本发明涉及一种LED灯照明控制方法及系统，该系统包括：接收器模块(1)，配置成获得表示LED灯(6)的光分辨率的若干个照度级(N)及与LED灯所需光强度相关联的占空比(D)；控制模块(2)，包括控制单元(7)，其配置成由照度级数(N)及占空比(D)生成具有周期(T)及占空比的周期信号，及由所述周期信号生成用于控制至少一个LED灯(6)的电力供应的照明控制信号(SCi)；及电力供应模块(3)，配置成根据所述照明控制信号(SCi)对至少一个LED灯(6)供电。
-获取分割LED灯最大光强度的照度级的数目(N)，其中，所述数目表示所述LED灯的光分辨率，-获取与LED灯所需光强度相关联的占空比(D)，
-生成具有所获得的占空比(D)与周期(T)的周期信号，其中，所述周期(T)由若干个ON(E)间隔和若干个OFF(A)间隔形成，所述周期(T)中ON(E)与OFF(A)间隔的总数与所述照度级的数目(N＝E+A)一致，-由所述周期信号的占空比(D)及每个周期(T)的ON(E)和OFF(A)间隔总数为所述周期信号的每个周期(T)计算ON(E)间隔数和OFF(A)间隔数，其中，ON(E)间隔数为将所述占空比(D)与照度级的数目(N)相乘所得，且OFF(A)间隔数为照度级的数目(N)减去ON(E)间隔数所得，E＝D*N；
-由生成的周期信号生成照明控制信号(SCi)，具有相同的周期(T)；对于所述照明控制信号(SCi)周期信号的每个周期(T)，其包括如下步骤：a)建立表示要生成的SCi ON(ESCi)与SCi OFF(ASCi)间隔的总数的第一SCi值(IR_SCi)，最初所述第一SCi值(IR_SCi)等于照度级的数目(N)(IR_SCi＝N，以及N＝ESCi+ASCi)，b)确定表示为生成所述照明控制信号(SCi)的每个周期(T)中的必要的SCi ON(ESCi)或SCi OFF(ASCi)间隔重复数的第二SCi值(RSCi)，所述第二SCi值(RSCi)取决于所建立的占空比(D)，以使：若所述周期信号的占空比(D)大于或等于50％，则第二SCi值(RSCi)等于所述周期信号的OFF(A)间隔数，及若所述周期信号的占空比(D)小于50％，则第二SCi值(RSCi)等于所述周期信号的ON(E)间隔数，c)获得要生成的若干个SCi间隔(ISCi)作为由第二SCi值(RSCi)除第一SCi值(IR_SCi)减一得到的较低整数，ISCi＝min((IR_SCi-1)/RSCi),ISCi∈Z，
d)更新第一(IR_SCi)及第二SCi值(RSCi)，以使当前的第一SCi值(IR_SCi)对应于先前的第一SCi值(IR_SCi)减要生成的SCi间隔数(ISCi)减一，且当前的第二SCi值(RSCi)对应于先前的第二SCi值(RSCi)减一，IR_SCi＝IR_SCi-ISCi-1；
e)根据所述占空比(D)及SCi间隔数(ISCi)生成若干个SCi ON(ESCi)间隔和若干个SCi OFF(ASCi)间隔，以使：若所述占空比(D)大于或等于50％，所述方法包括：
③生成若干个SCi ON(ESCi)间隔，其等于要生成的SCi间隔数(ISCi)，及③生成一个SCi OFF(ASCi)间隔，及，若所述占空比(D)小于50％，
③生成若干个SCi OFF(ASCi)间隔，其等于要生成的SCi间隔数(ISCi)，及③生成一个SCi ON(ESCi)间隔，f)校验第二SCi值(RSCi)是否等于零，否则，返回至步骤c)，
-获得照明控制信号(SCi)，所述照明控制信号(SCi)包含的SCi ON(ESCi)间隔数等于所述周期信号的ON间隔(E)数，以及包含的SCi OFF(ASCi)间隔数等于所述周期信号的OFF间隔(A)数，SCi ON(ESCi)间隔和SCi OFF(ASCi)间隔沿着所述照明控制信号(SCi)周期(T)的N个间隔分布，-借助于由所述照明控制信号(SCI)控制的开关单元，根据生成的照明控制信号(SCi)对至少一个LED灯供电。
2.根据权利要求1所述的LED灯照明控制方法，其特征在于在生成所述照明控制信号(SCi)后，针对每个SCi ON(ESCi)间隔，所述方法包括根据一百分率减小所述SCi ON(ESCi)间隔的持续期间，并根据同一百分率增大其振幅。
3.根据权利要求1或2所述的LED灯照明控制方法，其特征在于在生成所述照明控制信号(SCi)后，针对由至少一个SCi ON(ESCi)间隔形成的每组SCi ON间隔，所述方法包括根据一百分率减小所述SCi ON(ESCi)间隔组的持续期间，并根据同一百分率增大所产生的组的振幅。
4.根据权利要求1所述的LED灯照明控制方法，其特征在于其包括通过由生成的照明控制信号(SCi)控制的开关单元(5)驱动LED灯(6)，且所述开关单元(5)配置成用能够对所述LED灯(6)供电的电源(4)对LED灯(6)进行开关。
5.根据权利要求1所述的LED灯照明控制方法，其特征在于其包括获取与LED灯(6)所需输入功率(Pd)相关联的功率值(P)。
6.根据权利要求5所述的LED灯照明控制方法，其特征在于其包括由获得的功率值(P)生成具有周期(Tp)及与LED灯(6)所需输入功率(Pd)成正比的占空比(Dp)的功率控制信号(SCp)。
