阅读说明：本技术 用于并联混合园艺系统的系统和方法 (System and method for parallel hybrid horticulture system ) 是由 D.杨 R.约翰逊 于 2018-02-28 设计创作，主要内容包括：本公开的示例涉及用于并联的混合园艺系统的系统和方法。更特别地,实施例公开了利用被配置为以恒定电压模式和恒定电流模式这两者来进行操作的恒定电力(CP)电源,其中可以对最大电流状态和最大电压状态进行编程。(Examples of the present disclosure relate to systems and methods for parallel hybrid horticulture systems. More particularly, embodiments disclose utilizing a Constant Power (CP) power supply configured to operate in both a constant voltage mode and a constant current mode, wherein a maximum current state and a maximum voltage state may be programmed.)

用于并联混合园艺系统的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C §119要求保护于2017年6月7日提交的临时申请No.62/516,462的优先权，并且是于2017年8月31日提交的美国专利US 15/692,540的延续，所述申请和专利在其整体上被通过引用合并于此。

背景信息。

技术领域

本公开的示例涉及用于并联混合园艺系统的系统和方法。更特别地，实施例公开了利用被配置为以恒定电压或者恒定电流模式操作的恒定电力（CP）电源，其中可以基于LED条的特性来对最大电流状态和最大电压状态进行编程。

背景技术

常规的LED通过将电子转换为光子来发光。随着电子速率（电流）的增加，所发射的光子的数量（辐射通量）成比例地增加。因为LED（电子到光子的转换）并非是100％有效的，所以热量随着电流的增加而成比例地增加。在极端电流下，与LED相关联的量子阱可以达到饱和，并且因此更高的电流导致更少的光输出。LED的IV曲线允许通过LED的电压和电流之间的直接相关。基于IV曲线，LED对过电压状态敏感。在过电压状态下，电路中的电压被升高到其设计上限以上。

因为电压是电流的函数，所以电压上升到设计极限以上进而将通过LED的电流推动到设计极限以上。由电压浪涌创建的超过电气设备的额定电压的过电压状态可能对电气设备造成相当大的损害。例如，当发生过电压/过电流时，LED可能由于电路中的破损（接合线断裂、迹线烧毁）和过热（材料性质随着热量的改变而改变）而停止工作。

常规地，灯具包括与恒定电流（CC）电源并联地耦合的多个LED串。利用CC电源，电流基于LED串的正向电压均匀地分布到LED串中的每个。因为LED串的正向电压是一致的，所以施加到每个LED串的电流是一致的。

然而，如果耦合到CC电源的LED串的数量下降到给定阈值以下，诸如下降到单个LED串，则来自CC电源的所有电流流过该单个LED串。这会引起该单个LED串被过驱动、过热、并且过早失效。

因此，存在对于用于并联混合园艺系统的更加有效并且更加高效的系统和方法的需要，所述并联混合园艺系统利用恒定电流和/或恒定电源。

发明内容

本公开的示例涉及用于并联混合园艺系统的系统和方法。更特别地，实施例公开了利用被配置为以恒定电压模式或者恒定电流模式这两者进行操作的恒定电力（CP）电源，其中可以基于LED串的正向电压来对最大电流状态和最大电压状态进行编程。在实施例中，可以基于跨每个LED串的正向电压和正向电流来相应地确定恒定电流设置点和恒定电压设置点。

第一实施例可以包括被耦合到并联地定位的多个LED电路的恒定电压电源。LED电路可以包括串联的多个LED和恒定电流（CC）驱动器。响应于并联地定位的LED电路数量的增加或者减少，恒定电流驱动器可以维持施加给对应LED电路的恒定电流。

第二实施例可以包括耦合到并联地定位的多个LED电路的恒定电压电源。LED电路可以包括串联地定位的电阻器和LED串，其中多个LED电路彼此并联地定位。LED电路内的电阻器可以被配置为限制施加到对应LED电路的电流。在实施例中，所述电阻器的大小控制流过串联的多个LED电路的电流。在实施例中，LED电路中的每个电阻器可以具有相同和/或相似的大小。

