照明装置(10)包括LED(4)，驱动器(3)，和规则地从驱动态切换到测量态并且返回的控制器(2)。在测量态中，控制器控制驱动器以使驱动器不产生任何LED电流。LED产生指示所测量的亮度级的测量信号(Sm)。控制器处理从LED接收的测量信号，并且决定LED的期望光输出。在驱动态中，控制器控制驱动器，以使由LED产生的平均光输出对应于在测量态中确定的期望光输出。在可能的实施例中，驱动器产生额定的LED电流INOM，并且基于在测量态中确定的LED的期望光输出，设置驱动态的持续时间(τ1)。
-用于控制所述驱动器的控制器，所述控制器具有传感器输入端，所述传感器输入端用于接收指示测量的亮度级的测量信号；
其中所述控制器在操作期间适合于在其驱动态和其测量态之间交替；
其中在驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使LED产生光；
在测量态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使驱动器不产生任何LED电流，以及所述控制器适合于处理从LED接收的测量信号；
其中在黑暗环境中，所述控制器适合于将平均光输出设置于相对低的值；以及在明亮的环境中，所述控制器适合于将平均光输出设置于相对高的值。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中在测量态中，所述控制器适合于基于从LED接收的测量信号，决定LED的期望光输出；
以及在驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使由LED产生的平均光输出对应于在测量态中确定的期望光输出。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中在驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使平均的LED电流具有在测量态中确定的值。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中所述装置适合于改变LED电流大小。
5.根据权利要求3所述的照明装置，其中所述驱动器适合于以额定的LED电流驱动所述LED；其中在驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使驱动器产生额定的LED电流；以及所述控制器适合于改变驱动态的持续时间。
6.自动切换的照明系统，所述系统包括照明装置，所述照明装置包括：-至少一个LED；
-用于控制所述驱动器的控制器，所述控制器具有传感器输入端，所述传感器输入端用于接收指示测量的亮度级的测量信号；
其中所述控制器在操作期间适合于在其驱动态和其测量态之间交替；
其中在驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使LED产生光；
在测量态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使驱动器不产生任何LED电流，以及所述控制器适合于处理从LED接收的测量信号；
其中在黑暗环境中，所述控制器适合于将平均光输出设置于相对低的值；以及在明亮的环境中，所述控制器适合于将平均光输出设置于相对高的值。
7.根据权利要求6所述的自动切换的照明系统，其中所述系统响应于至少一个其他光源；如果所述测量信号指示这样的其他光源为接通时，则所述控制器适合于将平均光输出设置于大于零的预定值；以及如果所述测量信号指示这样的其他光源为断开时，则所述控制器适合于将平均光输出设置为等于零。
-用于控制所述驱动器的控制器，所述控制器具有传感器输入端，所述传感器输入端用于接收指示所测量的亮度级的测量信号；
其中所述控制器关于每个单个LED能够在驱动态和测量态中操作；
其中所述控制器关于每个单个LED在操作期间适合于在其驱动态和其测量态之间交替；
其中在对于单个LED的驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使所述单个LED产生光；以及在对于单个LED的测量态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使驱动器不产生用于所述单个LED的任何LED电流，以及所述控制器适合于处理从所述单个LED接收的测量信号；
