[发明专利]操作固态照明元件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及固态照明以及操作固态照明单元的方法。

背景技术

固态照明已经变成照明市场上的重要特征。诸如发光二极管(LED)以及有机发光二极管(OLED)之类的固态照明(SSL)单元提供了低成本的照明，并且因而用于普通照明市场。固态光源提供一定波长的光。这些波长取决于所用的材料(即半导体)以及SSL单元的环境特性。此外，固态光源可以具有高的发光效能(efficacy)，但这也是温度和驱动方法的函数。

在当前的照明应用中，希望固态光源的光输出(lumen output)处于最大值。因此，固态光源是以最大可允许幅度的电流来驱动的。这可能伴随热约束(thermal constraint)。然而，以最大驱动电流驱动固态光源并不导致高效的光输出，即发光效能在较低驱动电流下可能更高。

还存在其中需要对固态光源进行调光的应用。这可能是环境照明中的情况。此外，当在其中需要不止一个波长的有色灯(例如RGB LED灯)中使用固态光源时，需要对每个灯的亮度以及总体亮度进行调节。

通过使用幅度调制(AM)、脉宽调制(PWM)或者脉冲频率调制(PFM)来调制驱动电流的方法在本领域中是已知的。另外的调制方法在本领域中也是已知的。DE19848925A1公开了一种允许通过脉宽调制对固态照明单元的驱动电流进行调节的方法。该文献表明，亮度可以借助于脉宽调制来降低，其中驱动电流具有的幅度等于或者高于阈值。然而，这导致对固态光源的调光而无需考虑到其发光效能和效率。

发明内容

本发明的一个目的是实现对固态光源的有效使用。本发明的另一个目的是在对固态光源的亮度水平进行调节的同时保证发光效能和效率的提高。本发明的再一个目的是在给定亮度水平下提供最佳的发光效能和效率，并且当参考驱动电流幅度大于最佳驱动电流幅度时以参考驱动电流幅度驱动固态照明单元。

这些和其他目的是通过操作照明器件的方法来解决的，所述方法包括步骤：获取至少一个固态照明单元的目标亮度水平；确定用于获得目标亮度水平的参考驱动电流幅度；以及当参考驱动电流幅度小于或等于脉宽调制的最佳驱动电流幅度时，以该最佳驱动电流幅度驱动固态照明单元以便获得目标亮度水平。

已经发现，虽然光输出在最大可允许电流幅度下是最大的，但是发光效能和效率在更小的电流幅度下更大。最佳驱动电流幅度可以通过评估固态照明单元的操作数据来获得，所述操作数据例如数据表的相对光通量和电输入功率曲线。另外，已经发现，目标亮度水平可以通过以最佳驱动电流幅度驱动固态照明单元并且通过对该最佳驱动电流幅度进行脉宽调制来获得。这导致获得固态照明单元的最大效率。

依照本发明，在仍然提供高效率的同时，可以操纵固态照明单元(例如LED灯中使用的LED)的强度以及多个LED的强度。在维持高效率的同时，可以对改变颜色以及增加相同颜色LED之间的亮度差进行控制。

参考驱动电流幅度可以通过获得该电流幅度来确定，这对于以目标亮度水平运行固态照明单元将是必要的。参考驱动电流幅度可以通过使用为固态照明单元配备的数据表来获得。该数据表可以提供有关输入功率和光通量之间的关系的信息。亮度水平和驱动电流的在线测量并且从而获得参考驱动电流幅度也是可能的。

所述电流幅度可以被理解为驱动光源的电流值。它可以是浪涌(surge)、时间平均值或有效值，或者最小和最大电流之差。

确定参考驱动电流幅度之后，可以将该参考驱动电流幅度与最佳驱动电流幅度进行比较。该最佳驱动电流幅度可以通过计算光通量和输入功率之间的关系来获得。这个关系函数的局部最大值可以被认为是最佳驱动电流幅度。在该驱动电流幅度下，作为光通量和输入功率之间的比率的效率是最高的。

如果参考驱动电流小于或等于最佳驱动电流，那么本发明保证以经过脉宽调制的最佳驱动电流幅度驱动固态照明单元。该最佳驱动电流幅度如果施加到固态照明单元而没有任何进一步的调制的话，将因而提供高于目标亮度水平的亮度水平。不过，最佳驱动电流幅度为固态照明单元提供最大的效率。为了获得目标亮度水平，建议对最佳驱动电流幅度进行脉宽调制。该脉宽调制引起对亮度水平进行调节，直到获得目标亮度水平。

如权利要求2中限定的最佳驱动电流幅度的确定是优选的。关于输入电流或输入电压的效率函数可以通过计算光通量和输入功率之间的关系来获得，所述输入功率即输入电流、输入电压或者输入电流和输入电压的乘积。该效率函数具有局部最大值。达到局部最大值的位置确定了最佳驱动电流幅度。