專利名稱：用于記錄發(fā)光二極管特征曲線的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及發(fā)光二極管(LED)領(lǐng)域，尤其涉及記錄發(fā)光二極管裝置的特征曲 線領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)具有工作壽命長的優(yōu)點(diǎn)，正因如此它們被應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。 例如，如果用于其他照明裝置例如氣體放電燈的電網(wǎng)電源失效，發(fā)光二極管就經(jīng)常用于自 動(dòng)被點(diǎn)亮的應(yīng)急燈。 在操作發(fā)光二極管期間，操作會(huì)使發(fā)光二極管和相關(guān)聯(lián)的電路都發(fā)熱。結(jié)果，各個(gè)
部件的工作壽命會(huì)減少，或者發(fā)光二極管或其它部件可能變得超負(fù)荷。因此，操作中的發(fā)光
二極管相對(duì)溫度表現(xiàn)、電流表現(xiàn)以及電壓表現(xiàn)在時(shí)間上表現(xiàn)是重要的關(guān)注點(diǎn)。 根據(jù)發(fā)光二極管的類型，用于操作和控制發(fā)光二極管的電路必須不同地形成，并
且必須提供不同的電流/電壓值。因此，為了避免對(duì)發(fā)光二極管或電路造成任何破壞，有必
要精確獲知被操作的發(fā)光二極管裝置的特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就在于提供一種允許方便地操作發(fā)光二極管裝置的技術(shù)。
這個(gè)目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來達(dá)到。從屬權(quán)利要求以特別優(yōu)選的方式深化 了本發(fā)明的中心思想。 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提出了一種系統(tǒng)，用于操作包括至少一個(gè)發(fā)光二極管的 發(fā)光二極管裝置，包括 記錄裝置，用于記錄通過所述發(fā)光二極管裝置的電流和所述發(fā)光二極管裝置兩端 的電壓降， 通過使用來自于所述記錄裝置的信息，確定所述發(fā)光二極管裝置中的發(fā)光二極管 的數(shù)量和/或顏色的裝置。 這尤其可以通過參考發(fā)光二極管裝置的動(dòng)態(tài)電阻和/或發(fā)光二極管裝置的U/I特 征曲線的溫度依賴性來實(shí)現(xiàn)。為此目的，可以提供記錄裝置，其輸出反映發(fā)光二極管的溫度 的值。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種系統(tǒng)，用于為包括至少一個(gè)發(fā)光二極管的發(fā) 光二極管裝置記錄特征曲線，其中控制單元被設(shè)計(jì)成操作所述發(fā)光二極管裝置以及記錄通 過所述發(fā)光二極管裝置的二極管電流和所述發(fā)光二極管裝置兩端的電壓，以及其中所述控 制單元被設(shè)計(jì)成記錄在所述發(fā)光二極管裝置的第一溫度下的第一電流/電壓對(duì)和不同的 第二電流/電壓對(duì)，并隨后記錄在所述發(fā)光二極管裝置的至少第二溫度下的第三電流/電 壓對(duì)和不同的第四電流/電壓對(duì)。 所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成在每種情況下，一個(gè)立即接著另一個(gè)地測(cè)量所述第一和 第二電流/電壓對(duì)以及第三和第四電流/電壓對(duì)。
5
所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成記錄在所述發(fā)光二極管裝置的另外溫度下的另外電流/ 電壓對(duì)。 所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成在對(duì)所述發(fā)光二極管裝置進(jìn)行啟動(dòng)操作之后，立即測(cè)量 所述第一和第二電流/電壓對(duì)，從而所述第一溫度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)光二極管裝置的環(huán)境溫 度。 所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成在溫度系數(shù)Y已知的情況下，借助在相同電流驅(qū)動(dòng)下并 且在不同溫度下測(cè)量到的電壓值V^和V『從以下公式計(jì)算發(fā)光(光學(xué)活性)層("結(jié)") 的當(dāng)前溫度 Tj = 1/Y (VF2_VF1+Y Tu)
式中，Tu是環(huán)境溫度。 優(yōu)選地，為了記錄所述發(fā)光二極管裝置的溫度，提供了溫度傳感器。
進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成借助針對(duì)不同溫度確定的兩個(gè)啟動(dòng)電壓值VF2。