7.根据权利要求6所述的LED灯照明控制方法，其特征在于对于所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)，生成所述功率控制信号(SCp)包括以下步骤：g)建立表示要生成的SCp ON(ESCp)与SCp OFF(ASCp)间隔的总数的第一SCp值(IR_SCp)，最初所述第一SCp值(IR_SCp)等于照度级的数目(N)(IR_SCp＝N，以及N＝ESCp+ASCp)，h)确定表示用于生成所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)中的必要的SCp ON(ESCp)或SCp OFF(ASCp)间隔重复数的第二SCp值(RSCp)，i)由第一SCp值(IR_SCp)及第二SCp值(RSCp)获得要生成的若干个SCp间隔(ISCp)，j)对第一(IR_SCp)及第二SCp值(IR_SCp)进行更新，k)根据所述功率控制信号(SCp)的占空比(Dp)及步骤i)中获得的SCp间隔数(ISCp)生成若干个SCp ON(ESCp)间隔及若干个SCp OFF(ASCp)间隔，l)校对第二SCp值(IR_SCp)是否等于零，否则，返回至步骤i)。
8.根据权利要求6或7所述的LED灯照明控制方法，其特征在于其包括由所述功率控制信号(SCp)获得所需输入功率(Pd)。
9.根据权利要求4-7任一项所述的LED灯照明控制方法，其特征在于其包括通过所述开关单元(5)用所需输入功率(Pd)开关所述LED灯(6)来对所述LED灯(6)进行驱动。
-获得照度级的数目(N)，其中，所述数目表示LED灯的光分辨率，
-控制模块(2)，包括控制单元(7)，该控制单元配置成：
-生成具有所述接收器模块(1)获得的所述占空比(D)及周期(T)的周期信号，其中，所述周期(T)由若干个ON(E)间隔及若干个OFF(A)间隔形成，所述周期(T)中的间隔总数与获得的照度级的数目(N＝E+A)一致，-由所述周期信号的占空比(D)和每个周期(T)的ON(E)与OFF间隔的总数为所述周期信号的每个周期(T)计算ON(E)间隔数与OFF(A)间隔数，其中，ON(E)间隔数为将所述占空比(D)与照度级的数目(N)相乘所得，且OFF(A)间隔数为照度级的数目(N)减去ON(E)间隔数所得，E＝D*N；
-由生成的周期信号生成照明控制信号(SCi)，具有相同的周期(T)，对于所述照明控制信号(SCi)的每个周期(T)，其包括如下步骤：a)建立表示要生成的SCi ON(ESCi)与SCi OFF(ASCi)间隔的总数的第一SCi值(IR_SCi)，最初所述第一SCi值(IR_SCi)等于照度级的数目(N)(IR_SCi＝N，以及N＝ESCi+ASCi)，b)确定表示为生成所述照明控制信号(SCi)的每个周期(T)中的必要的SCi ON(ESCi)或SCi OFF(ASCi)间隔重复数的第二SCi值(RSCi)，所述第二SCi值(RSCi)取决于所建立的占空比(D)，以使：若所述周期信号的占空比(D)大于或等于50％，则第二SCi值(RSCi)等于所述周期信号的OFF(A)间隔数，及若所述周期信号的占空比(D)小于50％，则第二SCi值(RSCi)等于所述周期信号的ON(E)间隔数，c)获得要生成的若干个SCi间隔(ISCi)作为由第二SCi值(RSCi)除第一SCi值(IR_SCi)减一得到的较低整数，ISCi＝min((IR_SCi-1)/RSCi)，ISCi∈Z，
d)对第一(IR_SCi)及第二SCi值(RSCi)进行更新，以使当前的第一SCi值(IR_SCi)对应于先前的第一SCi值(IR_SCi)减要生成的SCi间隔数(ISCi)减一，且当前的第二SCi值(RSCi)对应于先前的第二SCi值(RSCi)减一，IR_SCi＝IR_SCi-ISCi-1；
e)根据所述占空比(D)及SCi间隔数(ISCi)生成若干个SCi ON(ESCi)间隔与若干个SCi OFF(ASCi)间隔，以使：若所述占空比(D)大于或等于50％，则：
③生成若干个SCi ON(ESCi)间隔，其等于要生成的SCi间隔数(ISCi)，及③生成一个SCi OFF(ASCi)间隔，及，若所述占空比(D)小于50％，
③生成若干个SCi OFF(ASCi)间隔，其等于要生成的SCi间隔数(ISCi)，及③生成一个SCi ON(ESCi)间隔，f)校对第二SCi值(RSCi)是否等于零，否则，返回至步骤c)，以及
-获得照明控制信号(SCi)，所述照明控制信号(SCi)包含的SCi ON(ESCi)间隔数等于所述周期信号的ON间隔(E)数，以及包含的SCi OFF(ASCi)间隔数等于所述周期信号的OFF间隔(A)数，SCi ON(ESCi)间隔和SCi OFF(ASCi)间隔沿着所述照明控制信号(SCi)周期(T)的N个间隔分布。
11.根据权利要求10所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述控制单元(7)配置成在生成所述照明控制信号(SCi)后，根据一百分率减小每个SCi ON(ESCi)间隔的持续期间并根据同一百分率增大其振幅。
