CN103270550B - 用于控制固态照明装置的系统和方法以及结合这样的系统和/或方法的照明设备 - Google Patents
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Abstract
固态照明设备包括：第一多个发光装置，被配置成在被激励时发射具有第一色度的光；第二多个发光装置，被配置成在被激励时发射具有与第一色度不同的第二色度的光；以及控制器，被配置成控制供给第一多个发光装置的电流的占空比。控制器被配置成响应固态照明设备的多个操作条件的变化而按照占空比的模型来控制第一多个发光装置的占空比，该占空比的模型对于固态照明设备的目标光输出特性，使第一多个发光装置的占空比与固态照明设备的多个操作条件相关。还公开了相关的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求2010年11月1日提交的美国临时专利申请序号61/408,860的优先权，通过引用将其内容结合到本文中，如同完整地阐述一样。
技术领域
本发明涉及固态照明，更具体地涉及包括多个固态照明装置的固态照明系统以及操作包括多个固态照明装置的固态照明系统的方法。
背景技术
固态照明阵列被用于多种照明应用。例如，包括固态发光装置阵列的固态照明面板例如在建筑和/或重点照明中已经被用作直接光照源。例如，固态发光装置可包括包含一个或多个发光二极管(LED)的封装发光装置。无机LED通常包括形成p-n结的半导体层。包括有机光发射层的有机LED(OLED)是另一种类型的固态发光装置。通常，固态发光装置通过重组发光层或区域中的电子载流子，即电子和空穴，来生成光。
固态照明面板常常被用作诸如便携电子装置中使用的LCD显示屏幕的小型液晶显示器(LCD)屏幕的背光。另外，将固态照明面板用作诸如LCD电视显示器的较大显示器的背光方面已经存在增加的关注。
对于较小的LCD屏幕，背光部件通常应用包括涂敷有波长转换荧光粉的发蓝光的LED的白色LED照明装置，该波长转换荧光粉将LED所发射的蓝光的一些转换为黄光。作为蓝光和黄光的组合的所产生的光对于观测者呈白色。然而，虽然这种布置所生成的光可呈白色，但是被这样的光所照射的对象因为光的有限光谱可能看来不具有自然着色。例如，因为光可能具有可见光谱的红色部分中的极少能量，所以对象中的红色可能不会被这种光很好的照亮。因此，在这样的光源下查看对象时，对象可能呈现出具有不自然着色。
可见光可包括具有许多不同波长的光。可见光的视在颜色能够参照二维色度图示出，例如图6中所示的1931照明国际学术会议(CIE)色度图和1976 CIE u'v'色度图，1976CIE u'v'色度图与1931图类似，但是被修改成使得在1976 u'v' CIE色度图上的相似距离表示相似的感知色差。这些图提供了有用参考以用于将颜色定义为颜色的加权和。
在诸如1976 CIE色度图的CIE- u'v'色度图中，色度值使用考虑了人类视觉感知的缩放的u和v参数来绘制。也就是说，人类视觉系统对某些波长比对其它波长有更好的响应。例如，人类视觉系统对绿光比对红光有更好响应。1976CIE-u'v'色度图被缩放以使得图上从一个色度点到另一个色度点的数学距离与人类观察者在两个色度点之间所感知的色差成比例。其中在图上从一个色度点到另一个色度点的数学距离与人类观察者在两个色度点之间所感知的色差成比例的色度图可被称为感知色度空间。与之形成对比，在诸如1931CIE色度图的非感知色度图中，不是显然不同的两种颜色在图表上可能比显然不同的两种颜色分开得更远。
如图6所示，1931 CIE色度图上的落在大体U型的区域之内的颜色通过x和y坐标(即，色度坐标或变色点（color point）)来定义。该区域外部上的或附近的颜色是由具有单波长或者极少波长分布的光所组成的饱和色。该区域内部上的颜色是由不同波长的混合组成的不饱和色。能够是许多不同波长的混合的白光一般在接近图的中间处，在图6中被标记为100的区域中。存在可被认为是“白色”的光的许多不同色调，如通过区域100的大小所证明。例如，某些“白”光，例如由钠汽照明装置所生成的光的颜色可呈带黄色，而其它“白”光、例如由某些荧光照明装置所生成的光的颜色可呈带更多蓝色。
一般呈绿色的光被绘制在白色区域100之上的区域101、102和103中，而白色区域100之下的光一般呈粉红色、紫色或品红色（magenta）。例如，在图6的区域104和105中绘制的光一般呈品红色(即，紫红色或枣红色)。