和V^之間的差值，并借助測(cè)量到的溫度L和L，從以下公式計(jì)算溫度系數(shù)Y : 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成在溫度系數(shù)Y已知的情況下，借助針對(duì)不同溫 度確定的兩個(gè)啟動(dòng)電壓值之間的已確定的電壓差A(yù)Up。，并借助溫度變化A e ，確定所述發(fā) 光二極管裝置中的串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的數(shù)量，如以下公式示所示 本發(fā)明的另一方面涉及一種用于記錄發(fā)光二極管裝置的特征曲線的方法，其中， 控制單元被設(shè)計(jì)成操作所述發(fā)光二極管裝置以及記錄所述發(fā)光二極管裝置的二極管電流 和所述發(fā)光二極管裝置上的電壓，包括以下步驟記錄第一溫度下的第一電流/電壓對(duì)和 不同的第二電流/電壓對(duì)，以及記錄在至少第二溫度下的第三電流/電壓對(duì)和不同的第四 電流/電壓對(duì)。 本發(fā)明的另一方面涉及一種用于記錄發(fā)光二極管裝置的特征曲線的方法，其中， 控制單元被設(shè)計(jì)成操作所述發(fā)光二極管裝置以及記錄所述發(fā)光二極管裝置的二極管電流 和所述發(fā)光二極管裝置上的電壓，包括以下步驟啟動(dòng)操作所述發(fā)光二極管裝置；在啟動(dòng) 操作之后，立即記錄在環(huán)境溫度下的第一 電流/電壓對(duì)和不同的第二電流/電壓對(duì)溜作所 述發(fā)光二極管裝置一預(yù)定的時(shí)間段；以及記錄在第二溫度下的第三電流/電壓對(duì)和不同的 第四電流/電壓對(duì)。


現(xiàn)在將參照附圖中的圖和附圖中的包含的圖來解釋本發(fā)明的進(jìn)一步的特征、方面 以及優(yōu)點(diǎn)，其中 圖1示意性示出用于操作和監(jiān)控發(fā)光二極管裝置的電路，
圖2示出發(fā)光二極管的特征曲線的實(shí)例， 圖3示出用于計(jì)算發(fā)光二極管的特征曲線的變化的基本原理，
圖4示出發(fā)光二極管的特征曲線依賴溫度的漂移的原理，
6
圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明的記錄用于確定特征曲線的數(shù)據(jù)， 圖6A示出發(fā)光二極管特征曲線的溫度表現(xiàn)的另一實(shí)例， 圖6B示出電路的特征變量依賴溫度的表現(xiàn)， 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的用于操作發(fā)光二極管裝置的電路的第一實(shí)例， 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的用于操作發(fā)光二極管裝置的電路的第二示例性實(shí)施例， 圖9示意性示出根據(jù)本發(fā)明的用于確定溫度系數(shù)的步驟， 圖10示意性示出根據(jù)本發(fā)明的用于記錄光學(xué)活性層的溫度的步驟，以及 圖11示意性示出用于可靠地確定LED失效的方法的步驟。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了發(fā)光二極管裝置l，在示例性實(shí)施例中，其包括串聯(lián)連接的幾個(gè)發(fā)光二 極管2。 控制單元4控制和/或調(diào)節(jié)通過發(fā)光二極管裝置1的電流和發(fā)光二極管裝置1兩 端的電壓。優(yōu)選地，控制單元4執(zhí)行恒定功率操作或恒定電流操作。為此目的，優(yōu)選地，提 供了控制單元4，該控制單元借助于測(cè)量電阻器13記錄實(shí)際電流8以及可選擇地還記錄發(fā) 光二極管裝置1的實(shí)際電壓9，并借助于調(diào)節(jié)器10來對(duì)這實(shí)際電流和實(shí)際電壓進(jìn)行計(jì)值，優(yōu)
選地，給調(diào)節(jié)器io提供內(nèi)部或外部的期望值。 然后，調(diào)節(jié)器10輸出用于電流和/或功率調(diào)節(jié)的控制變量。在圖1的實(shí)例中，調(diào) 節(jié)器10控制線性調(diào)節(jié)器11的控制輸入12，線性調(diào)節(jié)器11可用晶體管來實(shí)現(xiàn)并且其低電勢(shì) 端與二極管部分串聯(lián)連接。同時(shí)，還可以使用其他控制變量，例如脈寬調(diào)制。
控制單元4可以功能上連接到內(nèi)部或外部存儲(chǔ)器，至少一組測(cè)量到的電流值和電 壓值可以儲(chǔ)存在該存儲(chǔ)器中，并且可以被讀出以用于后續(xù)與相應(yīng)的更新值進(jìn)行比較。
控制單元4還可以包括用于連接到外部數(shù)據(jù)線7的接口 6?？梢允强偩€7的數(shù)據(jù) 線可以用于下述目的例如從控制中心為發(fā)光二極管裝置1的功率和/或電流提供期望的 值。 然而，還可能使用該外部數(shù)據(jù)線7來提供命令，借助于該命令，可以指示控制單元 4實(shí)施誤差驗(yàn)證，和/或可以查詢?cè)擈?yàn)證的結(jié)果。 本質(zhì)上，控制單元4可以被設(shè)計(jì)成以時(shí)間間隔和/或外部命令激發(fā)的方式，持續(xù)地 執(zhí)行誤差驗(yàn)證。該誤差驗(yàn)證的結(jié)果隨后可以被示出、報(bào)告或以信號(hào)發(fā)出。
