用于脈寬調(diào)制照明控制的設(shè)備、系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供照明的系統(tǒng)和方法。多個(gè)固態(tài)光源可操作以發(fā)光?？刂普彰飨到y(tǒng)的操作，以確定分別用于所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源的脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比，從而提供所述多個(gè)固態(tài)光源的期望色點(diǎn)和期望光通量。所述控制器還被配置成對(duì)所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，使所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源操作在所述各自的占空比下，以降低提供的組合峰值電流。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于脈寬調(diào)制照明控制的設(shè)備、系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及控制多個(gè)光源的系統(tǒng)和方法。更具體地，本文公開(kāi)的各種發(fā)明性方法和設(shè)備涉及控制多個(gè)固態(tài)光源，以提供具有較低閃爍率的光。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照明技術(shù)，例如，基于半導(dǎo)體光源諸如發(fā)光二極管(LED)的照明，提供對(duì)傳統(tǒng)熒光燈、HID和白熾燈的可行替代。LED的功能性?xún)?yōu)勢(shì)和益處包括:能量轉(zhuǎn)化和光學(xué)效率高，耐用；運(yùn)行成本較低及許多其他優(yōu)點(diǎn)。LED技術(shù)的最近的進(jìn)步已經(jīng)提供了高效和耐久的全光譜照明光源，其使得能夠在很多應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)各種照明效果。一些具體實(shí)踐這些光源的固定設(shè)備的特征在于一種照明模塊，其包括:能夠產(chǎn)生不同的顏色例如紅、綠和藍(lán)的一個(gè)或者更多LED;以及處理器，其獨(dú)立控制LED的輸出以便產(chǎn)生各種顏色和變色的照明效果，例如，通過(guò)引用并入本文的美國(guó)專(zhuān)利6，016, 038和6，211，626中所詳細(xì)論述的。
[0003]LED的亮度和色點(diǎn)能夠基于許多條件改變。例如，LED的亮度水平和光譜分布將隨著LED的溫度變化而變化。此外，LED的通量和峰值波長(zhǎng)將隨著LED的老化而變化。通常，使用脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)控制LED的運(yùn)行。已知的方法采用控制回路，其使用提供給PWM控制器的LED溫度和通量測(cè)量值，來(lái)保持LED的期望色點(diǎn)和亮度水平。另外，一些光模塊允許用戶(hù)設(shè)置用于該模塊的色點(diǎn)調(diào)光合調(diào)光水平。
[0004]然而，使用PWM控制能夠?qū)е禄谟?jì)算出的占空比而迅速開(kāi)關(guān)LED。這些開(kāi)關(guān)周期會(huì)產(chǎn)生高閃爍率，并且導(dǎo)致用于相關(guān)電源單元的峰值負(fù)載高。電源單元的可變負(fù)載也導(dǎo)致電-機(jī)械應(yīng)力，產(chǎn)生聽(tīng)得見(jiàn)的噪音和另外的電磁干擾。在特定照明應(yīng)用中，該高閃爍率會(huì)降低光的質(zhì)量，并且會(huì)導(dǎo)致不想要的可見(jiàn)假象。例如，如果在相機(jī)中使用該光源，該噪音和電磁干擾會(huì)導(dǎo)致不期望的圖像抖動(dòng)。
[0005]已知的方法通過(guò)將PWM周期除以系統(tǒng)中LED串的數(shù)目，而對(duì)LED串的PWM控制信號(hào)排序。這些系統(tǒng)是靜態(tài)的，并且不在LED輸出中引起變化。這些系統(tǒng)也不關(guān)于彼此基于信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)。
[0006]因而，在本領(lǐng)域中，存在一種對(duì)提供下列照明系統(tǒng)和方法的需求，其向光源提供可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制電流信號(hào)，以降低組合峰值電流，使得閃爍率、噪音和電磁干擾降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開(kāi)涉及從光源提供照明的發(fā)明性方法和設(shè)備。例如，多個(gè)發(fā)光的固態(tài)光源?？刂凭哂姓伎毡鹊拿}寬調(diào)制信號(hào)，以發(fā)出具有期望色點(diǎn)和期望光通量的光。該脈寬調(diào)制信號(hào)被移相，以降低提供給多個(gè)固態(tài)光源的組合峰值電流。
[0008]一方面，大致提供一種產(chǎn)生光的照明系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)包括多個(gè)固態(tài)光源和多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都分別電耦合至多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源。該照明系統(tǒng)也包括控制器，其被配置成產(chǎn)生具有分別用于該多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都被配置成基于該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)而向多個(gè)固態(tài)光源中的關(guān)聯(lián)光源供電。該控制器還被配置成確定分別用于該多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)光源的脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比，從而提供該多個(gè)固態(tài)光源期望的色點(diǎn)和期望的光通量。該控制器還被配置成對(duì)該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低提供給該多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的用于使所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源操作在所述各自的占空比下的組合峰值電流。
[0009]在一些實(shí)施例中，該控制器包括輸入，其被配置成從該多個(gè)固態(tài)光源接收溫度反饋和光通量反饋。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該照明系統(tǒng)也包括電源單元，其被配置成向該多個(gè)驅(qū)動(dòng)器供電。
[0010]在至少一個(gè)實(shí)施例中，該控制器還包括占空比模塊，其被配置成通過(guò)確定用于該多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源的脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比，而對(duì)溫度和光通量至少其中之一的變化做出響應(yīng)。該控制器還包括移相模塊，其被配置成自動(dòng)地對(duì)具有第二占空比的該各自脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低該組合峰值電流。在一些實(shí)施例中，該占空比模塊被配置成自動(dòng)響應(yīng)于期望的色點(diǎn)和期望的光通量至少其中之一的變化，而確定第二占空比。
[0011]在各種實(shí)施例中，該控制器包括移相模塊，其被配置成對(duì)該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，并且將該組合峰值電流確定為該各自脈寬調(diào)制信號(hào)總和的平均值。在至少一個(gè)實(shí)施例中，移相模塊被配置成使組合峰值電流最小化。在一些實(shí)施例中，該移相模塊被配置成使該照明系統(tǒng)的閃爍率最小化。在包括耦合至該多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)固態(tài)光源的電源的實(shí)施例中，該移相模塊被配置成使該電源單元的操作所產(chǎn)生的電磁干擾最小化。
[0012]一方面，提供一種用包括多個(gè)固態(tài)光源的光源提供照明的方法。該方法包括產(chǎn)生具有分別用于該多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)的動(dòng)作。該方法也包括確定分別用于該多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源的該脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比的動(dòng)作，以使多個(gè)固態(tài)光源操作在期望的色點(diǎn)和期望的光通量下。該方法還包括對(duì)該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以便當(dāng)多個(gè)固態(tài)光源操作在該各自的占空比下時(shí)，降低提供給該多個(gè)固態(tài)光源的組合峰值電流。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括響應(yīng)于該多個(gè)固態(tài)光源的溫度和光通量至少其中之一的變化，而確定該脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比的動(dòng)作。在進(jìn)一步實(shí)施例中，該方法也包括對(duì)具有第二占空比的該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以降低該組合峰值電流。