还已知的是，来自两种不同光源的光的二元组合可呈现出具有与两种组成色的任一种不同的颜色。组合光的颜色可取决于两个光源的相对强度。例如，由蓝光源和红光源的组合所发射的光对观察者可呈紫色或品红色。类似地，由蓝光源和黄光源的组合所发射的光对于观察者可呈白色。
图6还示出的是普朗克轨迹106，其对应于加热到各种温度的黑体辐射器所发射的光的变色点的位置。具体来说，图6包括沿黑体轨迹的温度列表。这些温度列表示出由加热到这样的温度的黑体辐射器所发射的光的颜色路径。当加热对象变为白炽时，它首先发出带红色的光，然后发出带黄色的光，然后发出白色的，以及最后发出带蓝色的光，这是因为与黑体辐射器的峰值辐射关联的波长随增加的温度逐渐变短。因此，产生处于或接近黑体轨迹的光的发光体能够依据它们的相关色温(CCT)来描述。
特定光源的色度可称作光源的“变色点”。对于白光源，色度可称作光源的“白点”。如上所述，白光源的白点可沿普朗克轨迹下降。相应地，白点可通过光源的相关色温(CCT)来识别。白光通常具有在大约2000K与8000K之间的CCT。具有CCT为4000的白光的颜色可呈带黄色，具有CCT为8000 K的白光的颜色可呈带更多的蓝色。在大约2500K与6000K之间的色温处位于黑体轨迹上或附近的颜色坐标可产生人类观察者合意的白光。
“白”光还包括接近但不是直接在普朗克轨迹上的光。麦克亚当椭圆能够被用在1931 CIE色度图上以识别如此密切相关而使得它们对人类观察者呈现出相同或者大致相似的变色点。麦克亚当椭圆是诸如1931 CIE色度图的二维色调空间中的围绕中心点的封闭区域，该封闭区域包含在视觉上与中心点不可区分的所有点。七步麦克亚当椭圆捕捉7个标准偏差之内对普通观察者不可区分的点，十步麦克亚当椭圆捕捉10个标准偏差之内对普通观察者不可区分的点等等。相应地，具有普朗克轨迹上的点的大约十步麦克亚当椭圆之内的变色点的光可被认为具有与普朗克轨迹上的点相同的颜色。
光源准确再现被照射对象中的颜色的能力通常使用显色指数(CRI)来表征。具体来说，CRI是对于光照系统与黑体辐射器相比的显色性质如何的相对测量。如果光照系统所照射的一组测试颜色的颜色坐标与黑体辐射器所照射的相同测试颜色的坐标是相同的，则CRI等于100。日光具有(100的)最高CRI，其中白炽灯泡比较接近(大约95)，而荧光照明不太准确(70-85)。
对于大规模背光和光照应用，常常希望提供生成具有高显色指数的白光的照明源，以使得照明面板所照射的对象和/或显示屏幕可呈现得更为自然。相应地，为了改进CRI，例如通过将发红光的荧光粉和/或发红光的装置添加到设备，可将红光添加到白光中。其它照明源可包括红色、绿色和蓝色发光装置。当红色、绿色和蓝色发光装置被同时激励时，取决于红色、绿色和蓝色光源的相对强度，所产生的组合光可呈白色或者接近白色。
包括多个固态装置的固态照明系统的一个困难在于，LED的制造过程通常引起个体LED之间的变化。通常这个变化通过基于亮度和/或变色点对LED来分区（binning）或分组，并且仅选择具有预定特性的LED来包含在固态照明系统来解决。LED照明装置可利用一个分区的LED或者组合来自不同分区的LED的匹配的集合，来达到LED的组合输出的可重复的变色点。然而，即使通过分区，LED照明系统也仍然可能遇到彼此不同系统之间的变色点的显著变化。
在共同转让的美国专利公开号No.2009/0160363中描述一种调整照明器材的变色点并且由此利用更多种LED分区的技术，通过引用将其公开结合到本文中。'363申请描述其中组合荧光粉转换的LED和红色LED以提供白光的系统。通过测量光的输出，然后调节线串电流以达到想要的变色点，来在制造时设置LED的各种混合颜色的比率。然后对于特定照明装置，固定达到想要的变色点的电流等级。
在美国公开号2007/0115662(Atty Docket 5308-632)和2007/0115228(AttyDocket 5308-632IP)中描述了应用反馈来获得想要的变色点的LED照明系统，并且通过引用将其公开结合到本文中。
发明内容
一些实施例提供控制固态照明设备的方法。该方法包括对于所述固态照明设备所生成光的目标色度，基于发光装置的温度和供给发光装置的电流等级来提供固态照明设备的至少一个发光装置的占空比的第一模型，并且响应发光装置的温度和/或供给发光装置的电流等级中的至少一个的变化来按照第一模型控制至少一个发光装置的占空比。响应按照第一模型来控制至少一个发光装置的占空比而测量固态照明设备所生成的光的实际色度，以及将固态照明设备所输出的光的所测量色度与固态照明设备所输出的光的目标色度进行比较。响应所测量色度与目标色度之间的差，对于固态照明设备所生成光的经调整的目标色度，基于发光装置的温度和/或供给发光装置的电流的等级来提供至少一个发光装置的占空比的第二模型，并且按照第二模型来控制至少一个发光装置的占空比。