通過將更新值和例如過去已存儲(chǔ)的值進(jìn)行比較，計(jì)值單元14可以執(zhí)行時(shí)間的變 化?？商鎿Q地，另外的數(shù)據(jù)例如各個(gè)參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)可以被確定。 本發(fā)明不限于由兩個(gè)串聯(lián)連接的發(fā)光二極管2組成的發(fā)光二極管裝置1。相反地， 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)光二極管裝置1可以包括一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)連接的發(fā)光二極管2，可替換地， 還可以包括幾個(gè)并聯(lián)連接的發(fā)光二極管2或者甚至幾個(gè)并聯(lián)連接的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中 每個(gè)結(jié)構(gòu)又可以包括一個(gè)或者幾個(gè)串聯(lián)連接的發(fā)光二極管2。 相應(yīng)地，為了測(cè)量各種的二極管結(jié)構(gòu)或者各種的并聯(lián)連接和/或串聯(lián)連接的發(fā)光 二極管2或者發(fā)光二極管裝置1 ，可以提供幾個(gè)單元，用于記錄實(shí)際電流8或?qū)嶋H電壓9。相 應(yīng)地，為了能夠選擇性地控制特定的發(fā)光二極管或發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，電路還可以包括一個(gè) 或幾個(gè)開關(guān)。
控制單元4還被設(shè)計(jì)成控制發(fā)光二極管裝置1 、各個(gè)發(fā)光二極管2或各個(gè)發(fā)光二極 管結(jié)構(gòu)，并以各種U/I對(duì)來操作它們，即以不同的電流值和/或電壓值操作它們。尤其地， 根據(jù)本發(fā)明的控制單元4被設(shè)計(jì)為以至少兩種操作模式操作發(fā)光二極管裝置1、發(fā)光二極 管2或發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中在第一操作模式中，以低功率或低小電流/電壓對(duì)來操作發(fā)光 二極管裝置，而在第二操作模式中，以高功率或大電流/電壓對(duì)來操作發(fā)光二極管裝置1。
圖2圖示了發(fā)光二極管(LED)的典型特征曲線變化的實(shí)例。在此情形中，特征曲 線被繪制為坐標(biāo)系中的一曲線，在該坐標(biāo)系中，X軸表示正向電壓Up，即操作發(fā)光二極管2 或發(fā)光二極管裝置1所用的電壓，以及在該坐標(biāo)系中，Y軸表示正向電流IF，即流經(jīng)發(fā)光二 極管2或發(fā)光二極管裝置1的電流。眾所周知，發(fā)光二極管的特征曲線的變化呈現(xiàn)為只有 在限定的啟動(dòng)電壓處，電流流動(dòng)才開始。理想地，在大于啟動(dòng)電壓的范圍內(nèi)，發(fā)光二極管的 電阻等于零，并且電流會(huì)急劇上升。實(shí)際上，在大于啟動(dòng)電壓的范圍內(nèi)，特征曲線以基本上 恒定的斜率上升。 參考圖3，其示意性以數(shù)學(xué)方式解釋了發(fā)光二極管的特征曲線是如何操作的。如圖 2和3所示，特征曲線基本上線性地上升。僅僅在大于啟動(dòng)電流處，實(shí)際的變化偏離線性變 化。 在特征曲線的線性變化范圍內(nèi)，使用兩個(gè)測(cè)量值計(jì)算出電壓差A(yù)Up和電流差 AIF。則可以從以下公式計(jì)算出直線的斜率，公式為 (工)， 因此，AR在式中表示啟動(dòng)電壓以上的U/I特征曲線的斜率，AR在后文被指定為 "動(dòng)態(tài)電阻"。 通過外延特征曲線直線理論上確定啟動(dòng)電壓UF。(在后文中還被指定為VF。)，其中 UF。對(duì)應(yīng)于該外延的特征曲線直線與X軸的交點(diǎn)。因此，特征曲線變化UF，可以被描述如 下 UFLED = UF。+ A R IF (2) 啟動(dòng)電壓展現(xiàn)出熱依賴性，因而特征曲線展現(xiàn)出熱依賴性(漂移)，其中對(duì)于熱依 賴性的典型值為_3mV/K。圖4示意性地圖示了這種溫度漂移。更具體地，圖4圖示了二極 管的三條不同的特征曲線，其中每一條特征曲線對(duì)應(yīng)于該二極管的不同溫度。在此情形中， 特征曲線K1至K3的斜率相等，僅是啟動(dòng)電壓Up。變化了。在這種情況下，特征曲線K3中啟 動(dòng)電壓Up。位于最小值點(diǎn)處，特征曲線Kl中啟動(dòng)電壓Up。位于最大值點(diǎn)處。在此情形中，特 征曲線K3對(duì)應(yīng)于最高溫度，以及特征曲線Kl對(duì)應(yīng)于最低溫度。在后文中，啟動(dòng)電壓的變化 由參考標(biāo)記AUf。來表示。 圖5示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于確定發(fā)光二極管2或發(fā)光二極管裝置1的特 征曲線的過程。根據(jù)本發(fā)明，提出了四點(diǎn)測(cè)量法，在此測(cè)量法中，首先，在低功率下從而也即 基本上在環(huán)境溫度下進(jìn)行電流電壓測(cè)量，然后，在高功率下快速地進(jìn)行電流電壓測(cè)量。因 此，已經(jīng)獲知對(duì)應(yīng)于環(huán)境溫度的兩個(gè)直線點(diǎn)。這在圖5中示意性示出，其中Pl對(duì)應(yīng)于在低 功率下測(cè)量得到的環(huán)境溫度下的特征曲線直線上的點(diǎn)，點(diǎn)P2對(duì)應(yīng)于在高功率下測(cè)量得到 的環(huán)境溫度下的特征曲線直線上的點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，在此情形中，重要的是，要在短的時(shí)間 間隔內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)Pl和P2的測(cè)量，以便發(fā)光二極管2還未發(fā)生明顯的發(fā)熱。由于這兩個(gè)測(cè)量
