專利名稱：可調(diào)顏色光照源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下文涉及光照技術(shù)、照明技術(shù)及相關(guān)技術(shù)。
背景技術(shù)：
在包括多種不同顏色LED的固態(tài)照明裝置中，通常使用脈寬調(diào)制(PWM)來實現(xiàn)對強(qiáng)度和顏色這兩者的控制。例如，Chliwnyj等人在美國專利第5，924，784號中公開了對于不同顏色的兩個以上不同的發(fā)光二極管源進(jìn)行獨立的、基于微處理器的PWM控制，以產(chǎn)生模擬火焰的光。這種PWM控制是眾所周知的，長久以來專用于驅(qū)動LED的真正商業(yè)化PWM 控制器是易得的。例如，參見用于具有PWM輸出和LED驅(qū)動的MC68HC05D98比特微機(jī)的摩托羅拉半導(dǎo)體技術(shù)數(shù)據(jù)表(摩托羅拉股份有限公司，1990)。在PWM中，以固定頻率施加一系列脈沖，并且調(diào)解脈沖寬度以控制施加給發(fā)光二極管的時間積分功率。因此，所施加的時間積分功率與脈沖寬度直接成比例，其中，脈沖寬度可以在0%的占空比(不施加功率)至 100%的占空比(施加功率長達(dá)整個時間間隔)范圍之間。現(xiàn)有PWM光照控制存在一些劣勢。對于典型的紅/綠/藍(lán)式系統(tǒng)，全色PWM控制導(dǎo)致必須提供三個獨立電源，每一個均用于紅色通道、綠色通道和藍(lán)色通道之一，而三個獨立電源中的每一個均必須是能夠以對應(yīng)于脈沖頻率的切換速度來操作的高速開關(guān)式電源。 脈沖頻率必須快于閃爍融合閾值，由頻率高于閃爍融合閾值的光色切換所引起的閃爍變成實質(zhì)上視覺不可感知的。優(yōu)選地，該頻率大約為30Hz或更高等級。用于每個顏色通道的電源還必須包括高精度的脈沖寬度控制。PWM控制器的這些復(fù)雜特性增加了制造成本。在執(zhí)行PWM控制時必然引入的基頻或諧頻部件還具有產(chǎn)生射頻干擾(RFI)的可能性，該射頻干擾在住宅環(huán)境和商業(yè)環(huán)境中可能是成問題的。另一個關(guān)系到PWM光照控制的是LED的脈沖操作可能具有縮短LED使用壽命的可能性。PWM已成為用于包括了紅色通道、綠色通道和藍(lán)色通道(或?qū)τ谶x定顏色或其他特點提供按時平均光照的其他通道集合)光照源的可調(diào)顏色控制的常用方法。然而，還使用了其他方法，典型地是采用不同的脈沖調(diào)解方案。例如，在脈沖頻率調(diào)解中，使用固定寬度的脈沖，而改變脈沖重復(fù)的頻率以達(dá)到可調(diào)顏色控制。這些不同的脈沖調(diào)解方案通常表現(xiàn)出PWM的一些缺點，諸如復(fù)雜及成本高的高速可切換電源、可能產(chǎn)生RFI、以及可能對持續(xù)高速切換的LED使用壽命產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
結(jié)尾處所附的示例性權(quán)利要求提供了一些公開實施方式的非窮盡概括。


本發(fā)明可以采取多種部件和部件布置，以及多種處理操作和處理操作布置的形式。附圖僅是出于闡明優(yōu)選實施方式的目的，而不應(yīng)被解釋為對于本發(fā)明的限制。
圖1圖解地示出了光照系統(tǒng)。圖2圖解地示出了在選定恒定強(qiáng)度水平處用于確定對于不同顏色的開關(guān)設(shè)置的查詢表。圖3圖解地示出了圖1的紅色電源。
具體實施例方式參考圖1，固態(tài)照明系統(tǒng)包括了具有多個紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的光照源10。紅色LED包括小型紅色LED Rl、中型紅色LEDR2和大型紅色LED R3。綠色LED包括小型綠色LED G1、中型綠色LEDG2和大型綠色LED G3。藍(lán)色LED包括小型藍(lán)色LED Bi、 中型藍(lán)色LEDB2和大型藍(lán)色LED B3。在一些情況下，紅色LED的多個集合被稱作紅色通道， 小型紅色LED Rl集合、中型紅色LED R2集合和大型紅色LEDR3集合中的每個均被稱作紅色通道的子通道，對于綠色和藍(lán)色通道及子通道具有相似表達(dá)。多種類型的LED R1、R2、R3、G1、G2、G3、B1、B2、B3橫跨發(fā)光表面或區(qū)域10。在所示實施方式中，紅色LED被分組為LED組，每個LED組均包括一個小型紅色LED R1、一個中型紅色LED R2和一個大型紅色LED R3。