CN101940064B

CN101940064B - 多核心发光引擎结构

Info

Publication number: CN101940064B
Application number: CN2009801044428A
Authority: CN
Inventors: 彼得·H·F·德兰博格
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: US8368319B2; US20100320941A1; CN101940064A; WO2009098633A2; WO2009098633A3; EP2243334A2

Abstract

本发明涉及一种发光系统(100)，包括：至少中央控制器(40)，只用于按照广播模式控制通信数据总线(50)；以及LED控制器(30R、30G、30B)的分布，用于通过相应驱动器(20R、20G、20B)独立地控制每一个LED(10R、10G、10B)。所述中央控制器(40)通过数据总线(50)从外部用户(60)向所有分布的LED控制器(30R、30G、30B)广播目标设置值。所述LED控制器(30R、30G、30B)使用共享的校准矩阵将所述值转换为针对每一个LED颜色(R、G、B)的转换值。在LED发光系统(100)不能再现这些转换值的一些转换值的情况下，或者通过在链路(70)上发送回用户(60)的反馈信号外部地、或者通过在数据总线(50)上向中央控制器(40)广播的通知信号内部地适当调节所述目标设置值。

Description

多核心发光引擎结构

技术领域

本发明涉及发光器件领域，更具体地涉及一种分布有LED控制器的LED发光系统。

背景技术

基于红、绿和蓝(RGB)发光二极管(LED)的光源产生各种颜色的光，当正确组合时所述光源产生白光或彩色光。例如，在LED背光照明、商用冷藏照明和白光照明中使用RGB LED光源。

通常对于基于这些多颜色LED的光源，光引擎(light engine)的控制器从用户或高级别系统(例如建筑管理系统)接收所需或目标颜色点和发光级别。可以将这些设置值用CIE x、y、L中的三色值来指定，CIE表示由国际照明委员会(CIE)创建的CIE 1931色品图中的确定位置，并且因此需要将这些设置值转换为针对每一个相连接LED的颜色的占空比或功率级别。然后，可以通过在所有控制器之间共享的校准矩阵(逆C矩阵)由LED控制器的分布来单独地执行这种转换。

然而，由于单独LED的光学和电学特性随温度、正向电流、老化和制造工艺而变化，通过这种基于LED光源的照明表现出一些难点。具体地，LED p-n结中的温度变化导致LED的光通量输出和峰值波长的变化，使得通过校准矩阵的计算也是温度依赖的。

此外，发光引擎内部没有实体具有色域知识也是可能的。在这些情况下，这些变化因此可能导致反常情况，即发光引擎不能再现由用户或高级别系统外部输入的目标颜色点和发光级别。这种反常情况的示例可以是不存在的颜色点，例如(0，1)，(1，0)，(0.05，0.1)、或者是发光引擎的色域外的颜色点，例如由于与发光引擎控制的相同通信数据总线相连的多个光源，从而要求对某些LED颜色负的功率级别，或者超出发光引擎能力的颜色点的发光级别，进而要求超过相应LED颜色的能力的功率级别。

在正常情况下，每一个LED控制器可以与其他控制器无关地执行上述计算，因为需要校准阵列的单独行。然而在诸如这里所述的反常情况下，要求LED控制器在它们之间通信校准矩阵的参数，以实现合乎逻辑的行为。但是根据发光引擎的结构，这并非总是可行的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种多核心LED发光系统结构，使得对于无效的或范围外的目标设置可以实现合乎逻辑的行为。

该目的是通过根据权利要求1所述的发光系统、根据权利要求18所述的内部调节色域外目标值的方法、根据权利要求20所述的内部调节范围外目标值的方法、根据权利要求22所述的外部调节(例如通过外部用户或高级别系统)色域外和/或范围外目标值的方法、根据权利要求24所述的内部或外部调节色域外和/或范围外目标值的方法、以及根据权利要求25所述的计算机程序来实现的。

根据本发明，提出了一种发光系统，包括：至少一个发光二极管(LED)；通信数据总线；控制器，用于按照广播模式控制所述通信数据总线；多个控制单元，用于独立地控制所述至少一个LED中的每一个，每一个控制单元经由所述数据总线与所述控制器进行数据通信；其中向所述控制器输入来自用户的至少一个目标值，并且所述控制器经由数据总线向所述多个控制单元广播所述至少一个目标值；所述多个控制单元中的至少一个无能力遵照至少一个目标值，并且所述多个控制单元中的至少一个的每一个传输用于通知所述无能力的信号；所述控制器经由所述数据总线向所述多个控制单元广播相对于所述至少一个目标值的调节值。