[0014]在一些實(shí)施例中，該方法包括響應(yīng)于期望的色點(diǎn)和期望的光通量至少其中之一的變化，而確定該脈寬調(diào)制信號(hào)第二占空比的動(dòng)作。在進(jìn)一步實(shí)施例中，該方法也包括對(duì)具有第二占空比的該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以降低該組合峰值電流。
[0015]在進(jìn)一步實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)降低該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)總和的平均值，而降低該組合峰值電流的動(dòng)作。在各種實(shí)施例中，該方法也能夠包括對(duì)該脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以最小化該組合峰值電流。在一些實(shí)施例中，該方法可進(jìn)一步包括對(duì)該脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以最小化該照明光源的閃爍率。在各種實(shí)施例中，該方法能夠?qū)υ撁}寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以最小化由該照明光源產(chǎn)生的電磁干擾。
[0016]在一些實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)最大化陣列中所包含的相鄰占空比之間的占空比值差異，而組織該各自占空比的陣列的動(dòng)作。該方法也包括基于該陣列中的許多項(xiàng)，確定多個(gè)時(shí)隙的動(dòng)作。該方法能夠進(jìn)一步包括通過(guò)使該各自脈寬調(diào)制信號(hào)的中點(diǎn)匹配多個(gè)時(shí)隙中所包含的時(shí)隙的開(kāi)始點(diǎn)，而在總脈寬調(diào)制周期內(nèi)定位每個(gè)各自脈寬調(diào)制信號(hào)的動(dòng)作。[0017]在至少一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括下列動(dòng)作，即確定是否有兩個(gè)或者更多該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)始于該總脈寬調(diào)制信號(hào)周期內(nèi)的同一時(shí)間。
[0018]一方面，提供計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。用在處理器上執(zhí)行的程序?qū)?duì)該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)進(jìn)行編碼。當(dāng)在處理器上執(zhí)行時(shí)，該程序就執(zhí)行一種從具有多個(gè)固態(tài)光源的照明光源提供照明的方法。該方法包括產(chǎn)生具有分別用于該多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)的一個(gè)動(dòng)作或幾個(gè)動(dòng)作。該方法也包括確定分別用于該多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源的該脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比的動(dòng)作。該方法還包括對(duì)該各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以便當(dāng)多個(gè)固態(tài)光源操作在各自的占空比下時(shí)，降低提供給該多個(gè)固態(tài)光源的組合峰值電流。
[0019]在一些實(shí)施例中，該程序執(zhí)行這樣一種方法，其包括對(duì)該脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相的動(dòng)作，以最小化該組合峰值電流。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該程序執(zhí)行這樣一種方法，其包括以下動(dòng)作:響應(yīng)于該多個(gè)固態(tài)光源的溫度和光通量至少其中之一的變化，而確定該脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比；和對(duì)具有第二占空比的該脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低該組合峰值電流。
[0020]在各種實(shí)施例中，該程序執(zhí)行這樣一種方法，其包括以下動(dòng)作:響應(yīng)于期望的色點(diǎn)和期望的光通量至少其中之一的變化，確定該脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比；和對(duì)具有第二占空比的該脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低該組合峰值電流。
[0021]在至少一個(gè)實(shí)施例中，該程序執(zhí)行這樣一種方法，其包括通過(guò)最大化陣列中所包含的相鄰占空比間的占空比值差異，而組織該各自占空比的陣列的動(dòng)作。該程序能夠執(zhí)行這樣一種方法，其包括以下動(dòng)作:基于許多該陣列中的項(xiàng)而確定多個(gè)時(shí)隙，并且通過(guò)使該各自脈寬調(diào)制信號(hào)的中點(diǎn)匹配多個(gè)時(shí)隙中所包含的時(shí)隙的開(kāi)始點(diǎn)，在總脈寬調(diào)制周期內(nèi)定位每個(gè)各自脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0022]本文中，出于本公開(kāi)的目的所使用術(shù)語(yǔ)“LED”應(yīng)被理解為，包括任何電致發(fā)光的二極管，或者能夠響應(yīng)電信號(hào)以產(chǎn)生輻射的其他類(lèi)型的基于載流子注入/結(jié)系統(tǒng)。因而，術(shù)語(yǔ)LED包括,但不限于響應(yīng)電流發(fā)光的各種基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、電致發(fā)光帶，等等。具體地，術(shù)語(yǔ)LED涉及下列所有類(lèi)型的發(fā)光二極管(包括半導(dǎo)體和有機(jī)發(fā)光二極管)，其可被配置成在紅外線光譜、紫外線光譜和各種可見(jiàn)光譜部分(通常包括約400納米至700納米的輻射波長(zhǎng))中的一個(gè)或者更多光譜中產(chǎn)生輻射。LED的一些實(shí)例包括，但不局于以下各種類(lèi)型，即紅外線LED、紫外線LED、紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (下面進(jìn)一步論述)。也應(yīng)明白，LED可經(jīng)配置和/或控制，以產(chǎn)生具有用于給定光譜(例如，窄帶寬、寬帶寬)的各種帶寬(例如，半峰全寬或者FWHM)的，和在給定通常顏色分類(lèi)內(nèi)的各種主波長(zhǎng)的輻射。
[0023]例如，被配置成本質(zhì)上產(chǎn)生白光(S卩，白色LED)的LED的一種實(shí)施方式可包括許多裸片，其分別發(fā)出不同光譜的電致發(fā)光，該電致發(fā)光組合、混合，以形成本質(zhì)上的白光。在另一實(shí)施方式中，白光LED可與磷光材料結(jié)合，該磷光材料將具有第一光譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換成不同的第二光譜。在該實(shí)施方式的實(shí)例中，具有相對(duì)短波長(zhǎng)和窄帶寬光譜的電致發(fā)光“泵浦”該磷光材料，其轉(zhuǎn)而輻射具有更寬一些光譜的較長(zhǎng)波輻射。
[0024]也應(yīng)理解，術(shù)語(yǔ)LED不限制LED的物理和/或化學(xué)封裝類(lèi)型。例如，如上所述，LED可涉及具有多個(gè)裸片的單一發(fā)光裝置，該裝置被配置成分別發(fā)出不同光譜的輻射(例如，其可能或者可能不單獨(dú)可控)。同樣地，LED可結(jié)合被認(rèn)為是該LED的集成部分(例如，一些白色LED的類(lèi)型)的磷光體。一般而言，術(shù)語(yǔ)LED可涉及封裝LED、非封裝LED、表面貼裝LED、板上芯片LED、T-封裝LED、放射狀封裝LED、電源封裝LED、包括一些類(lèi)型的封套和/或光學(xué)元件(例如，漫射透鏡)的LED，等等。
