom National Institute of Standards and Technology (NIST) entwickelt wurde. Die Eigenschaft „dominierender Wellenlänge” (und komplementärer Wellenlänge) ist eine Möglichkeit, nicht spektrale (polychrome) Lichtmischungen im Hinblick auf das spektrale (monochrome) Licht zu beschreiben, das eine identische Wahrnehmung des Farbtons hervorruft. Zum Beispiel kann in 1 eine gerade Linie, die zwischen dem Punkt für eine bestimmte Farbe und dem Punkt für die Farbe der Lichtquelle gezogen wird, so extrapoliert werden, dass sie den Umfang des Raums an zwei Punkten schneidet. Der Schnittpunkt, der näher an der betreffenden Farbe liegt, kann die dominierende Wellenlänge der Farbe als Wellenlänge der Spektralfarbe an dem Schnittpunkt anzeigen. Der Schnittpunkt auf der gegenüberliegenden Seite des Farbraums gibt die komplementäre Wellenlänge an, die, addiert mit der betreffenden Farbe in der richtigen Proportion, die Farbe der Lichtquelle angibt. CQS ist zum Beispiel weiter beschrieben in VISUAL EXPERIMENT ON LED LIGHTING QUALITY WITH COLOR QUALITY SCALE COLORED SAMPLES, NICOLAS POUSSET, CIE 2010: LIGHTING QUALITY AND ENERGY EFFICIENCY, 14–17 März 2010, die hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist.
Der Gamut Area Index (GAI) bezeichnet die Teilmenge von Farben, die unter bestimmten Umständen akkurat angegeben werden können, zum Beispiel innerhalb eines bestimmten Farbraums oder von einer bestimmten Ausgabevorrichtung. GAI ist weiter beschrieben in, zum Beispiel, Color Rendering: A Tale of Two Metrics by Mark S. Rea et al., 2008 Wiley Periodicals, Inc. Col Res Appl, 33, 192–202, 2008; veröffentlicht online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI 10.1002/Spalte 20399, die hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist.
Das Verhältnis von Nachtsicht-Lichtstärke (oder -lumina) zu Tagessicht-Lichtstärke in einer Lichtquelle (S/P-Verhältnis) ist ein Multiplikator, der verwendet werden kann, um die scheinbare visuelle Helligkeit einer Lichtquelle zu bestimmen, ebenso wie die Menge an für das menschliche Auge nützlichem Licht, die von einer Quelle emittiert wird. Die Lichtausbeute einer Quelle ist ein Maß für die Leistung, mit der die Quelle sichtbares Licht aus Elektrizität erzeugt. Die Lichtausbeute ist ein Maß für den Anteil der einer Lampe zugeführten Energie, der in Lichtenergie umgewandelt wird. Sie kann berechnet werden durch Teilen des Lichtstroms der Lampe, gemessen in Lumen, durch den Stromverbrauch, gemessen in Watt.
Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkennen, kann ein LED-System in Form separat geschalteter LED-Segmente konfiguriert sein, von denen jedes eine entsprechende spektrale Energieverteilung haben kann. Weiter können bestimmte LED-Segmente mit LEDs mit einer speziellen spektralen Energieverteilung ausgestattet sein, die der Zielwert für ein Dimmen ist. Während des Betriebs kann ein LED-Segment-Selektionsschaltkreis selektiv den Strom durch die jeweiligen LED-Segmente so steuern, dass die gesamte spektrale Energieverteilung von Licht, das von der Vorrichtung erzeugt wird, sich zu einer angezielten spektralen Energieverteilung hin verschiebt, während das Dimmen fortschreitet. Zum Beispiel kann eine vollständige spektrale Energieverteilung von dem Schaltkreis bereitgestellt werden, um Strom durch eine Kombination aller LED-Segmente zu leiten.
Es versteht sich weiter, dass in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung der Ausdruck „LED-Segment” jede beliebige Konfiguration von LEDs einschließen kann, die eine separate Steuerung der LED-Segmente ermöglicht. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ein LED-Segment eine Kette von LEDs sein, die separat von einer oder mehreren anderen LED-Segmenten, die in die LED-Haltevorrichtung eingeschlossen ist, gesteuert werden kann (zum Beispiel durch Dimmen). Dementsprechend können in solchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die LED-Segmente als separat ansteuerbare Banken von LEDs angeordnet sein, worin jede Bank konfiguriert sein kann, um eine bestimmte spektrale Energieverteilung zu haben. Es versteht sich weiter, dass die LEDs in jeder der „Banken” auf jede beliebige Art (einschließlich serieller und paralleler Anordnungen) konfiguriert sein kann, die es ermöglicht, die jeweilige Bank separat von den anderen Banken anzusteuern.
Zum Beispiel kann in manchen derartigen Ausführungsformen, die „Banken” als LED-Segmente einschließen, eine erste Bank mit LEDs einer bestimmten spektralen Energieverteilung ausgestattet sein, die der Zielwert für das Dimmen ist, zum Beispiel mit einem bestimmten CCT-Wert. Weiter können die anderen Banken von LEDs LEDs einschließen, die bestimmte verschiedene spektrale Energieverteilungen haben. Während des Betriebs kann ein LED-Segment-Auswahlschaltkreis selektiv den Strom durch die LED-Segmente steuern, so dass sich die gesamte spektrale Energieverteilung von Licht, das durch die Vorrichtung erzeugt wird, zu einer angezielten spektralen Energieverteilung hin verschiebt, während das Dimmen fortschreitet. Zum Beispiel kann eine vollständige spektrale Energieverteilung durch den Schaltkreis bereitgestellt werden, um Strom durch eine Kombination aller LED-Segmente zu leiten.
In noch anderen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente in einer seriellen Kettenanordnung konfiguriert sein, worin jedes LED-Segment zum Beispiel mit Hilfe der Phase oder des Niveaus eines Spannungssignals gesteuert wird, die/das verwendet wird, um das LED-Segment als Kette anzusteuern. Daher können in solchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die LED-Segmente als separat steuerbare Teile der LED-Kette angeordnet sein, worin jedes LED-Segment der Kette konfiguriert sein kann, um eine bestimmte spektrale Energieverteilung zu haben. Zum Beispiel kann das LED-Segment mit der niedrigsten Vorwärtsspannung aller LED-Segmente mit LEDs einer bestimmten spektralen Energieverteilung ausgestattet sein, die der Zielwert für das Dimmen ist. Während des Betriebs kann ein LED-Segment-Auswahlschaltkreis den Kettenstrom selektiv durch die LED-Segmente leiten, so dass die gesamte spektrale Energieverteilung des Lichts, das von der Vorrichtung erzeugt wird, sich zu einer angezielten spektralen Energieverteilung hin verschiebt, während das Dimmen fortschreitet. Zum Beispiel kann eine vollständige spektrale Energieverteilung von dem Schaltkreis bereitgestellt werden, um Strom durch eine Kombination aller LED-Segmente zu leiten.
Während das Dimmen fortschreitet, kann sich jedoch die spektrale Energieverteilung des Lichts, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, von der vollen spektralen Energieverteilung zu einer angezielten spektralen Energieverteilung hin verschieben. Umgekehrt kann sich die spektrale Energieverteilung des Lichts, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, wenn das Dimmen reduziert wird, von der angezielten spektralen Energieverteilung zurück zu der vollen spektralen Energieverteilung hin verschieben. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann die angezielte spektrale Energieverteilung von der spektralen Energieverteilung eines bestimmten LED-Segments bereitgestellt werden (entweder von einer einzelnen LED oder einer Kombination von LEDs in dem jeweiligen Segment), während die volle spektrale Energieverteilung von der Kombination der spektralen Energieverteilung aller LED-Segmente und von der Zeit, während der jedes Segment eingeschaltet ist, bereitgestellt werden kann. Daher kann die angezielte spektrale Energieverteilung das erzeugte Licht so verschieben, dass es lebhafter oder wärmer erscheint oder eine bestimmte Farbe (z. B. grünlich) bekommt, wenn das Licht gedimmt wird.
