CN103999553B - 选择性地提供关联的亮度和颜色控制的固态照明开关和照明装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种固态照明开关可以包括第一输入控制，其可以被配置为调节被配置用于耦接到所述固态照明开关的固态照明装置的调光指示或者颜色指示。选择性关联机构可以被配置为激活所述开关的关联操作模式，以将所述调光指示与所述颜色指示关联或者激活所述开关的无关联操作模式以将所述调光指示与所述颜色指示解除关联。
Description
技术领域
本发明涉及固态照明，更具体的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
固态照明阵列用于许多照明应用。例如，包括固态发光装置阵列的固态照明面板已经例如在建筑学和/或重点照明中用作直接照明源。固态发光装置可以包括例如包括一个或多个发光二极管(LED)的封装发光装置。无机LED典型地包括形成p-n结的半导体层。包括有机发光层的有机LED(OLED)是另一种固态发光装置。典型地，固态发光装置通过在发光层或区域中的电子载流子(即电子和空穴)的复合产生光。
固态照明面板通常用作用于小型液晶显示器(LCD)屏幕的背光，例如用于便携式电子器件中的LCD显示屏。此外，对于利用固态照明面板作为背光用于大型显示器(例如LCD电视显示器)的兴趣在增加。
对于小型LCD屏幕，背光组件典型地使用白色LED照明装置，其包括蓝色发光二极管，该蓝色发光二极管涂有将LED发出的一部分蓝光转换为黄光的波长转换磷光体。产生的光是蓝光和黄光的组合，其可以对于观察者呈现白色。然而，虽然该布置产生的光可以呈现白色，但是这样的光照亮的对象可能看起来不具有自然色彩，这是因为光的受限的光谱。例如，由于光可能在可见光谱的红色部分具有很少的能量，因此对象中的红色可能没有被这样的光良好地照射。结果，当在这样的光源下观看时，对象可能看起来具有不自然的显色。
可见光可以包括具有多个不同波长的光。可以参考二维色度图说明可见光的表观色，例如图9中示出的1931国际照明委员会(CIE)色度图和1976CIE u'v'色度图，其类似于1931色度图，但是被修改以使得1976u'v'CIE色度图上类似的距离代表颜色的类似感知差异。这些图提供了将颜色定义为颜色的加权和的有用的参考。
在CIE-u'v'色度图(例如1976CIE色度图)中，利用考虑了人的视觉感知差异的缩放的u和v参数来描绘色度值。也就是说，人类的视觉系统比其它(种族)更多地响应于某些波长。例如，人类视觉系统比起红光更多地响应于绿光。1976CIE-u'v'色度图被缩放，以使得在图上从一个色度点到另一色度点的数学距离与在该两个色度点之间由观察人感知的颜色差异成比例。在色度图上从一个色度点到另一色度点的数学距离与在该两个色度点之间由观察人感知的颜色差异成比例的色度图可以被称为感知色度空间。相反，在非感知色度图中(例如1931CIE色度图)，没有明显差异的两种颜色在图上的位置间隔比显著不同的两种颜色离得更远。
如图9所示，1931CIE色度图上的颜色由落入大体上U形区域内的x和y坐标定义(即，色度坐标或颜色点)。区域之外上或接近区域之外的颜色是由具有单个波长或非常小的波长分布构成的饱和色。区域内部上的颜色是不同波长的混合物组成的非饱和色。白光可以是许多不同波长的混合物，其通常在该图的中间附近，在图9中标为100的区域。如区域100的尺寸证明的，存在许多不同色调的光可以被认为是白色。例如，一些"白色"光(例如由钠蒸汽照明装置产生的光)可以呈现带黄色的颜色，而其他的"白色"光(例如由一些荧光照明装置产生的光)可以呈现带更多蓝色的颜色。
通常呈现绿色的光在位于白色区域100以上的区域101、102和103中绘制，而低于白色区域100的光通常呈现粉色、紫色或洋红色。例如，图9的区域104和105中绘制的光通常呈现洋红色(即，红-紫或带紫色的红色)。