[0025]術(shù)語(yǔ)“光源”應(yīng)理解為涉及任何一種或者更多多種輻射源，包括但不限于，基于LED的光源(包括上述一個(gè)或者更多LED)、遇熱發(fā)光源(例如，白熾燈、鹵鎢燈)、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如，鈉蒸汽、汞蒸氣和金屬鹵化物燈)、激光、其他類(lèi)型的電致發(fā)光源、火發(fā)光源(例如，火焰)、燭發(fā)光源(例如，汽燈罩、炭弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如，氣體放電源)、利用電子飽和態(tài)的陰極發(fā)光源、電化學(xué)發(fā)光源、晶體發(fā)光源、顯像管發(fā)光源、熱發(fā)光源、摩擦發(fā)光源、聲致發(fā)光源、輻射發(fā)光源和發(fā)光聚合物。
[0026]給定的光源可被配置成在可見(jiàn)光譜內(nèi)、可見(jiàn)光譜外或者兩者的組合中產(chǎn)生電磁輻射。因此，術(shù)語(yǔ)“光”和“輻射”可在本文互換使用。另外，光源可包括作為集成部件的一個(gè)或更多濾光器(例如，濾色器)、透鏡或者其他光學(xué)部件。也應(yīng)理解，光源可被配置成用于多種應(yīng)用，包括但不限于指示、顯示和/或照明。“照明光源”為一種光源，其被特別配置成產(chǎn)生具有足夠強(qiáng)度的輻射，以有效地照亮內(nèi)部或者外部空間。在上下文中，“足夠的強(qiáng)度”指的是在空間或者環(huán)境內(nèi)(根據(jù)輻射功率或者“光通量”，通常采用單位“流明”表示光源在所有方向中的總光輸出)產(chǎn)生在可見(jiàn)光譜中的足夠輻射功率，以提供對(duì)周?chē)h(huán)境的照明(即可間接地感受到的光，并且例如，所述光可在感受之前，全部或者部分地被多種干預(yù)表面中的一個(gè)或者更多表面反射)。
[0027]術(shù)語(yǔ)“光譜”應(yīng)理解為指的是由一個(gè)或者更多光源產(chǎn)生的輻射的任何一種或者更多種頻率(或者波長(zhǎng))。因此，術(shù)語(yǔ)“光譜”不僅涉及可見(jiàn)范圍中的頻率(或者波長(zhǎng))，而且涉及紅外線、紫外線和其他全電磁光譜區(qū)域中的頻率(或者波長(zhǎng))。同樣地，給定的光譜可具有相對(duì)窄的帶寬(例如，具有本質(zhì)上很少頻率或者波長(zhǎng)組分的FWHM)或者相對(duì)寬的帶寬(具有各種相對(duì)強(qiáng)度的幾種頻率或者波長(zhǎng)分量)。也應(yīng)明白，給定的光譜可能是混合兩種或者更多其他光譜的結(jié)果(例如，混合從多個(gè)光源分別發(fā)出的輻射)。
[0028]出于本公開(kāi)的目的，術(shù)語(yǔ)“顏色”與術(shù)語(yǔ)“光譜”可互換使用。然而，術(shù)語(yǔ)“顏色”通常主要用于涉及可被觀察者感受的輻射特性(盡管該用法無(wú)意限制該術(shù)語(yǔ)的范圍)。因而，術(shù)語(yǔ)“不同的顏色”暗示涉及具有不同波長(zhǎng)組分和/或帶寬的多個(gè)光譜。也應(yīng)明白，術(shù)語(yǔ)“顏色”可與白光和非白光兩者結(jié)合使用。
[0029]在本文中，術(shù)語(yǔ)“色溫”通常結(jié)合白光使用，但是該用法無(wú)意限制該術(shù)語(yǔ)的范圍。色溫本質(zhì)上涉及白光的具體顏色成分或者色度(例如，偏紅色的、偏藍(lán)色的)。傳統(tǒng)上，根據(jù)黑體輻射體的開(kāi)氏溫標(biāo)溫度，表現(xiàn)給定輻射樣本的色溫特性，該黑體輻射體本質(zhì)上輻射與正在討論的輻射樣本相同的光譜。黑體輻射體色溫通常在約700開(kāi)氏度(通常認(rèn)為是人眼首先可見(jiàn)的)至超過(guò)10，000開(kāi)氏度的范圍內(nèi)；通常在色溫高于1500-2000開(kāi)氏度時(shí)感受為白光。
[0030]本文使用的術(shù)語(yǔ)“照明器材”指的是特定形狀參數(shù)、集合或者封裝的一個(gè)或者更多照明單元的實(shí)施或者布置。本文使用的術(shù)語(yǔ)“照明單元”指一種設(shè)備，其包括相同或者不同類(lèi)型的一個(gè)或者更多光源。給定的照明單元可具有光源的多種安裝布置、外殼/罩布置和外形和/或電以及機(jī)械連接構(gòu)造中的任何一種。另外，給定的照明單元可任選性地與(例如，包括耦合至和/或與其封裝在一起的)涉及光源運(yùn)行的各種其他部件(例如，控制電路)相關(guān)聯(lián)?！盎贚ED的照明單元”指這樣一種照明單元，其包括一個(gè)或者更多上述基于LED的光源，其可單獨(dú)或者與其他非基于LED光源組合。“多通道”照明單元指這樣一種基于LED或者非基于LED的照明單元，其包括至少兩個(gè)被配置成分別產(chǎn)生不同輻射光譜的光源，其中每個(gè)不同的源光譜都可被稱(chēng)為多通道照明單元的“通道”。
[0031]本文使用的術(shù)語(yǔ)“控制器”大致描述涉及一個(gè)或者更多光源的運(yùn)行的各種設(shè)備。能夠以多種方式(例如，通過(guò)專(zhuān)用硬件)實(shí)施控制器，以執(zhí)行本文論述的各種功能?！疤幚砥鳌笔强刂破鞯囊粋€(gè)實(shí)例，其采用一個(gè)或者更多微處理器，可使用軟件(例如，微碼)對(duì)該微處理器編程，以執(zhí)行本文論述的各種功能?？刹捎没蛘卟徊捎锰幚砥鲗?shí)施控制器，并且也可能以執(zhí)行一些功能的專(zhuān)用硬件和執(zhí)行其他功能的處理器(例如，一個(gè)或更多被編程的微處理器和關(guān)聯(lián)電路)的組合來(lái)實(shí)施該控制器。可在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中采用的控制器部件的實(shí)例包括，但不限于傳統(tǒng)的微處理器、應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)。
[0032]在各種實(shí)施中，處理器或者控制器可與一個(gè)或者更多存儲(chǔ)介質(zhì)(本文通常稱(chēng)其為“存儲(chǔ)器”，例如易失性和非易失性存儲(chǔ)器，諸如RAM、PROM、EPROM和EEPR0M、軟盤(pán)、高密度盤(pán)、光盤(pán)、磁帶，等等)相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，可通過(guò)一個(gè)或者更多程序?qū)υ摯鎯?chǔ)介質(zhì)編碼，當(dāng)在一個(gè)或者更多處理器和/或控制器上執(zhí)行時(shí)，該程序就執(zhí)行至少一些本文論述的功能。各種存儲(chǔ)介質(zhì)可被固定在處理器或者控制器內(nèi)，或者是可運(yùn)輸?shù)?，以便存?chǔ)在其上的一個(gè)或者更多程序能夠被載入處理器或者控制器中，以實(shí)施本文論述的本發(fā)明的各個(gè)方面。本文使用的術(shù)語(yǔ)“程序”或者“計(jì)算機(jī)程序”在通常意義上指下列任何類(lèi)型的計(jì)算機(jī)代碼(例如，軟件或者微碼)，其能被用于對(duì)一個(gè)或者更多處理器或者控制器編程。
[0033]本文使用的術(shù)語(yǔ)“網(wǎng)絡(luò)”涉及兩個(gè)或者更多設(shè)備(包括控制器或者處理器)的下列任何互連，其促進(jìn)在耦合至該網(wǎng)絡(luò)的任何兩個(gè)或者更多裝置和/或多個(gè)裝置間信息的傳輸(例如，用于裝置控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換，等等。)。應(yīng)容易明白，適合互連多個(gè)裝置的網(wǎng)絡(luò)的各種實(shí)施可包括各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械娜魏我环N，并且采用各種通信協(xié)議中的任何一種。另外，在根據(jù)本公開(kāi)的各種網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)裝置間的任何一種連接可代表兩種系統(tǒng)間的專(zhuān)用連接，或者可替代地代表非專(zhuān)用連接。除了傳送有意用于兩個(gè)裝置的信息之外，這種非專(zhuān)用連接還可傳送不必有意用于這兩個(gè)裝置中任一裝置的信息(例如，開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的連接)。此夕卜，應(yīng)容易明白，本文所述裝置的各種網(wǎng)絡(luò)可采用無(wú)線、有線/電纜和/或光纖鏈接中的一種或更多網(wǎng)絡(luò)，以促進(jìn)貫穿該網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸。
[0034]本文使用的術(shù)語(yǔ)“用戶(hù)接口”涉及一種人類(lèi)用戶(hù)或者操作者和一個(gè)或更多裝置之間的接口，其使得用戶(hù)和該裝置之間能夠通信?？稍诒竟_(kāi)的各種實(shí)施中采用的用戶(hù)接口的實(shí)例包括但不限于，開(kāi)關(guān)、電位計(jì)、按鈕、撥號(hào)盤(pán)、滑塊、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、小鍵盤(pán)、各種類(lèi)型的游戲控制器(例如，操縱桿)、軌跡球、顯示屏、各種類(lèi)型的圖形用戶(hù)接口(GUI)、觸摸屏、麥克風(fēng)，以及其他類(lèi)型的可接收某些形式的人類(lèi)產(chǎn)生的刺激并且響應(yīng)于所述刺激而產(chǎn)生信號(hào)的傳感器。
[0035]術(shù)語(yǔ)“原色”應(yīng)理解為涉及由分立光源提供的任何顏色，無(wú)論其是由彩色LED、磷光體單獨(dú)提供，還是與濾光器、透鏡或者其他光學(xué)部件組合提供。原色包括能夠與至少一種其他原色組合以產(chǎn)生次級(jí)色的任何顏色。應(yīng)明白，可結(jié)合在任何頻率下發(fā)出輻射的分立光源使用術(shù)語(yǔ)“原色”。