因此，由于调节值可以与所有控制单元通信，所述方案归功于广播模式的数据总线，使得所述发光系统可以在处理其不能再现的目标值时确保合乎逻辑的行为。

接下来将描述有利的实施例，在从属权利要求中也定义了所述有利的实施例。除非另有声明，所述实施例可以彼此组合。

所述调节值可以是由控制器响应于所述多个控制单元中的至少一个的每一个向控制器传输的信号而调节的值。因此，通知所述控制器所述至少一个控制单元无能力遵照至少一个目标值。

所述调节值可以是相对于至少一个目标值而去饱和的值，具体的是去饱和颜色点，使得所述发光系统将所述至少一个目标值看作是色域外的颜色点。

所述调节值可以是在由多个控制单元中的至少一个的每一个调节的值中由控制器选择的值，将所述信号传输给控制器，并且所述信号还包括由多个控制单元中的至少一个的每一个调节的值。因此，通知所述控制器所述至少一个控制单元的无能力遵照所述至少一个目标值，并且通知由所述至少一个控制单元的每一个建议的作为调节值的方案，以遵照所述至少一个目标值。通过选择，选择了单独的调节值，并且在选择的值中优先考虑所述去饱和值。

由所述多个控制单元中的至少一个的每一个调节的值的每一个可以是相对于所述至少一个目标值而减小的值。因此，选择的调节值将是相对于所述至少一个目标值而减小的值。

由控制器选择的调节值可以是由所述多个控制单元中的至少一个的每一个调节的值中的最小值。因此，所有控制单元将遵照由控制器在数据总线上广播给所有控制单元的调节值。

具体地，所述调节值可以是在所述颜色点处相对于所述至少一个目标值的减小的发光级别，使得所述发光系统将所述至少一个目标值看作是所述颜色点处的范围外发光级别。

由控制器广播的调节值可以源自用户。在第一方面，所述值可以由用户响应于由多个控制单元中的至少一个的每一个向用户传输的信号来调节。因此，可以响应于至少一个控制控制单元无能力遵照用户接收到至少一个目标值的通知来外部调节所述至少一个目标值，。在第二方面，可以是已经调节了所述值。例如，可以是由控制器选择的值、由控制器直接调节的值、如果单独不能遵照至少一个目标值则由控制单元调节的值、或者它们之间的组合。因此，不但向用户通知了至少一个控制单元无能力遵照至少一个目标值，而且通知了所述方案。

由不能遵照所述至少一个目标值的至少一个控制单元向控制器传输的信号可以经由总线执行，即内部地执行。

由不能遵照所述至少一个目标值的至少一个控制单元向用户传输的信号可以经由反馈链路执行，即外部地执行。

可以通过校准矩阵将所述至少一个目标值转换为针对由所述至少一个LED发出的每一种颜色的占空比。因此，校准矩阵由所有控制单元共享，使得在发光系统不能再现目标值的情况下要求控制单元之间的通信。

根据本发明以及上述描述可以得出，还提出了一种内部调节色域外目标值的方法、内部调节范围外目标值的方法、外部调节(例如，通过外部用户或高等级系统)色域外和/或范围外目标值的方法、以及内部和外部地调节色域外和/或范围外目标值的方法。

当在计算机上执行计算机程序时，前述方法的步骤可以通过包括程序代码装置的计算机程序来实现。

如在本发明实施例的详细描述中全面解释的，本发明的这些和其他特征和优势根据附图将是清楚明白的。

附图说明

根据下文所述实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚明白的，并且参考下文所述的实施例阐明本发明的这些和其他方面。附图中：

图1示出了根据本发明典型实施例的LED发光系统100的方框图，在这种情况下LED控制器30R不能遵照目标设置值；

图2示出了根据本发明第一和第四典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值；

图3示出了根据本发明的第二和第三典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值；

图4示出了根据本发明第五典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值。

具体实施方式

图1是根据本发明典型实施例的LED发光系统100的方框图，在这种情况下LED控制器30R不能遵照目标设置值。LED发光系统100通过按照合适的方式混合不同LED 10R、10G、10B的输出，可以产生白光或彩色光，并且所述LED发光系统可以用于照明或发光目的。

例如是发光引擎的LED发光系统100是多核心结构，包括至少一个发光二极管(LED)10R、10G、10B的发光条，典型地是不同基色的三种LED：红光R、绿光G和蓝光B。每一个LED 10R、10G、10B与相应的驱动器20R、20G、20B相连，用于允许电流流过每一个LED。驱动器20R、20G、20B由各个LED控制器30R、30G、30B的分布单独地控制，即由控制单元控制。

