CN102349351B - 用于控制发光二极管阵列的光强度输出的系统和设备 - Google Patents

Abstract

在这里公开了一种用于控制LED的驱动电流的系统，所述系统包括控制器，其被配置为估算散热器的位置处的LED的结温度。所述系统还包括驱动器，其被配置为响应来自所述控制器的命令而改变对LED的驱动电流。还公开了一种确定用于阵列中的LED的驱动电流的方法，所述方法包括：在第一时间，对于每个LED确定所需的光输出强度；在所述第一时间，估算由每个LED所产生的热量；在所述第一时间，对于所述阵列求解热流方程；在所述第一时间，估算每个LED的结温度；以及基于所述结温度，在所述第一时间，对于每个LED确定用于所需光强度的驱动电流。

Description

用于控制发光二极管阵列的光强度输出的系统和设备

技术领域

本发明一般来说涉及发光二极管(LED)阵列。更加具体地说，在这里公开的本发明的多种方法和设备涉及控制LED阵列的光强度输出的方法和系统。

背景技术

数字发光技术，即基于诸如LED之类的半导体光源的照明，提供对于传统的荧光灯、HID和白炽灯可行的替换方案。LED的功能性优点和益处包括：高的能量转换和光学效率、耐用性、较低的操作成本和许多其它的优点和益处。LED技术的最近进展已经提供了高效并且可靠的全光谱光源，其可以实现许多应用中的多种发光效果。体现这些光源的一些固定装置是以发光模块为特征的，所述发光模块包括能够产生不同颜色(如红、绿和蓝)的一个或多个LED以及用于独立地控制LED的输出以产生多种颜色和颜色变化发光效果的处理器，例如在美国专利第6016038号和第6211626号中所详细讨论的那样，在这里通过引用并入了所述专利。

在用于显示设备的阵列中，经常使用高通量LED。一类显示器被称为高动态范围(HDR)显示器，其中LED阵列安装在散射器的后面，以便为LCD平板提供背光。但是，尽管许多已知的LCD监视器的LED被设计用来提供具有空间均匀的亮度的背光，但是HDR显示器中每个LED的强度是单独调制的。在操作中，对视频流的每一帧进行向下采样，以便产生具有等于LED阵列的行和列的数目的分辨率的图像。然后该低分辨率的图像对LCD平板上显示的高分辨率图像照明。然后，与许多已知的LCD监视器的典型动态范围500∶1相比，观看者感知具有高达200,000∶1的动态范围的原始的高分辨率视频图像。

虽然在已知的(非HDR)显示器中已经使用散热器来实现热平衡，但在HDR显示器中实现热平衡并不可行。值得注意的是，LED是磷涂覆的InGaNLED或者具有InGaNLED和AlInGaPLED两者的红-绿-蓝LED簇。如本领域的普通技术人员应该认识到的，InGaNLED和AlInGaPLED两者的强度取决于LED结温度。结温度进而取决于驱动电流和与LED封装的接触点处的散热器的温度。虽然驱动电流是已知的，但是散热器的温度分布是未知的，因此不能预测LED强度。

不幸的是，高通量LED只将大约15％至大约25％的驱动能量转换成光，其余的驱动能量作为热量而耗散。发射红色波长的光的LED可能遭受多达50％的输出强度下降，而发射绿色和蓝色波长的光的LED遭受数量级为大约5％至大约20％的光强度降低。因此，由于增加的操作温度所产生的光强度减少不仅能减少由高通量LED提供的总的光强(如并入LED的显示器的亮度)，而且还能由于不同LED的输出的不均匀变化而使基于红光、蓝光和绿光的某些部分的图像发生畸变。

许多常用的LED是磷涂覆的InGaNLED或者具有InGaNLED和AlInGaPLED两者的红-绿-蓝LED簇。InGaNLED和AlInGaPLED两者的强度取决于LED结温度。结温度进而取决于驱动电流和与LED封装的接触点处的散热器的温度。虽然驱动电流是已知的，但是散热器的温度分布是未知的，因此不能预测LED强度。