Die angezielte spektrale Energieverteilung kann ebenso wie die volle spektrale Energieverteilung von der Kombination der hierin beschriebenen Lichteigenschaften bereitgestellt werden, die mit den bereitgestellten LED-Segmenten verknüpft sind. Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung verschiedene LED-Segmente verschiedene Werte für die Lichteigenschaften, wie zum Beispiel einen CRI, haben, so dass, wenn die Vorrichtung gedimmt wird, der zunehmende Anteil von Strom, der dem angezielten LED-Segment zugeführt wird, zunimmt, so dass das angezielte LED-Segment aufgrund der speziellen spektralen Energieverteilung des angezielten LED-Segments, an welches der zunehmende Anteil von Strom während des Dimmens geliefert wird, größeren Einfluss auf die spektrale Energieverteilung der Vorrichtung hat.
Weiter kann die Verschiebung der spektralen Energieverteilung in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung unabhängig von anderen Beleuchtungseigenschaften sein, die mit den LED-Segmenten verknüpft sind. Zum Beispiel können diese LED-Segmente in dem oben beschriebenen Beispiel, obwohl sie verschiedene CRI-Werte haben können, möglicherweise identische CCT-Werte haben. Dementsprechend kann während des Dimmens die Vorrichtung sich zu der angezielten spektralen Energieverteilung hin verschieben, die mit dem angezielten LED-Segment verknüpft ist, obwohl die CCT-Werte für die Segmente identisch sind. Dementsprechend können die spektralen Energieverteilungen der entsprechenden LED-Segmente sich unterscheiden, wenn diese LED-Segmente sich in mindestens einer Beleuchtungseigenschaft voneinander unterscheiden.
Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung weiter erkennen, kann eine LED-Haltevorrichtung konfiguriert sein als separat geschaltete LED-Segmente, von denen jedes einen entsprechenden CCT-Wert haben kann. Weiter kann das LED-Segment, das den Zielwert bereitstellt, mit LEDs mit einem bestimmten CCT-Wert ausgestattet sein, welcher der Zielwert für das Dimmen ist. Während des Betriebs kann ein LED-Segment-Auswahlschaltkreis selektiv den Strom durch die LED-Segmente so steuern, dass der gesamte CCT-Wert von Licht, das von der Vorrichtung erzeugt wird, sich zu einem CCT-Zielwert hin verschiebt, während das Dimmen fortschreitet. Zum Beispiel kann bei voller Helligkeit ein vollständiger CCT-Wert von der Haltevorrichtung durch eine spezielle Kombination aller eingeschalteten LED-Segmente bereitgestellt werden. Während das Dimmen fortschreitet, kann sich jedoch der CCT-Wert des von der Vorrichtung ausgestrahlten Lichts vom vollen CCT-Wert zu einem CCT-Zielwert hin verschieben. Umgekehrt kann sich, wenn das Dimmen reduziert wird, das CCT-Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, vom CCT-Zielwert zurück zum vollen CCT-Wert verschieben. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der CCT-Zielwert vom CCT-Wert eines bestimmten LED-Segments bereitgestellt werden (entweder von einer einzelnen LED oder einer Kombination von LEDs in dem jeweiligen Segment), während der volle CCT-Wert von einer Kombination der CCT-Werte aller LED-Segmente und dem Timing, während dessen die Segmente eingeschaltet sind, bereitgestellt werden kann.
Wie weiter von den Erfindern der vorliegenden Erfindung erkannt wird, kann eine LED-Kette in Form separat geschalteter LED-Segmente konfiguriert sein, von denen jedes einen entsprechenden CCT-Wert haben kann. Weiter kann das LED-Segment mit der niedrigsten Vorwärtsspannung aller LED-Segmente mit LEDs mit einem bestimmten Mindest-CCT-Wert ausgestattet sein, der der Zielwert für das Dimmen ist. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine LED-Kette drei separat geschaltete Segmente einschließen: ein Hochspannungssegment, ein Mittelspannungssegment und ein Niederspannungssegment, wobei das Niederspannungssegment LEDs mit dem angezielten Mindest-CCT-Wert einschließt, der als das Ziel für das Dimmen bereitgestellt werden soll.
Wenn ein Dimmen (wie zum Beispiel Phasenanschnitt-Dimmen) auf eine solche Konfiguration angewandt wird, kann ein zunehmender Anteil der Leistung über einen Zyklus an das Niederspannungssegment geliefert werden, einschließlich der Mindestwert-CCT-LEDs, während das Dimmen fortschreitet. Daher kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung, während die Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung gedimmt wird, das ausgestrahlte Licht sich dem Glühlampenlicht stärker annähern, wenn zum Beispiel die Mindestwert-CCT-LEDs eine „warme” Farbe haben, wie sie von LEDs geliefert wird, die einen CCT-Wert von ungefähr 1800 K oder ccxy (0,55, 0,41) haben.
In manchen Ausführungsformen der Erfindung können die LED-Segmente in der Kette entsprechend den jeweiligen CCT-Werten für die LED-Segmente angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente in der Kette auch entsprechend ihrer jeweiligen vorwärts eingestellten Spannung angeordnet sein. Zum Beispiel sind in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die LEDs mit dem höchsten CCT-Wert in das Hochspannungssegment eingeschlossen, die LEDs mit dem Mindest-CCT-Wert sind in das Niederspannungssegment eingeschlossen und die LEDs mit mittleren CCT-Werten sind in das Mittelspannungssegment eingeschlossen.
In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann das selektive Schalten des Kettenstroms durch das Ziel-LED-Segment mit Hilfe von Größen-Intervall-Bits ermöglicht werden, die die vorliegende Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals anzeigen. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Analog-in-Digital-Umwandlung des gleichgerichteten Wechselspannungssignals durchgeführt werden, um Digitalwerte bereitzustellen, die die Größe anzeigen. Die Digitalwerte können verwendet werden, um den Zustand der Schalter zu steuern, die verwendet werden, um den Kettenstrom um das entsprechende LED-Segment herum selektiv zu umgehen. Während ein Zyklus des gleichgerichteten Wechselspannungssignals fortschreitet, liefern die digitalen Werte eine Angabe der Größe, die dann verwendet wird, um zu entscheiden, welche LED-Segmente den Kettenstrom empfangen sollten und welche nicht. Während des Dimmens kann das Ziel-LED-Segment selektiv mit digitalen Werten niedriger Größe geschaltet werden, die die Größe darstellen. Entsprechend kann, während das Dimmen fortschreitet, ein größerer Anteil der Leistung von der gleichgerichteten Wechselspannung dem Ziel-LED-Segment zugeführt werden, das Licht mit der angezielten spektralen Energieverteilung oder dem CCT-Zielwert erzeugt, wie beschrieben.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigt. In 3 wird von einem Dimmerschaltkreis 305 ein Wechselspannungssignal an eine Gleichrichterschaltung 310 geliefert. Es versteht sich, dass die Dimmerschaltung 305 das Wechselspannungssignal in Übereinstimmung mit einem so genannten „Phasenschnitt-Dimmen” bereitstellen kann, worin zum Beispiel das Niveau des Wechselspannungssignal auf null festgesetzt bleibt, bis zu einer bestimmten Phase des Zyklus. Nach dieser bestimmten Phase ist das Wechselspannungssignal nicht mehr auf null festgesetzt. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung der Dimmerschaltkreis 305 konfiguriert sein, um das Licht, das von der Vorrichtung 300 geliefert wird, zu dimmen, durch Festsetzen des Wechselspannungssignals auf null bis hin zu 90 Grad Phase innerhalb des Wechselspannungssignalzyklus, wonach das gleichgerichtete Wechselspannungssignal für den Rest der Phase nicht (auf Null) festgesetzt ist.
Es versteht sich, dass der Dimmerschaltkreis 305 ein Anstiegsflanken-Phasenschnitt-Dimmerschaltkreis, ein Abfallflanken-Phasenschnitt-Dimmerschaltkreis oder dergleichen sein kann. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der Dimmerschaltkreis 305 ein Rheostat-Schaltkreis sein, um die Größe des AC-Eingangssignals als Reaktion auf das Dimmen zu reduzieren. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann das Dimmen auch eine Dimmsteuerung mit Hilfe einer digitalen Schnittstelle umfassen, wie sie zum Beispiel im Internet beschrieben unter http://www.lutron.com/TechnicalDocumentLibrary/Diva_0-10Vsubmittal.pdf, die hierin vollständig durch die Bezugnahme eingeschlossen sind.