LED发光系统100还包括中央控制器40和通信数据总线50。目标设置值(例如颜色点和/或发光级别)由用户60或高等级系统(例如建筑管理系统)外部输入至中央控制器40，所述中央控制器然后在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播所述目标设置值。

用CIE x、y、L中的三原色值说明所述目标设置值，所述三原色值表示在CIE 1931色品图中的确定位置。LED控制器30R、30G、30B单独地执行某种计算，通过所共享的校准矩阵(逆C矩阵)将所述目标设置值转换为针对每一种LED颜色R、G、B的占空比或功率级别。

图2示出了根据本发明第一典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值。在该第一典型实施例中，其中所广播的目标设置值是无效的或者是颜色点处的色域外的颜色点和/或范围外发光级别，不能够遵照这些值的LED控制器30R、30G、30B的每一个(例如如图1和图2所示的LED控制器30R)通过链路70将反馈信号发送回外部用户60或者高级别系统，以便通知外部用户或高等级系统这种反常情况(箭头1)。基于该信息，用户60或高等级系统可以对新目标设置值做出决定，即提交至中央控制器40的调节值(箭头2)，所述中央处理器然后在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播所述新设置值(箭头3)。直到：LED发光系统100可以再现所述目标设置值为止，该过程一直重复。如果所广播的目标设置值是范围外发光级别，则所述调节值可以是减小的值；如果所广播的目标设置值是色域外颜色点，所述调节值可以是去饱和值。

图3示出了根据本发明的第二典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值。在该第二实施例中，其中所广播的目标设置值是色域外的颜色点，不能遵照这些值的LED控制器30R、30G、30B的每一个(例如图1和3所示的LED控制器30R)在数据总线50上将信号发送回内部中央控制器40，以便通知中央控制器40该反常情况(箭头1)。响应于该通知，中央控制器40然后决定在再现与目标颜色点最接近的颜色的同时对所述颜色进行去饱和。然后由中央控制器40直接在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播该新的目标设置值，即具有目标发光级别的新调节颜色点(箭头2)。直到LED发光系统100能够再现目标设置值为止，该过程一直重复。

图3也示出了根据本发明的第三典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值。在该第三实施例中，其中所广播的目标设置值是颜色点处的范围外发光级别，不能遵照这些值的LED控制器30R、30G、30B的每一个(例如图1和3所示的LED控制器30R)在数据总线50上将信号从不能遵照这些值的LED控制器30R、30G、30B的每一个(例如图1和3所示的LED控制器30R)发送回内部中央控制器40，以便通知中央控制器40该反常情况，并且也向中央处理器提出所述颜色点处的每一个LED均可以支持的新的目标发光级别，即减小的发光级别(箭头1)。中央控制器40然后直接在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播新的目标设置值，即所述颜色点处新调节的发光级别(箭头2)。直到LED发光系统100能够再现目标设置值为止，该过程一直重复。

另外，如果几个LED控制器30R、30G、30B不能够遵照所述目标设置值，中央处理器40响应于这些LED控制器30R、30G、30B的每一个所发送的信号，在由这些信号所发送的发光级别中选择所述颜色点处的最低发光级别，并且在所述数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播具有新调节发光级别的颜色点。同样，直到LED发光系统100能够再现目标设置值为止，该过程一直重复。

因此，通过这种选择，需要注意的是在所述目标发光级别上优先考虑所述目标颜色点，并且这与人眼对于颜色点差别的敏感度比人眼对于发光级别差别的敏感度更高相匹配。另外需要注意的是，LED发光系统100中的每一个实体仍然处理单独颜色的颜色点信息。

图2也示出了根据本发明第四典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能够遵照目标设置值，并且所广播的目标设置值是颜色点处的范围外发光级别。在组合了在先的各种方案的该第四实施例中，如图1和2所示，LED控制器30R在链路70上将反馈信号发送回外部用户60或高等级系统，以便通知它们该反常情况，并且向它们建议减小的发光级别作为解决方案(箭头1)。然后，用户60或高级别系统可以决定或者将这些新目标设置值提交至中央控制器40(箭头2)，然后在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播这些新目标设置值(箭头3)，或者提交其他值(箭头2)。直到LED发光系统100能够再现目标设置值为止，该过程一直重复。