固态照明设备的至少一个发光装置的占空比的第一模型可包括对于目标色度，使至少一个发光装置的占空比与发光装置的温度以及供给发光装置的电流等级相关的贝塞尔曲面的多个控制点。
按照另外的实施例的控制固态照明设备的方法包括对于固态照明设备的目标光输出特性，基于固态照明设备的至少一个操作条件来提供固态照明设备的操作参数的第一模型，响应至少一个操作条件的变化而按照第一模型来控制第一多个发光装置的操作参数，测量固态照明设备的光输出特性，以及将所测量光输出特性与固态照明设备的光输出特性的可接受范围进行比较。响应所测量光输出特性与目标光输出特性之间的差，对于固态照明设备的经调整目标光输出特性，基于固态照明设备的至少一个操作条件来提供固态照明设备的操作参数的第二模型，以及响应至少一个操作条件的变化而基于第二模型来控制第一多个发光装置的操作参数。
在一些实施例中，操作参数可包括供给固态照明设备中的至少一个发光装置的电流的占空比。
固态照明设备的至少一个操作条件包括固态照明设备的温度和/或供给固态照明设备中的至少一个发光装置的电流。
固态照明设备的操作参数的第一模型可包括对于目标光输出特性，使固态照明设备的操作参数与固态照明设备的至少一个操作条件相关的贝塞尔曲面的多个控制点。
光输出特性可包括固态照明设备所输出的光的色度点和/或固态照明设备所输出的光的强度。
固态照明设备可包括被配置成在被激励时发射具有第一色度的光的第一多个发光装置以及被配置成在被激励时发射具有与第一色度不同的第二色度的光的第二多个发光装置，以及操作参数可包括第一多个发光装置的操作的占空比。
按照一些实施例的固态照明设备包括：第一发光装置，在被激励时发射具有第一色度的光；第二发光装置，被配置成发射具有与第一色度不同的第二色度的光；以及控制器，被配置成控制供给第一发光装置的电流等级。控制器可被配置成响应固态照明设备的操作条件的变化而按照电流等级的模型来控制第一发光装置的电流等级，该电流等级的模型对于固态照明设备的目标光输出特性，使第一发光装置的电流等级与固态照明设备的操作条件相关。
固态照明设备的操作条件可包括固态照明设备的温度和/或供给固态照明设备中的至少一个发光装置的电流。
第一发光装置的电流等级的模型可包括对于目标光输出特性，使第一发光装置的电流等级与固态照明设备的操作条件相关的贝塞尔曲面的一个或多个控制点。
在一些实施例中，第一发光装置和第二发光装置可采用串联线串的方式连接，以及该设备还可包括被配置成有选择地将第一发光装置旁路的旁路电路以及耦合到旁路电路并且被配置成控制旁路电路的操作的控制器。
在其它实施例中，第一发光装置可被串联连接到第一电流源，并且第二发光装置可被串联连接到第二电流源，以及该设备还可包括被耦合到第一电流源并且被配置成按照第一发光装置的电流等级有选择地激活和停用第一电流源的控制器。
附图说明
附图示出本发明的某些实施例，包含附图以便提供对本发明的进一步了解，附图被结合到本申请中并且构成本申请的一部分。
附图包括：
图1是按照一些实施例的固态发光设备的一部分的示意电路图。
图2是按照一些实施例的固态发光设备的校准系统的框图。
图3是示出按照一些实施例的固态发光设备的校准系统/方法的流程图。
图4示出按照一些实施例的可用于表征固态发光设备的一些方面的贝塞尔曲面。
图5示出按照一些实施例的操作固态发光设备的方法。
图6示出1931 CIE色度图。
图7是按照另外实施例的固态发光设备的一部分的示意电路图。
具体实施方式
下文将参照附图更全面地描述本发明的实施例，附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可采用许多不同形式来实施，不应被认为局限于本文中所提出的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是全面和完整的，并且将向本领域的技术人员全面传达本发明的范围。贯穿全文，相似的标号指相似的元件。
本发明的实施例提供用于控制固态照明装置的系统和方法以及结合了这样的系统和/或方法的照明设备。在一些实施例中，本发明能够连同以下美国专利申请中描述的旁路补偿电路一起使用：标题为“Solid State Lighting Apparatus with ControllableBypass Circuits and Methods of Operating Thereof（具有可控旁路电路的固态照明设备及其操作方法）”的共同待决和共同转让的美国专利申请序号12/566,195(AttorneyDocket No.5308-1128)以及标题为“Solid State Lighting Apparatsu withConfigurable Shunts（具有可配置分流的固态发光设备）”的共同待决和共同转让的美国专利申请序号12/566,142(Attorney Docket No.5308-1091)，通过引用将其公开结合到本文中。
