Осветительные приборы на основе светодиодов (led) и связанные с ними способы теплового управления

Осветительные приборы на основе светодиодов (led) и связанные с ними способы теплового управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее раскрытие направлено, в целом, на осветительные приборы на основе LED. Более конкретно, различные новые способы и устройства, раскрытые в данном документе, относятся к тепловому управлению в осветительных приборах на основе LED.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Цифровые технологии освещения, т.е. освещение на основе полупроводниковых источников света, таких как светоизлучающие диоды (LED), предлагает конкурентоспособную альтернативу традиционным флуоресцентным лампам, HID-лампам и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды LED включают в себя высокую эффективность преобразования энергии и оптическую эффективность, долговечность, низкие эксплуатационные расходы и т.п. Последние достижения в LED-технологии предоставили эффективные и надежные в эксплуатации источники света полного спектра, которые обеспечивают множество эффектов освещения во множестве применений. Некоторые из приборов, реализующих эти источники, отличаются тем, что имеют модуль освещения, включающий в себя один или множество LED, которые могут создавать различные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для независимого управления выводом LED для того, чтобы формировать множество цветов и изменяющих цвет световых эффектов, например, как подробно обсуждается в патентах США №№6016038 и 6211626, раскрытия которых, в частности, включены в состав данного документа посредством ссылки.

Как известно, срок эксплуатации LED связан с температурой полупроводникового перехода; чем больше температура полупроводникового перехода, тем короче срок эксплуатации LED. Требования к сроку эксплуатации LED, основанные на температуре полупроводникового перехода LED, зачастую указываются в показателе максимальной температуры окружающей среды для конкретного изделия. Иллюстративно требование к сроку эксплуатации равняется пятидесяти тысячам часов работы при 50°C с пониманием того, что чем выше температура окружающей среды, тем выше температура полупроводникового перехода LED, приводящая к более короткому сроку эксплуатации. Зачастую LED, разработанные в соответствии с этим стандартом, возбуждаются конкретным током возбуждения для достижения выходной мощности. Для того чтобы удовлетворять требованиям по сроку эксплуатации, выходная мощность LED в известных осветительных приборах на основе LED устанавливается на одном уровне, несмотря на температуру окружающей среды. Например, уровень выходной мощности выбирается для максимальной окружающей температуры и температуры полупроводникового перехода, чтобы удовлетворять спецификации срока эксплуатации. Естественно при более низкой окружающей температуре и температуре полупроводникового перехода ток возбуждения для множества LED ниже для выходной мощности, выбранной для максимальных критериев окружающей среды и срока эксплуатации. Иллюстративно при температуре окружающей среды в диапазоне 25°C-30°C, при выбранном уровне выходной мощности, температуре полупроводникового перехода LED срок эксплуатации увеличивается по сравнению с требованиями, но это реализуется за счет уменьшенной выходной мощности. Соответственно, поскольку критерии расчета срока эксплуатации LED основываются на сравнительно высокой температуре окружающей среды (например, 50°C), известные осветительные приборы на основе LED, работающие при типичной температуре окружающей среды (например, 25°C-30°C), не возбуждаются максимальным током, возможным по требованиям по сроку эксплуатации.

Таким образом, в уровне техники существует необходимость в том, чтобы обеспечить осветительные приборы на основе LED, которые имеют большую выходную мощность в типичных диапазонах температуры окружающей среды и в то же время соответствуют спецификациям срока эксплуатации для более высокой температуры окружающей среды.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявителем было выявлено, что было бы полезным обеспечить более оптимальное управление током возбуждения на основе температуры полупроводникового перехода светодиодных источников света, чтобы требования по их сроку эксплуатации удовлетворялись с одновременным улучшением их характеристики светоотдачи в широком диапазоне температур полупроводникового перехода. Кроме того, заявителем было выявлено, что более выгодно было бы определять температуру полупроводникового перехода LED в контроллере для осветительного прибора на основе LED, чем измерять ее непосредственно посредством специализированного датчика температуры для LED. Кроме того, заявителем было установлено, что температура, регистрируемая в одном или более местоположениях в осветительном приборе на основе LED, сама по себе может быть использована для корреляции с температурой окружающей среды, которая, в свою очередь, может быть использована для корреляции с температурой полупроводникового перехода.