另外，如果几个LED控制器30R、30G、30B不能够遵照所述目标设置值，中央处理器40在选择方案之后向外部用户60或高级别系统进行通信，即选择在由这些LED控制器30R、30G、30B的每一个发送的发光级别中的颜色点处的最低发光级别。然后，用户60或高级别系统可以决定或者将这些新目标设置值提交回中央控制器40，然后在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播这些新目标设置值，或者提交其他值。直到LED发光系统100能够再现目标设置值为止，该过程一直重复。

图4示出了根据本发明第五典型实施例的传输链路的示意性流程图，在这种情况下图1的LED控制器30R不能遵照目标设置值，并且所广播的目标设置值是色域外的颜色点。在组合了在先方案的该第五实施例中，如图1和4所示，LED控制器30R在数据总线50将信号发送回内部中央处理器40，以便通知该反常情况(箭头1)。响应于该通知，中央控制器40然后可以决定在再现最接近目标颜色点的颜色的同时使所述颜色去饱和。随后，中央控制器40作为解决方案向外部用户60或高级别系统通信所述新目标设置值(箭头2)，即具有目标发光级别的新调节颜色点。用户60或高级别系统然后决定或者将这些新目标设置值递交回中央处理器40(箭头3)，所述中央处理器然后在数据总线50上向所有LED控制器30R、30G、30B广播所述新目标设置值(箭头4)，或者递交其他值(箭头3)。直到LED发光系统100能够再现目标设置值为止，该过程一直重复。

因此，尽管可以将中央控制器40看作是“哑”控制器的事实，所述控制器只按照广播模式控制数据总线50，以及LED发光系统100内没有实体(中央控制器40、数据库50、LED控制器30R、30G、30B等等)具有色域知识，本发明示出了可以处理其中颜色点和/或发光级别是无效的或者在范围之外的所述目标设置值。这可以通过使用由LED控制器30R、30G、30B提供的发光系统100的LED的“内部干扰”和/或由用户60或高级别系统提供的“外部干扰”、以及广播模式的数据总线50来实现，所述广播模式用于使得能够实现与所有LED控制器30R、30G、30B的通信，并且进而获得在这些情况下的LED发光系统100的逻辑行为。

总之，已经描述了LED发光系统100，包括：至少中央控制器40，用于只按照广播模式控制通信总线50；以及LED控制器30R、30G、30B的分布，用于通过各个驱动器20R、20G、20B单独地控制每一个LED 10R、10G、10B。中央控制器40通过数据总线50从外部用户60向所有分布的LED控制器30R、30G、30B广播目标设置值。LED控制器30R、30G、30B使用共享的校准矩阵将所述值转换为针对每一种LED颜色R、G、B的转换值。在这种情况下，LED发光系统100不能够再现这些转换值的一些值，或者通过在链路70上发送至用户60的反馈信号外部地、或者通过在数据总线50上向中央控制器40广播的通知信号内部地适当调节目标设置值。

尽管在附图和前述描述中已经详细地说明和描述了本发明，认为这种说明和描述是说明性和示意性的，而不是限制性的。本发明不局限于所公开的实施例。因此，应该注意的是本发明应用于不能够遵照目标设置值的任意LED控制器，简单地获取或在之间组合地获取。

本领域普通技术人员在实践所要求权利的本发明时，根据对附图、公开和所附权利要求的研究，可以理解和实现所公开实施例的各种变体。

在权利要求中，词语“包括“不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“a”、“an”不排除多个。单独的或其他单元可以满足权利要求中引用的几个条目的功能。只是在相互不同的从属权利要求中引用的特定手段不表示不能有利地使用这些手段的组合。

可以将计算机程序存储/分布在合适的介质中，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以按照其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线电信系统。

权利要求中的任何参考符号不应该解释为限制所述范围。

Claims

1.一种发光系统(100)，包括：

-至少一个发光二极管(LED)(10R、10G、10B)；

-通信数据总线(50)；

-控制器(40)，用于按照广播模式控制所述通信数据总线(50)；

-多个控制单元(30R、30G、30B)，用于独立地控制所述至少一个LED(10R、10G、10B)中的每一个，每一个控制单元(30R、30G、30B)经由所述数据总线(50)与所述控制器(40)进行数据通信；

其中

-向所述控制器(40)输入来自用户(60)的至少一个目标值，并且所述控制器(40)经由所述数据总线(50)向所述多个控制单元(30R、30G、30B)广播所述至少一个目标值；

-如果发生所广播的目标设置值是无效的或者是颜色点处的色域外的颜色点和/或范围外发光级别的情况，所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个传输用于通知所述情况；

-所述控制器(40)经由所述数据总线(50)向所述多个控制单元(30R、30G、30B)广播相对于所述至少一个目标值的调节值；以及

-所述发光系统内没有实体具有色域知识。

2.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中所述调节值是由所述控制器(40)响应于所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个向所述控制器(40)传输的所述信号而调节的值。