[0036]術(shù)語(yǔ)“脈寬調(diào)制”或者PWM應(yīng)理解為指一種用于控制對(duì)LED供電的常用技術(shù)。由控制器按下列方式產(chǎn)生PWM信號(hào)，即“打開(kāi)”或者“關(guān)閉”輸入功率并且產(chǎn)生固定幅度和頻率的輸出信號(hào)。該輸出脈寬調(diào)制功率的平均值與該輸入信號(hào)功率的平均值相同。
[0037]術(shù)語(yǔ)“占空比”應(yīng)理解為指“打開(kāi)”時(shí)間的時(shí)段占輸入功率的規(guī)律間隔時(shí)間或者全周期的比例。占空比以百分比表示。
[0038]應(yīng)明白，上述的概念和以下更詳細(xì)論述的另外概念(假設(shè)這些概念不互相沖突)的所有組合都應(yīng)被視為本文公開(kāi)的發(fā)明主題的一部分。特別地，出現(xiàn)在本公開(kāi)結(jié)尾的主張權(quán)利的主題的所有組合都應(yīng)視為本文公開(kāi)的發(fā)明主題的一部分。也應(yīng)明白，也可能出現(xiàn)在以引用的方式并入本文的任何公開(kāi)文獻(xiàn)中的本文明確采用的術(shù)語(yǔ)，應(yīng)按照與本文公開(kāi)的具體概念最一致的意義理解。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]在附圖中，貫穿不同的圖，相同的附圖標(biāo)記通常都指代相同的部分。同樣地，附圖不必按比例繪制，而是通常將重點(diǎn)放在圖解示出本發(fā)明的原理上。
[0040]圖1示出根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖2示出根據(jù)實(shí)施例的、比較具有30%占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)的組合峰值電流輸出的圖表；
[0042]圖3示出根據(jù)實(shí)施例的、比較具有不同占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)的組合峰值電流輸出的圖表；
[0043]圖4示出根據(jù)實(shí)施例的、比較具有25%的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)的組合峰值電流輸出的圖表；
[0044]圖5示出從根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)提供照明的方法的流程圖；
[0045]圖6示出從根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)提供照明的方法的流程圖；和
[0046]圖7示出用于根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)的脈寬調(diào)制信號(hào)的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0047]在由脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)控制的照明系統(tǒng)中，對(duì)于相關(guān)電源單元的高閃爍率和不想要的高峰值負(fù)載仍然是一個(gè)問(wèn)題。 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)到并且明白，降低供應(yīng)給光源的脈寬調(diào)制信號(hào)的組合電流是有益的?？紤]到上述情況，本發(fā)明的各種實(shí)施例和實(shí)施方式指向下列照明系統(tǒng)和方法，其通過(guò)下列方式動(dòng)態(tài)地對(duì)PWM控制信號(hào)移相，即:降低組合峰值電流，因而降低光源的高閃爍率并降低電源單元上不想要的高峰值負(fù)載。
[0048]參考圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，照明系統(tǒng)100包括控制器102、多個(gè)固態(tài)光源104、多個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器106和電源單元108。控制器102、光源104、電流驅(qū)動(dòng)器106示出為是單獨(dú)的，然而，應(yīng)明白，這些元件能夠被并入一個(gè)照明單元中?？刂破?02，每個(gè)光源104和每個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器106和電源單元108都包括一個(gè)或更多的輸入和輸出。
[0049]根據(jù)圖1示出的實(shí)施例，電源單元108的輸出分別電耦合至每個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器106的輸入。電流驅(qū)動(dòng)器106的每個(gè)輸出都電耦合至光源104的相應(yīng)輸入。每個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器106都具有輸入，以接收控制器102的輸出?？刂破?02包括從光源104接收反饋的輸入，以及接收用戶(hù)定義的設(shè)置的輸入。如圖所示，照明系統(tǒng)100包括對(duì)(η)個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器106產(chǎn)生的，數(shù)量為(η)的多個(gè)PWM控制信號(hào)，其中每個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器106(1-η)對(duì)應(yīng)各自的光源104 (l-η)。
[0050]電源單元108提供功率以驅(qū)動(dòng)照明系統(tǒng)100的部件。電流驅(qū)動(dòng)器106的每個(gè)輸入都從電源單元108接收功率。電流驅(qū)動(dòng)器106基于從控制器102接收的各自的PWM控制信號(hào)，而向相應(yīng)光源104的輸入提供電流?？刂破?02基于接受的反饋和用戶(hù)定義的設(shè)置而產(chǎn)生用于光源104的PWM控制信號(hào)，以產(chǎn)生具有期望色點(diǎn)和期望光通量的光。得到的光源104的操作提供具有期望色點(diǎn)和期望光通量的光。
[0051]每個(gè)光源104都可包括一個(gè)或者更多LED，其發(fā)出原色光，諸如紅色、綠色、藍(lán)色、青色、琥珀色、寶藍(lán)色、深紅色或者白色?？捎脠A頂封裝該LED，或者無(wú)封裝。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)光源104都包括具有多個(gè)LED的串。在另外的實(shí)施例中，串中所含的LED都是相同的顏色。在一個(gè)實(shí)施例中，串中的LED包括多個(gè)原色的光，其能夠被混合，以提供具有期望色點(diǎn)和色溫的混合白光。在另一實(shí)施例中，使用LED作為背光，以便混合來(lái)自紅、綠和藍(lán)LED的光，從而向顯示器的背面提供均勻光線。
[0052]在一些實(shí)施例中，照明系統(tǒng)100中包括多個(gè)光源104，其中多個(gè)光源104中的每個(gè)光源都被配置成發(fā)出不同原色的光。在一個(gè)實(shí)施例中，包括18個(gè)光源104(n=18)，其中光源104包括3串紅色LED、5串琥珀色LED、6串藍(lán)色LED和4串白色LED。應(yīng)明白，能夠采用其他多光源配置。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，電源單元108電耦合至電流驅(qū)動(dòng)器106，并且向光源104供應(yīng)功率。電源單元108能夠被配置成接收AC線電壓，并且能夠向電流驅(qū)動(dòng)器106供應(yīng)經(jīng)濾波、按比例的和經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電壓。電源單元108能夠包括整流器、低通濾波器和/或其他電路，它們被配置成向電流驅(qū)動(dòng)器106提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出功率。在其他實(shí)施例中，電源單元108能夠被配置成與其他類(lèi)型的輸入電源(例如，DC電源)一起使用
[0054]電流驅(qū)動(dòng)器106可實(shí)施為DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且調(diào)節(jié)來(lái)自電源單元108的電壓，以提供驅(qū)動(dòng)光源104的電流。DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠包括集成電路、晶體管和任何其他有源和/或無(wú)源部件的組合。DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠與基于LED的光源布置在降壓配置、升壓配置、升降壓配置或者其他電路拓?fù)湎?，而被用于提供電流?lái)驅(qū)動(dòng)光源104，例如，通過(guò)提供PWM電流信號(hào)。電流驅(qū)動(dòng)器106能夠進(jìn)一步采用下列驅(qū)動(dòng)器電路，其包括一個(gè)或者更多電壓-電流的轉(zhuǎn)換器。能夠配置該驅(qū)動(dòng)器電路，使得每個(gè)光源與向光源104提供相應(yīng)電流的電壓-電流轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)。