9.根据权利要求8所述的颜色敏感照明组件，其中，在对于单个LED的测量态中，所述控制器适合于基于从所述单个LED接收的测量信号，决定所述单个LED的期望光输出；以及在对于单个LED的驱动态中，所述控制器适合于产生其用于驱动器的控制信号，以使由所述单个LED产生的平均光输出对应于在测量态中确定的期望光偷出。
10.根据权利要求8所述的颜色敏感照明组件，其中所述控制器设计成确保所有LED的测量周期具有某些重叠。
具有用于检测的LED的照明装置
技术领域
[0001] 本发明总的涉及照明装置的领域，更特别地，涉及其中一个或多个LED用于产生光的照明装置。
背景技术
[0002] 作为电动(electrically powered)光源的实施例，LED是自白炽灯和气体放电灯以来的相对新近的开发。尽管已知LED在相对较长的一段时间里用作指示器，一般作为消费电器中的通电指示器，但是相当新近的开发是用作照明光源，其随着功率LED的发展而变为可能。现在，LED用作环境照明，信号设备(交通信号灯等)，以及甚至用于汽车的尾灯，刹车灯和头灯。
发明内容
[0003] 光源可以响应于用户动作(例如用户启动开关)而被控制，或自动地响应于一些外部事件或情况而被控制，在该情况下，需要事件检测器或状况传感器。具体例子是环境亮度级(light level)：期望根据环境亮度级来修改光源的光输出。例如，在白天，交通信号灯需要具有相对高的光输出以便在一定距离处是可见的，但是在夜晚，交通信号灯的光输出可以减小。因而，需要传感器来检测环境亮度级。
[0004] 在另一例子中，可以期望照明的主/从特性。在由多个光源照亮的相对大的区域中，对于用户而言必须单独地接通所有光源是麻烦的，然而将所有光源连接到一个开关不是总是可能或希望的。尤其当现有的照明系统升级到可控的系统并且需要附加的布线时，用于多个发光设备(luminaire)的附加控制线是昂贵的。作为解决方案，有可能为每个光源提供光传感器：一旦该传感器检测到另一个光源被接通，它就接通其相关的光源。
[0005] 对于上述或类似类型的应用，通常是具有单独的传感器。然而，传感器增加了这样的应用的成本。
[0006] 本发明的目的是以减少的成本提供相同的功能性。
[0007] 根据本发明的重要方面，LED用作光源以及光传感器。
[0008] 其他有利的细节在从属权利要求中陈述。
[0009] 注意本身已知LED具有光敏的属性，使得LED能用作光传感器。例如，参考US-6.617.560。然而，在该文献中，用于光检测的LED专门用于光检测：它不用于光产生。相反，根据本发明，LED有利地用于光检测以及光产生。
附图说明
[0010] 本发明的这些和其他方面、特征和优点将通过下面一个或多个优选实施例的描述参考附图作进一步解释，其中相同的附图标记表示相同或类似的部件，在附图中：
[0011] 图1是示意性示出了照明装置的框图；
[0012] 图2是示意性说明了作为时间函数的LED电流的示例性图表；
[0013] 图3是示意性示出了根据本发明的照明装置的框图；
[0014] 图4A是可与图3比较的、示意性说明了测量态的框图；
[0015] 图4B是可与图3比较的、示意性说明了驱动态的框图；
[0016] 图5A是可与图4A比较的、示意性说明了特定实施例的框图；
[0017] 图5B是可与图4A比较的、示意性说明了特定实施例的框图；
[0018] 图5C是可与图3比较的、示意性说明了特定实施例的框图。
具体实施方式
[0019] 图1是示意性示出了照明装置1的框图，包括至少一个LED 4。LED4的电流由LED驱动器3提供，驱动器3由控制器2基于在控制器2的传感器输入端处从光传感器5中接收的传感器信号S进行控制。
[0020] 图2是示意性说明了作为时间(水平轴)函数的LED电流ILED(垂直轴)的图表，以便示出借助于PWM或占空比控制而调暗的可能实施方式。LED或者为导通，或者为截止，电流分别具有额定值INOM或零。规律地基于从INOM至零然后返回来切换电流。LED在时间间隔τ1期间为导通，并在时间间隔τ2期间为截止。电流周期T定义为T＝τ1+τ2，电流频率f定义为f＝1/T。占空比Δ定义为Δ＝τ1/T。
[0021] 控制器2控制τ1和τ2。通常，T保持不变，例如约600Hz的值。通过设置占空比Δ，可以设置平均的LED电流和因此由LED产生的平均光强度，这是本领域技术人员清楚的。
[0022] 在现有技术状态下，如图1所示，光传感器5是单独的传感器。根据本发明，LED 4本身也可以用作光传感器。