8的點(diǎn)PI和P2在各自的情形中都對(duì)應(yīng)于一電流電壓對(duì)，因而有可能明確地確定出發(fā)光二極 管在環(huán)境溫度下的特征曲線。 當(dāng)這些測(cè)量已經(jīng)進(jìn)行完之后，在高功率下操作發(fā)光二極管一預(yù)定長的時(shí)間，由此 發(fā)光二極管發(fā)熱。然后，在此較高溫度下，在高功率下再次進(jìn)行電流電壓測(cè)量，并然后又在 非常短的時(shí)間間隔內(nèi)在低功率下進(jìn)行測(cè)量。因此，可以同樣為較高溫度下的第二特征曲線 記錄兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)。這在圖5中示意性示出，其中點(diǎn)P3對(duì)應(yīng)于在高溫和高功率下測(cè)量到的電 流電壓對(duì)，而點(diǎn)P4對(duì)應(yīng)于在高溫和低功率下測(cè)量到的電流電壓對(duì)。 代替記錄在環(huán)境溫度下的第一電流電壓對(duì)P1和P2，還可以記錄在偏離環(huán)境溫度 的溫度下的第一對(duì)P1和P2。唯一重要的一方面是，兩條特征曲線的溫度之間要有足夠大的 差距，以便可以從記錄到的特征曲線中推算出發(fā)光二極管的溫度表現(xiàn)。另外，優(yōu)選的是，以 第一操作模式測(cè)量第一測(cè)量點(diǎn)PI和最后的測(cè)量點(diǎn)P4，以及以第二操作模式測(cè)量第二測(cè)量 點(diǎn)P2和第三測(cè)量點(diǎn)P3。這就簡化了控制，因?yàn)橹恍枰獌?chǔ)存和使用兩種預(yù)設(shè)操作模式。然
而，作為另一選擇，還可能使用四種不同的操作模式來測(cè)量這些點(diǎn)。唯一重要的方面就是， 在每一情形下測(cè)量到的特征曲線上的這些點(diǎn)要在彼此間隔足夠大的功率級(jí)別下被測(cè)量，以
便于特征曲線的繪制。 另外，本發(fā)明不限于僅僅測(cè)量四個(gè)電流/電壓對(duì)。相反地，為了提高已確定的特征 曲線和已確定的溫度表現(xiàn)的準(zhǔn)確率，還可能記錄另外溫度下的另外測(cè)量點(diǎn)。另外，還可能針 對(duì)每個(gè)溫度記錄特征曲線直線的多于兩個(gè)的測(cè)量點(diǎn)。 在一種有利方式中，各個(gè)操作溫度連同特征曲線一起被記錄。在簡化方法中，在此 情形中，點(diǎn)亮發(fā)光二極管之后即刻的溫度可以假定為環(huán)境溫度。由于在高功率下操作發(fā)光 二極管足夠長時(shí)間之后，在額定操作電流下芯片的操作溫度一般是已知的，故所述溫度就 可以假定為此操作溫度。由于環(huán)境溫度的偏離而引起的偏差導(dǎo)致的操作溫度可能的偏離， 對(duì)于不需要任何的溫度測(cè)量的常規(guī)方法是被忽略的。 為了以精確的方式確定特征曲線和特征值，還可以通過傳感器記錄溫度。這在校 準(zhǔn)發(fā)光二極管模塊時(shí)特別有利，在后續(xù)的方法中，還可以無需針對(duì)已測(cè)量的和已儲(chǔ)存的特 征曲線進(jìn)行溫度測(cè)量。為了測(cè)量溫度，發(fā)光二極管模塊配備有熱電偶21，該熱電偶21使得 記錄此模塊的絕對(duì)溫度成為可能。理想地，在此情形中，溫度傳感器21測(cè)量發(fā)光二極管的 光學(xué)活性層("結(jié)")的溫度，在發(fā)光二極管的光學(xué)活性層中會(huì)發(fā)生依賴溫度的物理過程。
可以應(yīng)用以下過程在測(cè)量開始時(shí)(LED點(diǎn)亮)，溫度傳感器21還有光學(xué)活性層均 處于相同的溫度(環(huán)境溫度)。如果發(fā)光二極管的正向電壓的溫度依賴性已知，則基于在離 光學(xué)活性層適當(dāng)遠(yuǎn)處測(cè)量到的溫度，有可能推算出光學(xué)活性層的精確溫度。
圖9示意性說明了用于確定發(fā)光二極管的溫度系數(shù)的方法。在第一步驟S0，校準(zhǔn) 命令被傳送到電路裝置并由控制單元處理。隨后，在每一情形中，控制單元或發(fā)光二極管控 制器執(zhí)行以下步驟。在下一步驟S1，記錄模塊的溫度T"接著，在步驟S2，借助于參考電 流，確定發(fā)光二極管的正向電壓VF1，并且將該值分配給測(cè)量到的溫度參考值1\，以及將這兩 個(gè)值一起儲(chǔ)存。在接下來的步驟S3，發(fā)光二極管操作一定的時(shí)間段。在接下來的步驟S4， 測(cè)量到現(xiàn)在為止工作操作期間已經(jīng)發(fā)生的溫度T2。然后，在下一步驟S5，借助于在步驟S2 中用到的參考電流，確定當(dāng)前新的正向電壓V^，并將其與溫度T2 —起儲(chǔ)存。
然后，表示溫度漂移的溫度系數(shù)Y就可以被計(jì)算如下
X =
f2
r， 一r, 可替換地，在確定完第二條特征曲線之后，通過外延特征曲線來為每一條特征曲 線確定理論啟動(dòng)電壓VF。是可能的，從而隨后從以下公式得出溫度漂移 7 =
)7 —7
r， 一r,
7