[0055]根據(jù)實(shí)施例，控制器102基于移相模塊112、占空比模塊110的操作，并且使用PWM模塊114產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)，來(lái)控制光源104的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，占空比模塊110、移相模塊112和PWM模塊114包括一個(gè)或者更多的輸入和輸出。占空比模塊110的輸出連接至移相模塊112的輸入。移相模塊112的輸出連接至PWM模塊114的輸入。在另一實(shí)施例中，PWM模塊114的輸入連接至占空比模塊110的輸出和移相模塊112的輸出兩者。
[0056]在各種實(shí)施例中，照明系統(tǒng)100也能夠包括一個(gè)或者更多的檢測(cè)器或者傳感器，其提供關(guān)于光源104的信息。如圖1所示，照明系統(tǒng)100包括光通量檢測(cè)器116、溫度傳感器118和用戶(hù)定義設(shè)置輸入120。來(lái)自光通量檢測(cè)器116、溫度傳感器118和用戶(hù)定義設(shè)置輸入120的輸出被連接至占空比模塊110的輸入。能夠使用從光通量檢測(cè)器116、溫度傳感器118和用戶(hù)定義設(shè)置輸入120接收的信息來(lái)控制光源104的操作。
[0057]在一個(gè)實(shí)施例中，占空比模塊110確定用于光源104的PWM控制信號(hào)的占空比值，以運(yùn)行照明系統(tǒng)100和單個(gè)光源從而產(chǎn)生期望色點(diǎn)和通量(例如，調(diào)光水平)的光。在一些實(shí)施例中，占空比模塊Iio包括輸入，以從耦合至其上的檢測(cè)器和傳感器接收關(guān)于光源104的信息。在另外的實(shí)施例中，占空比模塊110也具有輸入，以接收提供給照明系統(tǒng)100的用戶(hù)定義設(shè)置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，也能夠使用預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置確定由占空比模塊110計(jì)算出的占空比值，該預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置可由照明系統(tǒng)100的制造商設(shè)置。占空比模塊110能夠使用該預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置、用戶(hù)定義設(shè)置和/或來(lái)自檢測(cè)器或傳感器的反饋信息中的一個(gè)或者任何組合，而計(jì)算出占空比值。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，占空比模塊110向移相模塊112提供針對(duì)光源104確定的占空比值。如以下更詳細(xì)論述的，移相模塊112接收占空比值，并且向PWM模塊114提供移相占空比值。PWM模塊114基于該移相占空比值產(chǎn)生PWM控制信號(hào)。在一些實(shí)施例中，PWM模塊114能夠從占空比模塊110和移相模塊112兩者接收信號(hào)，并且基于這些信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，占空比模塊110、移相模塊112和PWM模塊114中的每個(gè)模塊都被包括在單個(gè)模塊中。
[0059]在一個(gè)實(shí)施例中，由PWM模塊114產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)為恒定電流下的高頻周期信號(hào)，并且占空比變化。PWM控制信號(hào)控制電流驅(qū)動(dòng)器106的操作，以調(diào)節(jié)到光源104的電流。例如，該P(yáng)WM信號(hào)能夠是振蕩方波，以IkHz頻率在0V-12V之間振蕩。取決于實(shí)施例，能夠采用具有不同振幅和頻率的PWM信號(hào)。每個(gè)PWM信號(hào)都具有占空比，其為一個(gè)周期內(nèi)振蕩方波“接通”時(shí)間的百分比。
[0060]在該示出的實(shí)施例中，移相模塊112從占空比模塊110接收計(jì)算出的占空比值，并且產(chǎn)生用于光源104的移相占空比值。在一些實(shí)施例中，對(duì)占空比移相被計(jì)算以最優(yōu)化電源單元108的輸出同時(shí)實(shí)現(xiàn)光源104的期望輸出的量。例如，本文所述的方法能夠通過(guò)降低或者最小化提供到光源104的該組合峰值電流，而優(yōu)化電源輸出。在一些實(shí)施例中，作為提供到光源104的PWM控制電流信號(hào)占空比值總和的平均值，而計(jì)算所述組合峰值電流。
[0061]如上所述，在一些實(shí)施例中，占空比模塊110能夠至少部分地基于預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置而計(jì)算出該占空比值。預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置能夠包括下限輸出閾值和上限輸出閾值。下限和上限閾值能夠基于由制造商預(yù)定的極限，其保證該照明系統(tǒng)可靠或者能量高效地運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，所述閾值將占空比模塊110限制為產(chǎn)生如下的占空比值，即導(dǎo)致光源104發(fā)出的光通量在有限范圍內(nèi)并且期望色點(diǎn)值在有限范圍內(nèi)。在可替代實(shí)施例中，不采用預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置。
[0062]根據(jù)一些實(shí)施例，照明系統(tǒng)100的用戶(hù)能夠通過(guò)經(jīng)用戶(hù)接口調(diào)整色點(diǎn)和光源的調(diào)光水平，而選擇照明系統(tǒng)100的用戶(hù)定義設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，占空比模塊110接收具有期望色點(diǎn)和期望光通量(例如，顏色和調(diào)光水平)的用戶(hù)輸入，并且計(jì)算產(chǎn)生期望色點(diǎn)和期望光通量的光的占空比值。
[0063]根據(jù)一些實(shí)施例，占空比模塊110也能夠計(jì)算占空比值，以補(bǔ)償光源104的光通量和波長(zhǎng)的變化，該變化由該光源的溫度和/或該光源的老化導(dǎo)致。例如，LED驅(qū)動(dòng)器電流能夠影響光源104的溫度，其繼而影響光源104的峰值輸出波長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，感光性檢測(cè)器諸如光電二極管感測(cè)每個(gè)光源104的光通量?；谒袦y(cè)的光通量信息和光源104的制造商制定通量值，占空比模塊Iio能夠調(diào)整提供給電流驅(qū)動(dòng)器106的PWM控制信號(hào)的占空比，以保持該制定通量級(jí)，并且修正否則會(huì)出現(xiàn)的通量變動(dòng)。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器測(cè)量至少一個(gè)光源104的溫度，并且向控制器102提供溫度反饋。例如，溫度傳感器可通過(guò)在LED散熱器處獲得的溫度測(cè)量值，間接地測(cè)量LED接頭的溫度?；谒袦y(cè)的溫度反饋，控制器102能夠確定光源104的峰值波長(zhǎng)，并且調(diào)整提供給光源104的占空比以保持期望的色點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，感光性檢測(cè)器測(cè)量和溫度檢測(cè)器測(cè)量?jī)烧呦嘟M合，以允許控制器102保持期望的光通量水平和期望的色點(diǎn)，并且補(bǔ)償否則將由溫度和老化引起的變化。
[0065]在各種實(shí)施例中，溫度和通量測(cè)量能夠包括任何單獨(dú)的溫度前饋測(cè)量和通量反饋，或者兩者的組合。此外，能夠單獨(dú)或與前述測(cè)量相組合地采用色坐標(biāo)反饋。
[0066]如上所述，多個(gè)光源的PWM控制能夠產(chǎn)生不期望的影響，諸如高閃爍率，并且能夠在電源單元108上施加高峰值負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，移相模塊112被配置成，通過(guò)動(dòng)態(tài)地調(diào)整提供給電流驅(qū)動(dòng)器106的PWM控制信號(hào)的相位，而降低或者消除這種不想要的副作用。
[0067]在一些實(shí)施例中，期望對(duì)PWM控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)移相，這是因?yàn)檎伎毡饶K110計(jì)算的占空比值是動(dòng)態(tài)的。例如，作為由于老化和溫度以及照明系統(tǒng)100的用戶(hù)定義色點(diǎn)和亮度水平的改變而造成的光源104的波長(zhǎng)和光通量水平變化的結(jié)果，占空比值會(huì)隨時(shí)間變化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，移相模塊112計(jì)算新移相，以響應(yīng)占空比模塊110確定的占空比中的變化，來(lái)降低供應(yīng)至光源104的組合峰值電流。根據(jù)一些實(shí)施例，該移相過(guò)程出現(xiàn)在PWM控制信號(hào)的每個(gè)周期中，以持續(xù)調(diào)整單個(gè)PWM控制信號(hào)的相位。不管占空比模塊110確定的占空比值的變化，控制器102提供的結(jié)果移相占空比PWMl...(η)能夠持續(xù)地最小化該組合峰值電流的波動(dòng)。另外，最小化該組合峰值電流的波動(dòng)也將使光源104的閃爍率最小化，并且降低電源單元108的運(yùn)行產(chǎn)生的電磁干擾。因而，在一些實(shí)施例中，閃爍率和/或電磁干擾也被持續(xù)最小化。