第三实施例可以包括被耦合到多个LED串的恒定电源。恒定电源可以被配置为首先在恒定电流（CC）模式下操作，并且当处于过电压保护中时切换到恒定电压（CV）模式。在该实施例中，LED串的正向电压可以被配置为与最大设计输出正向电压相比更低，并且恒定电源最初可以以恒定电流模式进行操作。响应于LED串的数量的降低，电流可以流过LED串，直到基于LED串的输出正向电压达到过电压状态为止。当满足过电压状态时，电源可以不允许附加的电流流过LED串，并且电源可以切换到恒定电压模式。因为LED串的IV曲线是一致的，所以可以基于LED串的特性来定制LED串的过电流限制。

实施例可以被配置为通过具有更少的组件、由于组件和更少的组件之间可能发生故障的连接的数量更低而更高的可靠性来简化LED条的构造。附加地，可以减少与人工、开发、材料和质量控制相关联的成本。

当结合以下描述和随附附图来考虑时，将更好地领会和理解本发明的这些和其他方面。尽管下面的描述指示了本发明的各种实施例以及它们的许多具体细节，但是下面的描述是通过图示而不是限制的方式给出的。在本发明的范围内可以作出许多替换、修改、增加或者重新布置，并且本发明包括所有这样的替换、修改、增加或者重新布置。

附图说明

参考以下各图，描述了本发明的非限制性并且非排他性的实施例，其中贯穿于各种视图，除非另外指定，否则同样的附图标记指代同样的部分。

图1描绘了根据实施例的并联混合电力园艺系统；

图2描绘了根据实施例的园艺系统；

图3描绘了根据实施例的园艺系统；

图4描绘了根据实施例的其中LED电路的数量减少到阈值数量以下的园艺系统；

图5描绘了根据实施例的园艺系统；

图6描绘了根据实施例的园艺系统；

图7描绘了根据实施例的其中LED电路的数量减少到阈值数量以下的园艺系统；

图8描绘了根据实施例的基于与代表性LED相关联的最大电压绘制最大电流设置点的曲线图；

图9图示了根据实施例的用于使用根据实施例的被配置为以恒定电流或者恒定电力模式操作的恒定电源来最小化过驱动状态的方法。

贯穿于附图的若干视图，对应的附图标记指示对应的组件。技术人员将领会的是，各图中的元件是出于简单性和清楚性而图示的，并且不必要被按比例绘制。例如，各图中的元件中的一些的尺寸可以是相对于其他元件放大的，以帮助改进对本公开的各种实施例的理解。而且，通常没有描绘在商业上可行的实施例中的有用或者必要的普通但是很好理解的元件，以便使对于本公开的这些各种实施例的观察具有更少的阻挡。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本实施例的透彻理解。然而，对于一个本领域普通技术人员而言应当显而易见的是，不需要采用所述具体细节来实践本实施例。在其他情况下，没有详细地描述为人熟知的材料或者方法，以便避免使本实施例不清楚。

图1描绘了根据实施例的并联混合电力园艺系统100。如在图1中所描绘的那样，园艺系统100可以包括CV电源110和LED电路120，所述LED电路120包括CC驱动器130和LED140。

CV电源110可以是被配置为输出固定和/或恒定电压的电源。CV电源110可以被配置为基于由LED 140和LED电路120引起的负载而具有变化的电流。可以基于由LED电路120创建的正向电压和负载来设置与CV电源110相关联的固定电压。

LED电路120可以彼此并联地耦合并且与CV电源120并联地耦合。每个LED电路120可以包括对应的CC驱动器130和串联地定位的多个LED 140。多个LED 140可以是相同和/或不同的LED。

CC驱动器130可以是被配置为输出恒定电流的电气设备。CC驱动器130可以被配置为防止LED 140具有高电流水平，所述高电流水平引起LED 140发生故障。可以基于LED电路的想要的负载来设置与CC驱动器130相关联的固定电流。

LED 140可以是在被激活时发光的发光二极管。当向LED 140施加合适的电压时，与LED相关联的电子以光子的形式释放能量。LED 140中的每个可以具有使LED操作所要求的正向电压，并且创建用于园艺系统100的负载。

