CN101529979A

CN101529979A - 用于测量多个光源中选定的单个光源的通量的方法和设备

Info

Publication number: CN101529979A
Application number: CNA2007800398924A
Authority: CN
Inventors: E·纽兰斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-09-09
Also published as: US20100315623A1; TW200833174A; EP2078447A1; JP2010507889A; WO2008050282A1

Abstract

本发明提供了一种用于测量多个光源中选定的单个光源的通量的方法，其中每个光源受到相关脉冲宽度调制信号的控制，并且在相关光源发光的时间周期的第一端处每个脉冲宽度调制信号具有第一逻辑电平间隔，以及在所述时间周期的剩余时间期间其具有第二电平间隔。根据本发明的方法包括：通过将在与作为所要测量的单个光源的第一逻辑电平间隔相同的端处具有第一逻辑电平间隔的所有光源的脉冲宽度调制信号的高电平间隔转移到时间周期的第二端，从而时间反转该脉冲宽度调制信号(通常这适用于所有光源的脉冲宽度调制信号)；以及测量在该时间周期的第一端处选定的单个光源的通量。

Description

用于测量多个光源中选定的单个光源的通量的方法和设备

技术领域

本发明总的涉及测量多个光源中的单个光源的通量，尤其涉及测量具有不同颜色的多个受控于PWM的LED光源中的LED光源的通量。

背景技术

用于提供多种颜色的照明系统通常包括多个光源，它们设置在彼此的环境中，每个光源提供单一的颜色。观察者体验到这些光源发出的光好像只包含一种颜色。所体验到的颜色取决于每个特定光源的颜色的相对强度。

在本领域中，光源的强度也称作通量，并且能够由流过该光源的电流量对其进行控制。该电流通常是在第一逻辑电平与第二逻辑电平之间交变的脉冲宽度调制电流或者另一个时间复用(time multiplexed)驱动。

然而，由于例如寿命或者温度的影响，作为光源电流的函数的通量的量可以改变。因此，为了在阵列中获得希望颜色的光，于是必须利用颜色传感器测量所生成的颜色值，或者测量每个单独的光源的通量。在后一种情况中，希望在没有其他光源影响的情况下测量单一的光源的通量。然而，当光源的强度受到脉冲宽度调制时，单个的光源通常在调制时间周期开始时全部发光，并且在不同时刻关闭。

因此，确定由一个单一的光源输出的通量的量变得困难，并且仅能够通过基于各种测量值计算这些量来间接地完成。

发明目的

本发明的目的是提供一种用于测量多个光源中选定的单个光源的通量的方法和设备，其中确定所述光源的通量更加容易和更加可靠。

发明内容

本发明提供了一种用于测量多个光源中选定的单个光源的通量的方法，其中每个光源受到相关脉冲宽度调制信号的控制，并且在相关光源发光的时间周期的第一端(extremity)处每个脉冲宽度调制信号具有第一逻辑电平间隔，以及在所述时间周期的剩余时间期间其具有第二电平间隔。一般而言，第一电平可以是逻辑高电平，而第二电平可以是逻辑低电平，但是也可以应用负逻辑。此外，该时间间隔的第一端可以一般是时间周期的开始，但也可以是其结束。根据本发明的方法包括：通过把在单个光源将被测量的第一逻辑电平间隔的相同端处具有第一逻辑电平间隔的所有光源的脉冲宽度调制信号的高电平间隔转移到时间周期的第二端，来时间反转(time inverting)所述脉冲宽度调制信号(通常这适用于所有光源的脉冲宽度调制信号)；以及测量该时间周期的第一端处选定的单个光源的通量。所要测量的单个光源的脉冲宽度调制信号未被时间转移(shifted)，并且如果未被测量的信号中的任意一个在该时间间隔的第二端处已经具有第一逻辑电平，则该信号的第一逻辑电平也不会被时间转移。因此，在时间周期的第一端处，例如在其开始时，在实施了根据本发明的方法之后，除了其通量必须进行测量的光源的具有第一逻辑电平(例如高电平)的信号之外，与光源有关的所有信号具有第二逻辑电平，例如低电平。例如当一个单独的光源未被测量时，其还可以在时间周期开始时发光，并且所有其他的单独的光源在未被测量时，可以在该时间周期结束时发光，反之亦然。清楚的是，在这种情况下，不必反转所有的单独的光源，而是仅反转在光源将被测量的相同端处发光的那些光源。