Die Gleichrichterschaltung 310 liefert ein gleichgerichtetes Wechselspannungssignal 335 an eine Stromquelle 320, um einen LED-Kettenstrom 330 zu erzeugen. Es versteht sich, dass die Stromquelle 320 eine spannungsgesteuerte Stromquelle sein kann, die konfiguriert ist, um den Kettenstrom 330 als Reaktion auf das gleichgerichtete Wechselspannungssignal 335 zu regeln. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann das gleichgerichtete Wechselspannungssignal 335 eine Frequenz von ungefähr 120 Hz haben, wobei zum Beispiel das Wechselspannungssignal, das der Gleichrichterschaltung 310 geliefert wird, eine Frequenz von ungefähr 60 Hz hat. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen gemäß der Erfindung Wechselspannungssignale mit jeder nutzbaren Frequenz verwenden können.
Die Stromquelle 320 ist mit einer LED-Kette 325 gekoppelt, die eine Vielzahl separat schaltbarer LED-Segmente 1-N einschließt, die elektrisch seriell miteinander gekoppelt sind. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist jedes der separat schaltbaren LED-Segmente konfiguriert, um Licht mit einem bestimmten CCT-Wert auszustrahlen. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente in der Kette 325 so angeordnet werden, dass sie mindestens ein Ziel-LED-Segment N einschließen, welches konfiguriert ist, um die Eigenschaft des von der Vorrichtung erzeugten Lichts von einer beliebigen vollen angezielten spektralen Energieverteilung zum Beispiel zu einer angezielten spektralen Energieverteilung hin zu verschieben, während das Dimmen fortschreitet. In manchen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die angezielte spektrale Energieverteilung mit Hilfe von LEDs im angezielten Segment bereitgestellt werden, die bestimmte CRI-Werte, CCT-Werte, Ausbeutewerte, S/P-Verhältnisse oder eine beliebige andere Beleuchtungseigenschaft haben, die als ein angezieltes Licht für das Dimmen angegeben werden soll.
In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente so in der Kette 325 angeordnet werden, dass sie mindestens ein LED-Segment mit einem CCT-Zielwert für das Dimmen einschließen. Zum Beispiel ist in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das LED-Segment N gekennzeichnet mit einem bestimmten CCT-Wert, der sich von denjenigen der anderen LED-Segmente unterscheidet. Dementsprechend während das Dimmen fortschreitet, wird das Licht, das von der Vorrichtung 300 ausgestrahlt wird, verschoben vom vollen CCT-Wert, durch die Kombination aller LED-Segmente, zu einem angezielten CCT-Wert hin, der durch das LED-Segment N dargestellt wird.
In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente in der Kette 325 in absteigender Reihenfolge entsprechend den jeweiligen CCT-Werten der Segmente angeordnet sein. Zum Beispiel ist in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das LED-Segment N dahingehend gekennzeichnet, dass es den niedrigsten CCT-Wert aller Segmente hat, während das LED-Segment 1 dahingehend gekennzeichnet ist, dass es den höchsten CCT-Wert aller Segmente hat. Weiter ist das LED-Segment 2 dahingehend gekennzeichnet, dass es einen CCT-Wert hat, der größer als derjenige von Segment N, aber kleiner als derjenige von Segment 1, ist.
Weiter kann die LED-Kette 325 weiter so konfiguriert sein, dass die LED-Segmente auch in absteigender Reihenfolge entsprechend den jeweiligen vorwärts eingestellten Spannungen der Segmente angeordnet sind. Zum Beispiel kann das LED-Segment 1 so mit LEDs konfiguriert sein, dass die vorwärts eingestellte Spannung ungefähr gleich 80 Volt ist, während das LED-Segment 2 so mit LEDs konfiguriert sein kann, dass die vorwärts eingestellte Spannung desselben ungefähr gleich 40 Volt ist, und das Segment N kann so mit LEDs konfiguriert sein, dass die vorwärts eingestellte Spannung desselben ungefähr gleich 20 Volt ist.
Das gleichgerichtete Wechselspannungssignal 335 kann auch an einen LED-Segment-Auswahlschaltkreis 315 geliefert werden, der konfiguriert sein kann, um Strom selektiv bestimmten LED-Segmenten zur Verfügung zu stellen, je nach Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals. Im Speziellen kann das gleichgerichtete Wechselspannungssignal einem A/D-Wandler (ADC) 340 zur Verfügung gestellt werden, der Größen-Intervall-Bits erzeugen kann, welche verwendet werden, um Steuersignale 345, 350 und 355 an die entsprechende LED-Segmentschalter 1, 2 und N zu liefern. Es versteht sich, dass der ADC 340 in den LED-Segment-Auswahlschaltkreis 315 eingeschlossen oder separat sein kann. Es versteht sich weiter, dass die Angabe des Größen-Intervalls auch mit anderen Verfahren erfolgen kann.
Wie weiter in 3 dargestellt, sind die LED-Segmentschalter 1-N über entsprechende LED-Segmente 1-N gekoppelt. Während des Betriebs werden die Steuersignale 345, 350 und 355 entsprechend dem Größen-Intervall-Timing geschaltet, um den jeweiligen LED-Segmentschalter 1-N zu öffnen oder zu schließen. Wenn das jeweilige Steuersignal den entsprechenden LED-Segmentschalter öffnet, fließt der Kettenstrom 330 durch das LED-Segment, während, wenn das Steuersignal den entsprechenden LED-Segmentschalter schließt, der Kettenstrom um das LED-Segment herum geleitet wird. Somit können die Steuersignale 345, 350 und 355 genutzt werden, um den Kettenstrom 330 durch bzw. um jedes der LED-Segmente herum zu leiten, so wie sich die Größe ändert.
Wie weiter in 3 dargestellt, können Kondensatoren in jedem der LED-Segmente angebracht sein, um Problemen, wie zum Beispiel Flackern, zu begegnen. Wenn zum Beispiel ein bestimmter LED-Segmentschalter geöffnet wird, fließt der Kettenstrom 330 durch das entsprechende LED-Segment und lädt den entsprechenden Kondensator. Wenn hingegen der jeweilige LED-Segmentschalter geschlossen wird, fließt der Kettenstrom 330 durch den LED-Segmentschalter, um das LED-Segment zu umgehen, der Kondensator kann jedoch dem LED-Segment, das vom Kettenstrom 330 umgangen wird, Strom zur Verfügung stellen, damit das LED-Segment beleuchtet bleibt. Weiter zeigt 3, dass Sperrdioden eingeschlossen sein können, um zu verhindern, dass sich die Kondensatoren (durch den LED-Segmentschalter) entladen, wenn der LED-Segmentschalter geschlossen ist.
4 ist eine graphische und tabellarische Darstellung eines selektiven Schaltens von LED-Segmenten der Vorrichtung, die in 3 dargestellt ist, zusammen mit der Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung. Gemäß 4 ist ein Teil des gleichgerichteten Wechselspannungssignals 335 mit Angaben der Größen-Intervall-Bits über die horizontale Achse dargestellt. Wie gezeigt, wechseln die Amplituden-Intervall-Bits aus einem ersten Zustand (000) in einen letzten Zustand (111) und dann zurück zum ersten Zustand (000). Der Übergang vieler Größen-Intervall-Bits entspricht der Zunahme und Abnahme der Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals. Daher können die Größen-Intervall-Bits als Anzeige der Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals verwendet werden, so dass der Kettenstrom 332 während der verschiedenen Intervalle des gleichgerichteten Wechselspannungssignalzyklus selektiv zur geeigneten Kombination von LED-Segmenten geleitet werden kann.
Wenn zum Beispiel die LED-Kette 325 drei LED-Segmente einschließt, die vorwärts eingestellte Spannungen von 80 V, 40 V und 20 V haben, sind die Größen-Intervall-Bits, wenn die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals ungefähr 20 V beträgt, (001), die verwendet werden können, um den Kettenstrom 330 durch das LED-Segment 3 zu leiten, aber die übrigen LED-Segmente zu umgehen. Wenn die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals ungefähr 40 V erreicht, sind die Amplituden-Intervall-Bits (010), welches den Kettenstrom durch das LED-Segment 2 leitet, aber die LED-Segmente 1 und 3 umgeht.