进一步认识到，来自两个不同光源的光的二元组合可以呈现具有与两个成分颜色中任意一个都不同的颜色。组合光的颜色可以取决于两个光源的相对强度。例如，蓝色源和红色源的组合发出的光可以对于观察者呈现紫色或洋红色。类似地，蓝色源和黄色源的组合发出的光可以对于观察者呈现白色。
在图9中还示出了普朗克轨迹106，其对应于由被加热到各种温度的黑体辐射体发出的光的颜色点的位置。具体的，图9包括沿着黑体轨迹的温度列表。这些温度列表显示由被加热到这样的温度的黑体辐射体发出的光的颜色路径。随着被加热的物体变得白炽，随着与黑体辐射体的峰值辐射相关联的波长随着温度增加而逐渐地变短，其首先发带红色光，然后带黄色、然后白色、并且最终带蓝色。因此，产生在黑体轨迹上或附近的光的发光体可以按照它们的相关色温(CCT)来描述。
特定光源的色度可以被称为该光源的"颜色点"。对于白色光源，色度可以被称为该光源的"白色点"。如上所述，白色光源的白色点可以沿着普朗克轨迹下降。因此可以由光源的相关色温(CCT)来标识白色点。白色光典型地具有在大约2000K和8000K之间的CCT。具有4000CCT的白色光可以呈现带黄色的颜色，而具有8000K CCT的白色光可以呈现带更多蓝色的颜色。在大约2500K和6000K之间的色温处位于黑体轨迹上或附近的颜色坐标可以对观察人产生使人愉快的白色光。
"白色"光还包括没有直接位于普朗克轨迹上而是位于其附近的光。可以在1931CIE色度图上使用Macadam椭圆以识别颜色点，这些颜色点是如此密切相关，以至于它们对于观察人显得相同或基本上类似。Macadam椭圆是在二维色度空间(例如1931CIE色度图)中围绕中心点的封闭区域，其包围从中心点在视觉上难以区分的所有点。七阶Macadam椭圆捕获了在七个标准偏差内对于普通观察者难以区分的点，十阶Macadam椭圆捕获了在十个标准偏差内对于普通观察者难以区分的点，诸如此类。因此，具有在普朗克轨迹上的点的大约十阶Macadam椭圆内的颜色点的光可以被认为具有与位于普朗克轨迹上的点相同的颜色。
典型地利用显色指数(CRI)来表征光源准确再现被照明物体的颜色的能力。具体的，CRI是照明系统的显色性质与黑体辐射体的显色性质相比的相对度量。如果由照明系统照明的一组测试颜色的颜色坐标与由黑体辐射体照射的相同测试颜色的坐标相同，则CRI等于100。日光具有最高的CRI(100)，而白炽灯泡相对接近(大约95)，而荧光照明精确性稍低(70-85)。
对于大规模背光和照明应用，经常期望提供产生具有高显色指数的白色光的光源，以便由照明面板照明的物体和/或显示屏可以显得更加自然。因此，为了提高CRI，红光可以被加到白色光，例如，通过向装置增加红色发光磷光体和/或红色发光装置。其他的光源可以包括红色、绿色和蓝色发光装置。当红色、绿色和蓝色发光装置同时被激励时，产生的组合光可以呈现白色，或接近白色，这取决于红色、绿色和蓝色源的相对强度。
包括多个固态器件的固态照明系统的一个困难在于LED的制造工艺通常导致个体LED之间的变化。该变化通常通过如下措施来解决：根据亮度和/或颜色点对LED分级或分组并且仅仅选择具有预定特征的LED包括在固态照明系统中。LED照明装置可以利用LED的一个分级或从不同分级组合匹配的LED组，以对于LED的组合输出实现可重复的颜色点。然而，即使分级，LED照明系统可能仍然在系统之间在颜色点方面经历显著的变化。
在共同转让的美国专利公开No.2009/0160363(其内容通过引用并入本文)中描述了调整照明器材的颜色点并且从而利用多种LED分级的一种技术。'363申请描述了组合磷光体转换LED和红色LED以提供白色光的系统。LED的各种混色的比率在制造时通过测量光输出并且随后调节串电流以达到期望的颜色点来设定。然后对于具体照明装置固定实现期望颜色点的电流水平。
发明内容