此外，可以将所要测量的光源的脉冲宽度调制信号时间转移到该时间周期的结束处。

本发明的重要优点在于测量单独光源的通量被有效地并以简单方式与其他光源分离。能够直接测量每个通量，而不必权衡或者分散其他通量。因此，该方法和设备变得更加可靠和简单。

该方法还可以包括连续选择第二光源以及重复上述步骤的步骤，可以重复该步骤直到测量了所有光源为止。其中，当光源具有连续地处于第一逻辑电平(例如高电平)的脉冲宽度调制控制信号时出现了问题。在这种情况下，反转脉冲宽度调制信号的步骤不会导致处于所述时间周期的第一端处的具有第二逻辑电平脉冲宽度调制信号的间隔。因此，根据本发明的方法可以包括步骤：在一定量的时间限制其第一逻辑电平间隔覆盖了全部时间周期的光源的第一逻辑电平间隔。该步骤能够实现测量多个光源中选定的单独光源的通量，同时至少一个光源具有全工作周期。通常，仅限制第一逻辑电平非常少量的时间，例如在所述时间周期的百分之0到百分之1之间。这样的间隔可能对于实施测量而言足够长，同时通量的差别非常小以至于不会被观察者注意到。

根据本发明的方法还可以包括步骤：将所有光源的第一逻辑电平间隔限制在时间周期的开始处，测量所述时间周期的第一端处的通量，以便通过从具有光源的测量值减去无光时的测量值来减少环境噪声的影响。

通过从高电平值减去具有补充工作周期的反转的脉冲宽度调制信号，可以实施脉冲宽度调制信号的反转。当利用一般可以获得的脉冲宽度调制设备作为实施根据本发明方法的设备的一部分时，该步骤是特别有利的，这是因为一般可以获得的脉冲宽度调制设备通常不能按照上述方式反转该脉冲宽度调制信号。

根据本发明的方法还可以包括为了精确而重复任意的步骤或者测量。

本发明还涉及一种用于实施所述方法的设备，并且特别地提供了一种用于测量多个光源中选定的单个光源的通量的设备，其中：

-每个光源受到相应的脉冲宽度调制信号的控制；

-每个脉冲宽度调制信号可以在第一逻辑电平与第二逻辑电平之间切换；

-每个脉冲宽度调制信号在时间周期的第一端处的第一间隔期间具有第一逻辑电平，在该间隔期间相关光源发光，以及在该时间周期的其他时间期间的第二间隔期间具有第二逻辑电平；

该设备包括：

-用于在第一端和第二端中确定端的装置，在所确定的端处选定的光源具有在时间周期期间的处于第一逻辑电平的第一间隔；

-用于通过将第一逻辑电平间隔转移到时间周期的第二端，时间反转在所确定的端处具有处于第一逻辑电平的第一间隔的除将被测量的单独光源之外的所有光源的脉冲宽度调制信号的装置；