В целом, в одном аспекте настоящее раскрытие направлено на осветительный прибор на основе LED, применяющий LED и источник энергии, сконфигурированный, чтобы обеспечивать электрическую энергию для LED. Этот осветительный прибор включает в себя датчик температуры, выполненный с возможностью измерять температуру в выбранном местоположении в осветительном приборе; и контроллер, подключенный между датчиком температуры и источником энергии и выполненный с возможностью определять температуру окружающей среды и ток возбуждения на основе температуры окружающей среды и обеспечивать входной сигнал для источника энергии на основе тока возбуждения.

В соответствии с другим аспектом, способ управления эксплуатационным сроком службы LED включает в себя измерение температуры в местоположении в осветительном приборе на основе LED; вычисление температуры полупроводникового перехода LED на основе измеренной температуры; и на основе вычисления регулировку тока возбуждения, так чтобы температура на полупроводниковом переходе оставалась ниже порогового уровня, и/или регулировку тока возбуждения для достижения конкретного уровня светоотдачи LED.

Настоящее раскрытие также направлено на машиночитаемый носитель, хранящий выполняемую контроллером программу для управления эксплуатационным сроком службы LED. Машиночитаемый носитель содержит сегмент кода измерения для измерения температуры в местоположении в осветительном приборе на основе LED; сегмент кода вычисления для вычисления температуры полупроводникового перехода LED на основе измеренной температуры; и сегмент кода регулировки для регулировки тока возбуждения, так чтобы температура на полупроводниковом переходе оставалась ниже порогового уровня, и/или регулировки тока возбуждения для достижения конкретного уровня мощности свечения посредством LED.

В соответствии с еще одним аспектом устройство управления эксплуатационным сроком службы LED включает в себя источник энергии, выполненный с возможностью обеспечивать электрическую энергию для LED; датчик температуры, выполненный с возможностью определять температуру в выбранном местоположении в осветительном приборе; контроллер, подключенный между датчиком температуры и источником энергии и выполненный с возможностью коррелировать измеренную температуру с током возбуждения и обеспечивать входной сигнал на основе тока возбуждения.

Как используется в данном документе в целях раскрытия настоящего изобретения, термин "LED" должен пониматься как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или другой тип системы на основе инжекции носителей заряда/полупроводникового перехода, которая может генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин "LED" включает в себя, но не ограничивается этим, различные полупроводниковые структуры, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (OLED), электролюминесцентные ленты и т.п. В частности, термин "LED" относится к светоизлучающим диодам всех типов (включающим в себя полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть сконфигурированы, чтобы генерировать излучение в одном или более из инфракрасного спектра, ультрафиолетового спектра и различных частей видимого спектра (как правило, включающих в себя длины волн излучения приблизительно от 400 нанометров до 700 нанометров). Некоторые примеры LED включают в себя, но не ограничиваются этим, различные типы инфракрасных LED, ультрафиолетовых LED, красных LED, синих LED, зеленых LED, желтых LED, янтарных LED, оранжевых LED и белых LED (обсуждаемых дополнительно ниже). Также следует понимать, что LED могут конфигурироваться и/или управляться, чтобы генерировать излучение, имеющее различные ширины полос (например, полные ширины на половине максимальной яркости, или FWHM) для данного спектра (например, узкая полоса, широкая полоса) и множество доминирующих длин волн в данной категоризации основного цвета.