[0068]控制器102可以是使用軟件、硬件部件或者軟件和硬件的組合實(shí)施的電流模式或者電壓模式的脈寬調(diào)制控制器。該硬件部件可能使用以下硬件裝置實(shí)施，諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)、微控制器、可編程邏輯裝置(PLD)或者現(xiàn)有技術(shù)已知的其他這樣的裝置。
[0069]圖2-4圖示地示出了有和沒(méi)有本發(fā)明的實(shí)施例的情況下，具有不同占空比組合的PWM控制電流信號(hào)的組合峰值電流輸出的比較。對(duì)于圖2-4中的每幅圖，X軸都代表時(shí)間，以秒表示。用于PWM控制電流信號(hào)的y軸都代表占空比的幅度，以安培表示。用于該組合峰值電流(圖2中以1-PSU示出)的y軸代表電源輸出的幅度，以安培表示。
[0070]在圖2的實(shí)例中，圖200示出了用于3個(gè)光源104的PWM控制信號(hào)(在圖2中以PWMU PWM2和PWM3示出)，每個(gè)PWM控制信號(hào)都具有約30%的占空比。另外，示出該電源的結(jié)果組合電流輸出(I_PSU)。圖202代表未經(jīng)移相模塊112處理的PWM控制和電源輸出信號(hào)。圖204代表移相模塊112處理后的PWM控制信號(hào)和電源輸出。如圖2所不,在對(duì)原始PWM信號(hào)移相后，明顯降低了該結(jié)果組合峰值電流。對(duì)于該實(shí)例，原始信號(hào)的組合峰值電流約為980毫安，并且經(jīng)移相信號(hào)的組合峰值電流約為160毫安，約降低了 84%。
[0071]在圖3的實(shí)例中，圖300示出了具有不同占空比的PWM信號(hào)(在圖3中以PWM1、PWM2和PWM3示出)。例如，可能已經(jīng)由占空比模塊110產(chǎn)生圖302中示出的占空比，以補(bǔ)償由于具有新期望色點(diǎn)值或新光通量值的用戶(hù)設(shè)置和/或溫度造成的光通量和波長(zhǎng)的變化。在圖302中，PWMl具有約50%的占空比，PWM2具有約30%的占空比，而PWM3具有約50%的占空比。同樣在這里，相對(duì)于圖302中示出的原始PWM信號(hào)，圖304所示的作為對(duì)PWM控制信號(hào)進(jìn)行移相的結(jié)果而產(chǎn)生的該組合峰值電流也明顯降低。對(duì)于該實(shí)例，該原始PWM信號(hào)的組合峰值電流約為830毫安，而經(jīng)移相的PWM信號(hào)的組合峰值電流約為300毫安，約降低了 63%。
[0072]在圖4的實(shí)例中，圖400示出了用于3個(gè)光源104的PWM控制信號(hào)，每個(gè)PWM控制信號(hào)(PWM1、PWM2和PWM3)都具有約25%的占空比。再一次，相對(duì)于圖402中示出的原始PWM信號(hào)，圖404所示的作為對(duì)PWM控制信號(hào)移相的結(jié)果而產(chǎn)生的該組合峰值電流也明顯降低。對(duì)于該實(shí)例，該圖402中的組合峰值電流約為700毫安，而圖404中的組合峰值電流約為220暈安，約降低了 63%。
[0073]圖5示出從根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的照明系統(tǒng)提供照明的方法500的流程圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括接收關(guān)于η個(gè)光源的色點(diǎn)和/或光通量的反饋的動(dòng)作(動(dòng)作502)。例如，η表示照明系統(tǒng)100中的所有光源104。對(duì)于每個(gè)光源都計(jì)算出占空比，其將基于接收的反饋而產(chǎn)生期望的色點(diǎn)和期望的光通量(動(dòng)作504)。期望的色點(diǎn)和期望的光通量可能基于上述預(yù)定系統(tǒng)設(shè)置、用戶(hù)定義設(shè)置、溫度測(cè)量值和通量測(cè)量值，或者單獨(dú)其他信息，或者與任何進(jìn)展的組合。對(duì)具有所計(jì)算的占空比的PWM控制信號(hào)確定移相，從而降低到該η個(gè)光源的組合峰值電流(動(dòng)作506)。使用該計(jì)算出的占空比(動(dòng)作504)和該最佳的移相值，產(chǎn)生(動(dòng)作508)用于每個(gè)單個(gè)光源的PWM控制信號(hào)。由于所接收的光通量和溫度反饋中的變化(動(dòng)作502)或者由于用戶(hù)對(duì)期望的光通量和/或色點(diǎn)的改變，可重復(fù)動(dòng)作504-508用于占空比值的每次新的計(jì)算。
[0074]圖6示出從根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的照明系統(tǒng)提供照明的方法600的流程圖。在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)PWM控制信號(hào)(動(dòng)作506)進(jìn)行移相的動(dòng)作中包括方法600。在一個(gè)實(shí)施例中，方法600包括從步驟504接收(動(dòng)作602)計(jì)算出的占空比(表示期望的色點(diǎn)和期望的光通量)用于η個(gè)光源的動(dòng)作。分析該計(jì)算出的占空比，以移除等于O的光源(S卩，關(guān)閉的光源)的占空比，并且提供m個(gè)光源(動(dòng)作604)，其中m個(gè)光源代表剩余光源的數(shù)目。
[0075]根據(jù)一些實(shí)施例，該剩余的占空比形成為占空比陣列，其中每個(gè)光源的每個(gè)占空比都為該陣列的項(xiàng)。通過(guò)最大化該陣列中所包含的相鄰占空比項(xiàng)之間的占空比值差異，而布置該陣列(動(dòng)作606)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，認(rèn)為該陣列中的第一項(xiàng)和最后一項(xiàng)相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，能夠通過(guò)尋找占空比項(xiàng)的所有現(xiàn)有組合的總差異，迭代地執(zhí)行動(dòng)作606。該總差異代表該陣列中相鄰的占空比項(xiàng)之間的所有差異的總和。對(duì)相鄰占空比項(xiàng)的每個(gè)現(xiàn)有組合都找到該總差異，并且選擇具有最大總差異的陣列。得到的組合集合可包含使占空比值差異最大化的超過(guò)一個(gè)占空比陣列。根據(jù)另一實(shí)施例，在動(dòng)作606處產(chǎn)生該陣列，而不考慮該陣列中相鄰項(xiàng)之間的差異的最大化。一旦形成陣列，就對(duì)m個(gè)光源創(chuàng)建總數(shù)m個(gè)時(shí)隙(動(dòng)作608)。通過(guò)用PWM控制信號(hào)的總周期除以占空比項(xiàng)的數(shù)目，來(lái)創(chuàng)建該m個(gè)時(shí)隙。通過(guò)匹配(動(dòng)作610)每個(gè)占空比項(xiàng)的中點(diǎn)和各自時(shí)隙的開(kāi)始點(diǎn)，將該陣列中的占空比項(xiàng)定位(動(dòng)作608)在總PWM周期內(nèi)。
[0076]在一個(gè)實(shí)施例中，分析由方法600得到的移相占空比，以確定是否有兩個(gè)或者更多占空比始于該總PWM信號(hào)周期內(nèi)的同一時(shí)間。能夠通過(guò)比較占空比的上升時(shí)間，確定該共同開(kāi)始時(shí)間。因?yàn)樵撓噜徑M合集合可包含超過(guò)一個(gè)使占空比值差異最大化的陣列，所以作為在尋找PWM信號(hào)周期內(nèi)的同一開(kāi)始時(shí)間的結(jié)果，可能產(chǎn)生占空比項(xiàng)的不同陣列。相應(yīng)地執(zhí)行該剩余的動(dòng)作(動(dòng)作608-610)。
[0077]圖7示出了示出執(zhí)行方法600的一個(gè)實(shí)例的PWM控制信號(hào)的圖700，該方法用于包括6個(gè)光源的照明系統(tǒng)。顯示I毫秒PWM周期的持續(xù)時(shí)間的移相占空比(如圖7所示，PWM_1-PWM_6) ο針對(duì)該周期的計(jì)算的占空比接收為PWM_1=20%，PWM_2=40%, PWM_3=0%,PWM_4=80 %，PWM_5=60 %，和PWM_6=10 % (例如，在動(dòng)作602下)。在該實(shí)例中，作為具有O值的光源而移除PWM_3，以提供m=5個(gè)光源(例如，在動(dòng)作604下)。通過(guò)使該陣列中所包括的相鄰占空比值之間的占空比值差異最大化，5個(gè)光源的結(jié)果占空比形成占空比陣列(例如，在動(dòng)作606下)。在該實(shí)例中，從總的可能數(shù)目的陣列中選擇這樣一個(gè)陣列，其包括:PWM_6、PWM_4、PWM_1、PWM_5和PWM_2。相鄰占空比值間的總差異為220%，其中作為相鄰項(xiàng)包括PWM_6和PWM_2。創(chuàng)建5個(gè)光源的總數(shù)m=5個(gè)時(shí)隙(例如，在動(dòng)作608下)。這里，通過(guò)用I毫秒的總周期除以m，創(chuàng)建5個(gè)200微秒的時(shí)隙(如圖7所示，時(shí)隙1-時(shí)隙5)。通過(guò)匹配每個(gè)PWM信號(hào)的中點(diǎn)和每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始點(diǎn)，將該陣列中的占空比定位在總PWM周期內(nèi)(例如，在動(dòng)作610下)。如圖所示，占空比PWM_6的中點(diǎn)被定位在第一時(shí)隙中(時(shí)隙I)，然后PWM_4的中點(diǎn)被定位在第二時(shí)隙(時(shí)隙2)中，然后PWM_1的中點(diǎn)被定位在第三時(shí)隙(時(shí)隙3)中，然后PWM_5的中點(diǎn)被定位在第四時(shí)隙(時(shí)隙4)中，最后PWM_2的中點(diǎn)被定位在第五時(shí)隙(時(shí)隙5)中。對(duì)于所顯示周期，PWM_3的值保持為O。
