LED光源和用于調(diào)節(jié)LED光源的色調(diào)或色溫的方法技術(shù)

本申請公開了一種LED光源和用于調(diào)節(jié)LED光源的色調(diào)或色溫的方法。在光源中，多個(gè)并聯(lián)LED串或列R、G、B按時(shí)間共享同一電流源12.用與LED串串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)Q1、Q2、Q3將電流分配至LED串。用專用的脈寬調(diào)制顏色控制信號C1、C2、C3控制各半導(dǎo)體開關(guān)和相應(yīng)LED串。脈寬調(diào)制控制信號控制半導(dǎo)體開關(guān)Q1、Q2、Q3和LED串R、G、B每次一個(gè)順序地激活，并在相應(yīng)脈寬調(diào)制控制信號C1、C2、C3限定的時(shí)間從公共電流源12獲取電流。該控制建立色調(diào)和色溫調(diào)節(jié)，其不依賴于共享的電流源的工作。通過兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色信號A、B可控制光源的色溫或色調(diào)調(diào)節(jié)，且在LED光源中由信號A、B通過邏輯運(yùn)算(如NOR、XOR、AND運(yùn)算)形成所需數(shù)量的脈寬調(diào)制顏色控制信號C1、C2、C3。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
LED光源和用于調(diào)節(jié)LED光源的色調(diào)或色溫的方法
本專利技術(shù)涉及LED光源，特別地，涉及調(diào)節(jié)LED光源的色調(diào)和色溫。
技術(shù)介紹
LED(發(fā)光二極管)照明在各種各樣的使用中越來越常見.特別地，LED光源的優(yōu)點(diǎn)包括它們的能量效率和長的服務(wù)壽命。LED光源還可以在車內(nèi)使用，作為主要照明和夜間照明。另外，LED光源還非常適于實(shí)現(xiàn)建筑、船只和其它類似物的安全照明。RGB(紅-綠-藍(lán))指光的三原色：紅、綠和藍(lán)，由這三種顏色可以形成其它顏色和白色。傳統(tǒng)的單個(gè)LED可以僅發(fā)送可以是這三原色之一的單色(單顏色)光。為了產(chǎn)生更多顏色，三個(gè)LED可以一起用于RGB混合。原理上，RGBLED為彼此接近放置的三個(gè)單色LED，通常在同一封裝中，并且LED的顏色為紅、綠和藍(lán)。當(dāng)RGB-LED中的所有LED按比例發(fā)出相同的發(fā)光強(qiáng)度，并且使用正確類型的光學(xué)元件時(shí)，RGB-LED發(fā)出的光對人眼呈現(xiàn)白色。通過調(diào)節(jié)光源中不同顏色的LED的發(fā)射功率，可以容易地改變RGB-LED的色溫.通常，多數(shù)調(diào)節(jié)方法旨在影響正向電流(forwardcurrent)的值。用于調(diào)節(jié)LED光源的光強(qiáng)的常用方法是使用脈寬調(diào)制(PWM)，即調(diào)制給送到光源的電力。當(dāng)通過脈寬調(diào)制進(jìn)行控制時(shí)，給送至LED的電流的最大值是恒定的，而電流的平均值通過相對于循環(huán)時(shí)間調(diào)節(jié)電流脈沖的長度(導(dǎo)通時(shí)間)來控制.典型地，使用高于至少200Hz的開關(guān)頻率，使得人眼不能檢測到光的閃爍。在RGB光源的情況下，每個(gè)單色LED或LED串的發(fā)光強(qiáng)度被單獨(dú)地調(diào)節(jié)，并且每個(gè)單色LED或LED串具有自己的恒流調(diào)節(jié)器。因此，RGB-LED光源的顏色改變和調(diào)光(dimming)需要三個(gè)PWM信號，每個(gè)信號調(diào)制給送到一個(gè)LED串的電力。這種方案存在一些缺點(diǎn)和問題。光源的電力輸入非常像脈沖，并且電流輸入在光源的額定電流的0-300％的范圍內(nèi)變化。每個(gè)單獨(dú)的PWM信號的脈沖比率的改變影響色調(diào)和調(diào)光二者。僅在100％電力(PWM信號的組合脈寬(combinedpulsewidth)為100％)處存在色調(diào)的全分辨率。當(dāng)LED調(diào)光時(shí)，色調(diào)的分辨率變得較差，并且色調(diào)在每個(gè)步驟處改變.根據(jù)恒定電流調(diào)節(jié)器的容差，相鄰LED串的色調(diào)和強(qiáng)度不同。LED燈具的升溫使得這種現(xiàn)象惡化。另一種已知的方案是恒流衰減(constantcurrentreduction，CCR)，其中LED正向電流的幅度被線性調(diào)節(jié).在這種方案中，每個(gè)LED光源的LED串中的每個(gè)顏色組件具有其自己的可調(diào)節(jié)的電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器被用來通過單獨(dú)地調(diào)節(jié)每個(gè)顏色組件的LED串的電流來實(shí)現(xiàn)光源的顏色改變和調(diào)光。這種方案也存在一些缺點(diǎn)和問題。僅在100％功率處存在色調(diào)的全分辨率。當(dāng)LED光源調(diào)光時(shí)，色調(diào)的分辨率變得較差，并且色調(diào)在每個(gè)步驟處改變.甚至在100％功率時(shí)，顏色的分辨率也差，這是因?yàn)長ED具有特定的最小電流，LED的工作低于該電流。隨著電流的變化，LED的強(qiáng)度并不是線性變化，這使得難以計(jì)算色調(diào)，并且部分地由于這一現(xiàn)象，色調(diào)隨著調(diào)光而改變。控制光源的微控制器需要檢查LED光源中的任一顏色組件的電流不在LED的最小電流之下.如果電流即將低于最小值，則必須關(guān)閉有問題的顏色組件，或者將其電流提升至最小水平。由于每個(gè)顏色的LED必須具有至少最小電流，因而LED光源中白光的最小強(qiáng)度被限制為LED最小電流的三倍.