Например, одна реализация LED, выполненного с возможностью генерировать практически белый свет (например, белый LED), может включать в себя множество кристаллов, которые соответственно излучают различные спектры электролюминесценции, которые в комбинации смешиваются, чтобы формировать практически белый свет. В другой реализации LED белого света может быть ассоциирован с кристаллическим люминофором, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в другой, второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и узкую полосу спектра, "накачивает" кристаллический люминофор, который, в свою очередь, испускает излучение более длинной длины волны, имеющее, до некоторой степени, более широкий спектр.

Также следует понимать, что термин "LED" не ограничивает физический и/или электрический тип модуля LED. Например, как обсуждалось выше, LED может упоминаться как одно светоизлучающее устройство, имеющее множество кристаллов, которые сконфигурированы, чтобы соответственно генерировать излучение различного спектра (например, они могут быть, или могут не быть, независимо управляемыми). Также LED может быть ассоциирован с люминофором, который рассматривается как неотъемлемая часть LED (например, некоторые типы белых LED). В целом, термин "LED" может ссылаться на модульные LED, немодульные LED, установленные на поверхности LED, бескорпусные чипы LED, монтируемые в плату, LED, установленные в Т-образном модуле, радиально смонтированные LED, силовые модули LED, LED, включающие в себя некоторый корпусный и/или оптический элемент (например, светорассеивающую линзу), и т.д.

Следует понимать, что термин "источник света" означает один или более из множества источников излучения, включающих в себя, без ограничения указанным, светодиодные источники света (включающие себя один или более LED, как определено выше), источники света на основе ламп накаливания (например, лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, фосфоресцентные источники, высокоинтенсивные разрядные источники (например, лампы на натриевых парах, на ртутных парах и металло-галоидные лампы), лазеры, другие типы электролюминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, факельные лампы), источники свечения свечного типа (например, газовые светильники, источники излучения с углеродной дугой), фотолюминесцентные источники (например, источники света на основе газоразрядных ламп), катодные источники свечения с использованием электронного насыщения, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

Некоторый источник света может быть выполнен с возможностью генерации электромагнитного излучения в пределах видимого спектра, за пределами видимого спектра или в комбинации и того, и другого. Следовательно, термины "свет" и "излучение" используются в данном документе взаимозаменяемо. Дополнительно, источник света может включать в себя, в качестве неотъемлемого компонента, один или более фильтров (например, цветовых фильтров), линз или других оптических компонентов. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть выполнены для разнообразных применений, включая, без ограничения, индикацию, отображение и/или освещение. "Источник освещения" - это источник света, который, в частности, сконфигурирован, чтобы генерировать излучение, имеющее достаточную интенсивность, чтобы эффективно освещать внутреннее или внешнее пространство. В этом контексте "достаточная интенсивность" означает достаточную мощность излучения в видимом спектре, сформированном в пространстве или окружающей среде (единица измерения "люмены" зачастую используется для того, чтобы представлять полный световой выход от источника света во всех направлениях, в терминах мощности излучения или "светового потока"), чтобы обеспечить освещение окружающей среды (т.е. свет, который может восприниматься косвенно и который, например, может отражаться от одной или более из множества промежуточных поверхностей перед восприятием, полностью или частично).

Термин "спектр" следует понимать как означающий любую одну или более частот (или длин волн) излучения, формируемого посредством одного или более источников света. Соответственно, термин "спектр" означает частоты (или длины волн) не только в видимом диапазоне, но также и частоты (или длины волн) в инфракрасном, ультрафиолетовом диапазонах и других областях полного электромагнитного спектра. Кроме того, некоторый спектр может иметь относительно узкую ширину полосы (например, FWHM, имеющую в своей основе небольшое количество частотных или спектральных компонентов) или относительно широкую ширину полосы (несколько частотных или спектральных компонентов, имеющих различную относительную мощность). Также следует принимать во внимание, что некоторый спектр может быть результатом смешения двух или более других спектров (например, смешения излучения, соответственно, испускаемого из нескольких источников света).