(3a) 其中，V，和V，在各自的情形中是已確定的特征曲線的啟動(dòng)電壓的值。使用啟動(dòng) 電壓歸于這一事實(shí)通過按比例縮放至零點(diǎn)，就不需要確切解釋這兩個(gè)電流點(diǎn)，即雖然電流 必須已知，但并不一定要包括完全相同的值。 這同樣適用于所有提出的方法，其中，在特定的參考電流下，為不同的特征曲線確 定兩個(gè)電壓值，可替換地，為了能夠確定啟動(dòng)電壓并通過此種方法免去參考電流的測(cè)量，還 可以外延特征曲線直線。 然而，雖然生產(chǎn)商提供了每個(gè)發(fā)光二極管的溫度系數(shù)，但是對(duì)于不同的發(fā)光二極 管、不同大小、不同顏色或者甚至不同電路裝置，這些值可以變化。提出的校準(zhǔn)方法使得以 電路相關(guān)的方式單個(gè)地并精確地為每一個(gè)發(fā)光二極管或發(fā)光二極管裝置確定溫度系數(shù)。
如圖9所示的方法還可以被應(yīng)用為在通過后續(xù)的電流或電壓測(cè)量一次確定溫度 系數(shù)Y之后，Y就可以作為公式(3)或(3a)中的固定變量而不用再被考慮，并且因而就 可以通過溫度和電壓推算出發(fā)光二極管裝置中的誤差。換言之，當(dāng)Y已知時(shí)，可以因此便 利于識(shí)別發(fā)光二極管或發(fā)光二極管裝置1中的誤差。 在本發(fā)明的第一應(yīng)用中，通過四點(diǎn)測(cè)量法進(jìn)行完校準(zhǔn)之后，如根據(jù)本發(fā)明所述的， 在連續(xù)操作期間每一情形中的LED的溫度可以被獲知。該方法基于這一事實(shí)，即差值是通 過發(fā)光二極管電壓的參考值和操作期間的測(cè)量值而形成，并且借助公式(3)的調(diào)整，推算 出光學(xué)活性層("結(jié)")的主要溫度是可能的。圖io再次圖示出該方法。
在第一步驟S10，發(fā)光二極管處于關(guān)斷狀態(tài)。在步驟Sll，在該二極管點(diǎn)亮后，立即 通過傳感器21記錄模塊的溫度。在接下來的步驟S12，記錄參考電流A下的正向電壓VF， 以及在后續(xù)步驟S13，記錄參考電流B下的正向電壓VF。然后，在步驟S14，計(jì)算特征曲線， 以及計(jì)算起始溫度下的啟動(dòng)電壓VF。并儲(chǔ)存這些特征值。然后，在步驟S15，在發(fā)光二極管 的連續(xù)操作期間，記錄正向電壓VF和/或正向電流，并且由此確定啟動(dòng)電壓VF。，以及隨后通 過用減法調(diào)整公式(3)來計(jì)算光學(xué)活性層的溫度L。然后，在接下來的步驟S16，可以通過 對(duì)發(fā)光二極管的相應(yīng)控制，改變發(fā)光二極管的光學(xué)活性層的溫度1\。在接下來的步驟S17， 另外的過程是可能的，例如，如果發(fā)光二極管有缺陷的話，可以根據(jù)DALI-標(biāo)準(zhǔn)定義來設(shè)置 狀態(tài)，或者可以設(shè)置所謂的應(yīng)急位。 在最簡化的情形中，當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行完校準(zhǔn)之后或者在溫度系數(shù)Y已知的情況下，不 需要進(jìn)行任何溫度測(cè)量就可以從以下公式確定光學(xué)活性層的溫度1\ :
Tj = 1/ Y (VF2_VF1+ Y Tu) ， (3b)
式中Tu是環(huán)境溫度。 如已經(jīng)解釋的，在以上公式(3b)中，可替換地，代替特定電流參考值下的電壓值， 還可以確定各個(gè)的啟動(dòng)電壓VF10和VF20，并隨后可將他們代入該公式。
10
之后，將參考圖6A和6B解釋該方法的優(yōu)點(diǎn)。圖6A再次圖示出對(duì)應(yīng)于不同溫度Tl 至T5的不同特征曲線，其中T1大于T2，等等。 圖6B圖示出電路中的電流電壓比，該電流電壓比同樣也依賴溫度。圖6B中對(duì)額 定值的偏差被圖示為虛線。如果在不同的溫度下使用相同的電流驅(qū)動(dòng)，由于參數(shù)偏差，這會(huì) 導(dǎo)致電路內(nèi)的變化。使用本發(fā)明提出的方法，既然特征曲線已知，則有可能免去發(fā)光二極管 功率變量的任何反饋，因?yàn)樵谔囟娏骰蛱囟妷合麓嬖谀男╇娏麟妷罕仁且阎?。因?根據(jù)本方法，測(cè)量可以僅僅基于發(fā)光二極管的變量。因此，電路中的任何變化可以作為測(cè)量 誤差的來源而被忽略。 因此，使用用于確定光學(xué)活性層的溫度的本方法，以可靠的方式識(shí)別尤其在應(yīng)急 應(yīng)用中的發(fā)光二極管的失效是可能的。另外，對(duì)發(fā)光二極管控制的校正可以基于溫度而改 變，這點(diǎn)很重要，因?yàn)榘l(fā)出的光輸出和光譜會(huì)隨著光學(xué)活性層的溫度而改變。另外，根據(jù)本 發(fā)明，根據(jù)關(guān)斷時(shí)間而需要的一個(gè)溫度傳感器21甚至可以在控制設(shè)備4中。另外，因?yàn)獒?對(duì)每條通道可以單獨(dú)確定光學(xué)活性層的溫度，故不需要額外線路或者只需要最少的額外線 路。兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)也不需要任何精確的電流位置，只是有效電流值必須已知，使得可以計(jì)算負(fù)
根據(jù)本發(fā)明，有可能確定發(fā)光二極管裝置1內(nèi)的并聯(lián)連接或串聯(lián)連接的發(fā)光二極 t，和/或還有可能確定各自連接的顏色組。
啟動(dòng)電壓的漂移AUp。對(duì)于每一個(gè)發(fā)光二極管是不同的，如同它對(duì)于每一個(gè)半導(dǎo)
管的數(shù)』
體器件不同一樣。以下公式適用