图2描绘了根据实施例的园艺系统100。如在图2中所描绘的那样，园艺系统100可以具有低于灯串阈值的LED电路120数量（一个）。LED电路120的数量可以出于各种原因而减少，诸如LED电路的故障，LED电路的移除等。在具有CC驱动器的实施例中，从CV电源110拉动的电流负载可以是基于由LED 140所需要的那样的。CC驱动器130可以被配置为对电路进行保护，并且将不允许LED 140被过驱动。

在实施例中，CV电源110可以被配置为向单个或者剩余的（多个）LED电路120施加恒定电压，而CC驱动器130可以被配置为以恒定电流来驱动LED 140。因此，LED 140可以不具有与用以激活LED 140的电力阈值相比更高的电压，并且可以总是具有将不会过驱动LED140的想要的电流。

图3描绘了根据实施例的园艺系统300。可能在上面描述了系统300中描绘的某些元件。为简洁起见，省略了对这些元件的另外的描述。

如在图3中所描绘的那样，多个LED电路310可以被彼此并联地定位。LED电路310中的每个包括电阻器320和LED串140。电阻器320可以被配置为限制并且控制施加到LED串140中的每个的电流。随着LED电路310的数量的增加或者减少，CV电源110 可以动态地改变通过系统300的电流。在实施例中，跨每个LED串140的串电压可以基本上与由CV电源110供应的固定电压相匹配。因此，电阻器320的大小可以保持相对地小，同时具有高的效率。

如在图4中所描绘的那样，园艺系统300内的LED电路310的数量可以被减少到阈值数量以下。然而，电阻器320可以被配置为限制施加到单个LED电路310的电流。在实施例中，即使是当系统100内的LED电路310的数量低于阈值数量时，电阻器320也可以被设置在剩余的LED串140在其处可以不处于过驱动状态下的大小处。

图5描绘了根据实施例的园艺系统500。在上面可能描述了系统500中描绘的某些元件。为简洁起见，省略对这些项目的另外的描述。

如在图5中所描绘的那样，脉冲宽度调制器（PWM）510可以被配置为被定位在CV电源110和电阻器320之间。PWM 510可以被配置为控制并且创建给定频率和持续时间的方波。这些方波可以被用作可以被关闭和开启的信号，或者那些具有高信号和低信号的信号。在实施例中，PWM 510可以使波的频率和占空比变化，其中所述频率可以是与人眼能够分辨出差异的时间周期相比更快的时间周期，诸如2毫秒。通过更改信号的频率以及信号处于关闭和/或开启定位的时间（占空比），LED串140可以表现为通过斩波电压信号来调光。这可以是基于当LED发光时高信号与低信号之间的比率的。

在实施例中，PWM 510可以被配置为限制CV电源110向电阻器320施加恒定电压的时间的量。通过控制LED串140接收电力的时间的长度，LED串140可以表现为被调光。例如，如果方波在百分之五十的时间内处于开启定位，并且在百分之五十的时间内处于关闭定位，则LED串140可以表现为被调光了百分之五十。可替代地，如果方波在百分之七十的时间内处于开启定位，而在百分之三十的时间内处于关闭定位，则LED串140可以表现为被调光了百分之三十。为了使LED串140变得被更多或者更少地调光，由PWM 510供应的波处于关闭定位或者开启定位的时间量的比率可以相应地增加或者减少。

在实施例中，PWM 510可以被配置为当恒定电源以恒定电压或者恒定电流模式操作时利用恒定电源来操作。

图6描绘了根据实施例的园艺系统600。在上面可能描述了在系统600中描绘的某些元件。为简洁起见，省略对这些元件的另外的描述。系统600可以包括恒定电力（CP）电源610和LED串620。

CP电源610可以是被配置为以恒定电压（CV）模式和恒定电流（CC）模式这两者操作的电源，其中，CV模式和CC模式这两者具有过电流和过电压保护。在实施例中，CP电源610的正向电压可以是与LED串620的正向电压相比略微更高的，使得CP电源610最初以CC模式操作。