12.根据权利要求10或11所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述控制单元(7)配置成在生成所述照明控制信号(SCi)后，根据一百分率减小由至少一个SCi ON(ESCi)间隔形成的每组SCi ON间隔的持续期间并根据同一百分率增大所产生的组的振幅。
13.根据权利要求10所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述控制模块(2)包括开关单元(5)，其配置成接收由所述控制单元(7)生成的所述照明控制信号(SCi)并根据所述照明控制信号(SCi)用电源(4)对LED灯(6)进行开关。
14.根据权利要求13所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述接收器模块(1)配置成获得与LED灯(6)所需输入功率(Pd)相关联的功率值(P)。
15.根据权利要求14所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述控制单元(7)配置成由获得的功率值(P)生成具有周期(Tp)及与LED灯所需输入功率(Pd)成正比的占空比(Dp)的功率控制信号(SCp)。
16.根据权利要求15所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述功率控制信号(SCp)为PWM信号。
17.根据权利要求15所述的LED灯照明控制系统，其特征在于所述控制单元(7)配置成针对所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)执行以下步骤：g)建立表示要生成的SCp ON(ESCp)与SCp OFF(ASCp)间隔的总数的第一SCp值(IR_SCp)，最初所述第一SCp值(IR_SCp)等于照度级的数目(N)(IR_SCp＝N，以及N＝ESCp+ASCp)，h)确定表示用于生成所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)中的必要的的SCp ON(ESCp)或SCp OFF(ASCp)间隔重复数的第二SCp值(RSCp)，i)由第一SCp值(IR_SCp)及第二SCp值(RSCp)获得要生成的若干个SCp间隔(ISCp)，j)对第一(IR_SCp)及第二SCp值(IR_SCp)进行更新，k)根据所述功率控制信号(SCp)的占空比(Dp)及步骤i)中获得的SCp间隔数(ISCp)生成若干个SCp ON(ESCp)间隔及若干个SCp OFF(ASCp)间隔，l)校对第二SCp值(IR_SCp)是否等于零，否则，返回至步骤i)，以及-获得功率控制信号(SCp)，其包括若干个SCi ON(ESCi)间隔和若干个SCi OFF(ASCi)间隔，沿着所述功率控制信号(SCp)周期(Tp)分布。
18.根据权利要求15所述的LED灯照明控制系统，其特征在于其包括配置成由所述功率控制信号(SCp)获得所需输入功率(Pd)的功率调节单元(8)，且所述功率调节单元(8)连接于能够对LED灯(6)供电的外部电源(4)与所述开关单元(5)之间。
19.LED灯，其特征在于其包括权利要求10-18中任一项所述的LED灯照明控制系统。
LED灯照明控制方法及系统
[0001] 发明目的
[0002] 本发明属于照明领域，更具体而言，属于LED灯控制系统。
[0003] 本发明的目的之一包括提供一种能够延长LED灯使用寿命的LED灯照明控制方法及系统。
[0004] 本发明的另一目的包括提供一种能够降低LED灯所达到的最高温度、而不会导致LED灯产生的光闪烁(flicker)或衰弱(falter)的照明控制方法及系统。
[0005] 本发明的再一目的包括提供一种允许使用灯的整个光容量(light capacity)来选择LED灯的光分辨率及照明强度的照明控制方法及系统。
[0006] 最后，本发明的还一目的是提供一种能够自动功率调节、并由此能够驱动任意类型的LED灯(不管其伏安特性和必要输入功率)的照明控制方法及系统。
背景技术
[0007] 近年来，随着基于使用发光半导体器件(更多地被称为LEDs(发光二极管))的固态照明(SSL)技术的引入，照明系统正经历着显著的改变。
[0008] 这些新的灯带来了一些优势，比如，较长的持续期间及低能耗或以简单方式产生不同颜色的能力。此外，由于获得更高的电-光转换效率及更多的具有较高光输出的装置越来越频繁，因此，LED灯必将代替当前传统的灯(白炽灯，荧光灯)。
[0009] 另一方面，由于其涉及非常不同于早前过程的光产生过程，因此，有必要引入或开发特定的方法以提供给这些灯与传统灯所提供的那些功能相似的、用户已经习惯的功能。例如这个改变同一灯发出的光的强度的能力(即不使用若干个灯，根据需要将其或多或少个灯打开)的例子。对于SSL灯的情况，这种光强度控制必须作用于LED器件上。
[0010] LED中的光强程度取决于在其内流通的电流的强度，尽管后者并不是实现所述控制的有效方法。有一种较简单的系统是基于人眼整合的特性，人眼不能区分出捕捉到的画面中非常快速的变化。对于照明的情况，其照明度的快速改变是作为平均强度被捕捉到的，因此，可以通过引入LED灯开(ON)和关(OFF)状态间的快速变化、并引入ON和OFF周期之间比率的变化来改变人类视觉捕捉到光强。