在固态照明系统或设备中，旁路补偿电路可在LED之间切换、绕LED可变地分流和/或旁路LED。按照一些实施例，基于诸如所使用的电流、温度和/或LED分区(亮度和/或色区)的一个或多个变量以及所应用的旁路/分流等级来对照明设备的输出建模。可对于个体照明装置中的变化来调整模型。
本发明的实施例在图1至5中示出。图1是示出按照本发明的固态照明(SSL)设备10的一些方面的示意图。如在图1中所看到的，SSL设备10包括在电压源Vstring与地之间串联连接的LED线串20 (LED 1至LED 9)。控制器15被耦合到线串20并经由控制线CL1和CL2被耦合到晶体管Q1和Q2的控制栅。温度传感器12向控制器15提供温度感测信息。
线串20可包括在电流经过线串时发射不同颜色的光的LED。例如，LED的一些可包括在被激励时发射宽光谱白光或者近白光的涂敷荧光粉的LED。LED的一些可被配置成发射如以下美国专利中公开的蓝移黄(BSY)光：例如，2007年5月8日发布的标题为“LightingDevice And Lighting Method（照明装置和照明方法）”的共同转让美国专利号.7,213,940，和/或发射如以下美国专利中公开的蓝移红(BSR)光：2009年4月19日提交的标题为“Methods for Combining Light Emitting Devices in a Package and PackagesIncluding Combined Light Emitting Devices（用于组合在封装中的发光装置的方法以及包括组合的发光装置的封装）”的美国申请序号12/425,855(Attorney Docket 5308-1073)，或者2010年10月26日发布的标题为“Solid State Lighting Devices IncludingLight Mixtures（包括光混合的固态发光装置）”的美国专利号7,821,194，通过引用将其公开结合到本文中。其它LED可在被激励时发射饱和或近饱和窄光谱光，例如蓝光、绿光、琥珀光、黄光或红光。在另外实施例中，LED可以是如共同待决和共同转让的美国专利申请公布号2009/0184616(Atty Docket No. 931-040)中所述的BSY、红色和蓝色LED，荧光粉转换的白色或者LED的其它组合，例如红绿蓝(RGB)和/或红绿蓝白(RGBW)组合。通过引用将该美国专利的公开结合到本文中。
在一个示例中，LED5和LED6可以是红色LED，以及LED7可以是蓝色LED。其余LED可以是BSY和/或红色LED。
LED的线串20包括可通过激活晶体管Q1和Q2来有选择地旁路的LED的子集。例如，当晶体管Q1接通时，LED5和LED6被旁路，并且将非发光二极管D1、D2和D3接入线串20。类似地，当晶体管Q2接通时，LED7被旁路，并且将非发光二极管D4和D5接入线串20。包含非发光二极管D1至D5以使得当LED5、LED6和LED7被晶体管Q1和Q2从线串切除时，减小总线串电压的变化。
如下面更详细描述的，控制器15基于控制器15中加载的控制模型经由控制线CL1和CL2上的控制信号来控制晶体管Q1和Q2的占空比。具体来说，晶体管Q1和Q2的占空比可响应基于以下因素的模型来控制：诸如温度传感器12所提供的温度传感器测量和/或例如跨LED9的电压的变化所反映的线串20中的电流的测量(参见2010年12月15日提交标题为“LIGHTING APPARATUS USING A NON-LINEAR CURRENT SENSOR AND METHODS OFOPERATION THEREOF（使用非线性电流传感器的照明设备及其操作方法）”的美国申请序号12/968,789（Atty Docket 5308-1309）)。该模型还可基于诸如LED(LED1–LED9)的亮度和/或色度分区的因素。晶体管Q1和Q2的占空比可被控制成使得线串20所输出的总组合光具有想要的色度或变色点。