" (4) 在此情形中，A 9為溫度變化，Y為溫度系數(shù)，以及n表示串聯(lián)的發(fā)光二極管的數(shù) 根據(jù)本發(fā)明，為了確定串聯(lián)的二極管的數(shù)量，特征曲線被確定，并例如借助于四點(diǎn) 測(cè)量法更加全面地被計(jì)值。結(jié)果，操作設(shè)備可以執(zhí)行負(fù)載識(shí)別，用于確定連接的LED的顏 色。 發(fā)光二極管的顏色可以從特征曲線(通量電壓相對(duì)于溫度繪制的曲線斜率，其對(duì)
于不同的發(fā)光二極管芯片材料是不同的)依賴溫度的漂移來推斷。在此情形中，取決于半
導(dǎo)體材料的、并且導(dǎo)致電流電壓特征曲線尖銳的溫度系數(shù)是決定性的。根據(jù)此特征值，特征
曲線隨溫度的漂移的變化對(duì)不同的發(fā)光二極管芯片是不同的。然后，特征曲線溫度依賴性
的值可以用于識(shí)別發(fā)光二極管芯片并因而用于識(shí)別發(fā)光二極管發(fā)出的光譜。 如果溫度變化引起的通量電壓的改變和該溫度變化本身都是已知的，即如果AUF。
和A 9已知，則通過調(diào)整公式(4)就可以確定溫度系數(shù)Y。使用在幾點(diǎn)處的測(cè)量值，以及
獲知從用于不同芯片的相應(yīng)表格中找到的可能溫度系數(shù)，還可能推算出連接的發(fā)光二極管
的數(shù)量，因?yàn)楂@得了只對(duì)某些組合有意義的系數(shù)。 圖7和圖8圖示出根據(jù)本發(fā)明的相應(yīng)電路的兩個(gè)實(shí)例。在此情形中，分別圖示了 包括三條串聯(lián)連接的發(fā)光二極管串并聯(lián)連接的發(fā)光二極管裝置1。另外，提供了包括電壓源 和中央控制單元20的控制單元4。根據(jù)要求，可提供另外的部件22，其可以包括開關(guān)、電阻 器或其他必要部件。在如圖7所示的第一電路中，發(fā)光二極管裝置1中設(shè)置有溫度傳感器
1121。作為這種配置的另一選擇，可以在控制單元4中設(shè)置溫度傳感器21，如圖8所示。在此 情形中，溫度傳感器21將測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳送給中央控制單元20。 在圖8的示例性實(shí)施例的情形中，溫度傳感器21可以被直接包含在控制電路20 的集成電路中?？商鎿Q地，它還可以作為溫度敏感器件，例如NTC-元件或二極管，被直接連 接控制電路20的IC上，并由控制電路20的該IC計(jì)值。本實(shí)施例具有在控制電路20和溫 度傳感器21之間不需要另外線路的優(yōu)點(diǎn)。 然而，如圖7所示的實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)是可以在LED模塊上直接監(jiān)控溫度，并且 不需要考慮LED燈的構(gòu)造。 根據(jù)本發(fā)明，通過參考溫度測(cè)量值和電學(xué)特征值(在存在由控制單元外加的至少 兩個(gè)不同電流的情形中，通過LED裝置的電流和在所有串聯(lián)連接LED兩端的電壓降)，用于 LED的操作設(shè)備可以確定有多少哪種光譜的LED被連接，雖然沒有顏色傳感器，但是在動(dòng)態(tài) 電阻已知和具有不同顏色的各個(gè)LED的正向電壓已知的情況下，該操作設(shè)備可以通過參考 上面定義的動(dòng)態(tài)電阻(見公式(l))來自動(dòng)做到這些。 在以下數(shù)值已知的情況下，發(fā)光二極管裝置的整個(gè)特征曲線可以借助于至少兩點(diǎn)
的測(cè)量值來被確定并隨后被比較，這些數(shù)值為 發(fā)光二極管的數(shù)量n， 哪種類型的LED的正向電壓和動(dòng)態(tài)電阻。 進(jìn)而得出整個(gè)特征曲線。這種確定方法不需要任何溫度記錄。
如果進(jìn)行了溫度測(cè)量，則可能作為另一選擇或者另外的手段(例如使得上述記錄 正確)來確定正向電壓的溫度依賴性。隨后，從整個(gè)發(fā)光二極管裝置的溫度依賴性和單個(gè) LED的已知值進(jìn)行比較中推算出發(fā)光二極管的數(shù)量。 本發(fā)明利用了這一事實(shí)，S卩，相比于因?yàn)橥ǔ５娜菹薅兴丿B的恒溫下的啟動(dòng) 電壓的絕對(duì)值，LED芯片的動(dòng)態(tài)歐姆電阻可以更明顯地被區(qū)分。 在此情形中，尤其在兩個(gè)顏色組之間進(jìn)行了區(qū)分，其中第一顏色組包括冷顏色，例 如藍(lán)色、白色、綠色和藍(lán)綠色，而第二顏色組包括暖顏色，例如琥珀色、黃色和紅色。對(duì)于冷 顏色，例如藍(lán)色，動(dòng)態(tài)電阻可以達(dá)到例如1歐，而對(duì)于暖顏色，例如紅色，動(dòng)態(tài)電阻可以達(dá)到 例如2. 4歐。 本方法描述了用來確定每條通道的總正向電壓的校準(zhǔn)周期，即串聯(lián)連接串的每條 二極管的正向電壓、每條通道的溫度、每條通道的溫度系數(shù)以及每條通道的動(dòng)態(tài)電阻AR。 最后，可以通過這些值可靠地確定每條通道的發(fā)光二極管的相關(guān)顏色或顏色組。圖11圖示 出對(duì)應(yīng)的計(jì)算的實(shí)例。另外，圖11圖示了用于可靠地識(shí)別LED失效的方法步驟。
尤其可以通過在操作設(shè)備中的控制電路20來對(duì)連接的LED的數(shù)量和/或顏色或 顏色組進(jìn)行記錄。操作設(shè)備還可以通過接口傳送所述信息到另外的設(shè)備，尤其是中央處理 單元(在總線系統(tǒng)中)。隨后，中央處理單元可以例如通過改變其控制算法，向與系統(tǒng)中每 個(gè)操作設(shè)備的連接的LED的類型和/或數(shù)量相關(guān)的已傳送的信息作出應(yīng)答。