[0078]如圖7的實(shí)例中所示，光源PWM_1和PWM_5始于總PWM周期的同一時(shí)間(通過(guò)上升邊緣定位)。在一些實(shí)施例中，可能作為該同一開(kāi)始時(shí)間的結(jié)果，而產(chǎn)生占空比的不同陣列(動(dòng)作606)。例如，包括PWM_1、PWM_2、PWM_6、PWM_5和PWM_2的陣列具有相同的220%的總差異值，但是，不包括在PWM周期內(nèi)具有共同開(kāi)始時(shí)間的光源。
[0079]盡管本文已經(jīng)描述并且示出了幾個(gè)發(fā)明性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地想到多種其他的手段和/或結(jié)構(gòu)，以執(zhí)行本文所述的功能，和/或獲得本文所述的結(jié)果和/或一個(gè)或者更多優(yōu)點(diǎn)，并且每個(gè)這樣的變體和/或變型都應(yīng)被視為處于本文所述的發(fā)明性實(shí)施例的范圍內(nèi)。更普遍地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于明白，本文所述全部參數(shù)、尺寸、材料和配置的意思都是例證性的，并且實(shí)際參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于發(fā)明性教導(dǎo)所應(yīng)用的具體應(yīng)用。使用不超常規(guī)的試驗(yàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員就將認(rèn)識(shí)到，或者能夠確定本文所述的具體發(fā)明性實(shí)施例的很多等價(jià)方案。因此，應(yīng)理解，僅作為實(shí)例提出上述實(shí)施例，并且，在附加權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)，可與特別描述和主張不同地實(shí)踐發(fā)明性實(shí)施例。本公開(kāi)的發(fā)明性實(shí)施例涉及本文所述的每個(gè)單獨(dú)的特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法。另夕卜，如果這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法不互相矛盾，就可將兩個(gè)或者更多這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法的任何組合包括在本公開(kāi)的發(fā)明范圍內(nèi)。
[0080]應(yīng)理解，本文限定和使用的所有定義都優(yōu)先于詞典的定義、以引用的方式并入的文獻(xiàn)中的定義和/或該限定條目的普通含義。
[0081]除非明確地相反指出，否則本文在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的不定冠詞“一”和“一個(gè)”都應(yīng)理解為意思是“至少一個(gè)”。
[0082]本文在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的措詞“和/或”應(yīng)理解為意味著結(jié)合在一起的“任一或者兩個(gè)”元件，即，元件在一些情形中結(jié)合地出現(xiàn)，并且在其他情形中分離地出現(xiàn)。應(yīng)以相同的方式解釋通過(guò)“和/或”列出的多個(gè)元件，即，如此結(jié)合的“一個(gè)或者更多”元件。無(wú)論是否涉及那些具體識(shí)別的元件，除了通過(guò)“和/或”子句具體識(shí)別的元件之外，還可任選地出現(xiàn)其他的組件。因而，作為非限制性實(shí)例，當(dāng)與開(kāi)放性語(yǔ)言諸如“包含…”結(jié)合使用時(shí)，在一個(gè)實(shí)施例中，提及“A和/或B”能夠僅涉及A(可任選地，包括除了 B之外的元件)；在另一實(shí)施例中，能夠僅涉及B(可任選地，包括除了 A之外的元件)；在又另一實(shí)施例中，能夠涉及兩者A和B(可任選地，包括其他元件)；等等。
[0083]本文在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的、提及一列一個(gè)或者更多元件的短語(yǔ)“至少一個(gè)，”應(yīng)理解為意味著從該列元件的任何一個(gè)或者更多元件中選擇至少一個(gè)元件，但是不必包括該列元件中具體列出的每一和每個(gè)元件至少其中之一，并且不排除該列元件中的任何元件組合。該定義也允許，無(wú)論是否涉及那些具體識(shí)別的元件，除了短語(yǔ)“至少一個(gè)”涉及的該列元件中具體識(shí)別的元件之外，還可任選地出現(xiàn)元件。因而，作為非限制性實(shí)例，“A和B中的至少一個(gè)”(或者等價(jià)地，“A或者B中的至少一個(gè)”，或者等價(jià)地“A和/或B中的至少一個(gè)”)，能夠在一個(gè)實(shí)施例中涉及至少一個(gè)，可任選地包括超過(guò)一個(gè)A而不出現(xiàn)B (并且任選地，包括除了 B之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中，涉及至少一個(gè)可任選地包括超過(guò)一個(gè)B而不出現(xiàn)A(并且可任選地，包括除了 A之外的元件)；在又另一個(gè)實(shí)施例中，涉及至少一個(gè)可任選地包括超過(guò)一個(gè)A，以及至少一個(gè)，可任選地包括超過(guò)一個(gè)B (并且可任選地包括其他兀件)；等等。
[0084]也應(yīng)理解，除非明確相反地指出，否則在包括超過(guò)一個(gè)步驟或者動(dòng)作的本文要求的任何方法中，該方法的步驟或者動(dòng)作順序都不必局限于所述方法中記載的步驟或者動(dòng)作中的順序。在權(quán)利要求中，提供出現(xiàn)在圓括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記或者其他字符都僅為了方便，無(wú)意以任何方式限制權(quán)利要求。
[0085]在權(quán)利要求中以及上述說(shuō)明書(shū)中，所有過(guò)渡性措詞諸如“包含包括...”、“載有...”、“具有...”、“容納...”、“含有...”、“持有...”、“由...組成”等等都應(yīng)理解為是開(kāi)放性的，即，意味著包括但不局限于此。僅過(guò)渡性短語(yǔ)“由..構(gòu)成”和“本質(zhì)上由...構(gòu)成”應(yīng)分別是封閉或者半封閉過(guò)渡性短語(yǔ)。
【權(quán)利要求】
1.一種照明系統(tǒng)(100)包括: 多個(gè)固態(tài)光源(104)； 多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(106)，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別電耦合至所述多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)光源，以及 控制器(102)，所述控制器被配置成: 產(chǎn)生具有分別用于所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器被配置成基于所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)，向所述多個(gè)固態(tài)光源中的關(guān)聯(lián)光源提供電流， 確定分別用于所述多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)光源的所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比，從而提供所述多個(gè)固態(tài)光源的期望色點(diǎn)和期望光通量，以及 對(duì)各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低提供給所述多個(gè)固態(tài)光源的用于使所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源在各自的占空比下操作的組合峰值電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中所述控制器包括輸入，所述輸入被配置成從所述多個(gè)固態(tài)光源接收溫度反饋和光通量反饋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中所述控制器包括: 占空比模塊，其配置成通過(guò)確定用于所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源的所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比，而對(duì)溫度和光通量中至少一個(gè)的變化做出響應(yīng)；和 移相模塊，其配置成自動(dòng)對(duì)具有所述第二占空比的各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低所述組合峰值電流。