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【专利说明】用于运行LED光源的方法和电路组件
[0001]本发明涉及一种用于运行LED光源的方法，在其帮助下，在运行过程中可以对LED的老化现象进行补偿以便永久地保证均匀光输出。本发明还涉及一种用于执行该方法的相应电路安排。
[0002]所有可供使用的LED光源目前都经历老化现象，这导致在使用期限内光输出下降。下降的严重程度在不同的LED之间可能不同并且可能依赖于例如在生产过程中所使用的技术并依赖于运行条件；无论如何，这种老化效应是根本上存在的。这导致基于LED的灯具或光源具有通常大约50，000运行小时数的有限使用期限。在这种情况下，假设的是在这50，000小时的运行之后，光输出已经降到(例如)原始值的70%以下的极限值一一(例如)80 %或90 %的极限值也将是可想到的。
[0003]现有技术披露了用于考虑这个问题的不同过程。最简单的变体涉及在控制LED时不执行任何应对光下降的补偿。在这种情况下，从一开始照明就被计划成使得光输出在开始激活灯具时有一定的过剩，并且仅在上述使用期限结束时才使光输出降至对应于实际期望照明的值。也就是说，光源主要以超尺寸的方式运行以使得它输出太多的光，这显然导致效率降低。无论如何，这个过程仍然被最广泛的用来应对LED老化的现象。
[0004]另外，灯具同样已知的是，其中，在光输出立即被传感器检测，并且光源随后作为调节过程的一部分被控制，其方式为使得实现恒定光输出。然而，由于传感器和所需的光学系统(在其帮助下，光被可靠地引导至传感器上，并且在此过程中消除了外部光的影响)的缘故，此过程相对复杂。此外，存在的问题是，对应的亮度传感器也经历老化现象，并且相应地，在此也没有必要保证在整个使用期限内实际准确地维持期望的光输出。
[0005]第三种已知的过程所基于的事实是随着时间而变化的亮度降低是基于统计测量和理论模型而确定的。基于这些计算，光源则渐增地以增大的功率运行，从而抵消这种效应。然而，由于这些是理论模型，许多影响老化现象的因素(例如，运行过程中的温度、湿度、参数等)可能未被考虑进来，其结果是，此过程还具有相当大的不准确性。
[0006]最终，现有技术还披露了测量LED的温度以及在此基础上推断光输出的实践。此过程所基于的知识是不考虑老化现象，LED的光输出取决于其运行温度。然而，如所提及的，这不是老化效应，其结果是在此变体中根本未将老化考虑在内。
[0007]最终，现有技术因此迄今为止未披露在LED光源的整个使用期限内以足够的可靠性并以合理的工作量保证其光输出的方法。因此，本发明基于的目的是在此提供补救并由此优化LED光源的运行。
[0008]该目的的实现是通过具有如权利要求1所述的特征的用于运行LED光源的方法并通过根据权利要求7所述的用于运行LED光源的电路安排。这些从属权利要求涉及本发明的多个有利发展。
[0009]因此，本发明提出了一种用于运行LED光源的方法，其中，在运行过程中被提供给该LED光源的电功率的被转换成光的部分是基于多次温度测量、优选在两个或更多位置处确定的，并且，在此基础上，确定了补偿该LED光源的老化的一个补偿因子，其中，对在开始激活灯具时所确定的一个相关因子加以考虑以便确定电功率被转换成光的部分。
[0010]还提出了一种用于运行LED光源的安排，具有一个转换器，该转换器被设计成用于将输入侧所提供的功率转换成提供给该LED光源的一个输出功率，以及一个用于控制该转换器的控制单元，该控制单元被设计成用于基于多次温度测量确定被该转换器提供给该LED光源的该电功率的转换成光的部分，并且，在此基础上，确定补偿该LED光源的老化的一个补偿因子，其中，该控制单元考虑了一个相关因子，该相关因子是在开始激活该灯具时确定的以便确定该电功率的被转换成光的部分。
[0011]根据本发明的方案所基于的事实是，LED光源的光输出导致LED或所谓的光引擎(SP，与LED—起发光的部件)温度增加。由于所提供的能量未被具有LED的灯具完全转换成光，一特定部分的能量必然不可避免地被转换成灯具内部的热量。现在，为了保证光输出在灯具的整个使用期限内保持恒定，根据本发明的用于运行光源的电路安排被设计成确定所提供的能量被转换成光和热量的比例。在此基础上，则可以确定在向LED供电时考虑的补偿因子以便补偿老化效应。这需要对来自灯具的热流进行监测，并同时了解多少功率被运行装置或电路安排提供给灯具和传递至LED。在这种情况下，取决于灯具的配置，运行装置以及灯具其他部件或光引擎的功率损失必须也被考虑在内，从而使得可以正确地确定补偿因子。这是因为用于将一般电源所提供的能量转换成对LED的供电电流的运行装置通常同样被置于灯具内，在这种情况下，此运行装置还会导致一定的损失，所述损失对热流有一定影响。