相鄰的LED串的色調(diào)和強(qiáng)度根據(jù)它們的恒流調(diào)節(jié)器的容差而不同.LED光源的不均勻的升溫使得這一現(xiàn)象惡化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是一種具有色調(diào)或色溫調(diào)節(jié)的LED光源，其中減輕或至少部分地避免了現(xiàn)有技術(shù)的問題和缺點(diǎn)。利用根據(jù)所附獨(dú)立權(quán)利要求的LED光源和調(diào)節(jié)方法可以實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的目的。從屬權(quán)利要求中公開了本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。本專利技術(shù)的一個(gè)方面是一種LED光源，其包括LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的至少三個(gè)串聯(lián)連接，這些串聯(lián)連接為并聯(lián)配置，并且適于按照時(shí)間共享公共電流源，并且該LED光源還包括色調(diào)或色溫控制器，其適于提供至少三個(gè)脈寬調(diào)制控制信號，從而控制LED串和半導(dǎo)體開關(guān)的所述至少三個(gè)串聯(lián)連接每次一個(gè)順序地激活，并且在由所述脈寬調(diào)制控制信號中相應(yīng)的一個(gè)信號限定的時(shí)間從所述公共電流源獲取電流，所述色調(diào)或色溫控制器適于由兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號形成所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述公共電流源的電流可調(diào)節(jié)以用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少三個(gè)LED串適于分別發(fā)出至少兩種不同的顏色。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出兩種、三種或四種不同顏色的LED串。在一個(gè)實(shí)施例中，所述光源為RGB-LED光源，并且所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出紅光的第一LED串、基本發(fā)出綠光的第二LED串和基本發(fā)出藍(lán)光的第三LED串。在一個(gè)實(shí)施例中，所述光源為RGBW-LED光源，并且其中所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出紅光的第一LED串、基本發(fā)出綠光的第二LED串、基本發(fā)出藍(lán)光的第三LED串和基本發(fā)出白光的第四LED串。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出白光的第一LED串和第二LED串，以及至少一個(gè)發(fā)出非白光的LED串。在一個(gè)實(shí)施例中，LED光源包括：第一LED組以及至少一個(gè)并聯(lián)的LED組，第一LED組具有并聯(lián)配置的LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的所述至少三個(gè)串聯(lián)連接，至少一個(gè)并聯(lián)的LED組具有相應(yīng)的并聯(lián)配置的LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的至少三個(gè)串聯(lián)連接，所述至少一個(gè)并聯(lián)的LED組每個(gè)都具有其自己的公共的時(shí)間共享的電流源，并且其中色調(diào)或色溫控制器的所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號適于并行地同時(shí)控制所有LED組，由此同時(shí)控制所有LED組中相應(yīng)的LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的串聯(lián)連接以將其激活并且在由相應(yīng)的脈寬調(diào)制控制信號限定的時(shí)間從所述公共電流源獲取電流。本專利技術(shù)的一個(gè)方面是一種用于調(diào)節(jié)根據(jù)本專利技術(shù)的任何實(shí)施例的LED光源的色調(diào)或色溫的方法，該方法包括通過所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號來控制LED光源的色調(diào)或色溫，以及在LED光源中由所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號形成所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號.在一個(gè)實(shí)施例中，所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號的狀態(tài)順序地形成至少三個(gè)狀態(tài)組合，其中每個(gè)狀態(tài)組合表示所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號中的一個(gè).在一個(gè)實(shí)施例中，所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號的上升沿基本同時(shí)，并且其中由所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號通過邏輯運(yùn)算形成所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號，其中該邏輯運(yùn)算優(yōu)選為邏輯或非(NOR)、異或(XOR)以及與(AND)運(yùn)算.