[发明专利]智能照明设备

说明书

相关申请

本申请要求以下一同待决的临时申请的优先权：临时申请S/N.61/224,904、命名为“INTELLIGENT ILLUMINATION DEVICE”(智能照明设备)，其于2009年7月12日提交并因此通过援引整体结合于此。

发明技术领域

本发明涉及照明设备，并且更具体地涉及控制照明设备。

背景技术

常规照明过去曾使用白炽灯和荧光灯，但近来随着蓝色LED的发明，已经开始使用LED光。LED光的初始成本可能是高的，但随时间流逝，功率节省可实质上减少照明的总体成本。功率高效的LED光的高初始成本部分是因创建从功率源至LED的恒定电流必需的特殊电子器件所引起的。然而，具有此特殊电子器件，以非常小的附加成本实现诸如远程控制、调光、光感测、定时以及光的颜色调整之类的特征是可能的。针对常规照明的此类特征由单独的电子单元执行，这些电子单元使灯通电或断电，这增加了成本和复杂性。今天大多数LED灯包含串联和/或并联连接在一起的多个LED，且由开关电源驱动。在AC电网连接的灯中，电源从电网电压85-240V转换为用于LED的电流，而电池供电的灯中的电源从电池电压转换为用于LED的电流。此类电路由诸如针对电网连接的OnSemi和Supertex以及针对电池供电的Maxim之类的公司提供。

较低效率的LED灯简单通过串联电阻器将LED连接至电源。尽管较便宜，但电阻器耗散大量功率，且当连接至AC电源时，灯具有较差的功率因素。功率因素较差是因为LED仅在AC波形的峰值期间导通。

灯中的LED可为任何颜色或颜色的任何组合，包括白色。白色LED通常由以某种类型的黄色磷光体覆盖的蓝色LED制成。来自LED的大部分蓝光被磷光体吸收且以对应于绿色、黄色和一些红色的较低频率重新发射。该办法的一些优势包括低成本和更自然的连续光谱。一些不利包括因在磷光体中的损失导致的低效率、来自LED的带点蓝色、以及因磷光体降级导致的可靠性降低。诸如Cree照明和Nichia的公司在市场上销售此类高亮度LED。

一个特定的Cree产品的光谱显示450nm左右的尖峰，其是由LED产生的蓝光，以及550至600nm左右的宽峰，其是来自磷光体的黄色。在500nm和700nm，输出功率仅为峰值功率的20％。相反，日光的光谱恰从500nm之下至700nm之上是几乎平坦的。

为了克服光谱的红色端处的能量缺乏，Cree照明制造出包括红色LED串以及覆盖磷光体的蓝色LED串的总括两种颜色的LED灯。当将RGB源产生的光谱、Cree白色LED加红色LED解决方案的光谱与来自白炽灯的标准输出比较时，RGB的光谱以及白光加红光的光谱都既不良好匹配白炽灯光谱，也不良好匹配日光光谱，尽管白光加红光产生兼顾许多应用的良好成本/性能。

从彩色光谱的角度而言理想的LED灯应包含工作在不同功率电平的许多不同颜色的LED以产生或白炽灯或日光的粗略近似。红色、黄色、绿色和蓝色的组合可能是最小数量的颜色。尽管该办法应具有良好光谱以及更具能量效率和可靠，但每种颜色中的相对功率电平的控制在当今实践中是困难且昂贵的。

即使建立颜色随处理变化、温度、老化等进行控制的三色(RGB)LED光也存在挑战。一些技术包括通过三个滤光光电二极管对RGB驱动器电路的反馈。每个光电二极管被调至每个LED的颜色，并被连接至IC上的信号检测和信号处理功能。信号处理器随后相应控制红色、绿色和蓝色驱动电流。此类颜色滤波器光电二极管由Hamamatsu提供，这是相对昂贵的且消耗或许另外专用于产生光而非接收光的电路板空间。

国内半导体提供针对LCD显示器背光的RGB LED驱动器。它们的LP5520能校准LED光输出中的初始变化并随后随温度调整。然而，其并不能补偿老化。因为一些LED的输出功率随时间上升而一些LED的输出功率随时间下降，补偿的唯一有效手段是通过每个灯组件的实际光功率测量。