通过考虑在黑色背景上显示白色方块的恒定图像一个小时左右的HDR显示器，可以理解预测LED强度水平的这种困难的结果。在这种情况下，散热器将达到热平衡。取决于LED封装之间的热阻，在照明的LED和未照明的LED之间的温差可能是几十摄氏度。如果视频图像突然变为全白，则先前未照明的LED将初始地具有较低的结温度，并因此具有高强度。观看者将感知该方块的低分辨率的负图像，所述负图像随着散热器接近其新的热平衡而慢慢消失。

因此，需要一种方法和设备来预测LED阵列的散热器的温度分布，以便在每秒30帧至120帧的视频速率下，可以预测每个LED的强度。一个可能的解决方案是，在每个视频帧的起始测量每个LED的正向电压。如本领域技术人员所知，LED的正向电压取决于结温度，并且因此可用作结温度的替代测量值。与驱动电流组合，该测量值可以确定LED的强度。

该解决方案的缺点是，它需要高速、高分辨率的模拟-数字转换器来测量高达一千或更多LED的正向电压。该解决方案是昂贵的，因此不实际。

因此，在本领域中需要一种方法和系统来控制LED阵列的光强度输出，所述方法和系统至少克服上述的缺点。

发明内容

在代表性实施例中，本发明的焦点集中在用于控制LED的驱动电流的系统，所述系统包括控制器，其被配置为估算散热器的位置处的LED的结温度。所述系统还包括驱动器，其被配置为响应来自所述控制器的命令而改变对LED的驱动电流。

在另一代表性实施例中，确定用于阵列中的LED的驱动电流的方法包括：在第一时间，对于每个LED确定所需的光输出强度；在所述第一时间，估算由每个LED所产生的热量；在所述第一时间，对于所述阵列求解热流方程；在所述第一时间，估算每个LED的结温度；以及基于所述结温度，在所述第一时间，对于每个LED确定用于所需光强度的驱动电流。

在又一代表性实施例中，一种利用用于预测阵列的LED的驱动电流的计算机可读程序代码编码的计算机可读介质包括多个指令，所述指令可操作用于：在第一时间，对于阵列的每个LED确定所需的光输出强度；在所述第一时间，估算由每个LED所产生的热量；在所述第一时间，对于所述阵列求解热流方程；在所述第一时间，估算每个LED的结温度；以及基于所述结温度，在所述第一时间，对于每个LED确定用于所需光强度的驱动电流。

如在这里为了本公开的目的所使用的，术语“LED”应该被理解为包括能够响应电信号产生辐射的任何电致发光二极管或其它类型的基于载流子注入/结合的系统。于是，术语LED包括但不限于响应电流而发光的多种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(OLED)、电致发光条等。具体来说，术语LED指可以被配置为产生红外光谱、紫外光谱和可见光谱的各个部分(一般包括从大约400纳米至大约700纳米的辐射波长)中的一个或多个中的辐射的所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)。LED的一些实例包括但不限于：各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED、和白色LED(下面还要进一步地讨论)。还应该认识到，可以对于LED进行配置和/或控制，以便产生具有给定的光谱(如窄带宽、宽带宽)的多种带宽(如半高全宽，或FWHM)以及给定的通用颜色分类中的多种主波长的辐射。

例如，被配置为产生基本白色的光的LED(如白色LED)的一个实施方案可以包括分别发射不同光谱的电致发光的若干裸片，所述不同光谱的电致发光组合起来混合形成基本白色的光。在另一实施方案中，白光LED可以与将具有第一光谱的电致发光转换为不同的第二光谱的磷材料相关联。在该实施方案的一个例子中，具有相对较短波长和较窄带宽的光谱的电致发光对磷材料进行“泵送(pump)”，磷材料继而辐射具有稍宽的光谱的较长波长的辐射。

