LED模块控制装置以及包括该装置的照明系统的制作方法

本申请涉及一种具备光强补偿功能的led模块控制装置以及包括该装置的照明系统。

背景技术：

显示器或者景观照明灯等所使用的发光二极管(lightemittingdiode，led)作为一种包括uv(ultraviolet)led并且使电流通过半导体物质从而发光的光半导体元件，是一种使用半导体的p-n接合结构，在p型半导体部分施加“正电压”而提取电子并形成正孔(hole)，在n型半导体部分施加“负极”而使电子注入时，这些电子扩散并在接合面处结合时发光的元件。

相比普通的灯等光源，这种led的节能效果突出，可以半永久地使用，所以被认为是下一代的光源。使用led的应用市场的产业全面扩散，从而正式进入led时代。

led的控制通常分为电压控制和电流控制，电压控制时是向led模块施加一定的电压的方式，电流控制是向led模块施加一定的电流的方式。

半导体在导体状态通过电流时，因为内部电阻而开始发热。通过的电流越多，发热就越多，但是，内部电阻与发热量成比例的减少。根据欧姆定律，如果电压固定并且电阻变小的话，电流就会增加。电阻的减小和电流的增加会持续，直到达到热平衡状态为止。因此，电压控制方式无法限制电流，所以无法阻止因发热而造成的led元件的烧损。

相反，电流控制方式可以限制这种电流，从而最大限度地阻止因发热而造成的损失。但是，电流控制方式有因led元件的发热而不可避免地损失光强的问题。

相关技术例如：韩国公开专利第2007-0049735号(“发光二极管恒电流脉宽调制驱动电路”，公开日：2007年5月14日)。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】韩国公开专利第2007-0049735号(“发光二极管恒电流脉宽调制驱动电路”，公开日：2007年5月14日)。

技术实现要素：

解决的技术问题

根据本发明的实施例，提供一种具备光强补偿功能的led模块控制装置以及包括该装置的照明系统，所述具备光强补偿功能的led模块控制装置可以减少因发热造成的led元件的光强损失，并且使led模块照射出始终具有均匀亮度的光。

技术方案

根据本发明的实施例，提供一种led模块控制装置，所述led模块控制装置包括：光强测量传感器，基于预定光强信号测量依赖于电流值的从led模块照射出的光的光强；补偿信号生成部，生成补偿光强信号以补偿所测量的光强和预定光强之间的误差；和脉宽调制信号生成部，把依赖于所述补偿光强信号的脉宽调制信号施加于led驱动器，以使led模块照射出具有均匀亮度的光。

根据本发明另一实施例，提供一种照明系统，所述照明系统包括：led模块；ac/dc变流器，将输入的交流电源转换为直流电源；led驱动器，接收所转换的直流电源的输入以控制所述led模块；和led模块控制装置，控制所述led驱动器，以使led模块照射出具有均匀亮度的光。

发明的效果

根据本发明的一实施例，可以测量从led模块照射出的光强，并且向led驱动器施加脉宽调制信号，以补偿所测量的光强和预定光强之间的误差，从而减少因发热而造成的led元件的光强损失并使led模块照射出具有均匀亮度的光。

附图说明

图1为根据本发明实施例的具备光强补偿功能的led模块控制装置以及包括其的照明系统的整体结构图。

图2为根据本发明实施例的具备光强补偿功能的led模块控制装置的主要部的波形图。

图3为根据本发明实施例的光强测量传感器的结构图。

图4为根据本发明实施例的温度测量传感器的结构图。

图5为根据本发明实施例的说明光强补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面，参考附图说明本发明的实施例。但是，本发明的实施例可以变形为多种其它形态，本发明的范围不仅限于以下所说明的实施例。为了明确的说明，可能会夸张附图中的多个要素的形状和尺寸等，附图上用相同符号表示相同的要素。

图1为根据本发明实施例的具备光强补偿功能的led模块控制装置以及包括该控制装置的照明系统的整体结构图。另外，图2为根据本发明实施例的具备光强补偿功能的led模块控制装置的主要部的波形图。并且，图3为根据本发明实施例的光强测量传感器的电路图，图4为根据本发明实施例的温度测量传感器的结构图。