在一個(gè)實(shí)施例中，所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號的上升沿基本一致，并且其中由所述兩個(gè)控制信號通過邏輯運(yùn)算形成四個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號，在每個(gè)控制循環(huán)中，所述四個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號中的兩個(gè)是可用的，而所述四個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號中的另外兩個(gè)是選擇性地可選的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號的上升沿具有相位差，并且其中由所述兩個(gè)控制信號通過邏輯運(yùn)算形成四個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號。本專利技術(shù)的一個(gè)方面是一種燈具，包括根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的LED光源。本專利技術(shù)的一個(gè)方面是一種發(fā)光系統(tǒng)，包括根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的LED光源以及用于通過根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的方法來調(diào)節(jié)LED光源的色調(diào)或色溫的控制裝置。附圖說明現(xiàn)在將結(jié)合優(yōu)選的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種LED光源，包括LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的至少三個(gè)串聯(lián)連接，這些串聯(lián)連接為并聯(lián)配置，并且適于按照時(shí)間共享公共電流源，并且所述LED光源還包括色調(diào)或色溫控制器，所述色調(diào)或色溫控制器適于提供至少三個(gè)脈寬調(diào)制控制信號，以控制LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的所述至少三個(gè)串聯(lián)連接每次一個(gè)順序地激活，并且在由所述脈寬調(diào)制控制信號中相應(yīng)的一個(gè)限定的時(shí)間從所述公共電流源獲取電流，其中，所述色調(diào)或色溫控制器適于由兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號形成所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號。

【技術(shù)特征摘要】
2016.02.24 FI 201651431.一種LED光源，包括LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的至少三個(gè)串聯(lián)連接，這些串聯(lián)連接為并聯(lián)配置，并且適于按照時(shí)間共享公共電流源，并且所述LED光源還包括色調(diào)或色溫控制器，所述色調(diào)或色溫控制器適于提供至少三個(gè)脈寬調(diào)制控制信號，以控制LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的所述至少三個(gè)串聯(lián)連接每次一個(gè)順序地激活，并且在由所述脈寬調(diào)制控制信號中相應(yīng)的一個(gè)限定的時(shí)間從所述公共電流源獲取電流，其中，所述色調(diào)或色溫控制器適于由兩個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號形成所述至少三個(gè)脈寬調(diào)制顏色控制信號。2.如權(quán)利要求1所述的LED光源，其中，所述公共電流源的電流能夠調(diào)節(jié)以用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)。3.如權(quán)利要求1所述的LED光源，其中，所述至少三個(gè)LED串適于分別發(fā)出至少兩種不同的顏色。4.如權(quán)利要求1所述的LED光源，其中，所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出兩種、三種或四種不同顏色的LED串。5.如權(quán)利要求1所述的LED光源，其中，所述光源為RGB-LED光源，并且其中所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出紅光的第一LED串、基本發(fā)出綠光的第二LED串以及基本發(fā)出藍(lán)光的第三LED串。6.如權(quán)利要求1所述的LED光源，其中，所述光源為RGBW-LED光源，并且其中所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出紅光的第一LED串、基本發(fā)出綠光的第二LED串、基本發(fā)出藍(lán)光的第三LED串以及基本發(fā)出白光的第四LED串。7.如權(quán)利要求1所述的LED光源，其中，所述至少三個(gè)LED串包括基本發(fā)出白光的第一LED串和第二LED串以及至少一個(gè)發(fā)出非白光的LED串。8.如權(quán)利要求1所述的LED光源，包括第一LED組以及至少一個(gè)并聯(lián)的LED組，所述第一LED組具有并聯(lián)配置的LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的所述至少三個(gè)串聯(lián)連接，所述至少一個(gè)并聯(lián)的LED組具有并聯(lián)配置的LED串和半導(dǎo)體開關(guān)裝置的相應(yīng)的至少...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：O·圖侖尼，
申請(專利權(quán))人：泰克諾維爾有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：芬蘭,FI