CN101855940A - Led光输出线性化 - Google Patents

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Abstract

一种用于产生LED光输出的平稳特征的系统和方法。所述系统可包括：包含一个或多个发光二极管(130)的阵列；连接到LED(130)阵列为LED阵列(130)提供驱动电流的电源(120)；连接到控制器(140)的计时器(150)，其中计时器(150)记录LED阵列的接通时间并将LED阵列(130)接通时间传送给控制器(140)；以及连接到电源(120)的控制器(140)，其中控制器(140)基于从计时器(150)接收到的接通时间数据来调整提供到LED阵列(130)的驱动电流的强度，使得所得到的相对光输出大约等于初始的相对光输出。

Description

LED光输出线性化
技术领域
本发明一般涉及LED照明方案，且更具体地涉及将LED光的输出线性化以在LED的使用期限内产生更加一致的输出。
发明背景
产品分配器可具有很多不同的形状和尺寸。每个分配器一般需要某种产品照明和/或标志照明。由于使用寿命增加以及用电量减少，发光二极管(“LED”)照明在很多照明应用中变得普遍。在产品分配器设置中用于照明的一般LED范围可从0.5到3瓦和每瓦25到70流明。这样的LED可通常被定额为在失效之前运行40,000到50,000小时。与很多光源不同，其中失效被定义为没有输出产生时的时间点，LED失效通常被定义为光输出少于LED的初始输出的70％的时间点。
虽然LED中的失效模式比其他光源的失效模式更令人满意，但是问题仍存在。例如，很多产品自动售货机使用LED来照亮可用于购买的产品选择。当包含“新的”LED阵列的自动售货机位于带有“老的”LED阵列(并未失效，但已老化且产生比最初所希望的少的输出的LED阵列)的自动售货机附近时，由于光的变暗发生在“老的”的LED阵列中，光输出的明显不同对于潜在消费者是显而易见的。
暗淡地照明的分配器或带有变暗的照明源的分配器可至少给消费者其中的产品未被充分维护的感觉。作为结果，潜在的消费者将趋向于从带有“较新的”LED阵列的自动售货机进行购买，因为其外观在视觉上吸引人并吸引消费者的眼睛。这些LED问题通常需要在充足的产品营销的情况下处理，即，分配器和其中的产品应被恰当地照明以在视觉上吸引人并吸引消费者的眼睛。
所以，希望有在LED的额定使用期限中维持LED的一致光输出的改进的LED供电方案。这个改进的LED供电方案应在LED在其实际使用期限中保证其统一的外观。
发明概要
因此本发明描述了用于为LED光输出产生平稳特征的系统。所述系统可包括：包含一个或多个发光二极管的阵列；连接到LED阵列为LED阵列提供驱动电流的电源；连接到控制器的计时器，其中计时器记录LED阵列的接通时间并将LED阵列接通时间传送给控制器；以及连接到电源的控制器，其中控制器基于从计时器接收到的接通时间数据来调整提供到LED阵列的驱动电流的强度，使得所得到的相对光输出大约等于初始的相对光输出。
LED阵列简单地可以是彼此结合地操作的任何数量的LED且由同一电源供电。值得注意的是，阵列可仅包含单个LED。用于产品分配器设置中的照明的一般LED范围可从0.5到3瓦和每瓦25到70流明。这样的LED可通常被定额为在失效之前运行40,000到50,000小时。虽然本发明讨论通常在产品分配器背景中的LED，但应认识到，本发明可与用在任何背景中的LED一起操作且不限于任何特定的实施方式。
提供驱动电流的电源可以是任何适当的用于为LED阵列供电的电源。在本发明的优选实施方式中，电源可从脉宽调制电源提供交流电功率。虽然本申请讨论交流电源的使用，应认识到，本发明可使用直流电源进行操作。但是，此处所提供的附图是在交流电源的背景下。电源提供可变驱动电流以为LED阵列供电。控制器用于根据预设的指令控制电源输出的强度，该强度相应于由计时器所指示的LED阵列接通时间的相对功率输出强度。
连接到控制器的计时器可以是适合于监控LED阵列的“接通时间”的任何计时器。控制器可被编程为基于由计时器传送的当前计时使用数据来触发对驱动电流的调整，以有助于确保提供恰当的驱动电流强度以使阵列的光输出维持在一致的水平。
当结合权利要求和附图理解时，在回顾下面的详细描述时，本申请的这些和其他特征对本领域普通技术人员来说将变得明显。
附图简述
图1为根据本发明的方面的一个实施方式的图示。
图2为LED光输出的一般变暗的图形表示。
图3为根据本发明的方面的所需要的相对功率输出的图形表示。
详细描述
参考附图，本发明现在将在下文中被更加充分地描述，其中本发明的一些但非全部的实施方式被示出。事实上，这些发明可以体现在很多不同的形式中且不应被解释为限于此处所阐述的实施方式；更确切地，提供这些实施方式使得本公开满足可适用的法律要求。相似的数字始终指相似的元件。
图1示出了在产品分配器100中使用的本发明的示例性实施方式。分配器100通常为在自动售货行业中的分配器。但是，应注意，本发明不如此被限制且可用于需要一致的光输出的任何设置中。通常地，分配器100包括至少一个电源总线110。任何类型的电源120都可根据本发明在其上使用。电源总线110可以通过电气配线从电源120到一个或多个LED130进行电通信。电源总线110输送以期望强度照亮LED 130所需的驱动电流。
电源120能够影响电流、电压和占空比以实现不同的电流强度水平。通常地，单个电源120可足以为多个LED130有效地供电。
如果在LED阵列130中使用多个LED13，那么它们可用电线连接在一起且与电源120电连接。此外，应注意，虽然此处所讨论的实施方式涉及LED阵列130，应清楚，本发明也可类似地与单个LED130一起使用。另外，其他形式的LED阵列130也可根据本发明来使用。例如，电源120可供应交流电源电压或直流电源电压中的任一个。另外在某些实施方式中，电源120可安装在柔性印刷电路板上。
显然，LED阵列130可在直流或脉冲功率和电流下进行操作。在这个实施方式中，控制器140实现脉冲宽度调制以引起电流强度改变。