[0023] 图3是示意性示出了根据本发明的照明组件10的框图。与图1相比，单独的光传感器5被省去，LED 4耦合到控制器2的传感器输入端21。控制器2能够在驱动态和测量态下操作。控制器2在操作期间适合于频繁地从其驱动态切换到其测量态并返回。切换可以规则或不规则地进行，优选规则地进行。
[0024] 操作如下。在测量态期间，如图4A所示，控制器2产生针对驱动器3的其控制信号Sc，使得驱动器不产生任何LED电流；LED为截止。LED产生光电流Sm，其在控制器2的传感器输入端21处由控制器2接收，并指示由LED检测的光强度。控制器2处理输入信号Sm并对LED 4的期望的光输出做出决定。
[0025] 然后，控制器2切换到其驱动态。在驱动态期间，如图4B所示，控制器2产生针对驱动器3的其控制信号Sc，使得驱动器产生LED电流INOM；LED为导通。在该状态期间，LED输出信号Sm不是LED所检测的光强度的度量并可以被控制器2忽略。为了确保LED的平均光输出对应于基于测量态中测量信号Sm所确定的期望光输出，控制器将驱动态的持续时间τ1设置为适当的值。例如，如果以电流水平INOM连续驱动LED将导致光输出Lmax，而期望光输出表示为Ld(小于Lmax)，那么控制器2可以将驱动态的持续时间τ1设置为等于τ1＝(Ld/Lmax)·T，其中LED电流频率f＝1/T保持不变。
[0026] 接着，测量态的持续时间满足τ2＝T-τ1，并随着增加的光输出而减少。为了得到可靠的测量结果，测量态的持续时间应当大于某个最小的持续时间τMIN。实际上，τMIN可以约为100μs。这对应于τ1的最大的可允许值，因此对于光输出的最大可得到值低于Lmax。实际上，这是可接受的。然而，如果期望更高的光输出，那么有可能减小LED电流频率，或有可能测量态不包括在每个电流周期中。例如，如果期望0.93·Lmax的光输出，且最小的持续时间τMIN等于0.1·T，那么有可能交替具有占空比Δ＝0.9的电流周期(包括测量态)和具有占空比Δ＝0.96的电流周期(不包括测量态)。
[0027] 在可能的实施例中，如图5A所示，组件10实现为自适应的信号灯，例如交通信号灯。控制器2可以具有接收参考值Vref的参考输入端22。控制器2比较测量信号Sm与参考值Vref。在黑暗的环境中，测量信号Sm相对低；在该情况下，控制器2将驱动态的持续时间τ1设置于相对低的值，例如等于0.45·T，使得LED以占空比Δ＝45％进行工作。在明亮的白天，测量信号Sm相对高；在这样的情况下，控制器2将驱动态的持续时间τ1设置于相对高的值，例如等于0.90·T，使得LED以占空比Δ＝90％进行工作。结果，信号灯的光输出在黑暗环境期间减小了50％。
[0028] 在可能的实施例中，如图5B所示，组件10实现为响应于其他光源50而自动切换的照明系统。测量信号Sm指示这样的其他光源50是接通还是断开。如果测量信号Sm指示这样的其他光源50为接通，那么控制器2将驱动态的持续时间τ1设置于预定值，例如等于0.90·T，使得LED为导通，具有某个预定的光输出。如果测量信号Sm指示其他光源50为断开，那么控制器2将驱动态的持续时间τ1设置为等于零，使得LED截止。结果，照明系统的光输出分别跟随所述其他光源50接通或断开，而自动接通或断开。
[0029] 其他光源例如可以是公共的街道照明，组件10可以是照亮房子或花园的部分的照明系统的一部分。如果公共的街道照明接通，那么照明系统也自动接通。
[0030] 其他的光源50同样也可以根据本发明实现。从而，有可能提供一组LED，它们分别响应于第一光源接通或断开而自动导通或截止(主/从配置)。所有LED可以响应于一个公共的第一光源，或者LED可以串联布置以使每个LED响应于串联中在前的LED。第一光源可以通过用户手动切换，或通过定时器进行切换。
[0031] LED 4和其他光源50可以集成在一个共同的发光设备中。例如，其他光源50可以是混合发光设备中的TL灯；当TL灯接通时，LED(一个或多个)也自动导通。
[0032] 由于人造光源通常将受到调制(电力网：100Hz，或HF调制)，因此控制器2可以从日光中区分出人造光源(例如公共的街道照明)。
[0033] 其他光源50的光可以根据一些数字协议进行调制，以便传送数据。控制器2将遵循这个调制，使得来自LED 4的光也被调制；在该情况下，组件10有效地作为该数据的中继器。
[0034] 在可能的实施例中，如图5C所示，组件60是色敏的。所述组件包括多个LED，而不是仅仅一个LED 4，这些不同的LED具有相互不同的设计，使得它们发射相互不同的颜色。然后，它们的光敏感度也是互相不同的；如果不同LED的数目至少等于三，那么这些LED可以检测光的色点。