首先，如图1所示，照明系统包括：把交流电源(ac)10转换为直流电源的ac/dc变流器20；接收由ac/dc变流器20转换的直流电源的输入并且控制led模块40的led驱动器30；和控制led驱动器30以使led模块40照射出具有均匀亮度的光的led模块控制装置。上述led驱动器30以脉宽调制(pwm)的方式对led模块40进行电流控制，例如，可以是包括ac/dc变流器的装置，led模块40可以用包括多个串联的led元件。

另外，led模块控制装置可包括：光强测量传感器110；温度测量传感器120；主控制部200；操作面板130；转换开关140。主控制部200可以包括：第一模块210，包括脉宽调制信号生成部211和输出感应工作部212；第二模块220，包括补偿信号生成部221和温度感应工作部222；参考波发生部230；和基准电压发生部240。

以下详细说明led模块控制装置的具体结构。

首先，光强测量传感器110可以测量led模块40的光强(lightintensity)。由光强测量传感器110测量的光强110a可以传送至补偿信号生成部221。

具体地，光强测量传感器110的电路如图3所示，如果光电二极管pd的阳极接地gnd，阴极可以由通过跨阻抗电阻(transimpedanceresistance)rt连接基准电压vcc的形态构成。

如果光从外部源照射，就可以根据从基准电压vcc流向光电二极管pd的电流iin而生成转换电压v1，生成的转换电压v1通过放大器111放大后，由a/d转换器112转换为数字值。

上述光强测量传感器110的电路只不过是一示例，为了测量光强，还可以适用很多其它形态的电路，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

然后，温度测量传感器120可以测量led模块40的温度。由温度测量传感器120测量的led模块40的温度可以传送至温度感应工作部222。

具体地，如图4所示，温度测量传感器120的电路包括与电源vled连接的固定电阻r1和与固定电阻r1串联的电阻r2。此处，电源vled是led驱动器30的输出电压，电阻r1是led模块40内led元件的电阻。考虑led元件具有随温度可变的特性，所以用可变电阻表示。电阻r2的电阻值随着led模块40的温度变化而可变，根据可变电阻r2的电阻值的电压v2可以由a/d转换器121转换为数字值。上述温度测量传感器120的电路只不过是一示例，为了测量光强，还可以适用很多其它形态的电路，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

主控制部200控制led驱动器30，以使led模块40照射出具有均匀亮度的光。

具体地，补偿信号生成部221可以生成补偿光强信号221a，从而补偿光强测量传感器110测量的光强110a和光强信号生成部132所传送的预定光强142a之间的误差。补偿光强信号221a可以传送至脉宽调制信号生成部211。

此处，可以按照下列数学式1的方式生成补偿光强信号221a。

【数学式1】

vfb_light＝vlight_la-vlight_st

其中，vfb_light是光强差，vlight_la是当前测量的光强，vlight_st为前一操作中测量的光强。

【数学式2】

vfb_light＝vfb_current+vfb_light

其中，vfb_light是补偿光强信号221a，vfb_current是光强信号生成部132发送的预定光强142a，vfb_light是从所述数学式1中算出的光强差。

因此，补偿光强信号221a可以通过光强信号生成部132传送的预定光强142a加上光强差vfb_light而得出。上述方式只不过是一示例，本领域技术人员当然可以根据需要而进行多种形态的变形。

另外，当由温度测量传感器120测量的温度120a等于或高于预定温度时，温度感应工作部222可以向led驱动器30施加关闭信号222a。这是以温度为基础判断led模块40的状态，并在led模块40在过热状态时关闭led驱动器30的输出，以此来保护led模块40。例如，关闭信号222a可以是逻辑高h或逻辑低l信号，但是并不一定限于此。

脉宽调制信号生成部211将根据补偿光强信号221a的脉宽调制信号211施加于led驱动器30，以使led模块40可以照射出具有均匀亮度的光。脉宽调制信号生成部211可以为一种比较器。

具体地，参考波发生部230可以产生具有预定频率的参考波(如三角波、锯齿波等)，并且，脉宽调制信号生成部211把参考波发生部230提供的参考波230a与补偿光强信号221a比较，以生成脉宽调制信号211a，并向led驱动器30施加生成的脉宽调制信号211a。