在根据本发明的一些实施例中，固态照明开关可以包括第一输入控制，其可以被配置为调节配置用于耦合到固态照明开关的固态照明装置的调光或颜色指示。选择性链接机构可以被配置为激活开关的链接操作模式以将调光指示链接到CCT指示或者激活开关的无关联操作模式以从CCT指示解除调光指示。
附图说明
附图被包括以提供对于本发明的进一步理解并且组成本申请的一部分，附图说明了本发明的特定实施例(一个或多个)。在附图中：
图1是说明在根据本发明的一些实施例中提供独立的调光和颜色指示的无关联操作模式中的固态照明开关的示意性框图。
图2是说明在根据本发明的一些实施例中向照明装置提供选择性关联的调光和颜色指示的关联操作模式中的固态照明开关的示意性框图。
图3是在根据本发明的一些实施例中利用突起和凹陷作为选择性关联机构的关联操作模式中的固态开关的示意性框图表示。
图4是在根据本发明的一些实施例中提供与调光指示相关的颜色指示以提供改变的白炽调光类型的关联操作模式中的固态照明开关的示意性框图。
图5是在根据本发明的一些实施例中通过分压器提供与调光指示成比例的颜色指示以提供图4的改变的白炽调光类型的关联操作模式中的固态照明开关的示意性框图。
图6是说明在根据本发明的一些实施例中提供独立的调光和颜色指示用于恒定颜色调光操作的无关联操作模式中的固态照明开关的示意性框图。
图7是说明在根据本发明的一些实施例中被配置为响应于选择性地关联/无关联调光和相关颜色指示而操作的固态照明装置的示意图。
图8是表现在根据本发明的一些实施例中的固态照明装置利用的模型的Bezier曲面的图示。
图9是1931CIE色度图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明的实施例，附图示出了本发明的实施例。然而，本发明可以被具体实现为许多不同的形式并且不应该被认为限于在此所述的实施例。相反，这些实施例被提供来使得本公开将是彻底且完全的，并且将充分地向本领域技术人员表达本发明的范围。全文中相同的数字指的是相同的元件。
如在此处描述的，根据本发明的实施例可以提供固态照明开关和照明装置，其选择性地将开关提供的颜色指示与调光指示相关联/解除关联。例如，在根据本发明的一些实施例中，当固态照明开关处于关联操作模式中时，该开关可以将颜色指示与调光指示相关联。相反，当开关处于无关联操作模式时，颜色指示可以与调光指示解除关联(即无关)。
在关联操作模式中，在根据本发明的一些实施例中，使得调光和颜色指示彼此相等。在根据本发明的一些实施例中，在关联模式中，颜色指示可以依据调光指示。
在无关联操作模式中，在根据本发明的一些实施例中，使得调光和颜色指示彼此相等。在根据本发明的一些实施例中，调光指示可以响应于输入而改变，而颜色指示是恒定电压。在根据本发明的其它实施例中，调光指示可以是恒定电压，而颜色指示响应于输入而改变。
在根据本发明的一些实施例中，可以由选择性关联机构提供操作模式。选择性关联机构可以是机械的，使得分离的输入可以被耦接在一起以允许颜色和调光指示两者彼此同步地改变。在根据本发明的一些实施例中，选择性关联机构可以是电气的，使得颜色指示电气耦接到调光指示。
在根据本发明的一些实施例中，固态照明开关可以包括可以被彼此独立操控的两个分离的输入。例如，在一些实施例中，一个输入可以控制调光指示，而另一输入可以控制颜色指示(例如，在无关联模式中)。与此相反，当开关处于关联操作模式(例如，当输入被机械耦合关联在一起时)，颜色和调光指示彼此同步地改变。
在根据本发明的一些实施例中，固态照明开关包括单个输入。例如，在一些实施例中，单个输入可以被用来一起控制调光指示和颜色指示(在关联操作中)。与此相反，在无关联模式中，例如，当单个输入仅仅控制调光指示或者颜色指示时，另一指示可以保持不变。
应当理解，术语"颜色指示"可以意指指定由照明装置提供的颜色的任何指示，诸如用户偏爱的色度或者颜色点。"颜色指示"还可以是相关色温、显色指数或者任何其它颜色值指示中的任何指示。术语"调光指示"可以意指照明装置提供的光强度，其可以从最小调光指示变化到最大调光指示，在最小调光指示处，照明装置提供最小光强度，而在最大调光指示处，照明装置提供最大光强度。