Для целей этого раскрытия термин "цвет" используется взаимозаменяемо с термином "спектр". Тем не менее, термин "цвет", как правило, используется для того, чтобы означать, главным образом, свойство излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя это применение не предназначено ограничивать объем данного термина). Соответственно, термин "различные цвета" неявно означает множество спектров, имеющих различные спектральные компоненты и/или ширины полос. Также следует принимать во внимание, что термин "цвет" может быть использован как в связи с белым, так и в связи с небелым светом.

Термин "цветовая температура", как правило, используется в данном документе в связи с белым светом, хотя это применение не предназначено ограничивать объем данного термина. Цветовая температура по существу означает конкретное цветовое наполнение или оттенок (например, красноватый, синеватый) белого света. Цветовая температура некоторого образца излучения традиционно характеризуется согласно температуре в градусах Кельвина (K) абсолютно черного излучателя, который излучает по существу такой же спектр, как и рассматриваемый образец излучения. Цветовые температуры абсолютно черного излучателя, как правило, находятся в рамках диапазона приблизительно от 700°K (которая типично считается первой видимой для человеческого глаза) до более чем 10000°K; белый свет, как правило, воспринимается при цветовых температурах выше 1500-2000°K.

Более низкие цветовые температуры, как правило, указывают белый свет, имеющий более существенный красный компонент, или "более теплое ощущение", тогда как более высокие цветовые температуры, как правило, указывают белый свет, имеющий более существенный синий компонент, или "более холодное ощущение". В качестве примера огонь имеет цветовую температуру приблизительно 1800°K, традиционная лампа накаливания имеет цветовую температуру приблизительно 2848°K, дневной свет рано утром имеет цветовую температуру приблизительно 3000°K, а пасмурное небо в полдень имеет цветовую температуру приблизительно 10000°K. Цветное изображение, просматриваемое под белым светом, имеющим цветовую температуру приблизительно 3000°K, содержит относительно красноватый оттенок, тогда как то же самое цветное изображение, просматриваемое под белым светом, имеющим цветовую температуру приблизительно 10000°K, содержит относительно синеватый оттенок.

Термин "осветительный прибор" используется в данном документе, чтобы ссылаться на реализацию или структуру из одного или более осветительных блоков с конкретным форм-фактором, сборку или компоновку. Термин "осветительное устройство" используется в данном документе для того, чтобы означать устройство, включающее в себя один или более источников света одного или различных типов. Данное осветительное устройство может иметь любое из множества монтажно-сборочных приспособлений для источника(ов) света, компоновок и форм кожуха/корпуса и/или конфигураций электрических и механических соединений. Дополнительно, некоторое осветительное устройство необязательно может быть ассоциировано (например, включать в себя, быть подсоединено к и/или объединено в одном корпусе) с различными другими компонентами (например, схемами управления), относящимися к работе источника(ов) света. "Осветительный блок на основе LED" означает осветительное устройство, которое включает в себя один или более источников света на основе LED, как обсуждалось выше, одиночных или в комбинации с другими, не основанными на LED источниками света. "Многоканальный" осветительный блок означает основанный на LED или не основанный на LED осветительный блок, который включает в себя, по меньшей мере, два источника света, выполненные с возможностью, соответственно, генерировать различные спектры излучения, при этом каждый такой различный спектр источника может называться "каналом" многоканального осветительного блока.

Термин "контроллер" используется в данном документе, в общем, чтобы описывать различные устройства, связанные с работой одного или более источников света. Контроллер может быть реализован множеством способов (например, c помощью специализированных аппаратных средств), чтобы выполнять различные функции, описанные в данном документе. "Процессор" является одним из примеров контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут программироваться с использованием программного обеспечения (например, микрокода), чтобы выполнять различные функции, описанные в данном документе. Контроллер может быть реализован с применением или без применения процессора, а также может быть реализован как комбинация специализированных аппаратных средств для выполнения некоторых функций и процессора (например, один или более программируемых микропроцессоров и ассоциированных схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия, включают в себя, но не ограничиваются этим, известные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем логические матрицы (FPGA).