还应该理解，术语LED对于LED的物理和/或电封装类型没有限制。例如，如以上讨论的，LED可以指具有被配置为分别发射不同辐射光谱的多个裸片(例如它们可能是或可能不是单独可控的)的单个发光器件。并且，LED可以与被认为是LED(如一些类型的白色LED)的组成部分的磷相关联。一般来说，术语LED可以指封装的LED、未封装的LED、表面安装的LED、板上芯片LED、T型封装安装的LED、径向封装LED、电源封装LED和包括某种类型的外壳和/或光学元件(如散射透镜)的LED等。

应该理解，术语“光源”指的是多种辐射源中的任意一种或多种，所述多种辐射源包括但不限于：基于LED的光源(包括以上定义的一个或多个LED)、白炽光源(如白热丝灯、卤素灯)、荧光光源、磷光光源、高强度放电光源(如钠蒸气灯、汞蒸气灯和金属卤化物灯)、激光器、其它类型的电致发光光源、火发光光源(如火焰)、蜡烛发光光源(如气灯罩、碳弧辐射光源)、光致发光光源(如气体放电光源)、使用电子饱和的阴极发光光源、电致发光光源、结晶发光光源、显像发光光源、热发光光源、摩擦发光光源、声发光光源、辐射发光光源和发光聚合物。

可以配置给定的光源来产生可见光谱内、可见光谱外或者两者的组合的电磁辐射。因此，在这里可以相互交换地使用术语“光”和“辐射”。此外，光源可以包括作为组成部分的一个或多个滤光片(如滤色片)、透镜或其它的光学部件。并且，应该理解，可以对于多种应用来配置光源，所述多种应用包括但不限于指示器、显示器和/或照明器件。“照明源”是一种具体地被配置为产生具有足够强度的辐射以有效地照明内部空间或外部空间的光源。在该上下文中，“足够强度”指在空间或环境内产生的可见光谱中的足够提供周围的照明(即，可以间接感知并且例如可以在被整个或部分感知之前被多个干预表面中的一个或多个反射的光)的辐射功率(就辐射功率或“光通量”而论，经常采用单位“流明”来代表来自光源的所有方向的总的光输出)。

在这里一般性地使用术语“控制器”来描述与一个或多个光源的操作有关的多种设备。可以以许多方式(如利用专用硬件)实现控制器来执行这里讨论的多种功能。“处理器”是采用可以使用软件(如，微代码)编程以执行这里讨论的多种功能的一个或多个微处理器的控制器的一个例子。可以采用或者不采用处理器来实现控制器，并且还可以作为可以执行一些功能的专用硬件和可以执行其他功能的处理器(如一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合来实现控制器。在本公开的多种实施例中可以采用的控制器部件的实例包括但不限于传统的微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)。

在多种实施方案中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(在这里一般地称之为“存储器”，诸如RAM、PROM、EPROM、EEPROM、软盘、致密盘、光盘、磁带等之类的易失性和非易失性计算机存储器)相关联。在一些实施方案中，可以用一个或多个程序来编码所述存储介质，所述程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，至少执行这里讨论的功能中的一些。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可移动的，从而使存储在其上的一个或多个程序被加载至处理器或控制器中，以便实现在这里讨论的本发明的各个方面。在这里按通用意义使用术语“程序”或“计算机程序”来指能够被采用以对一个或多个处理器和/或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(如软件或微代码)。

应该认识到，上述概念和下面将要更加详细讨论的附加概念的所有组合(如果这样一些概念不是相互冲突的话)都被视作这里公开的本发明主题的一部分。具体来说，在本公开内容末尾出现的要求保护的主题的所有组合都被视作这里公开的本发明主题的一部分。还应该认识到，在通过引用并入的任何公开中也可能出现的在这里明确采用的术语应该被赋予与这里公开的特定概念最为一致的含义。