Wenn die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals ungefähr 60 V erreicht, sind die Größen-Intervall-Bits (011), was den Kettenstrom 320 durch die LED-Segmente 2 und 3 leitet aber das LED-Segment 1 umgeht. Wenn die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals ungefähr 80 V erreicht, sind die Größen-Intervall-Bits (100), was den Kettenstrom 320 durch das LED-Segment 1 leitet, aber die LED-Segmente 2 und 3 umgeht. Wenn die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals ungefähr 100 V erreicht, sind die Größen-Intervall-Bits (101), was den Kettenstrom 320 durch die LED-Segmente 1 und 3 leitet, aber das LED-Segment 2 umgeht.
Wenn die Größe des gleichgerichteten Spannungssignals ungefähr 120 V erreicht, sind die Größen-Intervall-Bits (110), was den Kettenstrom 320 durch die LED-Segmente 2 und 3 leitet, aber das LED-Segment 1 umgeht. Wenn die Größe des gleichgerichteten Spannungssignals ungefähr 140 V erreicht, sind die Größen-Intervall-Bits (111), was den Kettenstrom 320 durch die LED-Segmente 1, 2 und 3 leitet. Der Vorgang wird fortgesetzt, aber in umgekehrter Reihenfolge, bis die Größen-Intervall-Bits (000) sind, wodurch der Zyklus des gleichgerichteten Wechselspannungssignals abgeschlossen wird.
Wenn der Schaltkreis in 3 gedimmt wird und nach 4 arbeitet, wird ein zunehmender Teil der Leistung, die über den Zyklus bereitgestellt wird, an das angezielte LED-Segment geliefert, das die LEDs einschließt, welche die angezielte spektrale Energieverteilung haben und konfiguriert sind durch die speziellen Beleuchtungseigenschaften, wie hierin beschrieben. Wie in 9 dargestellt, wird, während der Dimm-Phasenwinkel zum unteren Ende des Bereichs hin abnimmt, ein zunehmender Teil der Leistung von der gleichgerichteten Wechselspannung dem Niederspannungssegment zur Verfügung gestellt, das das Ziel-LED-Segment sein kann, welches die angezielte spektrale Energieverteilung ermöglicht, zu der hin die Lichtausgabe sich während des Dimmens verschiebt.
Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die LED-Segmente in der Kette so konfiguriert sein, dass nicht angezielte LED-Segmente LEDs mit relativ niedrigem CRI aber mit relativ hoher Lichtausbeute einschließen, während das angezielte LED-Segment LEDs mit höheren CRI, aber mit relativ geringer Lichtausbeute einschließen kann. Als Reaktion auf das Dimmen kann die angezielte spektrale Energieverteilung durch die Verschiebung von Licht mit relativ viel Lumen pro Watt und hoher Lichtausbeute zu Licht mit relativ geringer Lichtausbeute, aber einem höheren CRI, bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann die Verschiebung zur angezielten spektralen Energieverteilung hin bereitgestellt werden, obwohl andere Beleuchtungseigenschaften zwischen den LED-Segmenten möglicherweise gleich sein können. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ein Ziel-LED-Segment LEDs einschließen, die konfiguriert sind, um Licht mit einem CRI von ungefähr 95 bei niedriger Lichtausbeute zu erzeugen, während andere LED-Segmente Licht mit höherer Lichtausbeute, aber mit einem CRI von ungefähr 75 erzeugen können.
Ein bestimmtes Licht mit voller spektraler Energieverteilung kann zum Beispiel durch die Kombination aller LED-Segmente erzeugt werden, wenn das Licht vollständig eingeschaltet ist. Wenn das Licht jedoch gedimmt wird, wird ein zunehmender Teil der Leistung von der gleichgerichteten Wechselspannung zur LED-Kette an das Ziel-LED-Segment geliefert, so dass das Licht Verschiebungen von der vollen spektralen Energieverteilung zu einer spektralen Ziel-Energieverteilung hin erzeugt, die von den LEDs, die im Ziel-LED-Segment eingeschlossen sind, vordefiniert ist. Daher kann die angezielte spektrale Energieverteilung andere Beleuchtungseigenschaften haben als die volle spektrale Energieverteilung, die durch die Kombination aller LED-Segmente bereitgestellt wird.
Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen der Erfindung, wenn das Ziel-LED-Segment einen Mindest-CCT-Wert einschließt, während die Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung gedimmt wird, das ausgestrahlte Licht näher an Glühlampenlicht liegen, wenn zum Beispiel die Mindestwert-CCT-LEDs eine „warme” Farbtemperatur haben. Wenn zum Beispiel ein Phasenschnitt-Dimmen bei ungefähr 45° Phase (unter Verwendung von Anstiegsflanken- oder Abfallflanken-Dimmen) an den Schaltkreis in 3 angelegt wird, kann Dimmen mit warmer Farbtemperatur effizienter bereitgestellt werden (das heißt ohne Verwendung zusätzlicher Komponenten, die speziell zur Bereitstellung von Dimmen mit warmer Farbtemperatur eingerichtet sind), da das Segment mit den Mindestwert-CCT-LEDs stärker genutzt wird, während die LED-Segmente mit höherer Spannung weniger genutzt werden (aufgrund des Dimmens).
Es versteht sich, dass die Steuerung der separat schaltbaren LED-Segmente nach jedem Verfahren durchgeführt werden kann, mit dem das Timing oder die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignal bestimmt werden können. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das Schalten mit Hilfe der Verfahren durchgeführt werden, die in dem US Patent Nr. 8,476,836 beschrieben sind, das sich ebenfalls im Besitz dieser Anmelderin befindet und dessen Offenbarung hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung darstellt. Im Speziellen schließt der in 5 dargestellte Schaltkreis eine Gleichrichterschaltung 525 ein, die das gleichgerichtete Wechselspannungssignal 335 liefert, und eine stärker detaillierte Darstellung einer exemplarischen spannungsgesteuerten Stromquelle 520, die den Kettenstrom 330 als Reaktion auf die Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals 335 regulieren kann, das an die LED-Kette 325 angelegt wird. Während des Betriebs arbeitet die Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung in 5, um selektiv den Kettenstrom durch verschiedene LED-Segmente als Reaktion auf die Größe der gleichgerichteten Wechselspannung zu schalten, so dass die LED-Segmente sich nacheinander als Reaktion auf die Schwankung in der gleichgerichteten Wechselspannung nacheinander ein- und ausschalten.
In 5 wird die Funktionalität des LED-Segment-Auswahlschaltkreises 315, der in 3 dargestellt ist, durch separate Schaltkreise 505–515 bereitgestellt, die über ein entsprechendes der LED-Segmente gekoppelt sind, die in der Kette 325 gezeigt sind. Während des Betriebes stellen die Schaltkreise 505–515 dieselben Funktionen bereit, die oben mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben sind, so dass das entsprechende LED-Segment in Abhängigkeit von der vorliegenden Größe des gleichgerichteten Wechselspannungssignals in der Kette ein- bzw. ausgeschaltet wird. Es versteht sich an den Schaltkreisen 505–515 möglicherweise separat konfiguriert, um ihre entsprechende Verbindung (und Spannung) zu dem jeweiligen LED-Segment in der Kette 325 anzuzeigen. Zum Beispiel können die Widerstände, die mit jedem der Schaltkreise verbunden dargestellt sind, gewählt werden, um die Position des Schaltkreises in der LED-Kette 325 und die vorwärts eingestellte Spannung anzuzeigen, die für das jeweilige LED-Segment, über das der Schalter gekoppelt wird, benötigt wird.
Es versteht sich, dass die Schaltkreise 505–515 von jeder Schaltung bereitgestellt werden können, die die hierin beschriebene Steuerung ermöglicht. Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die Schaltkreise 505–515 von einem 100 V-MOSFET-Schalter bereitgestellt werden, der arbeitet wie beschrieben. In solchen Ausführungsformen kann der 100 V-MOSFET-Schalter in einem Eingangsspannungsbereich von ungefähr 7,5 V bis ungefähr 100 V arbeiten und die Anstiegs- und Abfallzeiten steuern, um für eine geringe Störstrahlung zu sorgen.