在一些实施例中，控制器15可以是适当被配置的可编程微控制器，例如AtmelATtiny10微控制器。如下面将更详细论述的，该模型可使用基于多个控制点来定义的贝塞尔曲面，以便响应所检测温度和通过线串20的电流来选择红色或蓝色LED的占空比。
可通过使用诸如图2所示的校准系统的校准系统来校准SSL设备10而生成用于控制SSL设备10的操作的模型。如在图2中所看到的，包括一个或多个LED线串20的SSL设备10可被耦合到包括色度计210的测试器材壳体200，该色度计210被配置成接收并且分析LED线串20所发射的光。例如，色度计210可以是来自Photo Research Inc.的PR-650SpectraScan®色度计，其能够被用于进行光度、CIE色度(1931 xy和1976 u'v')和/或相关色温的直接测量。
将色度计210的输出供给可编程逻辑控制器(PLC)220。PLC 220还接收对供给LED线串20的电流的测量。例如，电流测量可由电流/功率感测模块230来提供，电流/功率感测模块230耦合到向SSL设备10供电的AC电源240。在其它实施例中，控制器15可感测LED线串20中的电流，并且将电流测量提供给PLC 220。
如图2中进一步所示，可由AC-DC转换器14直接地或者通过控制器15来向LED线串20供电。控制器15通过控制LED线串20中的LED的电流等级和/或占空比来控制LED所输出的光。PLC 220可采用下面详细描述的方式响应电流和/或温度测量来为控制器15加载控制点，根据该控制点能够计算占空比。
虽然图2的系统的各种功能作为SSL设备10或测试器材200的一部分示出，但是这些功能可根据需要在装置之间移动。例如，如果AC/DC转换作为单独模块来提供，则转换功能可作为测试器材200和SSL设备的一部分来提供，或者SSL设备10的模块或子组件可与控制器15和LED一起提供。
图3是示出按照一些实施例的用于开发供在调整SSL设备10中使用的参考模型的系统的操作的流程图。在图3所示的操作中，对模型SSL设备10或者例如包括会包含在SSL设备10中的LED控制器的LED的参考集合进行评估以开发模型，以便使用与参考集合中相同的LED和控制器的组合来对固态照明装置进行后续调整。例如，参考集合可包括来自两种不同颜色和/或亮度分区的BSY LED、来自一种或多种颜色和/或亮度分区的一个或多个蓝色LED和/或来自一种或多种颜色和/或亮度分区的一个或多个红色LED。在制造SSL装置中，基于想要的组合来选择LED的参考集合的LED的特定组合，其中为将在制造中使用的各组合提供唯一参考集合。
为了开发SSL设备10的准确模型，在多种条件下激励LED的参考集合，并且在这些条件下测量和表征LED的参考集合的光输出的颜色和/或强度。将要改变的条件与预计在固态照明装置的操作中将要遇到的条件类似。
在一些实施例中，改变的条件是电流等级、温度以及绕特定LED分流的分流等级以控制变色点(例如，脉宽调制控制信号的占空比)。在其它系统中，可能需要改变更多或更少的条件。例如，如果打算将SSL装置用于温度受控的环境中，则不需要执行改变温度，并且在受控环境的温度下实施评估。
当已经测量并存储所有分流等级的光输出特性时，则设置下一个电流等级，并再次改变分流等级，以及测量并存储光输出。重复这个过程，直至获得对电流的整个操作范围或者一部分操作范围上的测量。当已经取得对想要的范围电流的测量并将其存储，则将LED的参考集合的温度调整到新的温度，并重复测量过程。对于SSL装置的操作范围内的温度重复进行这个测量过程。具体来说，温度可以是LED的测试点的温度，并且对于LED的参考集合可直接地或者通过控制器来测量。
如在图3中所看到的，通过为一组受控LED设置温度、设置电流和设置分流等级，然后在该设置处测量LED的参考集合的光输出，来实施对LED的参考集合的评估。能够对于变色点(例如1976 CIE色度空间中的(u',v')坐标)和/或流明输出来测量光输出。可存储这些测量，并且可跨控制电路的整个操作范围来改变分流等级，其中跨该范围在所选增量处进行光输出的测量。
例如，参见图3，可设置SSL设备10的温度(框S10)，可将预定电流施加到LED线串20(框S15)，以及可将预定分流等级或占空比施加到一组受控LED，例如图中所示的LED5和LED6(框S20)。
由SSL设备10所输出的光的色度（例如，采用(u',v')坐标）可由色度计210来测量(框S25)，以及所测量色度点可由PLC 220来存储。在一些实施例中，除了测量对SSL设备10所发射的光的变色点外，或替代测量对SSL设备10所发射的光的变色点，还可在框25处测量由SSL设备所输出的采用流明测量的光的强度。