附图说明

在附图中，贯穿全部视图，相似的参考符号一般指代相同部件。并且，这些附图不一定按比例绘制，而重点一般放在图示本发明的原理上。

图1图示根据代表性实施例的包括LED阵列和散热器的光源。

图2是根据代表性实施例的显示器、散热器和对驱动电流建模的电子元件的简化的示意框图。

图3是根据代表性实施例的控制LED中的驱动电流的方法的流程图。

具体实施方式

鉴于在某些应用中与LED的光强度变化相关联的缺点，描述了一种方法和系统以控制驱动电流。更一般地，申请人已经认识和体会到，预测LED的结温度并且在未来的帧中调节满足强度需求所需的驱动电流是有益的。在下面的详细描述中，为了说明而不是限制的目的，提出公开具体细节的代表性实施例，以提供对本教导的透彻理解。可以忽略对已知的器件、材料和制造方法的描述，从而避免混淆对代表性实施例的描述。尽管如此，可以根据代表性实施例使用在本领域的普通技术人员的知识范围内的这样的器件、材料和方法。

参照附图1，在代表性实施例中，光源100包括设置在散热器102的上方并且与散热器102热接触的LED101的阵列。如应该体会到的，光源的LED101以封装形式提供，并且因此光源的LED101在这里可以称为LED封装。

可以在显示设备(如HDR显示器)中提供光源100；并且，LED可以是高通量LED。这些应用仅是例示性的，还可以想到其他的应用。这些应用包括其它的显示和发光应用，尤其是对LED101的输出强度的控制有用的场合。这样的应用都将在已经具有本公开益处的本领域普通技术人员的知识范围之内。

散热器102可以是金属或/金属合金，并且可以配置为被动地向周围环境耗散由LED101产生的热量。可以想到可替换的材料和配置；并且所述材料和配置将在已经具有本公开益处的普通技术人员的知识范围之内。如在这里更加完整描述的，由于LED的热量输出的随时间变化的改变，并且因为出于实际性和成本的利益不由周围环境之外的设备将散热器维持在恒定温度，所以散热器102一般不会达到与LED101的阵列的热平衡状态。这样，并且随着本说明书的继续将变得更加清楚的是，代表性实施例包括一种系统和方法，其预测或估算在未来的时间点上每个LED101的温度；给定该预测的结温度，确定期望的输出强度所需的驱动电流；并且，在所述时间点用所计算的驱动电流来驱动所述LED。预测或估算是通过下述建模方法实现的。

本领域的普通技术人员应该意识到，LED和热阻元件的点阵是具有多个热源的平板的集总阻抗表示。它的瞬时的二维热分布可以通过下述的二维热扩散方程来表示：

$\frac{\∂T}{\∂t}=\frac{K}{\mathrm{c\ρ}}(\frac{{\∂}^{2}T}{{\∂t}^2}+\frac{{\∂}^{2}T}{{\∂y}^2})---\left(1\right)$

其中，T是温度，t是时间，K是热传导率，c是比热容，ρ是材料密度。在代表性实施例中，散热器是铝的，并且热扩散方程的所注明的参数的值是：K＝250watt/meter-Kelvin；c＝0.902Joules/gram-Kelvin；以及ρ＝2.70gram/cm³。

在代表性实施例中，LED封装101的矩阵包括等间距隔开的LED封装101，其中，x方向的间距等于y方向的间距，并且如图1所示，所述间距是通过散热器102上的Δx＝Δy＝h给定的。给定该矩阵排列，可以使用下述的有限差分方程在时间间隔Δt求解热扩散方程：

T_i，j(t+1)＝r(T_i-1，j(t)+T_i+1，j(t)+T_i，j-1(t)+T_i，j+1(t)-4T_i，j(t))+T_i，j(t)(2)

其中，(i，j)表示LED阵列的第i行和第j列，并且其中：

$r=\frac{\mathrm{K\Δt}}{{\mathrm{cph}}^2}---\left(3\right)$

例示性地，对于时间间隔Δt进行选择，以使得r≤0.25，以便在求解有限差分方程(方程2)时提供数值稳定性。对于每个LED封装迭代地求解该方程，得到整个散热器上的瞬时温度分布。