Weiter bietet die in 5 dargestellte Schaltung alternative Konfigurationen für die LED-Kette. Im Speziellen schließt die LED-Kette 325 drei separat schaltbare LED-Segmente ein, die für den Einschluss in die Beleuchtungsvorrichtung konfiguriert sind, arbeitend von einer 120 V-Wechselstromquelle. Das oberste LED-Segment liefert ein Hochspannungs-(80 V-)LED-Segment, das konfiguriert ist, um einen CCT-Wert von ungefähr 3100 K zu haben. Das mittlere LED-Segment ist ein Mittelspannungs-(40 V-)LED-Segment, das konfiguriert ist, um einen CCT-Wert von ungefähr 2400 K bis ungefähr 2100 K zu haben. Das unterste Segment ist ein Niederspannungs-(20 V-)LED-Segment, das konfiguriert ist, um einen CCT-Wert von ungefähr 1800 K zu haben (das heißt, den niedrigsten CCT-Wert von allen LED-Segmenten in der Kette).
Es versteht sich, dass die LEDs, die in jedes der LED-Segmente eingeschlossen sind, ausgewählt werden können, um eine bestimmte spektrale Energieverteilung für das jeweilige Segment bereitzustellen, in das diese LEDs eingeschlossen sind. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind LEDs, die in das entsprechende LED-Segment eingeschlossen sind, konfiguriert, um eine spektrale Energieverteilung zu haben, die gleich der spektralen Ziel-Energieverteilung für das Segment ist. Zum Beispiel kann eine spektrale Energieverteilung des Ziel-LED-Segments durch eine Kombination aus den hierin beschriebenen Beleuchtungseigenschaften definiert werden, wie zum CRI, CCT usw.
Die LED-Kette 325a schließt vier separat schaltbare LED-Segmente ein, die für den Einschluss in einer Beleuchtungsvorrichtung konfiguriert sind, welche von einer 230 V-Wechselstromquelle angetrieben wird. Das obere LED-Segment ist ein erstes Hochspannungs-(80 V-)LED-Segment, das konfiguriert ist, um einen CCT-Wert von ungefähr 3100 K zu haben. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist das untere LED-Segment ein Niederspannungs-(40 V-)LED-Segment, das konfiguriert ist, um einen CCT-Wert von ungefähr 1800 K zu haben (das heißt den niedrigsten CCT-Wert von allen CCT-Werten für die LED-Segmente in der Kette).
Es versteht sich, dass die LEDs, die in jedes der LED-Segmente eingeschlossen sind, so gewählt werden können, dass sie einen CCT-Wert für das entsprechende Segment liefern, in das diese LEDs eingeschlossen sind. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind die LEDs, die in das entsprechende LED-Segment eingeschlossen sind, konfiguriert, um einen CCT-Wert zu haben, der gleich dem CCT-Zielwert für das Segment ist. Wenn zum Beispiel der CCT-Zielwert für das unterste LED-Segment in 5 1800 K beträgt, kann jede der LEDs, die in dieses LED-Segment eingeschlossen sind, einen CCT-Wert von 1800 K haben.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung in bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigt. In 10 sind die LED-Segmente 1-N in separat steuerbaren LED-Segmenten bereitgestellt, die in Banken angeordnet sind. Die LED-Segmente 1-N können unter Verwendung einer LED-Segment-Steuerschaltung 1040 separat von einem LED-Segment-Auswahlschaltkreis 1015 gesteuert werden. In bestimmten Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann die LED-Segment-Steuerschaltung 1040 als Reaktion auf die Eingabe vom Dimm-Schaltkreis 305 an den LED-Segment-Auswahlschaltkreis 1015 entsprechende Stromquellen 1020-1-N für jedes der LED-Segmente separat betätigen. Zum Beispiel kann die Stromquelle 1020-1 verwendet werden, um den Strom an das LED-Segment 1 zu steuern, die Stromquelle 1020-2 kann verwendet werden, um den Strom für das LED-Segment 2 zu steuern, und die Stromquelle 1020-N kann verwendet werden, um den Strom für das LED-Segment N zu steuern. Wie weiter in 10 dargestellt ist, können die Stromquellen 1020-1-N Strom von einer Stromquelle wie zum Beispiel einer DC-Stromquelle beziehen. Andere Stromquellen können ebenfalls verwendet werden.
Jede der Stromquellen 1020-1-N kann auf die Eingabe vom Dimm-Schaltkreis 305 ansprechbar eingestellt werden. Es versteht sich, dass der Dimm-Schaltkreis 305 jeder Schaltkreis sein kann, der konfiguriert ist, um ein Dimmniveau, das von einem Benutzer oder System erwünscht wird, zu kommunizieren. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann der Dimm-Schaltkreis 305 auch eine Dimmsteuerung bereitstellen, die eine digitale Schnittstelle nutzt, wie zum Beispiel im Internet beschrieben unter http://www.lutron.com/TechnicalDocumentLibrarv/Diva_0-10Vsubmittal.pdf (hierin durch die Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen).
In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist jedes der separat gesteuerten LED-Segmente 1-N konfiguriert, um Licht mit einem bestimmten CCT-Wert auszusenden. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente 1-N angeordnet sein, um mindestens ein Ziel-LED-Segment N einzuschließen, das konfiguriert ist, um die Eigenschaft des Lichts, das von der Vorrichtung erzeugt wird, aus einer beliebigen vollen angezielten spektralen Energieverteilung zum Beispiel zu einer angezielten spektralen Energieverteilung zu verschieben, während ein Dimmen fortschreitet. In manchen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die angezielte spektrale Energieverteilung mit LEDs im Zielsegment bereitgestellt werden, die bestimmte CRI-Werte, CCT-Werte, Lichtausbeutewerte, S/P-Verhältnisse oder eine beliebige andere Beleuchtungseigenschaft haben, die als Ziellicht für das Dimmen angegeben werden soll.
In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung können die LED-Segmente 1-N angeordnet sein, um mindestens ein LED-Segment einzuschließen, das einen CCT-Zielwert für das Dimmen hat. Zum Beispiel ist in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das LED-Segment N gekennzeichnet mit einem bestimmten CCT-Wert, der sich von denjenigen der anderen LED-Segmente unterscheidet. Dementsprechend kann sich, während das Dimmen fortschreitet, das Licht, das von der Vorrichtung ausgegeben wird, von einem vollen CCT-Wert, der durch die Kombination aller LED-Segmente bereitgestellt wird, zu einem CCT-Zielwert hin verschieben, der durch das LED-Segment N dargestellt wird.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung darstellt, die in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung in jedem der LED-Segmente bestimmte CCT-Werte einschließt. In 11 ist jedes der LED-Segmente 1–3 gekennzeichnet durch einen entsprechenden vordefinierten CCT-Wert 1–CCT-Wert 3, worin das LED-Segment 3 das Ziel-Segment für das Dimmen ist. In manchen Ausführungsformen der Erfindung kann jeder der CCT-Werte, der dem bestimmten LED-Segment entspricht, sich auf dem Planck'schen Kurvenzug in 1 befinden. Weiter versteht es sich, dass die hierin verwendeten CCT-Werte Werte einschließen, die sich innerhalb von ungefähr 7 Macadam-Ellipsen des Planck'schen Kurvenzugs in 1 befinden. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung versteht es sich, dass die hierin verwendeten CCT-Werte Werte einschließen, die sich innerhalb von ungefähr vier Macadam-Ellipsen des Planck'schen Kurvenzugs in 1 befinden. Obwohl in 11 drei LED-Segmente dargestellt sind, versteht es sich, dass in manchen Ausführungsformen der Erfindung eine beliebige Anzahl von LED-Segmenten verwendet werden kann.
Gemäß 11 kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das LED-Segment 1 so mit LEDs bestückt werden, dass der CCT-Wert 1 für Licht, das von dem Segment ausgesandt wird, gleich ungefähr 10000 K bis ungefähr 7000 K ist, das LED-Segment 2 kann so mit LEDs bestückt werden, dass der CCT-Wert 2 für Licht, das von dem Segment ausgesandt wird, gleich ungefähr 7000 K bis ungefähr 5000 K ist, und das LED-Segment 3 kann so mit LEDs bestückt sein, dass der CCT-Wert 3 für Licht, das von dem Segment ausgesandt wird, gleich ungefähr 5000 K bis ungefähr 3000 K ist. In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann das LED-Segment 1 so mit LEDs ausgestattet sein, dass der CCT-Wert 1 für Licht, das von dem Segment ausgesandt wird, gleich ungefähr 7000 K bis ungefähr 5000 K ist, das LED-Segment 2 kann so mit LEDs bestückt sein, dass der CCT-Wert 2 für Licht, das von dem Segment ausgesandt wird, gleich ungefähr 5000 K bis ungefähr 3000 K ist, und das LED-Segment 3 kann so mit LEDs bestückt sein, dass der CCT-Wert für Licht, das von dem Segment ausgesandt wird, gleich ungefähr 3000 K bis ungefähr 1000 K ist.
In manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kann, während das Dimmen fortschreitet, der LED-Segment-Auswahlschaltkreis 1015 die LED-Segmente 1–3 mit Hilfe von Stromquellen separat so steuern, dass ein zunehmender Teil der Leistung an das Ziel-LED-Segment (das heißt LED-Segment 3) geliefert wird. Es versteht sich jedoch, dass in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung jedes der LED-Segmente das Ziel-LED-Segment sein kann. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung das LED-Segment 1 oder 2 das LED-Segment sein, das während des Dimmens gesteuert wird.
6 ist eine schematische Darstellung eines LED-Pakets, das die in 5 dargestellten LED-Segmente in manchen Ausführungsformen der Erfindung einschließt. In 6 ist ein einziges LED-Paket 940 konfiguriert, um drei Segmente einzuschließen, die Segmenten entsprechen, welche oben mit Bezug auf, zum Beispiel, die 3–5 beschrieben sind. Das einzelne LED-Paket 940 kann ein Niederspannungs-LED-Segment 650 einschließen, das einen Wert von ungefähr 22 V hat und bereitgestellt wird durch die serielle Kopplung von vierzehn EPI-Verbindungen (wobei jede der Verbindungen eine Vorwärtsvorspannung von ungefähr 1,5 V hat). Das einzelne LED-Paket 940 schließt auch ein Mittelspannungs-LED-Segment 670 mit einem Wert von 44 V ein, bereitgestellt durch die serielle Kopplung von zwei Sätzen von vierzehn EPI-Verbindungen (wobei jedes Segment an den Verbindungen eine Vorwärtsvorspannung von ungefähr 1,5 V hat). Das einzelne LED-Paket 940 schließt auch ein Hochspannungs-LED-Segment 660 mit einem Wert von ungefähr 88 V ein, bereitgestellt durch die serielle Kopplung von vier Sätzen von EPI-Verbindungen miteinander (wobei jedes Segment an den Verbindungen eine Vorwärtsvorspannung von ungefähr 1,5 V hat). Das einzelne LED-Paket 940 schließt auch elektrische Ein-/Ausgangsklemmen für jedes der LED-Segmente ein.
7 ist eine schematische Darstellung einer Vielzahl der in 6 dargestellten LED-Pakete, seriell gekoppelt in einer Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung. Im Speziellen können die einzelnen Niederspannungs-Segmente 650 in den entsprechenden Einzel-LED-Paketen 940 in der in 7 gezeigten Anordnung seriell gekoppelt werden. Ähnlich können auch die Mittelspannungs-Segmente 670 und die Hochspannungs-Segmente 660 seriell miteinander gekoppelt werden.
8A und 8B zeigen eine perspektivische und eine Querschnittansicht einer Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung, die die in 7 dargestellten LED-Pakete in einigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung darstellen. In 8 ist ein Gehäuse 905 mit einem elektrischen Anschlusselement 900 gekoppelt, das konfiguriert ist, um lösbar mit einer standardisierten elektrischen Haltevorrichtung gekoppelt zu werden, die zum Beispiel eine elektrische Haltevorrichtung vom Edison Typ oder eine beliebige andere Art von standardisierter elektrischer Haltevorrichtung sein kann.
Ein Stiel 915 ragt aus dem Gehäuse 905 heraus und schließt eine Außenfläche ein, die radial auswärts in eine Richtung 920 weist. Die Vielzahl der LED-Pakete 915 ist seriell elektrisch miteinander gekoppelt und an der Außenfläche um einen Umfang derselben voneinander beabstandet. Die dargestellte Anordnung kann ein verbessertes Dimmen im Glühlampenstil ermöglichen durch Anordnung der LED-Pakete gemäß der vorliegenden Erfindung um den Umfang herum, für den Fall, dass zum Beispiel ein oder mehrere der LED-Pakete (vollständig oder teilweise) ausfallen.
Wie hierin beschrieben, kann eine LED-Kette in Form separat geschalteter LED-Segmente konfiguriert sein, von denen jedes einen anderen CCT-Wert haben kann. Weiter kann das LED-Segment mit der niedrigsten vorwärts eingestellten Spannung aller LED-Segmente mit LEDs mit einem bestimmten CCT-Wert ausgestattet werden, der der Ziel-Wert für das Dimmen ist. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine LED-Kette drei separat geschaltete Segmente einschließen: ein Hochspannungs-Segment, ein Mittelspannungs-Segment und ein Niederspannungs-Segment, wobei das Niederspannungs-Segment LEDs mit einem CCT-Wert einschließt, der gleich dem angezielten Mindest-CCT-Wert ist, der während des Dimmens bereitgestellt werden soll.
Wenn eine solche Konfiguration gedimmt wird (zum Beispiel durch Phasenanschnitt-Dimmen), wird ein größerer Teil der Augenblicksleistung, die über einen Zyklus bereitgestellt wird, an das Niederspannungs-Segment geleitet, das die Mindestwert-CCT-LEDs einschließt. Daher kann in manchen Ausführungsformen gemäß der Erfindung, wenn die Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung gedimmt wird, das ausgestrahlte Licht stärker der Glühlampenbeleuchtung ähneln, wenn zum Beispiel die Mindestwert-CCT-LEDs eine „warme” Farbtemperatur haben, wie zum Beispiel diejenige, die von LEDs mit einem CCT-Wert von ungefähr 1800 K oder ccxy (0,55, 0,41) bereitgestellt wird.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe „erstes”, „zweites” usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht als durch diese Ausdrücke beschränkt zu verstehen sind. Diese Ausdrücke werden nur verwendet, um die Elemente voneinander zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte ein erstes Element als zweites Element bezeichnet werden und ähnlich könnte ein zweites Element als erstes Element bezeichnet werden, ohne vom Schutzumfang des vorliegenden Erfindungsgegenstands abzuweichen. Wie hierin verwendet, schließt der Ausdruck „und/oder” alle Kombinationen der dazugehörigen aufgeführten Teile ein.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, es entweder direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn hingegen ein Element als mit einem anderen Element „direkt verbunden” oder „direkt gekoppelt” bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegende Elemente vorhanden.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als „auf” einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, das Element sich direkt auf einem anderen Element befinden kann oder auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn hingegen ein Element als „direkt auf” einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Wie hierin verwendet, schließt der Ausdruck „und/oder” jedes der aufgeführten Teile und alle Kombinationen derselben ein.
Ausdrücke zur Kennzeichnung räumlicher Beziehungen, wie zum Beispiel „unter”, „unteres”, „über”, „oberes” und dergleichen, können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben. Es versteht sich, dass die Ausdrücke zur Kennzeichnung räumlicher Beziehungen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung umfassen sollen, die in Gebrauch oder Arbeit ist, zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Figuren dargestellt ist.
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sind hierin mit Bezug auf Grundriss- und perspektivische Darstellungen beschrieben, die schematische Darstellungen idealisierter Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sind. Als solche sind Abweichungen von den Formen der Darstellungen als Ergebnis zum Beispiel von Herstellungsverfahren und/oder Toleranzen zu erwarten. Daher ist der Erfindungsgegenstand nicht als auf die jeweiligen hierin dargestellten Formen der Gegenstände eingeschränkt zu verstehen, sondern sollten Formabweichungen einschließen, die zum Beispiel aus dem Herstellungsprozess resultieren. Somit sind die in den Figuren dargestellten Gegenstände schematischer Art und ihre Formen dienen nicht der Darstellung der tatsächlichen Form eines Bereichs einer Vorrichtung und dienen auch nicht der Einschränkung des Schutzumfangs des Erfindungsgegenstands.