接下来，操作继续进行到框S30，其中PLC 220确定是否已经对所选温度和电流在所有分流等级处测量色度点。如果不是，则选择(框S35)和设置(框S20)下一个分流等级，并在新的分流等级处测量色度(框S25)。
一旦已经对所选温度和电流等级在所有分流等级处进行色度测量，则重置分流等级(框S40)，并且PLC 220确定是否已经对所选温度在所有电流等级处测量色度点(框S45)。如果不是，则选择下一个电流等级(框S50)且进行设置(框S15)，并在新的电流等级处对所有分流等级测量色度(框20至框S35)。
一旦已经对所选温度在所有分流和电流等级采取色度测量，则重置电流等级(框S55)，并且PLC 220确定是否已经在所有温度等级处测量色度点(框S60)。如果不是，则选择下一个温度等级(框S65)并进行设置(框S10)，并在新的温度等级处对所有分流等级和电流等级测量色度(框S15至S65)。
一旦已经对所有温度、分流等级和电流等级测量色度点，就能够构建SSL设备10对温度、电流和分流等级的变化的色度响应的模型(框S70)。
对于由LED的控制器控制的操作的各方面可重复进行图3所示的操作。例如，如果SSL装置通过绕红色LED(或者一组红色LED)分流电流并且绕蓝色LED(或者一组蓝色LED)单独分流电流来设置变色点，则能够通过在执行蓝色LED的测量的同时使绕红色LED的分流保持恒定，反之亦然，来单独测量控制这些不同颜色的LED的结果。蓝光和红光等级的变化的影响的这样关联的性质（associative property）是可能的，这是因为蓝色LED主要影响v'轴的变色点，而红色LED主要影响u'轴的变色点。此外，如果预计存在任何随红色或蓝色LED中的变化电流的色移，那也是极少的。
如果控制器10所控制的变量之间存在交互，则可将附加循环结合到图3的操作中，以将这些交互考虑在内。例如，如果通过绕两个荧光粉转换的LED(例如BSY LED和BSR LED)分流来设置变色点，则在BSY LED的各电流、温度和分流等级的变色点可需要在BSR LED的各电流、温度和分流等级处测量，以便完全表征LED的参考集合的电流、温度和分流等级之间的交互。
一旦已经表征电流、温度和分流等级的变化对SSL设备的变色点和/或流明的影响，就能够开发预测模型，以允许对SSL设备10中的LED进行调整和操作控制。在具体实施例中，能够基于光输出特征(例如变色点(u',v')和/或以流明为单位的强度)、温度、电流等级和分流等级的变量来构建贝塞尔曲面。然后将这些贝塞尔曲面用做模型以控制具有与LED的参考集合相同的LED的组合的SSL设备10的操作。
贝塞尔曲面是用于使用有限数量的控制点来对多维函数建模的数学工具。具体来说，选择定义M维空间中的曲面的多个控制点。采用类似于插值的方式通过控制点来定义曲面。然而，虽然曲面通过控制点来定义，但是该曲面不一定经过控制点。而是该曲面朝控制点变形，其中变形量受其它控制点约束。
阶(n,m)的给定贝塞尔曲面由(n+1)(m+1)个控制点ki,j的集合来定义。二维贝塞尔曲面能够被定义为参数曲面，其中作为参数坐标u、v的函数的曲面上的点p的位置由下式给出：
其中，贝塞尔函数B被定义为
以及
是二项式系数。
在图4中示出贝塞尔曲面300的一个示例。图4中所示的贝塞尔曲面300表示作为固态照明设备的温度(x轴)和电流(y轴)的函数所绘制的LED分流等级(z轴)。曲面30通过16个控制点310来定义，16个控制点310是由图4所示的x、y和z轴所表示的三维空间中的点。
如在图4中能够看到，曲面300朝控制点310变形，但是控制点310并不是全部都在曲面300上。贝塞尔曲面300提供多维关系的数学便捷模型，例如对于给定输出色度，对作为温度和电流的函数的LED分流等级建模，这是因为贝塞尔曲面通过有限数量的控制点(例如16个)来完全表征。
具有与参考集合中相同的LED的组合的SSL设备的制造、校准和/或操作可如图5所示来实施。
如在图5中看到的，基于想要的变色点(u',v')来将5轴模型(u'、v'、T、I和S)折叠成3轴模型，其中将分流等级作为电流(I)和温度(T)的函数来确定(框S100)。也就是说，构建其中分流等级取决于给定变色点的电流和温度等级的三轴模型。