[0011] 因此，如果建立了对人眼而言足够快的变化期间，且LED激励信号的占空比(ON和OFF的时间比率)发生变化，则就可以对此类SSL灯实现照明控制。这种技术也被称为PWM(脉冲宽度调制)。对于用于照明的LED灯的情况，需要高于50Hz的信号频率灯光才不会闪烁。
[0012] 另一方面，关键的灯设计参数之一涉及产生的热量的损耗及电子器件达到的温度，其可导致所述电子器件短暂地或永久地停止工作。为此，引入了促进产生的热量疏散的散热器(heat sinks)及导热元件(conducting elements)。
[0013] LED内的温度Tja与不同的变量有关：
[0014] ●消耗的电功率PLED＝ILED(t)*VLED(t)，
[0015] ●LED二极管的附件(attachment)与影响温度的环境间的热阻Rθja(因为其限制了热疏散)(通常在325至650℃/W之间)，
[0016] ●室温Ta。
[0017] 确定Tja的表达式如下：
[0018]
[0019] 当LED关闭时，LED内的温度遵循相同的表达式，当前LED的功率具有相反符号(opposite sign)(没产生热量而是失去热量)由此温度降低的情况除外。此热量变化取决于材料及运行时间。当LED关闭时其达到的温度Tjaoff的表达式如下：
[0020] Tjaoff＝Tjaf-(Rθja·PLEDoff)+Ta
[0021]
[0022] 其中，Tjaf为LED打开时其达到的温度，Q(t)为确定LED中热能的值的方程。
[0023] 一般来说，设计耗散系统(dissipation system)只考虑那些当LED打开时用于计算最大电功率的方程式及为防止达到毁坏组件或大幅降低其性能的临界温度所必要的耗散(dissipation)。然而，对于PWM编码及本发明提出的方案，用于关闭的LED的公式也是有关的，这是因为有些信号周期(periods)中激励(excitation)不发生。在此情况下，LED的短暂性温度变化可由下式表示。
[0024]
[0025] 其中，PLEDi对应于LED开(ON)或关(OFF)的期间。
[0026] 根据前述内容，现有技术中还没有公开一种通过降低所达到的最高温度能够延长灯的使用寿命、并同时允许选择所述灯发出的光的强度的LED灯照明控制方法或系统。
发明内容
[0027] 因此，本发明提出的LED灯照明控制方法及系统针对现有技术中已知的方法及系统做了改进，其圆满地实现了前面提及的、为本领域技术理想选择的目的。
[0028] 本发明的第一方面涉及LED灯照明控制方法，其包括：
[0029] -获得分割LED灯最大光强度的若干个照度级(N)，其中，所述级数表示所述LED灯的光分辨率(light resolution)，
[0030] -获得与LED灯所需光强度相关联的占空比(D)，
[0031] -生成具有所获得的占空比(D)与周期(T)的周期信号，其中，所述周期(T)由若干个ON(E)和OFF(A)间隔形成，所述周期(T)中间隔的总数与所述照度级数(N)一致，[0032] -由所述周期信号的占空比(D)及每个周期(T)的ON(E)和OFF(A)间隔总数为所述周期信号的每个周期(T)计算ON(E)间隔数和OFF(A)间隔数，
[0033] -由生成的周期信号生成照明控制信号(SCi)，对于所述周期信号的每个周期(T)，其包括：
[0034] g)建立表示要生成的剩余间隔数(IR)的值，初始设定IR＝N，
[0035] h)确定表示用于生成所述照明控制信号(SCi)的每个周期(T)中的必要重复数(R)的值，
[0036] i)由剩余间隔数(IR)及重复数(R)获得要生成的若干个间隔(I)，[0037] j)更新剩余间隔数(IR)及重复数(R)的值，
[0038] k)根据所述占空比(D)及所述间隔数(I)生成若干个ON(E)间隔和若干个OFF(A)间隔，
[0039] l)校验所述重复数(R)是否等于零，否则，返回至步骤c)，
[0040] -根据生成的照明控制信号(SCi)对至少一个LED灯供电。
[0041] 确定表示重复数(R)的值的步骤优选包括根据建立的占空比(D)确定所述值，以使：
[0042] -若所述周期信号的占空比(D)大于或等于50％，则重复数(R)等于所获得的OFF(A)间隔数，及
[0043] -若所述周期信号的占空比(D)小于50％，则重复数(R)等于所获得的ON(E)间隔数。
[0044] 获得若干个间隔(I)的步骤优选包括获取所述数量作为由重复数(R)除剩余间隔数(IR)减一得到的较低整数，如下式所示：
[0045]
[0046] 更新剩余间隔数(IR)及重复数(R)的值的步骤优选根据下式实现：
[0047] IR＝IR-I-1；
[0048] R＝R-1。
[0049] 生成若干个ON(E)间隔和若干个OFF(A)间隔的步骤优选以下述方式实现：
[0050] -若所述占空比(D)大于或等于50％，则该步骤包括：
[0051] ●生成若干个ON(E)间隔，其等于要生成的间隔数(I)，及
[0052] ●生成OFF(A)间隔；