用于在该时间周期的第一端处测量选定的单独光源的通量的装置。所述设备可以包括传感器和微控制器。

此外，本发明涉及设有至少两个光源的这样的设备。

在实际的实施例中，至少一个光源可以包括LED，并且一般多个光源包括多个LED，例如其中每个LED生成不同颜色的光。

以下将参照附图阐述本发明。

附图说明

图1a示出根据现有技术的用于控制光源的脉冲宽度调制信号的曲线图；

图1b示出由根据本发明的方法提供的脉冲宽度调制信号的曲线图；

图2a示出其中两个信号具有全工作周期的脉冲宽度调制信号的曲线图；

图2b示出图2a的脉冲宽度调制信号的曲线图，其中所述两个信号在第一间隔期间具有第二逻辑电平。

具体实施方式

图1a示出根据现有技术的用于控制光源的三个脉冲宽度调制信号R、G、B的曲线图。该脉冲宽度调制具有时间周期7。第一信号R在第一间隔1期间具有第一逻辑电平I并且在第二间隔2期间具有第二逻辑电平II。第二信号G在第一间隔3期间具有第一逻辑电平I并且在第二间隔4期间具有第二逻辑电平II。第三信号R在第一间隔5期间具有第一逻辑电平I并且在第二间隔6期间具有第二逻辑电平II。第二信号G的第一间隔3和第三信号B的第一间隔5覆盖了第一信号R的第一间隔1，因此不可能仅测量信号R的存在。

图1b示出利用根据本发明的方法处理的图1a中用于控制光源的三个脉冲宽度调制信号R、G’、B’的曲线图。第一信号R是其通量将要被测量的信号，其与图1a的第一信号R相比未改变。

第二信号G’是由图1a的第二信号G通过反转其脉冲宽度调制而获得的。第二信号G的第一逻辑电平I的间隔3已经从时间周期7的第一端A(即开始端)转移到时间周期7的第二端B(即结束端)，从而变成第二信号G’的第一逻辑电平I的间隔3’。第二信号G的第二逻辑电平II的间隔4已经转移到时间周期7的第一端A(即开始端)，从而变成第二信号G’的第二逻辑电平I的间隔4’。

第三信号B’是由图1a的第三信号B通过反转其脉冲宽度调制而获得的。第二信号B的第一逻辑电平I的间隔5已经从时间周期7的第一端A(即开始端)转移到时间周期7的第二端B(即结束端)，从而变成第二信号B’的第一逻辑电平I的间隔5’。第二信号B的第二逻辑电平II的间隔6已经转移到时间周期7的第一端A(即开始端)，从而变成第二信号B’的第二逻辑电平I的间隔6’。

箭头m表示时间周期7的第一端A附近的点，在时间周期7中仅第一信号R具有第一逻辑电平I值，第二信号G’和第三信号B’均具有第二逻辑电平值。在这些点处，一般而言，能够在没有所述多个光源中的其他光源的影响的情况下对受到第一信号控制的光源的通量进行测量。

图2a示出具有三个脉冲宽度调制信号R”、B”、G”的曲线图，其中第二信号G”和第三信号B”具有全工作周期，即第二信号G”和第三信号B”在整个时间周期7期间分别具有第一逻辑值I的间隔8和第一逻辑电平I的间隔9。在这种情况下，使时间信号反转并不能提供其中第一信号R”具有第一逻辑电平以及第二信号G”和第三信号B”具有第二逻辑电平的间隔。本发明通过将光源的第一逻辑电平间隔限制在时间周期7的第一端A处或者时间周期7的第二端B处来解决这个问题。

图2b示出三个脉冲宽度调制信号R”、G”’和B”’。该第一脉冲宽度调制信号R”与图2a相比未改变，其在时间周期7期间具有第一逻辑电平I的间隔10和第二逻辑电平值II的间隔11。该第二信号G”’在时间周期7的第一端A处具有第二逻辑电平II的间隔10，以及在时间周期7的剩余时间期间具有第一逻辑电平I。第三信号B”’在时间周期7的第一端A处也具有第二逻辑电平II的间隔10，并且在时间周期7的剩余时间期间具有第一逻辑电平I。这能够实现对受到第一信号R”控制的光源的通量进行测量。如果第一信号R”也具有全工作周期，则还能够将第一间隔10选定在时间周期7的第二端B处。