图2示出根据本发明实施例的led模块控制装置的主部的波形图。

具体地，如图2所示，在led模块40的控制装置工作之前，在比较预定光强142a和参考波生成部230提供的参考波230后，再将脉宽调制信号a输入至led驱动器30。

之后，当led模块40的控制装置工作时，以光强测量传感器110测量的光强110a为基础，对补偿预定光强142a的补偿光强信号221a和参考波230a进行比较，从而向led驱动器30输入新的脉宽调制信号211a，因此，可以使led模块40照射出具有均匀亮度的光。

另外，当从led驱动器30传送的输出感应信号小于基准电压发生部240提供的预定基准电压时，输出感应工作部212可以向led驱动器30施加关闭信号212a。这种输出感应工作部212可以由比较器构成。例如，关闭信号212a可以是逻辑高h或逻辑低l信号，但是并不一定限于此。

即，led驱动器30输出的输出电压正常时，保持在一定电压以上。但是，led驱动器30误操作或者故障时，输出电压下降到一定电压以下，此时向led驱动器30施加关闭信号，从而可以停止led驱动器30的工作。上述输出感应信号可以由led驱动器30本身提供，或者以直接感应led驱动器30的输出电压的方式实现。

另外，操作面板130可以包括状态显示部131和光强信号生成部132。状态显示部131可以图示led模块控制装置的各部分的状态，例如测量光强110a、测量温度120a、关闭信号212a、222a等。

并且，光强信号生成部132可以把通过led模块40的控制装置包括的编码器卷(encodervolume,ev)接收的输入信号转换为光强信号，并提供至补偿信号生成部221。或者光强信号生成部132可以从外部服务器接收光强信号的输入，并提供至补偿信号生成部221。另外，还包括转换开关140，用于选择编码器卷ev或外部服务器其中之一。

如上所述，根据本发明的实施例，可以测量从led模块照射的光强，并向led驱动器施加脉宽调制信号，以补偿测量的光强和预定光强之间的误差，从而可以减少因发热造成的led元件的光强损失，并且使led模块照射出具有均匀亮度的光。

另外，图5为根据本发明实施例的说明光强补偿方法的流程图。

以下，参照图1至图5详细说明根据本发明实施例的光强补偿方法。但是，为了简化说明，省略了与图1至图4中已说明的内容相重复的事项的说明。

首先，在s501光强测量传感器110可以基于预定光强信号测量依赖电流值的从led模块40照射出的光亮度(光强)。由光强测量传感器110测量的光强110a可以传送至补偿信号生成部221。

随后，在s502补偿信号生成部221可以生成补偿光强信号221a，用于补偿由光强测量传感器测量的光亮度(光强)110a和光强信号生成部132传送的预定光亮度(光强)142a之间的误差。补偿光强信号221a可以传送至脉宽调制信号生成部211。

最后，在s503脉宽调制信号生成部211把依赖于补偿光强信号142a的脉宽调制信号211a施加于led驱动器30，以使led模块40照射出具有均匀亮度的光。

如上所述，根据本发明实施例，可以测量从led模块照射的光强，并向led驱动器施加脉宽调制信号，以补偿测量的光强和预定光强之间的误差，从而可以减少因发热造成的led元件的光强损失，并且使led模块照射出具有均匀亮度的光。

另外，说明本发明时的“～部”可以通过很多方式实现，例如：处理器、通过处理器执行的程序命令、软件模块、微码、计算机程序产品、逻辑电路、专用集成电路、固件等。

本发明不限于上述实施例和附图。要根据权利要求书对本发明范围进行限定，并且对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术构思的范围内进行的多种形态的替换、变形和变更都将是显而易见的。

附图标记列表

10：交流电源20：ac/dc变流器

30：led驱动器40：led模块

110：光强测量传感器110a：测量的光强

120：温度测量传感器120a：测量的温度

130：操作面板131：状态显示部

132：光强信号生成部200：主控制部

210：第一模块211：脉宽调制信号生成部

212：输出感应工作部220：第二模块

221：补偿信号生成部222：温度感应工作部

230：参考波发生部240：基准电压发生部