显色指数(CRI)指的是与理想或者自然光源相比，光源再现对象颜色的能力的量化度量。与描述光源的视在色的相关色温(CCT)对比，CRI指的是由光源照射的对象的颜色外观。通常使用的CRI值被称为常规CRI并且包括与八个介质饱和色(R1-R8)对应的系数。然而，CRI(被称为特殊CRI)也包括与六个高度饱和色(R9-R14)对应的系数。其中，R9对应于强红色，其可以影响红色-绿色对比度，这在呈现颜色时是有利的。
图1是在根据本发明的一些实施例中处于无关联操作模式中的固态照明开关205提供独立的调光和颜色指示到固态照明装置210的框图。根据图1，在根据本发明的一些实施例中，调光指示和颜色指示被提供到开关205的电气隔离的第一和第二输出端，以提供独立的输入到照明装置210。相应地，调光指示响应于第一输入控制而变化，而颜色指示可以(独立于调光指示)响应于第二输入控制而变化。因此，在操作时，用户可以通过操控第二输入控制来指示期望的颜色(颜色指示)，并且通过操控第一输入控制来改变照明装置210提供的光的强度，以改变调光。
根据图1，当输入位于最低位置处时可以提供第一输入控制的最小设置，而当输入控制位于最高位置处时可以提供最大设置。相应地，可以通过将第一输入控制置于最低位置来提供最低调光指示，以及通过将第一输入控制置于最高位置来提供最大调光指示。此外，可以通过将输入置于在最高和最低位置之间的任何位置来改变输入值。可以通过将第二输入控制移动到最低位置来提供最小颜色指示，而可以通过将第二输入控制移动到最高位置来提供最大颜色指示。
应当理解，输入控制可以是允许用户改变调光和颜色指示的任何类型的输入。例如，在根据本发明的一些实施例中，输入可以是在最低和最高位置之间沿直线移动的"滑动器"。在根据本发明的一些实施例中，输入可以是在各位置之间旋转的旋钮。在根据本发明的一些实施例中，输入可以是电子式的而不是机械式的。例如，输入可以是与电子可寻址照明接口(DALI)协议兼容的控制信号，该协议最初是欧洲标准60929的一部分，其美国的是NEMA标准(243-2004)。
在根据本发明的一些实施例中，调光和颜色指示可以是在0和10伏之间变化的电压信号。也可以使用其它电压范围。在根据本发明的一些实施例中，固态开关205可以是单个集成单元，具有两个分离的输入控制或者两个分离的开关，具有相应的输入控制。
固态照明开关205可以包括或者耦接到选择性关联机构215，以控制固态照明开关205在关联或者无关联操作模式中操作。在根据本发明的一些实施例中，选择性关联机构215可以是机械耦合280，其将输入关联在一起，使得当用户移动一个输入时，另一输入一致地移动，如图2所示。
相应地，当开关205处于关联模式时，调光和颜色指示可以例如彼此相等，从而在固态照明装置210处提供白炽类型的调光。更具体的，使得颜色指示等于调光指示，使得颜色指示和调光指示具有相等的值并且彼此同步改变，这是由于输入被关联在一起。这些实施例可以提供操作，使得固态照明装置210保持调光指示和颜色指示彼此平衡，使得固态照明装置210提供的光跟随图9中示出的普朗克轨迹100。
在根据本发明的一些实施例中，机械耦合280可以包括突起275，其从一个输入侧突出，并且凹陷270被包括在另一输入侧，如图3所示。突起275和凹陷270可以放置和配置为使得突起270可以通过用户输入被耦接到凹陷270和从凹陷270分离。相应地，当输入彼此分离时，开关205以无关联模式操作，而当输入彼此耦接时，开关205以关联模式操作。
在根据本发明的一些实施例中，选择性关联机构215可以是电气耦合，其将指示关联在一起，使得当用户仅仅移动一个输入时，调光和颜色指示两者彼此同步改变。例如，在根据本发明的一些实施例中，选择性关联机构215可以是这样的电路，其响应于经由例如开关205上的按钮的用户选择而将开关205的输出电气耦接在一起。