一种用于实施上述方法的设备至少可以包括用于感测通量的传感器和用于至少生成脉冲宽度调制信号的微控制器。该设备还至少可以包括光源，例如LED。

根据需要，本文中公开了本发明的具体实施例，并且可以理解，所公开的实施例仅仅是本发明的示范性实例，其能够以多种形式实施。因此，本文中公开的特定结构和功能细节不应解释为限制，而应仅仅作为权利要求的基础，以及作为用于教导本领域技术人员以实际的任何适当的具体结构多样地使用本发明的代表性基础。

而且，本文中使用的术语和短语的意图不是限制；而是提供对本发明的可理解的说明。本文中使用的术语“一个”被限定为一个或者多于一个。本文中使用的术语其他被限定为至少第二个或更多。本文中使用的术语包括和/或具有被限定为包括(即开放式语言)。本文中使用的术语高电平被限定为正逻辑(即高的电压或信号电平)，但是本领域技术人员应当清楚，也可以应用负逻辑。

Claims

1.用于测量多个光源中选定的单独光源的通量的方法，其中：

-每个光源受到相关脉冲宽度调制信号的控制；

-每个脉冲宽度调制信号在第一逻辑电平与第二逻辑电平之间切换；

-每个脉冲宽度调制信号在相关光源发光的时间周期的第一端处的第一间隔期间具有第一逻辑电平，以及在所述时间周期的剩余时间期间的第二间隔期间具有第二逻辑电平；

该方法包括以下步骤：

-在第一端和第二端中确定端，在所确定的端处选定的光源具有在时间周期期间的处于第一逻辑电平的第一间隔；

-通过将第一逻辑电平间隔转移到所述时间周期的第二端，时间反转在所确定端处具有第一逻辑电平的第一间隔的除将被测量的单独光源之外的全部光源的脉冲宽度调制信号；

-在所述时间周期的第一端处测量选定的单独光源的通量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

-在时间反转在所确定的端处具有第一逻辑电平的第一间隔的所有光源的脉冲宽度调制信号的步骤之前，时间反转选定光源的脉冲宽度调制信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

-连续选择第二光源并且重复权利要求1所述的步骤。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，还包括：

-将第一间隔限制在光源的第一逻辑电平处，所述光源的处于第一逻辑电平的第一间隔覆盖了全时间周期。

5.根据权利要求4所述的方法，其中该限定覆盖了所述时间周期的百分之0到百分之1。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，还包括以下步骤：

-将所有光源的第一逻辑电平间隔限定在时间周期的开始端；

-测量所述时间周期的第一端处的通量，以减少环境噪声的影响。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中通过从高电平减去具有补充工作周期的经反转的脉冲宽度调制信号来实施脉冲宽度调制信号的反转。

8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中至少一个光源包括LED。

9.根据权利要求8所述的方法，其中多个光源包括多个LED。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个LED中的至少第一LED和第二LED生成不同颜色的光。

11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中将测得的该光源的通量用于控制至少光源的脉冲宽度调制。

12.用于测量多个光源中选定的单独光源的通量的设备，其中：

-每个光源受到相应的脉冲宽度调制信号的控制；

-每个脉冲宽度调制信号在时间周期的第一端处的第一间隔期间具有第一逻辑电平，在该间隔期间相关光源发光，以及在该时间周期的剩余时间期间的第二间隔期间具有第二逻辑电平；

该设备包括：

-用于通过将所述第一逻辑电平间隔转移到时间周期的第二端，时间反转在所确定的端处具有处于第一逻辑电平的第一间隔的除将被测量的单独光源之外的所有光源的脉冲宽度调制信号的装置；

-用于在所述时间周期的第一端处测量选定的单独光源的通量的装置。

13.根据权利要求12所述的设备，还包括：

-用于检测通量的传感器；

-用于至少生成脉冲宽度调制信号的微控制器。

14.根据权利要求13所述的设备，还包括至少两个光源。

15.根据权利要求14所述的设备，其中至少一个光源包括LED。