Die hierin verwendete Terminologie dient dem Zweck der Beschreibung nur bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als den vorliegenden Erfindungsgegenstand einschränkend zu verstehen. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein”, „eine” und „der, die, das” auch die Pluralformen einschließen, soweit der Kontext dies nicht eindeutig anders angibt. Es versteht sich weiter, dass die Ausdrücke „umfasst”, „umfassend”, „schließt ein” und/oder „einschließend”, wenn sie hierin verwendet werden, das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten anzeigen, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Soweit nicht anders definiert, haben alle Ausdrücke (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke), die hierin verwendet werden, die Bedeutung, die allgemein von Personen mit grundlegendem Fachwissen auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem der vorliegende Erfindungsgegenstand gehört. Es versteht sich weiter, dass die hierin verwendeten Ausdrücke zu interpretieren sind als eine Bedeutung habend, die mit ihrer Bedeutung im Kontext dieser Beschreibung und des relevanten Fachgebiets übereinstimmt und nicht auf idealisierte oder übermäßig formale Art interpretiert wird, soweit nicht ausdrücklich dahingehend hierin definiert. Der Ausdruck „Vielzahl” wird hierin verwendet, um zwei oder mehr des referenzierten Teils zu bezeichnen.
Es versteht sich, dass, wie hierin verwendet, der Ausdruck „Leuchtdiode” eine Leuchtdiode, Laserdiode und/oder andere Halbleitervorrichtungen einschließen kann, welche eine oder mehrere Halbleiterschichten einschließen, die Silizium, Siliziumcarbid, Galliumnitrid und/oder Halbleitermaterialien einschließen können, ein Substrat, das Saphir, Silizium, Siliziumcarbid und/oder andere mikroelektronische Substrate einschließen kann, und eine oder mehrere Kontaktschichten, die Metall und/oder andere leitenden Schichten einschließen können.
In den Zeichnungen und der Beschreibung sind typische bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands offenbart worden, und obwohl bestimmte Ausdrücke verwendet werden, werden sie nur in generischem und beschreibendem Sinn verwendet und nicht zum Zwecke der Einschränkung, wobei der Schutzumfang des Erfindungsgegenstands in den folgenden Ansprüchen ausgeführt ist.

Claims

Eine dimmbare Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließlich eines ersten LED-Segments mit einer vorbestimmten spektralen Energieverteilung für Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird und sich von spektralen Energieverteilungen anderer LED-Segmente unterscheidet, die in der Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind; und einen LED-Segment-Auswahlschaltkreis, konfiguriert, um selektiv Strom durch die Vielzahl von LED-Segmenten zu steuern, um das Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, als Reaktion auf eine Dimmeingabe zu der vorbestimmten spektralen Energieverteilung hin zu verschieben.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die vorbestimmte spektrale Energieverteilung des ersten LED-Segments einen dazugehörigen vorbestimmten CCT-Wert umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten mit dem LED-Segment-Auswahlschaltkreis als separat ansteuerbare Banken von LEDs gekoppelt sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die anderen LED-Segmente entsprechende dazugehörige CCT-Werte aufweisen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jeder der dazugehörigen CCT-Werte der LED-Segmente, die in die Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind, sich im Wesentlichen auf einem Planck'schen Kurvenzug befindet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um selektiv Ströme durch die Vielzahl von LED-Segmenten zu steuern, so dass das Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, sich im Wesentlichen zu dem vorbestimmten CCT-Wert hin verschiebt, während es gleichzeitig als Reaktion auf die Dimmeingabe mit dem Planck'schen Kurvenzug konform ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten seriell gekoppelt sind, um eine LED-Kette zu bilden, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um einen Kettenstrom selektiv durch Kombinationen der LED-Segmente zu schalten, indem eine Phase eines gleichgerichteten AC-Eingangssignals oder eine Größe des gleichgerichteten AC-Eingangssignals benutzt wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei eine augenblickliche spektrale Energieverteilung für das von der Vorrichtung abgegebene Licht anhand einer Kombination von durchschnittlichen Einschaltzeiten für jedes der LED-Segmente bestimmt ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei eine volle spektrale Energieverteilung für Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, definiert ist als der eingeschaltete Zustand aller LED-Segmente.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um das Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, von der vollen spektralen Energieverteilung in die vorbestimmte spektrale Energieverteilung zu ändern, während die Dimmeingabe zunimmt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis selektiv den LED-Kettenstrom durch das erste LED-Segment leitet, um einen zunehmenden Anteil der Leistung eines gleichgerichteten AC-Eingangssignal über einen Zyklus an das erste LED-Segment zu leiten, während die Dimmeingabe zunimmt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die LED-Segmente gleiche CCT-Werte umfassen und die LED-Segmente entsprechende andere spektrale Eigenschaften umfassen, die sich voneinander unterscheiden.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die LED-Segmente konfiguriert sind, um eine spektrale Eigenschaft des Lichts, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, zu ändern, während eine Dimmeingabe an die Vorrichtung zunimmt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die spektrale Eigenschaft mindestens eines umfasst, das gewählt ist aus der Liste bestehend aus Farbqualitätsskala (Color Quality Scale, CQS), dominierender Wellenlänge, GAI, Peak-Wellenlänge, S/P-Verhältnis, nicht-linearer Helligkeit, und Lichtausbeute.
Eine dimmbare Festkörper-Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließlich eines ersten LED-Segments mit einem gedimmten vorbestimmten CCT-Wert für Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, wobei der gedimmte vorbestimmte CCT-Wert sich von CCT-Werten der anderen LED-Segmente unterscheidet, die in die Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind; und einen LED-Segment-Auswahlschaltkreis, konfiguriert, um Strom durch die Vielzahl von LED-Segmenten selektiv zu steuern, um das Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, als Reaktion auf die Dimmeingabe zu dem gedimmten vorbestimmten CCT-Wert zu verschieben.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten mit dem LED-Segment-Auswahlschaltkreis als separat ansteuerbare Banken von LEDs gekoppelt sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die anderen LED-Segmente entsprechende dazugehörige CCT-Werte haben.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei sich jeder der dazugehörigen CCT-Werte der LED-Segmente, die in der Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind, im Wesentlichen auf einem Planck'schen Kurvenzug befindet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um selektiv Ströme durch die Vielzahl von LED-Segmenten so zu steuern, dass das Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, sich als Reaktion auf die Dimmeingabe im Wesentlichen zu dem gedimmten vorbestimmten CCT-Wert hin verschiebt und gleichzeitig mit dem Planck'schen Kurvenzug übereinstimmt ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten seriell gekoppelt sind, um eine LED-Kette zu bilden, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um eine Kettenstrom selektiv durch die LED-Segmente zu leiten, um einen vollständig eingeschalten Zustands-CCT-Wert für das Licht, das von der Vorrichtung ausgestrahlt wird, bereitzustellen, und konfiguriert ist, um den Kettenstrom selektiv durch das erste LED-Segment zu leiten, um, während die Dimmeingabe zunimmt, einen zunehmenden Leistungsanteil eines gleichgerichteten AC-Eingangssignals an das erste LED-Segment zu liefern, um den gedimmten vorbestimmten CCT-Wert für Licht, das von der Vorrichtung abgestrahlt wird, bereitzustellen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um den Kettenstrom durch Kombinationen der LED-Segmente zu leiten, indem eine Phase des gleichgerichteten AC-Eingangssignals oder einer Größe des gleichgerichteten AC-Eingangssignals selektiv benutzt wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei der vollständig Einschaltzustands-CCT-Wert für das Licht, das von der Vorrichtung abgegeben wird, anhand einer Kombination der durchschnittlichen Einschalzeiten für jedes der LED-Segmente bestimmt ist.