计时器150操作来记录LED阵列130的操作时间。当LED阵列130操作时间延长时，与电源120交互作用的控制器140操作来将相对电源输出增加到与从计时器150接收到的LED阵列130接通时间量相对应的水平。控制器140使用如下所讨论的所存储的算法来确定相对于于所接收到的接通时间的相对电源输出的正确调整，以导致不变的光输出强度的维持。控制器140可以是计算机板、嵌入式设备、数字信号处理器或本领域技术人员已知的任何其他适当的控制器设备。
在本发明的优选实施方式中，脉冲宽度调制由控制器140实现以获得LED阵列130的期望相对光输出。计时器150将LED阵列130接通时间传送给控制器140。然后控制器140计算相对电源输出的所需要的改变(如果有的话)以维持不变的相对光输出。为了实现相对电源输出的改变，控制器140可操作来调制进入的电源电流的脉冲宽度，以导致每个周期内的较长或较短的LED接通时间，从而相应地增加或减少相对光输出。
图2示出了一般在产品容器100中使用的LED的光输出的一般变暗。x轴210表示LED130(或LED阵列130)的以小时为单位的操作时间。y轴220表示LED130的相对光输出。在本图中，LED130的相对光输出在其首次进入操作中时的值为1.0。当LED130在初始时间段内处于操作中(通常少于100小时)时，它达到其使用期限光输出的峰值230。通常这个所谓的“熔灼(burn-in)”峰值230达到大约1.05的相对光输出水平。
当达到初始的“熔灼”峰值230之后，相对光输出在LED130剩余使用期限内随着时间减少。光输出大约作为操作时间的对数退化。如在标记为240的段所看到的，从大约100小时的操作时间到大约2000小时的操作时间，相对光输出相当恒定。
点250示出了LED130的典型失效点。如以上所指出的，LED130失效点通常被定义为其中其相对光输出小于其初始相对光输出的0.7倍。一般LED130在操作的40,000到50,000小时之后达到其失效点250。最后，点260示出了一般LED130达到其相对光输出达到小于其初始相对光输出的0.5倍的点的时间。这通常发生在大约100,000小时的操作之后。
类似地，当评估LED130的变暗模式时操作温度可起作用。一般，在某些市场上可买到的LED中观察到在温度每增加一摄氏度时大约损失百分之一(1％)的强度。应认识到，这是通常的原则且并不意味着以任何方式限制本发明的应用。
图3示出了用于以在LED130的一般使用期限内创建平稳的相对光输出的方式为LED130供电所需的电源输出。x轴310表示LED130(或LED阵列)的以小时为单位的操作时间。y轴320表示电源120的相对电源输出。在本图中，相对电源输出在LED130首次进入操作中时的值为1.0。在任何给定的时间点所需的相对电源输出的水平可通过简单的公式来计算：[2.0-相对光输出]。因此，在“熔灼”峰值230处，其中相对光输出将在大约1.05左右，控制器140会将相对电源输出调整到0.95左右以实现LED亮度的恰当的电流强度增大。本发明的目的是总是处于1.0或约为1.0的持续相对光输出。
显然，前述内容仅涉及本发明的优选实施方式且本领域的普通技术人员可在此作出很多改变和更改而不偏离由以下的权利要求及其等效形式所限定的本发明的一般精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于为LED阵列供电的系统，包括：
阵列，其包含一个或多个发光二极管；
电源，其连接到所述LED阵列，其中所述电源向所述LED阵列提供驱动电流；
计时器，其连接到控制器，其中所述计时器记录所述LED阵列的接通时间并将LED阵列接通时间数据传送给所述控制器，
所述控制器，其连接到所述电源，其中所述控制器基于从所述计时器接收到的所述接通时间数据来调整被提供到所述LED阵列的所述驱动电流的强度，使得所得到的相对光输出大约等于初始的相对光输出。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电源使用脉冲宽度调制方案向所述LED阵列提供电流。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述电源供应交流电源电压或直流电源电压。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述电源安装在柔性印刷电路板上。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述发光二极管的阵列包括一个或多个串联连接的发光二极管。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述光输出用于照亮包含在产品分配器中的产品。
7.一种用于为LED阵列供电的方法，包括：
使用连接到所述LED阵列的电源为包含一个或多个发光二极管的阵列供电，其中所述电源向所述LED阵列提供驱动电流；
使用连接到控制器的计时器记录所述LED阵列的接通时间；
将LED阵列接通时间数据传送到所述控制器，
基于从所述计时器接收到的所述接通时间数据调整被提供到所述LED阵列的驱动电流的强度，使得所得到的相对光输出大约等于初始的相对光输出。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述电源使用脉冲宽度调制方案为所述LED阵列供电。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述电源供应交流电源电压或直流电源电压。
10.如权利要求7所述的方法，还包括将所述电源安装到柔性打印电路板上的步骤。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述发光二极管的阵列包括一个或多个串联连接的发光二极管。
12.如权利要求7所述的方法，其中所述光输出用于照亮被包含在产品分配器中的产品。
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