類似地，綠色LED被分組為每一組均包括一個小型綠色LED G1、一個中型綠色LED G2和一個大型綠色LED G3的LED組；以及，藍(lán)色LED被分組為每一組均包括一個小型藍(lán)色LED Bi、一個中型藍(lán)色LED B2和一個大型藍(lán)色LED B3 的LED組。然而，該布置是可選的，可使用其他布置來橫跨發(fā)光表面或區(qū)域10來分布多種類型的 LED R1、R2、R3、G1、G2、G3、B1、B2、B3。小型紅色LED Rl電互接(電路未示出)，使得驅(qū)動電流Iki可以流過小型紅色LED R1。在一個方法中，所有小型紅色LED Rl在電串聯(lián)中被適當(dāng)?shù)剡B接，使得驅(qū)動電流Iki可以流過該串聯(lián)。在另一個方法中，N個小型紅色LED的子組可以并聯(lián)連接而這些子組串聯(lián)連接，使得N倍Iki幅值的輸入驅(qū)動電流輸入該串聯(lián)，導(dǎo)致電流Iki流過單獨的小型紅色LEDR1。 后一種布置(其在本文中被稱為具有并聯(lián)因數(shù)N的串-并聯(lián)布置)提高了抵抗開路或一個小型紅色LED Rl的其他高阻抗故障的魯棒性。按照類似方式，中型紅色LED R2電互連，使得驅(qū)動電流IK2可以流過中型紅色LED R2。大型紅色LED R3電互連，使得驅(qū)動電流IK3可以流過大型紅色LED R3。小型綠色LED Gl電互連，使得驅(qū)動電流Iei可以流過小型綠色LED Gl0中型綠色LED G2電互連，使得驅(qū)動電流Ie2可以流過中型綠色LED G2。大型綠色LED G3電互連，使得驅(qū)動電流Ie3可以流過大型綠色LED G3。小型藍(lán)色LED Bl電互連，使得驅(qū)動電流Ibi可以流過小型藍(lán)色LED Bi。 中型藍(lán)色LED B2電互連，使得驅(qū)動電流IB2可以流過中型藍(lán)色LED B2。大型藍(lán)色LED B3電互連，使得驅(qū)動電流Ib3可以流過大型藍(lán)色LED B3?？烧{(diào)顏色控制器包括紅色電源12、綠色電源14、以及藍(lán)色電源16。紅色電源12包括小型紅色LED驅(qū)動器開關(guān)20，其接通或斷開輸入至小型紅色LED Rl的恒定均方根(rms) 電流IK1S。如果小型紅色LED Rl串聯(lián)互連，則恒定rms電流Ikis適當(dāng)?shù)嘏c要流過小型紅色 LED Rl的驅(qū)動電流Iki相等。另一方面，如果小型紅色LED Rl以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)配置互連，則恒定rms電流Ikis適當(dāng)?shù)嘏c要流過小型紅色LED Rl的驅(qū)動電流Iki的N倍相等，艮口，Iris = NX Ieiο因此，當(dāng)小型紅色LED驅(qū)動器開關(guān)20切斷時，沒有驅(qū)動電流流過小型紅色LED Rl,從而這些小型紅色LED Rl不發(fā)光。當(dāng)小型紅色LED驅(qū)動器開關(guān)20接通時，驅(qū)動電流Iki流過小型紅色LED Rl，從而這些小型紅色LED Rl發(fā)光。按照類似方式，紅色電源12包括中型紅色LED驅(qū)動器開關(guān)22，其接通或斷開輸入至中型紅色LED R2的恒定rms電流IK2S。對于純串聯(lián)互連的中型紅色LED R2，IE2S = IE2 ； 然而，對于并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)互連，電流IK2S = NXIK2。再者，通過切換中型紅色LED驅(qū)動器開關(guān)22，可以開啟或關(guān)閉中型紅色LED R2。進(jìn)一步地，紅色電源12包括大型紅色LED 驅(qū)動器開關(guān)對，其接通或切斷輸入至大型紅色LED R3的恒定rms電流Ik3s。對于純串聯(lián)互連的大型紅色LED R3，IE3S = Ie3 ；然而，對于并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)互連，電流I1^s = NXIeso 再者，通過切換大型紅色LED驅(qū)動器開關(guān)對，可以開啟或關(guān)閉大型紅色LED R3。綠色電源14包括小型綠色LED驅(qū)動器開關(guān)30，其可以接通或斷開輸入至小型綠色 LED Gl的恒定rms電流Ieis。如果小型綠色LED Gl串聯(lián)互連，則恒定rms電流Ieis適當(dāng)?shù)嘏c要流過小型綠色LED Gl的驅(qū)動電流Iei相等。