[0053] -及，若所述占空比(D)小于50％，则该步骤包括：
[0054] ●生成若干个OFF(A)间隔，其等于要生成的间隔数(I)，及
[0055] ●生成ON(E)间隔。
[0056] 为每个周期(T)计算OFF(A)间隔数与ON(E)间隔数的步骤优选根据下式实现：
[0057] E＝D*N；
[0058] A＝N-E。
[0059] 如前所述，所述方法由若干个照度级(N)及占空比(D)生成了用于控制LED灯的电力供应并用此电力供应获得LED灯所达最高温度降低的照明控制信号(SCi)。
[0060] 所述最高温度的降低是所述照明控制信号(SCi)所达之结果，该照明控制信号(SCi)包括形成通常控制LED灯电力供应的信号的周期的ON(E)间隔与OFF(A)间隔的再分布。所述照明控制信号(SCi)包括间隔分布以将连续ON(E)间隔的数量减至最小。因此，所述方法降低了LED灯通电时其所达到的最高温度，并因其只需承受更少的热量而提高了灯所提供的性能。
[0061] 通过由照度级数(N)及占空比(D)生成所述照明控制信号(SCi)，所述方法可允许对LED灯的光分辨率(light resolution)及其中要获得的光强度进行选择。因此，所述照度级数(N)将与所述LED灯中可提供的不同照度的数量一致，所述占空比(D)将与LED灯的光强度一致。在一优选实施例中，所述照度级数(N)与占空比(D)将由用户建立。或者，所述照度级数(N)可在制造LED灯的步骤中进行建立，而所述占空比(D)可由用户进行选择。
[0062] 根据另一优选实施例，在生成所述照明控制信号(SCi)后，对于每个ON(E)间隔，所述方法包括根据一百分率减小所述ON(E)间隔的持续期间并根据同一百分率增大其振幅。根据此优选实施例，本发明可大幅降低LED灯通电时其所达到的最高温度。
[0063] 根据另一优选实施例，在生成所述照明控制信号(SCi)后，对于由至少一个ON(E)间隔形成的每组ON间隔，所述方法包括根据一百分率减小所述ON(E)间隔组的持续期间并根据同一百分率增大所产生的组的振幅。根据此另一优选实施例，本发明可进一步降低LED灯通电时其所达到的最高温度。
[0064] 所述方法优选包括通过由生成的照明控制信号(SCi)控制的开关单元(switching unit)驱动LED灯，所述开关单元配置成用能够对LED灯供电的电源对所述LED灯进行开关。所述开关将优选通过要被开关的LED装置的AC/DC适配器实现，所述适配器将连接于所述电源与所述开关单元之间。因此，所述照明控制信号(SCi)通过控制一开关单元来控制LED灯的电力供应，而所述开关单元将在所述照明控制信号(SCi)的ON(E)间隔期间内对具LED灯的外部电源进行开关。
[0065] 根据另一优选实施例，所述照明控制方法包括获得与LED灯所需输入功率(Pd)相关联的功率值(P)。
[0066] 较佳地，基于前述实施例，所述方法包括由获得的功率值(P)生成具有周期(Tp)及与LED灯所需输入功率(Pd)成正比的占空比(Dp)的功率控制信号(SCp)。
[0067] 在一优选实施例中，所述功率控制信号(SCp)为PWM(脉冲宽度调制)信号。
[0068] 在另一优选实施例中，所述方法包括生成所述功率控制信号(SCp)，对于所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)，其包括以下步骤：
[0069] g)建立表示要生成的剩余间隔数(IR)的值，初始设定IR＝N，
[0070] h)确定表示用于生成所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)中的必要重复数(R)的值，
[0071] i)由剩余间隔数(IR)及重复数(R)获得要生成的若干个间隔(I)，[0072] j)对剩余间隔数(IR)及重复数(R)的值进行更新，
[0073] k)根据所述功率控制信号(SCp)的占空比(Dp)及步骤i)中获得的间隔数(I)生成若干个ON(E)间隔及若干个OFF(A)间隔，
[0074] l)校对所述重复数(R)是否等于零，否则，返回至步骤i)。
[0075] 这种生成所述功率控制信号(SCp)的方式是在所述SCp的整个周期(Tp)内对所述占空比(Dp)的ON间隔进行分配，将连续ON间隔的数量减至最小。因此，本发明可减小电子元件的应力(stresses)并增大调节所产生功率的可能性。
[0076] 根据一优选实施例，所述方法包括由所述功率控制信号(SCp)获得所需输入功率(Pd)的步骤。
[0077] 所述方法优选包括通过用所需输入功率(Pd)通过所述开关单元开关LED灯来驱动(powering)所述LED灯。
[0078] 通过所述功率控制信号(SCp)，所述方法允许用所需输入功率(Pd)驱动LED灯，而所需输入功率(Pd)取决于由用户建立的值、或由编程的值或在制造步骤中预先建立的值获得的功率值(P)。因此，本发明提供一种能够进行功率调节的照明控制方法。
[0079] 由此，本发明提供一种能够自动调节功率、并能够驱动任意类型的LED灯(不管其伏安特性及必要的输入功率)的照明控制方法。
[0080] 本发明的第二方面涉及一种LED灯照明控制系统，包括：
[0081] -接收器模块，配置成：