В различных реализациях процессор или контроллер может быть ассоциирован с одним или более носителем данных (в общем обозначаемых в данном документе как "запоминающее устройство", например, энергозависимое и энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство, такое как RAM, PROM, EPROM и EEPROM, гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых реализациях на носителях данных могут быть закодированы одна или более программ, которые, при выполнении их на одном или более процессоров и/или контроллеров, осуществляют, по меньшей мере, некоторые из функций, описанных в данном документе. Различные носители данных могут быть фиксированными в процессоре или контроллере или могут быть переносимыми, так что одна или более программ, сохраненных в них, могут быть загружены в процессор или контроллер, чтобы реализовывать различные аспекты настоящего изобретения, описанные в данном документе. Термины "программа" или "компьютерная программа" используются в данном документе в общем смысле, для обозначения машинного кода любого типа (например, программное обеспечение или микрокод), который может использоваться для того, чтобы программировать один или более процессоров или контроллеров.

Термин "адресуемый" используется в данном документе, чтобы ссылаться на устройство (например, источник света в целом, осветительное устройство или прибор, контроллер или процессор, ассоциированный с одним или более источниками света или осветительными устройствами, другие не связанные с освещением устройства и т.д.), которое сконфигурировано, чтобы принимать информацию (например, данные), предназначенную для множества устройств, включая себя самого, и выборочно реагировать на конкретную информацию, предназначенную для него. Термин "адресуемый" часто используется в связи с сетевым окружением (или "сетью", обсуждаемой дополнительно ниже), в котором множество устройств соединены вместе через некоторую коммуникационную среду или среды.

В одной сетевой реализации одно или более устройств, подсоединенных к сети, могут служить в качестве контроллера для одного или более других устройств, подсоединенных к сети (например, в соотношении главный/подчиненный). В другой реализации сетевое окружение может включать в себя один или более специализированных контроллеров, которые сконфигурированы, чтобы управлять одним или более устройствами, подсоединенными к сети. Как правило, каждое из множества устройств, подсоединенных к сети, может иметь доступ к данным, которые присутствуют в носителе или носителях связи; однако данное устройство может быть "адресуемым" в том, что оно сконфигурировано, чтобы выборочно обмениваться данными с (т.е. принимать данные от и/или передавать данные к) сетью на основе, например, одного или более отдельных идентификаторов (например, "адресов"), назначенных ему.

Термин "сеть", как он используется в данном документе, ссылается на любое взаимное соединение двух или более устройств (включающих в себя контроллеры или процессоры), которое обеспечивает передачу информации (например, для управления устройством, хранения данных, обмена данными и т.д.) между любыми двумя или более устройствами и/или между множеством устройств, подключенных к сети. Должно быть очевидным, что различные реализации сетей, подходящие для взаимного соединения нескольких устройств, могут включать в себя любые из множества сетевых топологий и использовать любые из множества протоколов связи. Дополнительно, в различных сетях согласно настоящему раскрытию, любое одно соединение между двумя устройствами может представлять собой выделенное соединение между двумя системами или, альтернативно, невыделенное соединение. В дополнение к переносу информации, предназначенной для этих двух устройств, такое невыделенное соединение может переносить информацию, не обязательно предназначенную для любого из этих двух устройств (например, открытое сетевое соединение). Кроме того, должно быть очевидным, что различные сети из устройств, как описано в данном документе, могут использовать одну или более беспроводных, проводных/кабельных и/или волоконно-оптических линий связи, чтобы обеспечивать транспортировку информации по сети.

