[发明专利]照明模块的电流需求控制

说明书

技术领域

本发明涉及固态照明领域，并且描述了光引擎模块与其电源单元的接口以及光引擎模块相应的电源单元。本发明总体上涉及一种用于驱动一个或更多个光引擎模块(具体为具有发光二极管LED光源的光引擎模块)的电源单元，以及包括电源单元和至少一个光引擎模块的照明单元。更具体地，本文中公开的各种独创性的方法和设备涉及用于驱动具有发光二极管(LED)光源的一个或更多个光引擎模块的自调节电源单元、以及包括自调节电源单元和至少一个光引擎模块的基于LED的照明单元。

背景技术

基于半导体光源的照明器件(例如发光二极管LED)提供了对于传统的荧光灯、HID和白炽灯的可行的替代方案。LED的功能优势和益处包括高能量转换和光学效率、更长的预期寿命、更低的操作成本以及其它。在某些应用中，基于LED的照明单元可以包括向多个光引擎模块提供LED驱动电流的电源单元，其中，每个光引擎模块包括一个或更多个LED。例如，光引擎模块可以包括其上安装有一个或更多个LED的电路板(例如，印刷电路板)。这样的电路板可以插入到照明器材的插槽中或可以设置电源单元的主板上。

在各种应用和设施中，基于LED的照明单元可以包括不同数量的LED和/或光引擎模块。例如，LED和光引擎模块的数量可以根据针对特定设备的光输出需求(例如，流明)而改变。

通常，需要根据与电源单元连接且由电源单元驱动的LED和光引擎模块的数量，来改变电源单元所输出的LED驱动电流的量级或水平。这意味着，如果在具有不同数量的LED和/或光引擎模块的各种基于LED的照明单元中采用单一电源单元，则电源单元必需包括如下装置或设备，该装置或设备根据照明单元所包括的不同数量的光源来调节LED驱动电流，以匹配不同光引擎模块的电流驱动需求。与此同时，在制造特定的基于LED的照明单元时确定该LED照明单元中要包括的LED和光引擎模块的数量。因而，如果要在具有不同数量的光引擎模块的各种LED照明单元中采用同一电源单元，则该电源单元在制造时必需针对每个不同LED照明单元进行编程，使得其输出的LED驱动电流适合于LED照明单元中所包括的特定数量的光引擎模块。

已经通过在电源单元与光引擎模块之间进行交互解决了这个问题。交互意味着光引擎模块向电源单元提供关于其需要的电流的一些信息来满足通量规格和/或其工作温度，以在超过特定限制时降低所提供的电流水平。本领域中存在几种用于在光引擎模块与电源单元之间交换这种信息的方法。可以使用总线来交换这样的信息。本领域已知模拟总线(如0…10V总线)或数字总线(如数字可寻址照明接口DALI)。本领域还已知可以通过电源单元测量并且将光引擎模块的电流需求告知电源单元的简单电阻器网络。DE 100 51 528公开了这样的接口，在该接口处，在第三线与负电源线之间连接有特定电阻器。如果若干光引擎模块连接到一个电源单元，则并联或串联连接电阻器，因此，和信号被提供到电源单元以限定电流需求。德国专利申请102011087658.8还公开了用于限定每个光引擎模块的电流需求的电阻器。

总线解决方案具有需要两个附加线的缺点。电阻器解决方案只需要一个附加线，但电阻器网络的评估和电流调节可能非常复杂。

由于市场上出现了完整的电源单元和光引擎模块系统，所以不同公司已尝试使这两部分通信的解决方法；此外，已针对更复杂和高端的系统使用一些数字协议，但该后一技术在本发明的背景技术之外，必须分开考虑。

例如，欧司朗公司已经提出了三附加线接口(three extra-wire interface)，使得还能够向提供热降额(thermal derating)的有源光引擎模块板载电路提供电力。在这种接口类型中，光引擎模块板载电阻器与电源单元上拉电阻器形成分压器，以产生用于设置电源单元输出电流的电压。于是，当该模块过热时光引擎模块上的运算放大器开始限制该电压(从而降低电流)。

飞利浦公司提出了不同的附加三线接口，其中一条线被连接到电流设置电阻器，而另一条被连接到温度感测电阻器，并且通过电源单元本身进行降额，而不涉及光引擎模块上的任何有源部件。

两种接口均包括用于公共信号接地回路的第三附加线，并且使用通过光引擎模块电阻器产生的电压来设置电流，以这样的方式，电压越大导致输出电流越大。

近来，欧司朗公司公布了稍微不同的接口，其实际上是在电源单元中定制有精确电流源的0…10V的接口，以使得光引擎模块能够仅使用电阻器来设置电流。