值得注意的是，作为代表性实施例的例示而提供Δx＝Δy＝h的特殊情况，并且该特殊情况不意图限制实施例或所附的权利要求的范围。相反，可以布置LED封装101的矩阵的间距以使Δx≠Δy，但是在每个方向上LED封装101的间距基本上是均匀的(即，在整个散热器102上Δx基本上是均匀的，并且在整个散热器102上Δy基本上是均匀的)。还可替代地，LED封装101的间距可以是不均匀的，或者是逐片均匀的。对于前者，并且正如本领域的普通技术人员可以认识到的，为了计算的容易，可以进行间距的近似。对于后者，在阵列的某些部分，所述间距在x方向、或者在y方向、或者在两个方向可以是基本上均匀的，并且在某些区域是不均匀的。再一次地，可以实现所述间距的数学建模，以实现光源100的热扩散。

根据代表性实施例，可以使用诸如Crank-Nicholson和交替方向隐式(ADI)方法之类的更加复杂的求解技术来减小实时应用的计算负荷。这样的方法的附加细节例如可以在“NumericalRecipesinC”byPress，W.H.，B.P.Flannery，S.A.Teukolsky，andW.T.Vetterling.CambridgeUniversityPress，Chapter19(1992)中找到。在这里通过引用具体并入这一章的公开。

在代表性实施例中，散热器102可以包括LED的安装盘、冷却翅片、机械支撑、强制空气或水流、以及类似的对于热量耗散有用的结构。正如本领域的普通技术人员应该意识到的，散热器102的每种结构影响用来对热耗散建模的偏微分方程(热扩散方程)的边界条件。这样的边界条件被有用地考虑在内。边界条件越复杂，对于实现对热产生、热耗散、结温度和驱动电流的建模所需的数学工具的要求越高。为了实现这些计算，本发明的教导想到热分析技术，其中包括有限元方法、蒙特卡罗模拟、光谱方法和变分方法。对技术的选择将取决于散热器模型的复杂度和实时求解方程所需的可用处理能力。

图2是根据代表性实施例的系统200的简化示意框图。系统200包括与驱动器202电连接的控制器201。驱动器202与散热器组件203电连接。散热器组件203包括散热器和LED矩阵，并且与显示器204相联系使用，或者是显示器204的一部分。例如，可以与图1的实施例相联系来描述散热器组件203。

在代表性实施例中，控制器201包括具有存储器(如，Harvard架构的微处理器)和在其中实例化的软件内核的微处理器。可替换地，其它类型的可编程逻辑也可用于所述控制器。例示性地，诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程逻辑器件(PLD)也可用作控制器201。还可替换地，控制器201可以包括专用集成电路(ASIC)。在代表性实施例中，控制器201可以在可编程图形硬件中实现，所述可编程图形硬件诸如来自nVidia公司(SantaClara，CA)的nVidiaGeForce图形处理器单元(GPU)。包含量级在128个的处理器单元的代表性GPU常用于处理计算机游戏的合成的和实况的视频流。

有益地，明确地对于视频流的并行处理而设计GPU。在代表性实施例中，GPU将执行与下述的代表性实施例的方法相联系而描述并且使用多个处理器单元的操作。通过使用诸如在“GenericDataStructuresforGraphicsHardware，”PhDthesis，UniversityofCaliforniaatDavis，January2006-Chapter12，“AHeatDiffusionModelforInteractiveDepthofFieldSimulation”byA.E.Lofohn，etal.，中所描述的计算机图形技术，可以使用小部分的GPU计算资源实时地求解二维热扩散方程。在这里通过引用具体并入了该出版物的公开。

因此，可以由系统200基本上同时地执行对于每个LED的结温度建模和驱动电流计算。有益地，对于，可以在高动态范围显示器的原始视频流上执行图形计算。使用根据本发明的教导的GPU的一个益处是它们的并行处理视频流的性能。在一个例示性实施例中，控制器201的GPU执行上面与使用多个处理器单元的图3实施例相联系而描述的操作。例如，当前可用的GPU以多至128个处理器单元为特征。

根据代表性实施例，可以通过使用小部分的GPU计算资源实时地求解二维热扩散方程(方程1)。因此，对于阵列的LED的结温度建模和设定驱动电流所需的操作可以与在高动态范围显示器的原始视频流上进行的图形计算同时执行。GPU是具有多个内核的通用微处理器的当前进展的一部分。期望GPU中当前可用的并行处理功能将变为在通用微处理器中可用，并且期望它们也将能够执行实时地求解LED散热器的瞬时温度分布所需的计算。