[0035] 在图5C中，组件10包括三个分别针对红、绿和蓝光的LED 61，62，63。它们分别产生测量信号SmR，SmG，SmB，这些信号由控制器2接收。根据这三个测量信号，控制器2计算三个LED接收的光(环境光，或一个或多个其他光源产生的光)的色点。在可能的实施例中，控制器2设计成驱动三个LED以便它们的组合光具有与测量的色点相同的色点。结果，照明系统的光输出自动匹配环境光。
[0036] 应当注意，通过适当设置三个LED的占空比来驱动三个(或更多)光LED以使它们的组合光具有某个所需的色点的技术本身是已知的，在这里不需要进一步的解释。
[0037] 应当注意，确保存在所有的LED同时截止的时刻是期望的，但不是必要的。如果控制器在这些时刻期间进行光测量，那么可以确保某个LED的测量不受到另一LED的光的影响。实现这的一个方式是如果三个LED的电流周期相等，且LED的测量周期具有某些重叠。应当清楚，以此方式，相互不同的占空比也是可能的。
[0038] 进一步应当注意，每个LED 61，62，63可以由单独的驱动器驱动，所有的驱动器由控制器进行控制，但是也有可能LED由一个共同的驱动器进行驱动，该共同的驱动器适合于单独地驱动多个LED，或适合于以经同步的电流周期同时驱动多个LED。
[0039] 概括而言，本发明提供一种照明装置10，其包括：
[0040] -LED 4；
[0041] -用于驱动LED的驱动器3；
[0042] -用于控制驱动器的控制器2。
[0043] LED耦合到控制器的传感器输入端21。
[0044] 控制器规则地从驱动态切换到测量态并返回。
[0045] 在测量态中，控制器控制驱动器以使驱动器不产生任何LED电流。LED产生测量信号Sm，其指示所测量的亮度级。控制器处理从LED接收的输入信号Sm，并决定LED的期望光输出。
[0046] 在驱动态中，控制器控制驱动器以使由LED产生的平均光输出对应于在测量态中确定的所需的光输出。
[0047] 虽然已经在附图和之前的描述中详细说明和描述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚这些说明和描述只是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例；而是，多种变化和变型在所附权利要求所限定的本发明的保护范围内是可能的。
[0048] 例如，尽管上述例子描述了占空比控制作为改变LED的光输出的可能的方法，但是也有可能LED基于另一已知或另外的方法如LED电流的PWM，FM，AM，PCM进行驱动。
[0049] 此外，尽管在附图中控制器和驱动器图示为单独的方框，但是应当注意，控制器和驱动器可以集成为一个装置。
[0050] 例如，尽管在上述例子中，控制器在每个测量态中决定期望光输出，并在下个驱动态中使用该决定，但这不是必须的。原则上，有可能控制器仅在随后的测量态期间收集测量数据，以能够产生测量值的记录。还有可能的是，控制器需要更多时间来处理测量数据，使得只在几个状态循环之后执行LED驱动控制信号的修改。进一步有可能的是，控制器计算多个测量数据的平均值，并基于这样的平均值修改其控制信号。
[0051] 在研究了附图、说明书以及所附权利要求以后，本领域技术人员在实施所要求保护的发明时，可以理解并实现对于所公开实施例的其他改变。在权利要求中，词“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中叙述的多个项目的功能。仅仅在互相不同的从属权利要求中记载了某些措施的事实不表示这些措施的组合不能用于产生有益效果。计算机程序可以存储/分布在适当的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部件的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式配给计算机程序，例如经由因特网或其他有线或无线电信系统配给计算机程序。权利要求中任何附图标记不应当解释为限制范围。
[0052] 在上文中，已经参考框图解释了本发明，框图图示了根据本发明的装置的功能块。应当理解，一个或多个这些功能块可以以硬件实现，其中这些功能块的功能通过单独的硬件元件完成，但是也有可能的是，一个或多个这些功能块以软件实现，使得这些功能块的功能通过计算机程序的一个或多个程序行来完成，或通过诸如微处理器，微控制器，数字信号处理器等之类的可编程装置来完成。