[0082] -获得若干个照度级(N)，其中，所述级数表示LED灯的光分辨率，[0083] -接收与LED灯所需光强度相关联的占空比(D)，
[0084] -控制模块，包括控制单元，该控制单元配置成：
[0085] -生成具有所述接收器模块获得的所述占空比(D)及周期(T)的周期信号，其中，所述周期(T)由若干个ON(E)及OFF(A)间隔形成，所述周期(T)中的间隔总数与获得的照度级数(N)一致，
[0086] -由所述周期信号的占空比(D)和每个周期(T)的ON(E)与OFF(A)间隔的总数为所述周期信号的每个周期(T)计算ON(E)与OFF(A)间隔数，
[0087] -由生成的周期信号生成照明控制信号(SCi)，对于每个周期(T)，其包括：
[0088] a)建立表示要生成的剩余间隔数(IR)的值，初始设定IR＝N，
[0089] b)确定表示用于生成所述照明控制信号(SCi)的每个周期(T)中的必要重复数(R)的值，
[0090] c)由剩余间隔数(IR)和重复数(R)获得要生成的若干个间隔(I)，[0091] d)对剩余间隔数(IR)及重复数(R)的值进行更新，
[0092] e)根据所述占空比(D)及间隔数(I)生成若干个ON(E)间隔与若干个OFF(A)间隔，[0093] f)校对重复数(R)是否等于零，否则，返回至步骤c)。
[0094] 所述控制单元优选配置成根据接收到的占空比(D)确定表示重复数(R)的值，以使：
[0095] -若所述周期信号的占空比(D)大于或等于50％，则重复数(R)等于获得的OFF(A)间隔数，及
[0096] -若所述周期信号的占空比(D)小于50％，则重复数(R)等于获得的ON(E)间隔数。
[0097] 所述控制单元优选配置成获得间隔数(I)作为由重复数(R)除剩余间隔数(IR)减一得到的较低整数，
[0098]
[0099] 所述控制单元优选配置成根据下式对IR和R的值进行更新：
[0100] IR＝IR-I-1；
[0101] R＝R-1。
[0102] 所述控制单元优选配置成由照明控制信号(SCi)的至少一部分生成若干个ON(E)间隔及若干个OFF(A)间隔，以使：
[0103] -若所述占空比(D)大于或等于50％，则步骤e)包括：
[0104] ●生成若干个ON(E)间隔，其等于要生成的间隔数(I)，及
[0105] ●生成OFF(A)间隔；
[0106] -及，若所述占空比小于50％，则步骤e)包括：
[0107] ●生成若干个OFF(A)间隔，其等于要生成的间隔数(I)，及
[0108] ●生成ON(E)间隔。
[0109] 所述控制单元优选配置成根据下式获得每个周期(T)的OFF(A)及ON(E)间隔数：
[0110] E＝D*N；
[0111] A＝N–E。
[0112] 根据另一优选实施例，所述控制单元配置成在生成所述照明控制信号(SCi)后根据一百分率减小每个ON(E)间隔的持续期间，并根据同一百分率增大其振幅。根据此优选实施例，本发明可进一步降低LED灯通电时其所达到的最高温度。
[0113] 根据另一优选实施例，所述控制单元配置成在生成所述照明控制信号后根据一百分率减小由至少一个ON(E)间隔形成的每组ON间隔的持续期间，并根据同一百分率增大产生的组的振幅。根据此优选实施例，本发明可进一步降低LED灯通电时其所达到的最高温度。
[0114] 所述控制模块优选包括开关单元(switching unit)，其配置成接收由所述控制单元产生的照明控制信号(SCi)、并根据所述照明控制信号(SCi)用电源对LED灯进行开关。
[0115] 根据另一优选实施例，所述接收器模块配置成获得与LED灯所需输入功率(Pd)相关联的功率值(P)。
[0116] 较佳地，基于前述实施例，所述控制单元配置成由获得的功率值(P)生成具有周期(Tp)及与LED灯所需输入功率(Pd)成正比的占空比(Dp)的功率控制信号(SCp)。
[0117] 在一优选实施例中，所述功率控制信号(SCp)为PWM(脉冲宽度调制)信号，然而，在另一优选实施例中，所述控制单元配置成针对所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)执行以下步骤：
[0118] g)建立表示要生成的剩余间隔数(IR)的值，初始设定IR＝N，
[0119] h)确定表示用于生成所述功率控制信号(SCp)的每个周期(Tp)中必要重复数(R)的值，
[0120] i)由剩余间隔数(IR)及重复数(R)获得要生成的若干个间隔(I)，[0121] j)对剩余间隔数(IR)及重复数(R)的值进行更新，
[0122] k)根据所述功率控制信号(SCp)的占空比(Dp)及步骤i)中获得的间隔数(I)生成若干个ON(E)间隔及若干个OFF(A)间隔，
[0123] l)校对重复数(R)是否等于零，否则，返回至步骤i)。
[0124] 所述控制系统优选包括功率调节单元，配置成由所述功率控制信号(SCp)获得所需输入功率(Pd)，所述功率调节单元连接于能够对LED灯供电的外部电源及所述开关单元之间。
[0125] 根据前述步骤的所述功率控制信号(SCp)的生成可减小所述功率调节单元的电子元件的应力、并增大由所产生的功率通过以动态方式可消除或增加脉冲的计算机算法调节其元件的可能性。