在一些实施例中，对于想要的u'、v'值来建立控制点集合，使得要求达到想要的(u',v')值的所选一组一个或多个可控红色LED的分流等级是基于温度和电流等级的相关变量，在一些实施例中控制点集合可包括16个控制点。对于想要的u'、v'值来建立对应的一族16个控制点集合，使得要求达到想要的(u',v')值一组一个或多个可控蓝色LED的分流等级是基于温度和电流等级的相关变量。然后由SSL设备10使用这些控制点来控制SSL设备的光输出(框S105)，并测量诸如变色点和/或强度的光输出的特性(框S110)。接下来测量所测量变色点与想要的变色点之间的差(即，偏移)(框S115)。如果所测量变色点在该装置的规范之内(框S120)，则不需要执行附加操作，并且SSL设备10利用确定的控制点集合来控制红色和蓝色LED的分流，以随温度和电流等级变化保持变色点。这些控制点可永久地存储在SSL设备10中，以便在正常操作中控制SSL设备10的操作。
然而，如果所测量变色点超出设备10的规范，则使用所测量变色点与想要的变色点之间的偏移来选择新目标u'、v'值(框S125)。将5变量模型再次折叠，在控制器中设置控制点，以及SSL设备使用新的控制点来操作(框S130)，并再次测量光输出(框S110)。例如，如果u’值低于想要的值0.010，则能够增加想要的u’值0.010以进行补偿，并且开发新的控制点。可重复这些操作，直到SSL装置的变色点处于规范之内或者直到已经达到最大尝试次数。此外，可逐步减少所允许的调整量，以便避免连续过度补偿，连续过度补偿可造成永远达不到想要的规范之内的变色点。
图7是按照另外的实施例的固态发光设备410的部分示意电路图。固态照明设备410包括控制器15，该控制器15经由控制线CL3至CL5耦合到多个电流源25A至25C，多个电流源25A至25C的每个向串联连接的LED的的相应组G1至G3提供电流。温度传感器12将固态照明设备410的温度测量供给控制器15，同时电流传感器16测量通过各组LED的电流并且将电流测量供给控制器15。
控制器15可通过有选择地激活/停用电流源25A至25B来控制LED组G1至G3的占空比。LED组G1至G3可包括相同或不同类型的LED。例如，在一个实施例中，组G3包括所有BSYLED，而组G2包括所有蓝色LED，以及组G3包括所有红色LED。一组或多组LED的占空比可按照之前所述的操作来选择和控制。
将理解的是，虽然在本文中可能使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应当受到这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第一元件可能称作第二元件，而第二元件类似地可能被称作第一元件。本文所使用的术语“和/或”包括关联所列项的一个或多个的任何组合。
本文所使用的术语仅为了描述具体实施例，而无意限制本发明。如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文另加明确说明。还将理解的是，在本文中使用术语“包括”、“构成”、“包含”和/或“在内”时，指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的编组。
除非另加定义，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解的相同的含意。还将理解的是，本文所使用的术语应当被解读为具有与它们在本说明书的上下文以及相关领域中的含义一致的含义，而不会以理想化或以过于形式的意义来解读，除非本文中明确地这样定义。
连同以上描述和附图，本文中公开了许多不同的实施例。将理解的是，用文字描述和示出这些实施例的每一种组合和子组合会是过度反复和令人困惑。相应地，所有实施例能够按照任何方式和/或组合相结合，并且包括附图的本说明书将被理解为构成本文所述实施例以及制作和使用它们的方式及过程的所有组合和子组合的完整书面描述，以及将支持任何这样的组合或子组合的权利要求。
在附图和说明中，已经公开了本发明的典型优选实施例，而且，虽然采用特定的术语，但它们仅以广义和描述性的意义使用，而不是为了进行限制，本发明的范围在以下权利要求书中进行阐明。
Claims (13)
1.一种控制固态照明设备的方法，所述方法包括：
对于所述固态照明设备所生成光的目标色度，基于发光装置的温度和供给所述发光装置的电流等级来提供所述固态照明设备的至少一个发光装置的占空比的第一模型；
响应所述发光装置的温度以及所述供给所述发光装置的电流等级中的至少一个的变化而按照所述第一模型来控制所述至少一个发光装置的占空比；
响应按照所述第一模型来控制所述至少一个发光装置的占空比而测量所述固态照明设备所生成光的实际色度；
将所述固态照明设备所输出光的所测量色度与所述固态照明设备所输出光的目标色度进行比较；