[0012]沿热传递或热消散路径安置的两个或更多个传感器优选地用于检测热损耗的大小。在这种情况下，一个传感器被优选地安排成紧邻LED或光引擎，而另一传感器被安排在灯具内部离其一段距离的位置。
[0013]在确定所需的用于补偿老化现象的补偿因子时，电路安排在此查询在激活之前以及在开始激活灯具时所确定的信息。在这种情况下，例如，初始考虑了指示LED在具体温度将提供给它们的电功率转换成光的效率的信息。这是描述LED的基本特性并可以在中心进行的标准测量，也就是说，(例如)以在实验室以有限数量的灯具或在其生产之后立即进行。
[0014]然而，针对在灯具运行过程中会发生多少热量损耗的问题，在后续运行中，其实际安装情况可能同样重要。因此，另外规定灯具在运行状态下执行与灯具的温度特性有关的进一步测量作为开始激活时的自校准的一部分。在这些测量过程中，可以假设老化现象在此未出现在LED光源中，因为测量是在灯具开始运行时进行的，并且时间段相对较短。在此信息的基础上，电路安排则可以计算被转换成热量的功率部分的大小。在这种情况下，这些测量可能还考虑现有影响，例如运行装置的损失等。以此方式所获得的相关因子则进而被存储在存储器中。
[0015]在LED光源的实际老化过程中，S卩，在灯具的随后运行过程中，则进行已经提到的补偿。基于使用两个温度传感器的测量以及上文所描述的先行测量过程中所确定的数据，则可以确定实际热损耗部分的大小。在此基础上，进而可以确定多少功率被LED作为光输出了，以及为实现恒定光输出所提供的功率可能需要被适配的方式。由于这个过程，在这种情况下可以另外考虑初始提到的LED的光输出的温度依赖性，如已经提及的，这种温度依赖性独立于老化过程。
[0016]最终，因此提出了一种在灯具运行的过程中可以用于以非常高效的方式补偿LED光源的老化现象的方法。基于实际运行过程中的一些测量，可以非常准确地确定LED的光输出，并且可能能够适配所提供的功率来实现恒定光输出。
[0017]在下文中将使用附图更详细地解释本发明。在本案中，单个图1示意性地示出了具有LED光源的灯具，其中，旨在使用根据本发明的方法。
[0018]应当以纯示意性方式理解图1中的展示，在这种情况下，具体地，未对影响光输出的光学元件加以展示。如已经提及的，一般配备有参考号100的灯具具有LED光源1，该光源被安排在合适的电路板2上。旨在用于高效地消散灯具100运行过程中所产生的热损耗的散热器5位于电路板2的后侧。在这种情况下，借助两个或更多个温度传感器执行确定光输出所需的温度测量，在这种情况下，在本实例中，第一温度传感器3被安排得尽可能地接近LED I或在电路板2上，而第二温度传感器4被安排在更加远离它的位置。在所展示的不例性实施例中，第二温度传感器4被安排在散热器5上。
[0019]如示意性展示的，向灯具100提供了输入功率Ρλ，该输入功率被转换器7转换成相应的输出功率Pa。此输出功率Pa被提供给光源，即，转换器与印刷电路板2以及安排在后者上的LED I之间存在相应连接。在这种情况下，使用灯具控制单元6控制转换器7，该灯具控制单元负责保证整个使用期限内以均匀光输出运行。在当前情况下，在此假设恒定光输出应该一直被理解为意味着(例如)以最大亮度或以100%的调光值的恒定光输出。不言而喻，还将可以将调光值传递至灯具100从而改变亮度。然而，同样在这种情况下，意在实现的情形是其中(例如)40%的值在整个使用期限内基本上一直导致相应的完全相同的光输出。
[0020]在这种情况下，转换器7被控制单元6控制，该控制单元考虑来自两个温度传感器3和4的、用参考符号10和11示意性展示的测量信号。控制信号8也被从控制单元6传输至转换器7，并且转换器7传递与输入功率P入有关的信息9和由转换器7提供给LED光源的功率Pa。
[0021]还提供了非易失性存储器12并且该非易失性存储器存储下文更详细描述的参数化和校准值。控制单元6可以访问此存储器12以便根据本发明进行补偿。
[0022]根据本发明的用于补偿LED的光输出的老化现象的过程现在如下:
[0023]首先假设外部提供的功率P入被灯具100的部件或者转换成光或者转换成热量，其结果是，以下功率平衡适用:
[0024]P人=P光+Pift (I)
[0025]热损耗Pift可以归因于转换器7中的损耗和LED I或光引擎中的损耗两者。因此，为了确定光功率1^，就有必要在第一步确定LED I在其使用期限开始时将所提供的功率转换成光的方式。以下等式适用于这一点:
[0026]P光=rI LED.f (Tli).P出(2)
[0027]其中，Pt对应于光功