Термин "пользовательский интерфейс", как используется в данном документе, ссылается на интерфейс между человеком-пользователем или оператором и одним или более устройствами, который делает возможной связь между пользователем и устройством(ами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут использоваться в различных реализациях настоящего раскрытия, включают в себя, без ограничения указанным, переключатели, потенциометры, кнопки, наборные диски, ползунки, мышь, клавиатуру, клавишную панель, различные типы игровых контроллеров (например, джойстики), шаровые манипуляторы, экраны дисплея, различные типы графических пользовательских интерфейсов (GUI), сенсорные экраны, микрофоны и другие типы датчиков, которые могут принимать некоторую форму сформированного человеком управляющего воздействия и генерировать сигнал в ответ на него.

Следует принимать во внимание, что все комбинации вышеприведенных принципов и дополнительных принципов, подробнее описанных ниже (если такие принципы не являются взаимно несогласованными), считаются частью объекта изобретения, раскрытого в данном документе. В частности, все комбинации заявленного объекта, указанные в конце этого раскрытия, считаются частью объекта изобретения, раскрытого в данном документе. Также следует принимать во внимание, что термины, явно используемые в данном документе, которые также могут появляться в любом раскрытии, включенном сюда посредством ссылки, должны соответствовать значению, наиболее согласующемуся с конкретными принципами, раскрытыми в данном документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах одинаковые ссылочные символы, как правило, ссылаются на одинаковые части повсюду в различных видах. Также чертежи не обязательно представлены в реальном масштабе, вместо этого акцент, как правило, делается на иллюстрацию принципов изобретения.

Фиг.1A иллюстрирует перспективное изображение осветительного прибора на основе LED в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг.1B иллюстрирует упрощенную блок-схему осветительного прибора на основе LED в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг.1С иллюстрирует упрощенную блок-схему осветительного прибора на основе LED в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг.2 иллюстрирует таблицу, показывающую температуру, светоотдачу и срок эксплуатации в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг.3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа управления светоотдачей и сроком эксплуатации LED в соответствии с характерным вариантом осуществления.

Фиг.4 иллюстрирует график температуры в зависимости от тока возбуждения в соответствии с характерным вариантом осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1A осветительный прибор ("прибор") 100 на основе LED проиллюстрирован на перспективном изображении. Прибор 100 включает в себя корпус 101 и LED 102 в виде блока. Как описано более подробно ниже, электронные компоненты и устройства, необходимые при возбуждении LED 102, обеспечены в корпусе 100. В характерном варианте осуществления электронные компоненты могут быть предоставлены в одном или более отдельных модулях (не показаны на фиг.1A) и расположены в корпусе 101. Более того, LED 102 могут быть обеспечены в отдельном модуле (не показан на фиг.1A) и расположены в корпусе 101. Модули, которые располагаются в корпусе 101, могут включать в себя одну или более подложек, каждая из которых включает в себя одно или более электрических и электронных устройств. Как можно понять из настоящего описания, варианты осуществления описываются в контексте конкретных архитектур, имеющих электронные компоненты и устройства, которые могут быть в разной степени объединены и укомплектованы в модуль. Архитектуры, описанные в связи с характерными вариантами осуществления, являются иллюстративными, и возможны также другие архитектуры.

На фиг.1B показана упрощенная блок-схема осветительного прибора 100 на основе LED в соответствии с характерным вариантом осуществления. Осветительный прибор 100 включает в себя датчик 103 температуры, который обеспечивает входной сигнал для контроллера 104, который включает в себя память 105. Контроллер 104 обеспечивает выходной сигнал для источника 106 энергии. Источник 106 энергии, в свою очередь, обеспечивает электрическую энергию для LED 102. Датчик 103 температуры в иллюстративном варианте является терморезистором или аналогичным устройством, которое выполняет измерения в одном или более местоположениях в осветительном приборе 100 и собирает данные о температуре во время работы LED 102. Иллюстративно датчик 103 температуры является интегральной схемой (IC) терморезистора, коммерчески доступной от компании Microchip Technology, Inc, Chandler, AZ USA.