在使用上述建模方法对阵列的每个LED的结温度建模之后，控制器201对于特定的视频帧或其它的时间确定每个LED所需的光强度。如本领域的普通技术人员应该意识到的，期望光强度所需的驱动电流取决于结温度。这样，控制器201基于其所建模的结温度计算阵列的每个LED的所需强度所需要的驱动电流。控制器201可以算法地计算驱动电流，或者可以在存储器中包括查找表。在前一种情况下，算法可以使用建模方法和LED输出特性来计算强度水平所需的驱动电流。在后一种情况下，包括用于期望强度水平的驱动电流值的简单的关联查找表。不管确定驱动电流的方法如何，一旦确定，控制器就向驱动器202发送命令，驱动器202继而为阵列的每个LED提供必要的驱动电流。该处理按时间间隔(如帧频率)对每个LED重复进行。

图3是根据代表性实施例的控制LED中的驱动电流的方法300的流程图。所述方法可以并入至以前描述的系统200中，并且用软件、固件、或硬件、或它们的组合在诸如先前描述的控制器201中实例化。本实施例的方法例示了对于需要实时(如每秒30次至每秒120次)确定LED101的阵列(如700个LED)的结温度的温度分布的诸如HDR显示器之类的显示器的应用。如以上简要描述的，这要求求解具有数千个元素来表示散热器102上的LED101之间的热流的方程的矩阵。

在操作中，控制器201接收低分辨率的视频帧。在301，所述方法包括计算在未来的时间每个LED101所需的瞬时强度。这些计算基于视频馈送信息，并且计算所需强度的方法是已知的。

在302，所述方法包括计算在该未来时间每个LED101产生的热量。所计算的由散热器102上每个LED101产生的热量基于来自301的计算的所需强度水平。如先前说明过的，边界条件越复杂，对于实现对热产生、热耗散、结温度、和驱动电流的建模所需的数学工具的需求就越高。为了实现这些计算，本发明的教导想到热分析技术，其中包括有限元方法、蒙特卡罗模拟、光谱方法和变分方法。对技术的选择将取决于散热器模型的复杂度和实时求解方程所需的可用处理能力。

一旦在302完成热扩散的模拟，则提供热分布的拓扑。从这些计算，对每个LED的结温度进行建模或预测。同样，该预测是对于来自301的LED的所需强度的预测。这样，在304，预测LED101的LED结温度。

基于在304预测的结温度，所述方法在305包括计算在未来的时间产生所需的LED强度的每个LED所需的驱动电流占空比。所述方法300然后对于视频输出的下一组需求再一次地在301开始。方法300的特殊优点在于，只在产品设计和开发期间需要确定LED阵列和散热器的热属性。物理设计一旦完成，可以将相同的热模型应用到任何一个所制造的设备上。

虽然在这里已经描述和例示了若干本发明实施例，但是本领域的普通技术人员将容易设想用于执行所述功能和/或获得在这里描述的结果和/或一个或多个优点的各种其它装置和/或结构，并且每一个这样的变化和/或修改都被认为是在这里描述的本发明实施例的范围之内。更加一般地说，本领域的技术人员很容易地认识到，这里描述的所有参数、尺寸、材料和配置都意味着是示例性的，而实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明教导的具体的一个或多个应用。本领域的技术人员只使用常规的实验将会认识到或者能够确定这里描述的具体的本发明实施例的许多等同方案。因此应该理解，前述的实施例只借助示例呈现，并且在所附的权利要求书及其等同方案的范围内，本发明实施例还可以根据与这里具体描述和要求保护的方式不同的方式实施。本公开的本发明实施例针对在这里描述的每个单独的特征、系统、物体、材料、套件和/或方法。此外，两个或两个以上的这样的特征、系统、物体、材料、套件和/或方法的任意组合(如果这样的特征、系统、物体、材料、套件和/或方法不相互冲突的话)也被包括在本公开的发明范围之内。