3.根据权利要求2所述的发光系统(100)，其中所述调节值是相对于所述至少一个目标值而去饱和的值。

4.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中所述调节值是在由所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个调节的值中由所述控制器(40)选择的值，将所述信号传输给所述控制器(40)，并且所述信号还包括由所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个调节的所述值。

5.根据权利要求4所述的发光系统(100)，其中由所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个调节的所述值的每一个是相对于所述至少一个目标值而减小的值。

6.根据权利要求4或5所述的发光系统(100)，其中由所述控制器(40)选择的所述调节值是由所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个调节的所述值中的最小值。

7.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中由所述控制器(40)广播的所述调节值源自于所述用户(60)。

8.根据权利要求7所述的发光系统(100)，其中由所述控制器(40)广播的所述调节值是响应于由所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个的每一个向所述用户(60)传输的所述信号、由所述用户(60)调节的值。

9.根据权利要求7所述的发光系统(100)，其中如果所述多个控制单元(30R、30G、30B)中只有一个控制单元不能再现所述至少一个目标值，由所述控制器(40)广播的所述调节值是由所述控制器(40)和/或一个控制单元(30R、30G、30B)调节的值。

10.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中经由所述总线(50)传输所述信号。

11.根据权利要求78中任一项所述的发光系统(100)，其中经由反馈链路(70)传输所述信号。

12.根据权利要求7所述的发光系统(100)，其中由所述控制器(40)广播的所述调节值是根据权利要求4-6中任一项所述的选择值。

13.根据权利要求7所述的发光系统(100)，其中由所述控制器(40)广播的所述调节值是根据权利要求2或3所述的调节值。

14.根据权利要求7所述的发光系统(100)，其中由所述控制器(40)广播的所述调节值包括根据权利要求46中任一项所述的选择值和根据权利要求2或3所述的调节值。

15.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中所述至少一个目标值是颜色点。

16.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中所述至少一个目标值是颜色点处的发光级别。

17.根据权利要求1所述的发光系统(100)，其中通过校准矩阵将所述至少一个目标值转换为针对由所述至少一个LED(10R、10G、10B)发出的每一种颜色的占空比。

18.一种调节根据前述权利要求1-3中任一项所述的发光系统(100)中的色域外目标值的方法，包括：

-通知所述控制器(40)所述色域外的目标值；

-响应于所述通知步骤，在所述控制器(40)处对所述色域外目标值进行去饱和；

-在数据总线(50)上从所述控制器(40)向多个控制单元(30)广播所述去饱和的色域外目标值。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述色域外目标值是颜色点。

20.一种调节根据前述权利要求4-6中任一项所述的发光系统(100)中的范围外目标值的方法，包括：

-通知所述控制器(40)所述范围外的目标值；

-在因为所广播的目标设置值是无效的或者是颜色点处的色域外的颜色点和/或范围外发光级别而不能再现所述范围外目标值的所述多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个控制单元处，减小所述范围外目标值；

-向所述控制器(40)发送所述减小的范围外目标值的每一个；

-在所述减小的范围外目标值的每一个中选择最小值；

-在所述数据总线(50)上从所述控制器(40)向所述多个控制单元(30)广播所述最小值。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述范围外目标值是颜色点处的发光级别。

22.一种调节根据前述权利要求78中任一项所述的发光系统(100)中的色域外和/或范围外目标值的方法，包括：

-使用经由反馈链路(70)传输的信号，通知用户(60)所述色域外和/或范围外的目标值；

-在所述用户(60)处调节所述色域外和/或范围外的目标值；

-向所述控制器(40)发送所述调节值；

-在所述数据总线(50)上从所述控制器(40)向所述多个控制单元(30)广播所述调节值。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述调节步骤包括将所述范围外目标值减小到根据权利要求4-6所述的减小值，并且将所述色域外目标值去饱和为根据权利要求2-3所述的去饱和值。

24.一种调节根据前述权利要求9所述的发光系统(100)中的色域外和/或范围外目标值的方法，包括：

-在所述控制器(40)或多个控制单元(30R、30G、30B)中的所述至少一个处调节所述色域外和/或范围外的目标值；

-向所述用户(60)通知所述色域外和/或范围外目标值以及所述调节值；

-从所述用户(60)向所述控制器(40)发送新的目标值或所述调节值；

-在所述数据总线(50)上从所述控制器(40)向所述多个控制单元(30)广播所述新的目标值或所述调节值。