В характерном варианте осуществления датчик 103 температуры, контроллер 104 (с памятью 105), источник 106 энергии и LED 102 размещены на общей подложке (не показана), такой как печатная плата (например, FR4). Общая подложка тогда обеспечивается в корпусе 101. Альтернативно один или более из этих компонентов могут быть расположены на разных подложках. В характерном варианте осуществления источник 106 энергии может быть размещен на отдельной подложке (например, монтажной плате) и в первом модуле 107 из-за своих характеристик тепловыделения; а LED 102 могут быть размещены на второй подложке и во втором модуле 108. Модули 107, 108 могут тогда быть обеспечены в корпусе 101 прибора 100. Также альтернативно первый модуль 107 и второй модуль 108 могут быть обеспечены не в общем корпусе (например, корпусе 101), а в отдельных корпусах (не показаны) с требуемыми электрическими соединениями между ними.

Некоторые или все из датчика 103 температуры, контроллера 104, источника 106 энергии и LED 102 в приборе 100 могут быть объединены. В этом случае один или более из этих компонентов могут быть размещены на общей подложке, на которой выбранные компоненты объединены. Например, некоторые или все из датчика 103 температуры, контроллера 104, источника 106 энергии и LED 102 могут представлять собой интегральную схему (IC) в полупроводнике (например, кремниевый (Si) полупроводник или полупроводник группы III-IV). Эта IC может тогда быть обеспечена на подложке для датчика 103 температуры, контроллера 104, источника 106 энергии и LED 102 в приборе 100 или может включать в себя выбранное число этих компонентов. В последнем примере другая подложка, содержащая остальные компоненты, может обеспечиваться в дополнение к упомянутой IC. Наконец, соединения с и между компонентами подложки осуществляются с помощью одной из множества известных технологий и материалов.

В процессе работы датчик 103 температуры выполняет измерения температуры прибора 100 в целом и, в частности, в одной или более выбранных точках или компонентах первого модуля 107, непрерывно или с предварительно определенными временными интервалами. Заметим, что когда датчик 103, процессор 104, источник 106 энергии и LED 102 размещены на общей подложке, датчик 103 конфигурируется, чтобы выполнять измерения температуры в одном или более местоположениях на общей подложке и/или в корпусе 101. Альтернативно, когда компоненты осветительного прибора 100 обеспечены в первом модуле 107 и во втором модуле 108, как, например, описано выше, датчик 103 конфигурируется, чтобы выполнять измерения температуры в одном или более местоположениях в первом модуле 107, как например, в одном или более местоположениях на подложке(ах), обеспеченной(ых) в первом модуле 107.

Как описано во всех иллюстративных вариантах осуществления в данном документе, измерения температуры, выполняемые датчиком 103 прибора 100, имеют корреляцию с температурой полупроводникового перехода конкретных используемых LED. На основе этой корреляции может быть изменен ток возбуждения для LED 102, чтобы оптимизировать светоотдачу в каждом LED и/или чтобы оптимизировать срок эксплуатации каждого LED. Как поясняется далее, когда коррелированная температура полупроводникового перехода ниже определенной температуры, ток возбуждения может быть увеличен, чтобы увеличить световую мощность LED 102 без значительного влияния на срок эксплуатации LED. И наоборот, когда коррелированная температура полупроводникового перехода превышает определенную температуру, ток возбуждения должен быть понижен, чтобы выполнить стандарты срока эксплуатации LED.