如在这里定义和使用的所有的定义，都凌架在字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或所定义的术语的一般含义之上。

除非明确地指示相反情况，如这里在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”应该被理解为意为“至少一个”。

如这里在说明书权利要求书中使用的，短语“和/或”应该被理解为如此并列的元件中的“任一个或两个”，即在一些情况下并列存在、而在其它情况下则是选择存在的这些元件。应该以相同的方式理解用“和/或”列出的多个元件，即如此排列的元件中的“一个或多个”。除了由“和/或”条款具体标识的元件外，其它的元件可能是任选存在的，不管与具体标识的那些元件有关还是无关。

如这里在说明书权利要求书中使用的，“或者”应该理解为具有与以上定义的“和/或”有相同的含义。例如，当在列举中分开项目时，“或者”或“和/或”应该被解释为是包含性的，即包括若干元件或元件的列举中至少一个，但是还包括若干元件或元件的列举中的不止一个，并且可选择地，还包括附加的未列举的项目。只有诸如“其中只有一个”或“其中刚好一个”或在权利要求书中使用时的“由......组成”之类的按相反的方式明确指示的术语将指包括若干元件或元件列表中的刚好一个元件。一般地，当有诸如“二者取一”、“其中之一”、“其中只有一个”、“其中刚好一个”之类的排它性术语放在前边的时候，如在这里使用的术语“或者”只应被解释为指示排它性的替换物(即，“一个或者另一个，而不是两者”)。

在权利要求书中，以及在上述的说明书中，所有的过渡语，如“包括”、“载有”、“具有”、“包含”、“涉及”、“保持”等都被理解为开放式的，即意味着包括但不限于......。只有过渡性短语“由......组成”和“基本由......组成”分别是封闭式的或者半封闭式的过渡语，如在美国专利局专利审查程序手册的第2111.03节中所提出来的。

Claims (13)

1.一种用于控制LED(101，203)的驱动电流的系统，包括：

控制器(201)，其被配置为预测在未来时间的、与散热器(102，203)热接触的所述LED的结温度，其中所预测的结温度基于所述LED在所述未来时间的输出强度，其中所述控制器(201)用于：

计算在未来时间每个LED所需的瞬时强度；

计算在所述未来时间每个LED所产生的热量；并且提供热分布的拓扑，其中所计算的所述散热器上每个LED产生的热量是基于所需强度水平；以及

根据所述热分布的所述热拓扑，对每个LED的结温度进行建模或预测；以及

驱动器(202)，其被配置为基于所预测的所述LED的结温度，响应来自所述控制器的命令改变对所述LED的驱动电流。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为基于所计算的所产生的热量来求解热流方程，并且估算所预测的结温度。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置为计算驱动所述LED所需的驱动电流，以便在所述未来的时间提供所述输出强度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED是布置在所述散热器上方的LED阵列中的一个。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括微处理器和包括查找表在内的存储器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述查找表包括所述LED的驱动电流和输出强度数据。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括计算机可读介质，所述计算机可读介质可操作用于预测所述结温度。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括图形编程单元，所述图形编程单元被配置为计算驱动电流并且基本上同时处理视频流。

9.一种确定用于阵列中的LED的驱动电流的方法，所述方法包括：

确定在未来时间对于每个LED所需的光输出强度(301)；

基于所确定的在所述未来时间所需的光输出强度，估算在所述未来时间由每个LED所产生的热量(302)；

求解在所述未来时间的所述阵列的热流方程(303)；

基于所求解的热流方程，估算在所述未来时间的每个LED的结温度(304)；以及

基于所述结温度，确定在所述未来时间的对于每个LED用于所需的光输出强度的驱动电流(305)。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：在所述未来时间之后的第二时间，重复所有所述步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，其中估算所述结温度还包括：基于整个阵列上的热量分布来对所述结温度建模。

12.根据权利要求9所述的方法，其中在散热器上提供阵列的LED。

13.根据权利要求12所述的方法，其中对于所述阵列求解热流方程还包括：基于所述散热器的一个或多个结构确定边界条件。