[0126] 本发明的第三方面涉及LED灯，其包括前述实施例的LED灯照明控制系统。
附图说明
[0127] 为了对所作描述进行补充，并有助于更好地理解根据本发明优选实施例的本发明的特征，附图作为所述描述的组成部分附上，其中，如下附图以示意性且非限制性的方式进行描述：
[0128] 图1示出了根据现有技术的用于LED灯的照明控制信号的三个示例，其中所述控制信号与具不同占空比的PWM信号相符；
[0129] 图2针对同一占空比(D)80％及若干个照度级N＝10以对比方式示出了现有技术及本发明的照明控制信号；
[0130] 图3为阐明生成本发明照明控制信号(SCi)的流程图；
[0131] 图4示出了占空比(D)为90％～10％、若干个照度级N＝10的不同的照明控制信号(SCi)；
[0132] 图5示出了当使用现有技术的PWM信号及本发明的照明控制信号(SCi)驱动LED灯时，LED灯内部达到的温度的计算方法，其中，该两个信号均具有70％的占空比(D)，及若干个照度级N＝10；
[0133] 图6为对比用现有技术的PWM信号及本发明的照明控制信号(SCi)驱动的LED灯所达到的温度变化的图形化描述，其中，该两个信号均具有70％的占空比(D)，及若干个照度级N＝10；
[0134] 图7为对比根据现有技术的PWM信号及本发明不同优选实施例的不同照明控制信号驱动的LED灯所达到的温度变化的图形化描述，在所有情况下，所述信号均具有70％的占空比(D)，及若干个照度级N＝10；
[0135] 图8为根据本发明一实施例的用于LED灯的照明控制系统的示意图；
[0136] 图9为根据本发明一实施例的用于LED灯的照明控制系统的示意图，该照明控制系统允许功率调节。
具体实施方式
[0137] 图1示出了常规用于控制LED灯照明的三个PWM信号。图中示出的信号针对具有10种可能照度级(illumination levels)的LED灯的情况与占空比(duty cycle)为90％、50％及20％的信号相对应。由于将根据控制LED灯照明的信号的ON间隔(ON intervals)的数量对其进行较大或较小程度供电，因此，所述占空比就确定了LED灯的光强度。所以，占空比为90％的照明控制信号将比占空比为20％的信号在灯中产生更大的光强度。
[0138] 本发明提出通过照明控制信号(SCi)控制LED灯的照明，该照明控制信号(SCi)通过保持同常规PWM相同的ON与OFF间隔数，而改变周期中的所述间隔，以实现连续的供电循环(cycles of powering)——而不是在SCi的每个周期都对所述LED灯进行供电。
[0139] 由于使用所述电力供应(power supply)可以降低LED灯所达到的最高温度，因此，本发明可延长LED灯的使用寿命。
[0140] 图2示出了两个用于控制LED灯照明的可能信号，第一个信号是常规的PWM信号，第二个信号是本发明提出的SCi信号。如所看到的，所述SCi保持了与PWM相同的ON与OFF间隔数，并在整个周期内对其进行了再分配，将连续ON间隔的存在减至最小。
[0141] 由于所述PWM信号和SCi信号二者都具有80％的电力供应周期(power supply cycle)，因此，其二者将在LED灯中获得相同的光强度。另外，用户将以与人眼整合能力的结果相同的方式来观看所述光强度。因此，对SCi的ON或OFF间隔的分配不会引起灯火闪烁，而对在用户身上产生的视觉效果产生负面影响。
[0142] 图3示出了一流程图，其对应于控制LED灯电力供应(power supply)的SCi信号的生成。SCi的生成与根据若干个照度级(N)及占空比(D)的一编码信号(coded signal)的生成相对应，由此将确定SCi的周期(T)及SCi的每个周期(T)的ON间隔数(E)及OFF间隔数(A)。
[0143] 所述SCi的生成涉及一周期信号(periodic signal)的在先生成，该周期信号具有与获得的占空比(D)一致的占空比，且具有与照度级数(N)相等的若干个间隔形成的周期(T)。
[0144] 因此，所述SCi将由所述周期信号生成，对于所述周期信号的每个周期(T)，其包括图3中示意性地描述的步骤，其对应于：
[0145] 10-建立要生成的剩余间隔(remaining intervals)数(IR)，IR＝N，[0146] 11-确定重复(repetitions)数(R)，
[0147] 12-获得要生成的间隔数(I)，
[0148] 13-建立IR＝IR–I-1，且R＝R-1，
[0149] 14-生成ON(E)与OFF(A)间隔，
[0150] 15-校验是否R＝0，否则返回至步骤12。
[0151] 其中，步骤11包括：
[0152] 16-校验是否D≥50％，
[0153] 17-如果是这样，建立R＝A，
[0154] 18-否则，建立R＝E。
[0155] 其中，步骤14包括：
[0156] 19-校验是否D≥50％，
[0157] 20-如果是这样，建立E＝I且A＝1，
[0158] 21-否则，建立A＝I，且E＝1