Контроллер 104 содержит программное обеспечение, аппаратные средства или микропрограммное обеспечение или их комбинацию, чтобы определять ток возбуждения для коррелированной температуры полупроводникового перехода на основе температуры окружающей среды. С этой целью контроллер 104 может быть FPGA с программными ядрами, реализованными в ней, программируемым микропроцессором (например, микропроцессором Гарвардской архитектуры) с подходящей памятью 105 или специализированной интегральной схемой (ASIC) с подходящей памятью 105. Корреляция температуры содержит первую корреляцию температуры, измеренной датчиком 103 в одном или более местоположениях в приборе 100, с температурой окружающей среды; и вторую корреляцию между температурой, полученной датчиком 103, и температурой полупроводникового перехода. На основе определенной температуры полупроводникового перехода выбирается ток возбуждения для работы LED 102 осветительного прибора 100. Выходной сигнал контроллера 104 предоставляется источнику 106 энергии, который преобразует входной сигнал от контроллера в выходной ток возбуждения для LED 104. Такой ток возбуждения затем обеспечивается источником 106 энергии.

В соответствии с характерным вариантом осуществления, корреляция температуры, измеренной датчиком 103, с температурой окружающей среды и корреляция температуры, измеренной датчиком 103, с температурой полупроводникового перехода LED может быть вычислена алгоритмически посредством считываемого компьютером кода, сохраненного на машиночитаемом носителе, в контроллере 104. В соответствии с другим характерным вариантом осуществления, корреляции между измеренной датчиком температурой, температурой окружающей среды, температурой полупроводникового перехода и датчиком тока могут быть сохранены в памяти 105, которая может включать в себя таблицу соответствия, реализованную в контроллере 104.

Фиг.1C иллюстрирует упрощенную схематическую блок-схему осветительного прибора 100 в соответствии с характерным вариантом осуществления. Многие из деталей вариантов осуществления, описанных в связи с фиг.1A и 1B, являются общими для настоящего варианта осуществления. Многие из этих деталей не повторяются для того, чтобы избегать неясности в настоящем варианте осуществления.

Осветительный прибор 100 содержит микропроцессор 109 и контроллер 111 коэффициента мощности (PFC) переходного режима. В характерном варианте осуществления микропроцессор 109 и PFC 111 обеспечены в третьем модуле 110. Датчик 103 температуры обеспечен в первом модуле 107, а LED 102 обеспечены во втором модуле 108. Альтернативно, датчик 103, микропроцессор 109 и PFC 111 могут быть обеспечены в первом модуле 107, а LED 102 во втором модуле 108; или микропроцессор 109, PFC 111 и LED 102 могут быть обеспечены в одном модуле. В любом случае датчик 103, микропроцессор 109, PFC 111 и LED 102 размещаются в корпусе 101.

Датчик 103 измеряет температуру в одном или более местоположений в осветительном приборе 100, как описано выше. Микропроцессор 109 преобразует аналоговый входной сигнал от датчика 103 в цифровое значение посредством аналого-цифрового (A/D) преобразователя, который используется, чтобы определить сигнал широтно-импульсной модуляции (PWM), который должен быть обеспечен в PFC 111. С этой целью цифровое значение, указывающее измеренную температуру, коррелируется с температурой окружающей среды и затем коррелируется с температурой полупроводникового перехода отдельных используемых LED. PWM-сигнал от микропроцессора 109 к PFC 111 может быть изменен на основе этих корреляций, и ток возбуждения, выводимый из PFC 111 к LED 102, таким образом, изменяется, чтобы оптимизировать светоотдачу в каждом LED и/или оптимизировать срок эксплуатации каждого LED. Аналогично вариантам осуществления, описанным выше в связи с фиг.1B, когда коррелированная температура полупроводникового перехода ниже заданной температуры, PWM-сигнал вызывает увеличение тока возбуждения для LED 102 с незначительным влиянием на срок эксплуатации LED. И наоборот, когда коррелированная температура полупроводникового перехода превышает заданную температуру, ток возбуждения должен быть понижен, чтобы удовлетворять стандартам по сроку эксплуатации LED.

Корреляция температуры, измеренной датчиком 103, с температуры окружающей среды и корреляция температуры, измеренной датчиком 103, с температурой полупроводникового перехода LED 102 могут быть вычислены алгоритмически посредством считываемого компьютером кода, сохраненного на машиночитаемом носи