在使用反相器和發(fā)光二極管模塊的應(yīng)用中，例如在顯示櫥窗照明領(lǐng)域中，這種確 定方法可以產(chǎn)生各種優(yōu)點(diǎn)。在顯示櫥窗中，通常使用兩種顏色系統(tǒng)，其中例如白色是主要顏 色，而紅色/琥珀色是一維的修正色。自動(dòng)確定相關(guān)的顏色允許為匯編程序自由選擇連接 點(diǎn)。另外，對(duì)于控制器而言，兩個(gè)輸出平臺(tái)是否被連接到白光發(fā)光二極管以及是否只有一個(gè)通道被連接到紅光發(fā)光二極管，是不重要的，或者反之亦然。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施測(cè)量和校準(zhǔn) 方法之后，軟件相應(yīng)地調(diào)整控制算法。這么做的原因是，在這些應(yīng)用中，很多情況下僅僅存 在較冷或較暖色系方向上(例如帶有額外的紅色或橙色或者紅色和橙色兩者的冷白色)的 色坐標(biāo)(例如在CIE-系統(tǒng)中)漂移的問題。作為實(shí)例，在顯示櫥柜里可以使用帶有銀色的 冷白色，以及在顯示櫥柜里可以使用帶有金色的暖白色。在此情況下，控制器根據(jù)命令增加 紅色比例。 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以和顏色傳感器組合使用或甚至不需要顏色傳感 器。雖然結(jié)合顏色傳感器時(shí)，顏色傳感器通常用于確定連接的發(fā)光二極管的顏色，然而考慮 到本發(fā)明提出的方法時(shí)，就不需要這樣做。從而在許多應(yīng)用中，考慮到本發(fā)明提出的方法， 可以免去這種類型的傳感器。 因此，另外地，本發(fā)明提出的方法可以免去任何復(fù)雜的啟動(dòng)操作或裝配期間的線 路。在單獨(dú)的控制單元中的傳感器或光反饋的情形中，這點(diǎn)尤其重要。標(biāo)準(zhǔn)化操作也得到 了簡化。
1權(quán)利要求
一種用于操作包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(2)的發(fā)光二極管裝置(1)的系統(tǒng)，包括記錄裝置，用于記錄通過所述發(fā)光二極管裝置的電流和所述發(fā)光二極管裝置兩端的電壓降，用于通過使用來自于所述記錄裝置的信息，尤其參考所述發(fā)光二極管裝置的動(dòng)態(tài)電阻和/或所述發(fā)光二極管裝置的U/I特征曲線的溫度依賴性，來確定所述發(fā)光二極管裝置中的發(fā)光二極管的數(shù)量和/或顏色的裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括確定所述發(fā)光二極管的溫度的記錄裝置。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，包括控制單元(4)，其被設(shè)計(jì)成 操作所述發(fā)光二極管裝置(1)以及記錄所述發(fā)光二極管裝置(1)的二極管電流(8)和所述發(fā)光二極管裝置(1)上的電壓(9)，以及記錄在所述發(fā)光二極管裝置(1)的第一溫度下的第一電流/電壓對(duì)(Pl)和不同的第 二電流/電壓對(duì)(P2)，以及隨后記錄在所述發(fā)光二極管裝置(1)的至少第二溫度下的第三電流/電壓對(duì)(P3)和 不同的第四電流/電壓對(duì)(P4)。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(4)被設(shè)計(jì)成在每種情況下，一個(gè)立 即接著另一個(gè)地測(cè)量所述第一和第二電流/電壓對(duì)以及第三和第四電流/電壓對(duì)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(4)被設(shè)計(jì)成記錄在所述發(fā)光二 極管裝置的另外溫度下的另外電流/電壓對(duì)。
6. 如權(quán)利要求3至5中任意之一所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(4)被設(shè)計(jì)成在所述 發(fā)光二極管裝置的啟動(dòng)操作之后，立即測(cè)量所述第一和第二電流/電壓對(duì)，從而所述第一 溫度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)光二極管裝置(1)的環(huán)境溫度。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(4)被設(shè)計(jì)成在溫度系數(shù)y已知 的情況下，借助在相同電流驅(qū)動(dòng)下并且在不同溫度下測(cè)量到的電壓值Vm和V^從以下公式 計(jì)算光學(xué)活性層的當(dāng)前溫度L，Tj= 1/y (VF2-Vf1+yTu) 式中，Tu是環(huán)境溫度。
8. 如權(quán)利要求3至7中任意之一所述的系統(tǒng)，其中，溫度傳感器(21)被設(shè)置用于記錄 所述發(fā)光二極管裝置(1)的溫度。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(4)被設(shè)計(jì)成借助針對(duì)不同溫度確 定的兩個(gè)啟動(dòng)電壓值VF2。和VF1。之間的差值，并借助測(cè)量到的溫度值1\和T2，從以下公式計(jì) 算溫度系數(shù)y ，<formula>formula see original document page 2</formula>