Ein Festkörper-Beleuchtungsschaltkreis, der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließlich eines ersten LED-Segments mit einem Mindestwert einer ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) unter entsprechenden CCT-Werten der Vielzahl von LED-Segmenten; und einen LED-Segment-Auswahlschaltkreis, konfiguriert, um Strom selektiv durch die Vielzahl von LED-Segmenten zu steuern, um das Licht, das von dem Schaltkreis abgegeben wird, als Reaktion auf eine Dimmeingabe zu dem Mindest-CCT-Wert hin zu verschieben.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 23, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten mit dem LED-Segment-Auswahlschaltkreis als separat steuerbare Banken von LEDs gekoppelt ist.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 23, wobei jeder der entsprechenden CCT-Werte der LED-Segmente, die in die Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind, sich im Wesentlichen auf einen Planck'schen Kurvenzug befindet.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 25, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um Ströme selektiv durch die Vielzahl der LED-Segmente zu steuern, so dass das Licht, das von dem Schaltkreis ausgestrahlt wird, sich als Reaktion auf die Dimmeingabe im Wesentlichen zu dem Mindest-CCT-Wert hin verschiebt und gleichzeitig dem Planck'schen Kurvenzug übereinstimmt.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 23, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten seriell gekoppelt ist, um eine LED-Kette zu bilden, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten separat voreingestellte LED-Segmente umfasst, einschließlich des ersten LED-Segments, das eine erste vorwärts eingestellte Spannung umfasst, die geringer ist als die zweiten und dritten vorwärts eingestellten Spannungen zweiter und dritter LED-Segmente.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 27, wobei ein zweiter CCT-Wert des zweiten LED-Segments größer ist als der Mindest-CCT-Wert und ein dritter CCT-Wert des dritten LED-Segments größer ist als der zweite CCT-Wert.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 28, wobei das erste LED-Segment mindestens eine LED einschließt, die Phosphor einschließt, konfiguriert, um Licht mit dem Mindest-CCT-Wert auszustrahlen, wobei das zweite LED-Segment mindestens eine LED einschließt, die Phosphor einschließt, konfiguriert, um Licht mit dem zweiten CCT-Wert auszustrahlen, und wobei das dritte LED-Segment mindestens eine LED einschließt, die Phosphor einschließt, konfiguriert, um Licht mit dem dritten CCT-Wert auszustrahlen.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 29, der weiter Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Kondensatoren, von denen jeder parallel mit einem entsprechenden der LED-Segmente verbunden ist; und eine Vielzahl von Sperrdioden, von denen jede seriell elektrisch mit der LED-Kette zwischen den LED-Segmenten verbunden ist.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 27, wobei der Mindest-CCT-Wert des ersten LED-Segments ungefähr ccxy (0,55, 0,41) umfasst, ein CCT-Wert des zweiten LED-Segments ungefähr ccxy (0,49, 0,42) umfasst und ein CCT-Wert des dritten LED-Segments ungefähr ccxy (0,43, 0,41) umfasst.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 27, wobei der Mindest-CCT-Wert des ersten LED-Segments einen vorbestimmten schwächsten Lichtwert, bereitgestellt, der von der Vielzahl von LED-Segmenten, bereitgestellt wird, wobei das dritte LED-Segment einen dritten CCT-Wert umfasst, der kleiner ist als ein vorbestimmter größter Lichtwert, der von der Vielzahl der LED-Segmente bereitgestellt wird; und wobei das zweite LED-Segment einen zweiten CCT-Wert umfasst, der ungefähr in der Mitte zwischen dem Mindest-CCT-Wert und dem dritten CCT-Wert liegt und ungefähr ccxy (0,43, 0,41) ist.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 27, wobei der LED-Segment-Auswahlschaltkreis konfiguriert ist, um den Kettenstrom selektiv durch das erste LED-Segment zu leiten, um als Reaktion auf die Eingabe von einem Dimmerschaltkreis eine erhöhte Leistung durch das erste LED-Segment über einen Zyklus eines gleichgerichteten AC-Eingangssignals bereitzustellen.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 33, wobei die Eingabe vom Dimmerschaltkreis eine Abfallflanken-Phasenanschnitt-Dimmeingabe umfasst, um die erhöhte Leistung bei weniger als ungefähr 45 Grad Phase als die Abfallflanken-Phasenanschnitt-Dimmeingabe bereitzustellen.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 33, wobei die Eingabe vom Dimmerschaltkreis eine Anstiegflanken-Phasenschnitt-Dimmereingabe umfasst, um die erhöhte Leistung bei mehr als ungefähr 135 Grad Phase als die Anstiegflanken-Phasenschnitt-Dimmereingabe bereitzustellen.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 33, wobei das gleichgerichtete AC-Eingangssignal auf einem 120 Volt AC-Eingangssignal basiert und die separat voreingestellten LED-Segmente Folgendes umfassen: ein zweites LED-Segment mit einer zweiten vorwärts eingestellten Spannung von ungefähr 40 Volt; ein drittes LED-Segment mit einer dritten vorwärts eingestellten Spannung von ungefähr 80 Volt; und worin das erste LED-Segment eine erste vorwärts eingestellte Spannung von ungefähr 20 Volt hat.
Der Schaltkreis gemäß Anspruch 33, wobei das gleichgerichtete AC-Eingangssignal auf einem 230 Volt AC-Eingangssignal basiert und die separat voreingestellten LED-Segmente Folgendes umfassen: ein zweites LED-Segment mit einer zweiten vorwärts eingestellten Spannung von ungefähr 80 Volt; ein drittes LED-Segment mit einer dritten vorwärts eingestellten Spannung von ungefähr 80 Volt; ein viertes LED-Segment mit einer vierten vorwärts eingestellten Spannung von ungefähr 80 Volt; und wobei das erste LED-Segment eine erste vorwärts eingestellte Spannung von ungefähr 40 Volt hat.
Ein Verfahren zum Bedienen eines Festkörper-Beleuchtungsschaltkreises einschließlich einer Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten, die ein vorbestimmtes LED-Segment einschießen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: selektives Schalten von Strom durch das vorbestimmte LED-Segment, das eine vorbestimmte spektrale Energieverteilung hat, die sich von entsprechenden spektralen Energieverteilungen für andere LED-Segmente unterscheidet, welche in die Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten eingeschlossen sind, als Reaktion auf die Dimmeingabe.
Das Verfahren gemäß Anspruch 38, wobei die vorbestimmte spektrale Energieverteilung des Ziel-LED-Segments einen dazugehörigen vorbestimmten CCT-Wert umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 38, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten separat steuerbare Banken von LEDs umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei die anderen LED-Segmente entsprechende dazugehörige CCT-Werte haben.
Das Verfahren gemäß Anspruch 41, wobei jeder der dazugehörigen CCT-Werte der LED-Segmente, die in die Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen sind, sich im Wesentlichen auf einem Planck'schen Kurvenzug befinden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 42, wobei das selektive Schalten das selektive Steuern von Strömen durch die Vielzahl von LED-Segmenten umfasst, so dass das Licht, das von dem Schaltkreis ausgestrahlt wird, sich als Reaktion auf die Dimmeingabe im Wesentlichen zu dem vorbestimmten CCT-Wert hin verschiebt und gleichzeitig mit dem Planck'schen Kurvenzug übereinstimmt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 38, wobei die Vielzahl von LED-Segmenten seriell gekoppelt ist, um eine LED-Kette zu bilden, wobei das selektive Schalten das Schalten eines Kettenstroms durch Kombinationen der LED-Segmente unter Verwendung einer Phase des gleichgerichteten AC-Eingangssignals oder einer Größe des gleichgerichteten AC-Eingangssignals umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 44, wobei eine augenblickliche spektrale Energieverteilung für Licht, das von der Kette ausgestrahlt wird, anhand einer Kombination der durchschnittlichen Einschaltzeiten für jedes der LED-Segmente definiert ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 45, das weiter Folgendes umfasst: Verschieben von einer vollen spektralen Energieverteilung für Licht, das von der Kette abgegeben wird, definiert indem alle LED-Segmente eingeschaltet sind, zur vorbestimmten spektralen Energieverteilung hin, während das Dimmen fortschreitet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 46, wobei das selektive Schalten Folgendes umfasst: Schalten des LED-Kettenstroms durch das vorbestimmte LED-Segment, um einen zunehmenden Leistungsanteil von einem gleichgerichteten AC-Eingangssignal über einen Zyklus zu dem vorbestimmten LED-Segment hin zu verschieben, während das Dimmen fortschreitet.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Festkörper-Beleuchtungsschaltkreises, der eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: selektives Schalten von Strom durch ein vorbestimmtes CCT-LED-Segment, das in die Vielzahl von LED-Segmenten eingeschlossen ist, wobei das vorbestimmte CCT-LED-Segment einen vorbestimmten CCT-Wert hat, der sich von entsprechenden CCT-Werten für andere LED-Segmente unterscheidet, während das Dimmen fortschreitet.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Festkörper-Beleuchtungsschaltkreises, der eine Vielzahl von Leuchtdioden-(LED-)Segmenten einschließt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: selektives Schalten von Strom durch ein erstes LED-Segment mit einem minimalen Wert einer ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) von entsprechenden CCT-Werten der Vielzahl von LED-Segmenten.