[0159] 此编码(coding)由若干个所需照度级(N)及占空比(D)生成照明控制信号SCi，在其整个周期(T)插入ON及OFF间隔，由此减少了所述灯连续接通的间隔。这样可使温度较慢升高，防止其达到非常高的值，降低所达到的最高温度，增加其使用寿命。
[0160] 对于用户感知到的光强度，如果保持了灯的ON与OFF间隔之间的比率，则所述灯的ON与OFF间隔的分布及持续期间则并不重要。为了实现将连续ON期间(periods)的持续期限减至最小的目的，可能的解决方案包括增大信号频率，由此减小重复周期但保持占空比。因此，所述间隔将变小。然而，基于增大频率的此解决方案为了允许新的工作频率将涉及电子线路(electronics)的改变。相反且有利地，本发明不需要更改常规LED灯的电子电路，因此，其能够实施于当今现有系统所使用的技术中。
[0161] 图4示出了根据本发明针对若干个照度级N＝10且占空比为90％～10％生成的SCi。通过建立N＝10，由于N确定了形成所述SCi的周期的间隔数，因此就确定了灯所能提供的不同照度级数(其分辨率)及其占空比的精度。所以，若N＝100，则LED灯就具有100种可能的照度级，并可获得更精确的占空比，例如为45％，而这是N＝10所不能达到的。
[0162] 如所看到的，在所有情况下，所生成的SCi都将用于实现温度减小的ON间隔的连续减至最小。
[0163] 如所提及的，通过减少连续ON间隔数SCi的使用可降低LED所达到的最高温度。图5示出了有关LED的温度Tja的计算方法，其之前已被定义过：
[0164]
[0165] 并且，会对占空比为70％且N＝10的常规PWM、及相同占空比及照度级数的SCi进行此计算。
[0166] 对于PWM的情况，只有一个ON循环和另一个OFF循环，而在所提出的调制中，信号的相同周期中会产生若干个ON和OFF循环。
[0167] 图6示出了由PWM控制信号及本发明提出的SCi驱动的LED灯中所达到的温度。如所看到的，使用PWM信号LED灯所达到的最高温度(Tjamax_PWM)要高于使用本发明的SCiLED灯所达到的最高温度(Tjamax_SCi)。
[0168] 所达最高温度的这种降低会抑制LED灯中的运行问题，并允许使用较大电流，借此在同一设备中可获得更大的照明度。
[0169] 图7通过对比的方式示出了由PWM控制信号及不同实施例的SCi驱动的LED灯中所达到的温度。根据本发明的一优选实施例，通过根据一百分率减小每个ON间隔的持续期间并根据该相同的百分率增大其振幅而生成SCi’。根据本发明的另一优选实施例，通过根据一百分率减小每组ON间隔的持续期间并根据该相同的百分率增大其振幅而生成SCi”。在这两种情况下，都对输入功率进行了保持，因此，所述LED灯产生的强度是相同的。
[0170] 如所看到的，与所述SCi相比，所述SCi’及SCi”进一步降低了LED灯所达到的最高温度。
[0171] 图8示出了根据一优选实施例本发明提出的LED灯照明控制系统的方框图。该系统包括配置成获取N和D的接收器模块(receiver module)1及包括配置成生成所述SCi的控制单元7的控制模块2。另外，在图8示出的优选实施例中，控制模块2包括开关单元(switching unit)5，配置成接收所述SCi并根据所述SCi用外部电源4通过LED装置9的AC/DC 3适配器对LED灯6进行开关，其中所述适配器AC/DC 3接收来自于电源4的电力供应。所述电源4能够对LED灯6供电，通常包括220v及50Hz的供电网。
[0172] 图9示出了允许功率调节的LED灯照明控制系统的优选方框图。在此实施例中，所述接收器模块1还额外配置成获取与LED灯6所需输入功率(Pd)相关联的功率值(P)。此功率值(P)可由用户确定或事先存储在系统中。在此实施例中，所述控制单元7还额外配置成基于P生成功率控制信号(SCp)，由此信号该系统产生LED灯6所需的输入功率(Pd)。所述SCp可为PWM信号或为针对SCi提出的调制形成的调制信号(modulated signal)。为生成Pd，该系统包括功率调节单元8，配置成从SCp获取所述Pd。如图中所示，功率调节单元8将连接于电源4和开关单元5之间，于此功率调节单元8使电源4(220V和50Hz)的信号适应于具有所需功率(Pd)的DC信号。
[0173] 本发明可用于所有那些用于建立不同的照度级值和/或降低热及温度对这些装置的影响的基于LED灯的照明系统。一些应用包括：
[0174] ●隧道中的照明控制：根据环境情况、驾驶舒适度及安全性可沿着隧道设计并实施具有光变的曲线。
[0175] ●购物中心的照明控制：可在此系统设置的每个照明器具(lighting fixture)中建立所需的光强度。
[0176] ●路标及道路照明、以及家居照明，用于节约能量并提供舒适。
[0177] ●车辆前灯，以使同一个灯可以替代当前使用的全部或各种灯，改变其照度级。例如，同一LED灯，具有低光强其可以担任示廓灯(position lights)，而具有较大光强其则可以代替示廓灯及近光，其甚至可以代替主光或雾灯(fog lamps)。
[0178] 最后，通过以上描述及附图，本领域技术人员将能够理解的是，本发明是根据其一些优选实施例对其进行了描述，但是在不脱离本发明声称的发明目的的前提下可以对所述优选实施例进行多种改变。