另一方面，如果小型綠色LED Gl以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)方式互連，則恒定rms電流Ieis適當(dāng)?shù)嘏c要流過小型綠色LED Gl的驅(qū)動電流Iei的N倍相等，S卩，Igis = NXIgio綠色電源14還包括中型綠色LED驅(qū)動器開關(guān)32， 其接通或斷開輸入至中型綠色LED G2的恒定rms電流Ie2S。如果中型綠色LED G2串聯(lián)互連，則恒定rms電流Ie2s適當(dāng)?shù)嘏c要流過中型綠色LED G2的驅(qū)動電流Ie2相等。另一方面， 如果中型綠色LED G2以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)方式互連，則恒定rms電流Ie2s適當(dāng)?shù)嘏c要流過中型綠色LED G2的驅(qū)動電流Ie2的N倍相等，即，Ie2s = NX Ie2。綠色電源14還包括大型綠色LED驅(qū)動器開關(guān)34，其接通或斷開輸入至大型綠色LED G3的恒定rms電流Ie3S。 如果大型綠色LED G3串聯(lián)互連，則恒定rms電流Ie3s適當(dāng)?shù)嘏c要流過大型綠色LED G3的驅(qū)動電流Ie3相等。另一方面，如果大型綠色LED G3以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)配置互連， 則恒定rms電流Ie3s適當(dāng)?shù)嘏c要流過大型綠色LED G3的驅(qū)動電流Ie3的N倍相等，S卩，Ig3s = NXIg30藍(lán)色電源16包括小型藍(lán)色LED驅(qū)動器開關(guān)40，其接通或斷開輸入至小型藍(lán)色LED Bl的恒定rms電流IB1S。如果小型藍(lán)色LED Bl串聯(lián)互連，則恒定rms電流Ibis適當(dāng)?shù)嘏c要流過小型藍(lán)色LED Bl的驅(qū)動電流Ibi相等。另一方面，如果小型藍(lán)色LED Bl以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)配置互連，則恒定rms電流Ibis適當(dāng)?shù)嘏c要流過小型藍(lán)色LED Bl的驅(qū)動電流 IBl的N倍相等，S卩，Ibis = NXIbio藍(lán)色電源16還包括中型藍(lán)色LED驅(qū)動器開關(guān)42，其接通或斷開輸入至中型藍(lán)色LED B2的恒定rms電流IB2S。如果中型藍(lán)色LED B2串聯(lián)互連， 則恒定rms電流適當(dāng)?shù)嘏c要流過中型藍(lán)色LED B2的驅(qū)動電流Ib2相等。另一方面，如果中型藍(lán)色LED B2以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)配置互連，則恒定rms電流Ib2s適當(dāng)?shù)嘏c要流過中型藍(lán)色LED B2的驅(qū)動電流Ib2的N倍相等，即IB2S = NX IB2。藍(lán)色電源16還包括大型藍(lán)色LED驅(qū)動器開關(guān)44，其接通或斷開輸入至大型藍(lán)色LED B3的恒定rms電流IB3S。如果大型藍(lán)色LED B3串聯(lián)互連，則恒定rms電流Ib3s適當(dāng)?shù)嘏c要流過大型藍(lán)色LED B3的驅(qū)動電流Ib3相等。另一方面，如果大型藍(lán)色LED B3以具有并聯(lián)因數(shù)N的串并聯(lián)配置互連，則恒定rms電流^s適當(dāng)?shù)嘏c要流過大型藍(lán)色LED B3的驅(qū)動電流Ib3的N倍相等，S卩，Ib3s = NXIbso為了理解圖1的系統(tǒng)如何在沒有復(fù)雜的脈沖調(diào)制及相應(yīng)的RFI可能性的情況下提供通用可調(diào)顏色控制，考慮以下系統(tǒng)在該系統(tǒng)中紅色LED電流‘、‘、‘施加至小型紅色LED R1、中型紅色LED R2、和大型紅色LED R3的各自集合，各集合提供三種相應(yīng)的各光功率等級為P1、2XP1和4XP1的紅光；其中，相似地，在該系統(tǒng)中綠色LED電流Iei、Ie2、Ie3施加至小型LED G1、中型LED G2、大型綠色LED G3的各自集合，各集合提供三種相應(yīng)的各光功率等級為Pl、2XPl和4XP1的綠光；以及在該系統(tǒng)中，藍(lán)色LED電流Ibi、IB2, Ib3施加至小型LED Bi、中型LED B2、大型藍(lán)色LED B3的各自集合，各集合提供三種相應(yīng)的各光功率等級為P1、2XP1和4XP1的藍(lán)光。表1示出了通過照明各種給定顏色通道的小型LED集合、 中型LED集合、大型LED集合對于給定顏色通道(例如，紅色通道、綠色通道或藍(lán)色通道) 可獲得的功率等級。對于三個顏色通道，對應(yīng)了八個可能等級(包括零功率，即關(guān)閉；在沒有計算零功率的情況下對應(yīng)了七個可能等級)。表 權(quán)利要求