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明系統(tǒng)，其中所述占空比模塊被配置成自動(dòng)響應(yīng)于所述期望色點(diǎn)和所述期望光通量中至少一個(gè)的變化，而確定第二占空比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，還包括電源單元，其配置成向所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器提供電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中所述控制器包括移相模塊，所述移相模塊被配置成對(duì)所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，并且將所述組合峰值電流確定為所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)總和的平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其中所述移相模塊被配置成使所述組合峰值電流最小化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其中所述移相模塊被配置成最小化所述照明系統(tǒng)的閃爍率。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，還包括電源單元，所述電源單元耦合至所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源，其中所述移相模塊被配置成使所述電源單元操作所產(chǎn)生的電磁干擾最小化。
10.一種用包括多個(gè)固態(tài)光源的光源提供照明的方法，包括: 產(chǎn)生具有分別用于所述多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)光源的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)； 確定分別用于所述多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)光源的所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比，以使所述多個(gè)固態(tài)光源操作在期望色點(diǎn)和期望光通量下；和 對(duì)各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以便所述多個(gè)固態(tài)光源操作在各自的占空比下時(shí)，降低提供給所述多個(gè)固態(tài)光源的組合峰值電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 響應(yīng)于所述多個(gè)固態(tài)光源的溫度和光通量中的至少一個(gè)的變化，而確定所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比；和 對(duì)具有所述第二占空比的所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低所述組合峰值電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 響應(yīng)于所述期望的色點(diǎn)和所述期望的光通量中的至少一個(gè)的變化，而確定所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比；和 對(duì)具有所述第二占空比的所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低所述組合峰值電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中對(duì)所述脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相以降低所述組合峰值電流還包括:通過(guò)降低所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)總和的平均值來(lái)降低所述組合峰值電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 對(duì)所述脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以使所述組合峰值電流最小化。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括:` 對(duì)所述脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以使所述光源的閃爍率最小化。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 對(duì)所述脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以使由所述光源產(chǎn)生的電磁干擾最小化。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 通過(guò)使陣列中包含的相鄰占空比之間的占空比值差異最大化，組織各自占空比的所述陣列。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 基于所述陣列中的許多項(xiàng)確定多個(gè)時(shí)隙；和 通過(guò)匹配所述各自脈寬調(diào)制信號(hào)的中點(diǎn)和所述多個(gè)時(shí)隙中所包含的時(shí)隙開(kāi)始點(diǎn)，在總脈寬調(diào)制周期內(nèi)定位每個(gè)所述各自脈寬調(diào)制信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 確定是否有兩個(gè)或者更多所述的各自脈寬調(diào)制信號(hào)始于所述總脈寬調(diào)制信號(hào)周期內(nèi)的同一時(shí)間。
20.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其編碼有用于在處理器上執(zhí)行的程序，當(dāng)在所述處理器上執(zhí)行時(shí)，所述程序就執(zhí)行一種從具有多個(gè)固態(tài)光源的光源提供照明的方法，所述方法包括以下動(dòng)作: 產(chǎn)生具有分別用于所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源的占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)； 確定分別用于所述多個(gè)固態(tài)光源的每個(gè)光源的所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第一占空比，從而使所述多個(gè)固態(tài)光源操作在期望色點(diǎn)和期望光通量下；和 對(duì)各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以便當(dāng)所述多個(gè)固態(tài)光源操作在各自的占空比下時(shí)，降低提供給所述多個(gè)固態(tài)光源的組合峰值電流。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述方法還包括: 對(duì)所述脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以使所述組合峰值電流最小化。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述方法還包括: 響應(yīng)于所述多個(gè)固態(tài)光源的溫度和光通量中的至少一個(gè)的變化，而確定所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比；和 對(duì)具有所述第二占空比的所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低所述組合峰值電流。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述方法還包括: 響應(yīng)于所述期望的色點(diǎn)和期望的光通量中的至少一個(gè)的變化，而確定所述脈寬調(diào)制信號(hào)的第二占空比；和 對(duì)具有所述第二占空比的所述各自的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行移相，以降低所述組合峰值電流。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述方法還包括: 通過(guò)使陣列中所包含的相 鄰占空比之間的占空比值差異最大化，組織所述各自占空比的所述陣列。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK103493590SQ201280017825
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月12日
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