10.如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元(4)被設(shè)計(jì)成在溫度系數(shù)y已知的情況下，借助針對(duì)不同溫度確定的兩個(gè)啟動(dòng)電壓值之間的已確定的電壓差A(yù) UF。，并 借助溫度變化A e ，從以下公式確定所述發(fā)光二極管裝置(1)中的串聯(lián)連接的發(fā)光二極管 (2)的數(shù)量，
11. 一種用于不需要任何光學(xué)測(cè)量而確定發(fā)光二極管裝置中的發(fā)光二極管的數(shù)量和/ 或顏色的方法，所述方法包括以下步驟確定不同顏色的發(fā)光二極管的動(dòng)態(tài)電阻和正向電壓，記錄通過所述放光二極管裝置的電流以及記錄對(duì)于至少兩個(gè)不同電流下的所述發(fā)光 二極管裝置兩端的電壓降，使用所述已記錄的信息，確定所述發(fā)光二極管裝置中的發(fā)光二極管的數(shù)量和/或顏色。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，包括以下步驟記錄在第一溫度下的第一電流/電壓對(duì)(Pl)和不同的第二電流/電壓對(duì)(P2)，以及 記錄在至少第二溫度下的第三電流/電壓對(duì)(P3)和不同的第四電流/電壓對(duì)(P4)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，包括在每種情況下，一個(gè)立即接著另一個(gè)地測(cè)量所述 第一和第二電流/電壓對(duì)以及所述第三和第四電流/電壓對(duì)。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的方法，包括記錄在所述發(fā)光二極管裝置(1)的另外溫 度下的另外電流/電壓對(duì)。
15. 如權(quán)利要求11至14中任意之一所述的方法，包括在所述發(fā)光二極管裝置的啟動(dòng) 操作之后，立即測(cè)量所述第一和第二電流/電壓對(duì)，從而所述第一溫度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)光二 極管裝置(1)的環(huán)境溫度。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，包括在溫度系數(shù)y已知的情況下，借助在相同電流驅(qū)動(dòng)下并且在不同溫度下測(cè)量到的電 壓值VF2和VF1，從以下公式計(jì)算光學(xué)活性層的當(dāng)前溫度 Tj= 1/y (VF2-Vf1+yTu) 式中，Tu是環(huán)境溫度。
17. 如權(quán)利要求12至16任意之一所述的方法，包括提供溫度傳感器(21)，用于記錄 所述發(fā)光二極管裝置(1)的溫度。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，包括借助針對(duì)不同溫度確定的兩個(gè)啟動(dòng)電壓值V，和 VF1。之間的差值，并借助測(cè)量到的溫度1\和T2，從以下公式計(jì)算溫度系數(shù)y ，<formula>formula see original document page 3</formula>
19. 如權(quán)利要求17或18所述的方法，包括在溫度系數(shù)y已知的情況下，借助針對(duì)不 同溫度確定的兩個(gè)啟動(dòng)電壓值之間的已確定的電壓差A(yù)Up。，并借助溫度變化A e ，從以下 公式確定所述發(fā)光二極管裝置(1)中的串聯(lián)連接的發(fā)光二極管(2)的數(shù)量，條氣
20. —種用于記錄發(fā)光二極管裝置(1)的特征曲線的方法，其中，控制單元(4)被設(shè)計(jì) 成操作所述發(fā)光二極管裝置(1)以及記錄所述發(fā)光二極管裝置(1)的二極管電流(8)和所 述發(fā)光二極管裝置(1)上的電壓(9)，包括以下步驟啟動(dòng)操作所述發(fā)光二極管裝置(1);在啟動(dòng)操作之后，立即記錄在環(huán)境溫度下的第一電流/電壓對(duì)(Pl)和不同的第二電流/電壓對(duì)(P2);操作所述發(fā)光二極管裝置(1) 一預(yù)定的時(shí)間段；以及記錄在第二溫度下的第三電流/電壓對(duì)(P3)和不同的第四電流/電壓對(duì)(P4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于操作包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(2)的發(fā)光二極管裝置(1)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括檢測(cè)通過所述發(fā)光二極管裝置的電流和所述發(fā)光二極管裝置上的電壓降的檢測(cè)裝置，和根據(jù)檢測(cè)裝置的信息確定發(fā)光二極管裝置的發(fā)光二極管的數(shù)量和/或顏色的裝置。這尤其可以基于發(fā)光二極管裝置的動(dòng)態(tài)電阻和/或發(fā)光二極管裝置的U/I特征曲線的溫度依賴性來執(zhí)行。本發(fā)明還涉及用于不需要光學(xué)測(cè)量而確定發(fā)光二極管裝置的數(shù)量和/或顏色的方法。
文檔編號(hào)H05B33/02GK101743780SQ200880021831
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者愛德華多·佩雷拉, 邁克爾·齊默爾曼 申請(qǐng)人:三多尼克愛特克瑞士有限公司