1.一種可調(diào)顏色光照源，包括多個第一顏色LED芯片集合；至少一個附加顏色的至少一個附加集合的多個LED芯片；電源，所述電源具有多個對應(yīng)于所述第一顏色LED芯片集合和所述至少一個附加顏色的LED芯片集合的恒定rms電流輸出，所述恒定rms電流輸出與對應(yīng)的所述第一顏色LED 芯片集合和所述至少一個附加顏色的LED芯片集合操作地連接；以及控制器，被配置為選擇性開啟或關(guān)閉所述電源的選定的恒定rms電流輸出以產(chǎn)生選定顏色的光照。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述控制器被進(jìn)一步配置為調(diào)整所述電源的所述恒定rms電流輸出的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，與所述第一顏色LED芯片集合操作地連接的所述rms電流輸出包括不同幅值的rms電流輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述多個第一顏色LED芯片集合包括第一尺寸的所述第一顏色的至少一個第一 LED芯片以及第二尺寸的所述第一顏色的至少一個第二 LED芯片，所述第二尺寸大于所述第一尺寸，其中，與所述第一顏色的所述至少一個第一 LED芯片操作地連接的所述rms電流輸出具有小于與所述第一顏色的所述至少一個第二 LED芯片操作地連接的所述rms電流輸出的rms電流幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述電源的所述多個恒定rms電流輸出為恒定直流電流輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中(i)所述多個第一顏色LED芯片集合包括至少三個第一顏色LED芯片集合，以及(ii) 所述控制器通過選擇性開啟或關(guān)閉選定的、與所述至少三個第一顏色LED芯片集合操作地連接的恒定rms電流輸出可以選擇性地產(chǎn)生所述第一顏色的至少七個不同的光功率等級。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述至少一個附加顏色的至少一個附加集合的多個LED芯片包括多個第二顏色LED芯片集合以及多個第三顏色LED芯片集合，其中(i)所述多個第二顏色LED芯片集合包括至少三個第二顏色LED芯片集合，以及(ii) 所述控制器通過選擇性開啟或關(guān)閉選定的、與所述至少三個第二顏色LED芯片集合操作地連接的恒定rms電流輸出可以選擇性地產(chǎn)生所述第二顏色的至少七個不同的光功率等級； 以及(i)所述多個第三顏色LED芯片集合包括至少三個第三顏色LED芯片集合，以及(ii) 所述控制器通過選擇性開啟或關(guān)閉選定的、與所述至少三個第三顏色LED芯片集合操作地連接的恒定rms電流輸出可以選擇性地產(chǎn)生所述第三顏色的至少七個不同的光功率等級。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述至少一個附加顏色的至少一個附加集合的多個LED芯片包括多個第二顏色LED芯片集合以及多個第三顏色LED芯片集合，其中(i)所述多個第一顏色LED芯片集合包括至少兩個第一顏色LED芯片集合，以及(ii) 所述控制器通過選擇性開啟或關(guān)閉選定的、與所述至少兩個第一顏色LED芯片集合操作地連接的恒定rms電流輸出可以選擇性地產(chǎn)生不包括零功率的、所述第一顏色的至少三個不同的光功率等級；(i)所述多個第二顏色LED芯片集合包括至少兩個第二顏色LED芯片集合，以及(ii) 所述控制器通過選擇性開啟或關(guān)閉選定的、與所述至少兩個第二顏色LED芯片集合操作地連接的恒定rms電流輸出可以選擇性地產(chǎn)生不包括零功率的、所述第二顏色的至少三個不同的光功率等級；以及(i)所述多個第三顏色LED芯片集合包括至少兩個第三顏色LED芯片集合，以及(ii) 所述控制器通過選擇性開啟或關(guān)閉選定的、與所述至少兩個第三顏色LED芯片集合操作地連接的恒定rms電流輸出可以選擇性地產(chǎn)生不包括零功率的、所述第三顏色的至少三個不同的光功率等級；因此，所述可調(diào)顏色光照源可以選擇性地產(chǎn)生顏色和強(qiáng)度的至少64種不同組合中的任何一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述至少一個附加顏色的至少一個附加集合的多個LED芯片包括多個第二顏色LED芯片集合以及多個第三顏色LED芯片集I=I ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可調(diào)顏色光照源，其中所述第一顏色、所述第二顏色和所述第三顏色是三原色，其可組合產(chǎn)生為白光的選定顏色的光照。