[发明专利]恒光输出照明器系统

说明书

技术领域

本发明涉及监视照明设备的一般领域，尤其涉及发光二极管(LED)照明设备及用于LED的电源。

背景技术

使用安装在金属散热器上的LED阵列的监视照明器系统在安全行业广泛使用以为CCTV摄像机、成像或数据捕获设备提供可见或红外(IR)照明。LED照明器声称提供超过100000小时的寿命，然而，它们的有效输出从LED启用时刻起即开始衰减。在制造商的数据中已引证寿命输出降低20％-50％，及LED输出通常规定为特定环境温度下的最大工作电流的50％。增大照明器范围和输出的需要使LED在降低照明器有效性、可靠性及(可选的)寿命的监视应用实践中必须驱动到其电流极限。

也可使监视照明器系统的LED输出和寿命降级的因素包括但不限于：LED阵列以固定输出电流运行；在降低LED效率(甚至在使用恒流电源时也是如此)的高环境温度下运行；LED芯片质量、LED效率及低效率透镜化方面的生产偏差在不同照明器单元之间的光输出功率方面可表现高达+/-20％的变化。

已知现有技术监视照明系统利用并可组合照明器反馈、散热和脉宽调制以延长LED寿命。然而，即使是这些系统中的最好系统的寿命仍然由于使用封装LED而受限于高电流运行及高温运行。不太适用的现有技术使用不太可靠的电流传感器反馈代替直接光传感器反馈以保持标称照明器输出。现有技术LED照明器的有效范围可随温度和时间及在单元之间发生引人注目的变化。尚没有现有技术LED照明器系统能在监视设备的整个最大运行寿命期间产生具有足够可靠质量的监视图像。

存在多个利用光探测器在LED阵列或其它光源的光功率输出上提供反馈的专利。至少一项专利(U.S.6,028,694-Schmidt)使用脉宽调制增加给定热负荷下的LED光输出。多个专利或公开文献寻求提供不变的或“稳定的”亮度或光功率，通常通过光探测器提供的反馈实现。其它专利寻求通过改变电压或电流使LED的光输出“最大化”。组合与本发明最相关的少数特征的专利申请为Mazzochette等申请的题为“具有内部反馈和控制的LED阵列组件”的申请(US20060012986)。

发明内容

本发明提供恒光输出照明器系统以使能可靠的长期低光成像和数据捕获。本说明书描述了用于CCTV监视和安全应用的照明器，其通过采用输出补偿、反馈和增强而使LED阵列保持恒光输出。恒光输出照明器系统克服了普通LED照明器的多个问题，在普通LED照明器中，光输出随下述条件变化：

a)温度

b)制造公差

c)当LED及元件在电源板使用年限中时随时间变化

d)在初始校准期间

在白天期间有多个照明源：室外日光、室内透过窗户的日光、及室内用于工作和气氛的可见光源。CCTV摄像机使用该现场光捕获图像，但依赖于适当的摄像机设置以确保用可用的光捕获到可能的最好图像。CCTV系统安装是富有挑战性的领域，其中监视系统的性能不仅通过所得图像的质量进行测量，而且通过在所有环境、照明条件下及产品的整个寿命期间保持该质量的能力进行测量。

在夜间，监视场景或没有任何照明或因人类活动而人工照明。当考虑用于安全和监视应用的CCTV图像质量时，这些夜间情形均远非最佳情形。

照明器方面早前的开拓工作已导致广泛使用红外(IR)照明与用于监视和安全的CCTV系统结合及支持这些系统。例如，按UF500(Extreme CCTV International Inc.的商标)出售的专利照明器提供可使用的夜间CCTV图像，该图像不依赖于场景的环境照明。然而，随着产业成熟，对CCTV基础设施提出了更高的要求，包括使用先进视频分析软件以监视来自CCTV摄像机的视频。

提高夜间性能的需求已导致具有Black Diamond(Extreme CCTVInternational Inc.的商标)未决专利照明器的LED照明器，其使用微衍射折射元件，这些元件引导来自LED的光以改变目标上的照明分布和/或通过节约光使照明更有效率(见图2和4)。相较传统LED照明器(见图14)，Black Diamond技术对来自微衍射照明器(见图15)的光能提供更均匀且更有效率的分布。

为进一步发展安全和监视照明性能，Extreme CCTV已创造了CCTV照明器系列，这些照明器在产品寿命期间随时及跨变化的环境条件保持恒光功率输出。在产品寿命期间保持一致的照明确保CCTV系统的图像质量将与其安装时的图像质量一样好。