响应所述所测量色度与所述目标色度之间的差，对于所述固态照明设备所生成光的经调整的目标色度，基于所述发光装置的温度和供给所述发光装置的电流等级来提供所述至少一个发光装置的占空比的第二模型；以及
按照所述第二模型来控制所述至少一个发光装置的占空比。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述固态照明设备的至少一个发光装置的占空比的所述第一模型包括对于所述目标色度，使所述至少一个发光装置的占空比与所述发光装置的温度和供给所述发光装置的电流等级相关的贝塞尔曲面的多个控制点。
3.一种控制固态照明设备的方法，所述方法包括：
对于所述固态照明设备的目标光输出特性，基于所述固态照明设备的至少一个操作条件来提供所述固态照明设备的操作参数的第一模型；
响应所述至少一个操作条件的变化而按照所述第一模型来控制固态照明设备的操作参数；
测量所述固态照明设备的光输出特性；
将所测量光输出特性与所述固态照明设备的光输出特性的可接受范围进行比较；
响应所述所测量光输出特性与目标光输出特性之间的差，对于所述固态照明设备的经调整目标光输出特性，基于所述固态照明设备的至少一个操作条件来提供所述固态照明设备的操作参数的第二模型；以及
响应所述至少一个操作条件的变化而基于所述第二模型来控制所述固态照明设备的操作参数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述操作参数包括供给所述固态照明设备中的至少一个发光装置的电流的占空比。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述固态照明设备的至少一个操作条件包括以下两项的其中之一：所述固态照明设备的温度以及供给所述固态照明设备中的至少一个发光装置的电流。
6.如权利要求3所述的方法，其中，所述固态照明设备的操作参数的所述第一模型包括对于所述目标光输出特性，使所述固态照明设备的操作参数与所述固态照明设备的至少一个操作条件相关的贝塞尔曲面的多个控制点。
7.如权利要求3所述的方法，其中，所述光输出特性包括以下两项的其中之一：所述固态照明设备所输出光的色度点以及所述固态照明设备所输出光的强度。
8.如权利要求3所述的方法，其中，所述固态照明设备包括被配置成在被激励时发射具有第一色度的光的第一多个发光装置以及被配置成在被激励时发射具有与所述第一色度不同的第二色度的光的第二多个发光装置，其中所述操作参数包括所述第一多个发光装置的操作的占空比。
9.一种固态照明设备，包括：
第一多个发光装置，被配置成在被激励时发射光；
控制器，被配置成控制供给所述第一多个发光装置的电流等级；
其中所述控制器被配置成响应于所述固态照明设备的操作条件的变化而按照电流等级的第一模型来控制所述第一多个发光装置的电流等级，所述电流等级的第一模型对于所述固态照明设备的目标光输出特性，使所述第一多个发光装置的电流等级与所述固态照明设备的操作条件相关，
其中，所述控制器进一步被配置成响应于所述固态照明设备的所测量光输出特性与其目标光输出特性之间的差按照电流等级的第二模型来控制第一多个发光装置的电流等级，所述电流等级的第二模型对于所述固态照明设备的经调整的目标光输出特性，使所述电流等级与所述固态照明设备的操作条件相关，
其中，所述固态照明设备的操作条件包括所述固态照明设备的温度和/或供给所述固态照明设备中的至少一个发光装置的电流。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述光输出特性包括以下两项的其中之一：所述固态照明设备所输出的光的色度点和所述固态照明设备所输出的光的强度。
11.如权利要求9所述的设备，还包括第二多个发光装置，其中，所述第一多个发光装置和所述第二多个发光装置采用串联线串的方式连接，所述设备还包括被配置成有选择地将所述第一多个发光装置旁路的旁路电路以及耦合到所述旁路电路并且被配置成控制所述旁路电路的操作的控制器。
12.如权利要求9所述的设备，还包括第二多个发光装置，其中，所述第一多个发光装置被串联连接到第一电流源，并且所述第二多个发光装置被串联连接到第二电流源，所述设备还包括被耦合到所述第一电流源并且被配置成按照所述第一多个发光装置的电流等级有选择地激活和停用所述第一电流源的控制器。
13.如权利要求9所述的设备，其中，所述第一多个发光装置的所述电流等级的第一和第二模型包括对于所述目标光输出特性，使所述第一多个发光装置的电流等级与所述固态照明设备的操作条件相关的贝塞尔曲面的控制点。
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