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述控制器不采用脈沖調(diào)制來產(chǎn)生選定顏色的光照。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述控制器不采用脈沖寬度調(diào)制或脈沖頻率調(diào)制來產(chǎn)生選定顏色的光照。
13.—種可調(diào)顏色光照源，包括第一顏色通道，至少包括第一子通道和第二子通道，該第一子通道和該第二子通道可獨立地選擇性接通或斷開以產(chǎn)生具有不包括零強(qiáng)度的至少三個不同可選強(qiáng)度等級的第一顏色光照；第二顏色通道，至少包括第一子通道和第二子通道，該第一子通道和該第二子通道可獨立地選擇性接通或斷開以產(chǎn)生具有不包括零強(qiáng)度的至少三個不同可選強(qiáng)度等級的第二顏色光照；第三顏色通道，至少包括第一子通道和第二子通道，該第一子通道和該第二子通道可獨立地選擇性接通或斷開以產(chǎn)生具有不包括零強(qiáng)度的至少三個不同可選強(qiáng)度等級的第三顏色光照；設(shè)置所述第一顏色通道、所述第二顏色通道和所述第三顏色通道使得所述第一顏色、 所述第二顏色和所述第三顏色的光照組合以產(chǎn)生源光照；以及控制器，與所述第一顏色通道、所述第二顏色通道和所述第三顏色通道通信以選擇性地接通或斷開所述第一顏色通道、所述第二顏色通道和所述第三顏色通道的子通道以將所述源光照調(diào)整至顏色和強(qiáng)度的至少64個不同組合中選定的一個。
14.一種可調(diào)顏色光照方法，包括(i)使用一個或多個第一恒定rms電流操作LED芯片的第一子集以產(chǎn)生第一選定顏色；以及(ii)使用一個或多個第二恒定rms電流操作LED芯片的第二子集以產(chǎn)生不同于所述第一選定顏色的第二選定顏色，所述操作(ii)在時間上處于所述操作(i)之后。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述控制器不采用脈沖調(diào)制來產(chǎn)生選定顏色的光照。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可調(diào)顏色光照源，其中，所述控制器不采用脈沖寬度調(diào)制或脈沖頻率調(diào)制來產(chǎn)生選定顏色的光照。
全文摘要
一種可調(diào)顏色光照源，包括第一顏色通道，至少包括第一子通道和第二子通道，第一子通道和第二子通道可獨立地選擇性接通或斷開以產(chǎn)生具有不包括零強(qiáng)度的至少三種不同可選擇強(qiáng)度等級的第一顏色光照；第二顏色通道，至少包括第一子通道和第二子通道，第一子通道和第二子通道可獨立地選擇性接通或斷開以產(chǎn)生具有不包括零強(qiáng)度的至少三種不同可選擇強(qiáng)度等級的第二顏色光照；第三顏色通道，至少包括第一子通道和第二子通道，第一子通道和第二子通道可獨立地選擇性接通或斷開以產(chǎn)生具有不包括零強(qiáng)度的至少三種不同可選擇強(qiáng)度等級的第三顏色光照；設(shè)置第一顏色通道、第二顏色通道和第三顏色使得第一顏色光照、第二顏色光照和第三顏色光照組合以產(chǎn)生源光照；以及，控制器，其與第一顏色通道、第二顏色通道和第三顏色通信以選擇性接通或斷開第一顏色通道、第二顏色通道和第三顏色通道的子通道以將源光照調(diào)整到至少六十四種不同顏色中選定的一種，光源包括具有用于產(chǎn)生不同通道顏色光照的輸入通道的光源，以及按照時分多路復(fù)用方式選擇性地向輸入通道通電以產(chǎn)生選定顏色光照的電源。
文檔編號H01L33/00GK102239573SQ200980146198
公開日2011年11月9日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者王健, 申東樹 申請人:Ge照明解決方案有限責(zé)任公司