如在图7中所描绘的那样，园艺系统600内的LED串620的数量可以被减少到阈值数量以下。通过改变LED串620的数量，CP电源600的负载可以动态地改变。响应于系统600内的LED串620的数量的降低，CP电源610可以利用给定电流来向剩余的LED串620供应电力，直到LED串620处于过电压状态。此时，电源可以不允许附加的电流流过剩余的LED串620。CP电源610可以由于由CP电源610供应的电压上的增加而将模式切换为恒定电压模式。

当处于恒定电压模式下时，可以将来自CP电源610的所供应的电压编程为与LED串620的过电压状态相比更小的量。然而，因为当LED串620的数量低于阈值时，系统100上的负载减小，所以在恒定电压模式下由CP电源610供应的浮动电流可以保持与过电流状态相比更低。

图8描绘了基于与代表性LED相关联的最大电压812绘制最大电流设置点810的曲线图800。串联的LED串620将电压乘以LED的数量。在实施例中，在CP电源610提供恒定电流的同时，响应于对系统600中的LED串620的数量进行限制，施加到系统600中剩余的较少数量的LED串620的电压可以增加。然而，当如果剩余的LED串620处于过电压状态时，则电压上的增加可以停止，其中CP电源可以改变为处于恒定电压模式。

附加地，曲线图800描绘了由最大电流输出810可调节的恒定电流设置点820。恒定电流设置点820可以基于LED串620的最大电压812，其中与恒定电流设置点820相关联的电流可以比与最大电流设置点810相关联的电流更小。通过能够对CP电源610进行编程并且基于LED串的特性830来设置LED串620的最大电流和最大电压状态，可以将驱动电流和最大灯条电流的更精细的调整应用到系统600。

图9图示了根据实施例的用于使用被配置为以恒定电流或者恒定电力模式操作的恒定电源来最小化过驱动状态的方法900。在下面呈现的方法900的操作有说明性的意图。在一些实施例中，方法900可以利用未被描述的一个或多个附加操作和/或在没有所讨论的操作中的一个或多个的情况下来完成。附加地，在图9中图示并且在下面描述的方法900据其操作的顺序没有进行限制的意图。

在操作910处，恒定电源可以被配置为以恒定电流模式操作，其中基于多个LED串的负载以动态的电压向多个LED串供应恒定的电力。

在操作920处，LED串的数量可以减少，这可以对应地改变负载。这可以引起供应给LED串的电压增加。

在操作930处，由恒定电源供应的电压可以增加，直到达到预编程的量。所述预编程的量可以基于LED串的过电压状态。

在操作940处，响应于电压大于或者等于预编程的量，恒定电源可以动态地并且自动地从恒定电流模式改变为恒定电压模式。

在操作950处，恒定电源可以通过具有浮动电流来向剩余的LED串供应与LED串的过电压状态相比更小的电压。如果与恒定电源相关联的浮动电流变得与预编程的电流量相比更高，则恒定电源可以动态地恢复为恒定电流模式。

尽管已经出于说明的目的基于当前被认为是最实用和最优选的实现详细地描述了本技术，但是要理解的是，这样的细节仅出于说明的目的，并且所述技术不被限制于所公开的实现，而是相反，有覆盖所附权利要求的精神和范围内的修改和等同布置的意图。例如，要理解的是，本技术设想，在可能的程度上，任何实现的一个或多个特征可以与任何其他实现的一个或多个特征进行组合。

贯穿于本说明书，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或者“示例”的引用意味着与实施例或者示例相关地描述的特定特征、结构或者特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿于本说明书，在各种地方出现的表述“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或者“示例”不必要全部指代相同的实施例或者示例。更进一步地，在一个或多个实施例或者示例中，可以以任何合适的组合和/或子组合来对特定特征、结构或者特性进行组合。附加地，应当领会的是，随此提供的各图出于对本领域普通技术人员的解释的目的，并且附图不必要按比例画出。

流程示图中的流程图和框图图示了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或者框图中的每个框可以表示代码的模块、分段或者部分，所述代码包括用于实现所指定的（多个）逻辑功能的一个或多个可执行的指令。还应当注意的是，框图和/或流程图图示中的每个框，以及框图和/或流程图图示中的框的组合，可以由执行指定功能或者动作的基于特殊目的硬件的系统来实现，或者由特殊目的硬件和计算机指令的组合来实现。