参考图1，传输介质220可以包括用于调光指示和颜色指示的分离的传输介质。在根据本发明的一些实施例中，然而，传输介质220提供单个传输介质，在该单个传输介质上提供分离通道：一个用于调光指示而另一个用于颜色指示。在根据本发明的其它实施例中，可以经由固态照明开关205和固态照明装置210之间的无线接口提供传输介质220。
在根据本发明的一些实施例中，可以经由单个传输介质220提供调光和颜色指示。例如调光和颜色指示可以在介质220中的不同通道上从开关205被提供到照明装置210。在根据本发明的一些实施例中，可以经由相同通道提供调光和颜色指示，其可以被解释为通过照明装置210关联。在根据本发明的一些实施例中，可以经由相同的介质220提供调光和颜色指示并且时分复用(或者另行在介质220内彼此分离)。
固态照明装置210被配置为经由分离的输入接收调光指示和颜色指示。换言之，固态照明装置210可以包括被配置为接收调光指示的调光输入和被配置为接收颜色指示的颜色输入。在根据本发明的一些实施例中，响应于例如软件开关而在固态照明装置210内内部地提供颜色指示与调光指示的关联。在其它实施例中，如上所述，颜色指示可以在开关205处关联到调光指示，因此分离的(并且相等的)指示被提供到照明装置210。
固态照明装置210可以根据关联操作模式或者无关联操作模式操作。例如，如上所述，在关联操作模式中，使得颜色指示等于调光指示，以在照明装置210处提供白炽类型调光。在无关联操作模式中，可以独立于调光指示而设置颜色指示，使得颜色和调光可以彼此独立地设置。
图4示出在根据本发明的一些实施例中处于关联操作模式的固态照明开关205的另一个实施例的示意性框图。更具体的，固态照明开关205被配置为使得颜色指示取决于调光指示。根据图4，例如，通过在保持颜色指示与调光指示之间成比例关系的输出上提供电气部件，使得颜色指示与调光指示成比例。相应地，例如，可以将颜色指示的最大值限制到如下值，即，该值小于第二输入控制被移动到最高位置所提供的值。与此相反，调光指示配置为响应于输入控制的操控而在整个范围上移动。这种配置可以被用来将颜色指示的最大值限制为例如限制固态照明装置提供的暖色而同时仍然允许最大范围的调光。
应当理解，在根据本发明的一些实施例中，图4中的功能可以使得颜色指示等于调光指示，诸如通过将这些指示耦接在一起。相应地，颜色指示可以与调光指示同步改变并且等于调光指示，从而在照明装置210处提供白炽类型调光。这些实施例可以提供操作，使得固态照明装置210保持调光指示和颜色指示彼此平衡，使得固态照明装置210提供的光跟随图9中示出的普朗克轨迹100。
图5示出了在根据本发明的一些实施例中处于关联操作模式的固态照明开关205的另一个实施例的示意性框图。更具体的，图5示出了图4中示出的实施例的变型，其中颜色指示取决于调光指示。如图5所示，可以通过布置电阻器Rd1和Rd2提供的分压器电路来提供颜色指示和调光指示之间的关系。如上面关于图4所讨论的，图5中示出的布置类型可以被用来限制颜色指示的最大值，而同时仍然允许调光指示在与第一输入控制的移动关联的整个范围上改变。
还将理解，虽然图4示出了作为提供调光和颜色指示两者的开关205的一部分的单个输入，但是在根据本发明的一些实施例中，开关可以包括第二输入，其在开关205处于无关联模式(响应于选择性关联机构215)时发挥作用。在这样的实施例中，开关205可以响应于上述电路而提供关联和无关联操作模式。
图6示出了在根据本发明的一些实施例中处于无关联操作模式的固态照明开关的另一个实施例的示意性框图。根据图6，颜色指示被保持在恒定电压(Vk)处，使得照明装置210提供的光的强度改变，同时保持恒定颜色(在此称为恒定颜色调光)。相应地，在根据本发明的这些实施例中，颜色指示与输入控制无关。
在根据本发明的一些实施例中，应当理解，在固态照明装置210内颜色指示可以被保持在恒定电压Vk。换言之，可以使用局部上拉或者下拉电阻器或者软件在固态照明装置210内提供恒定颜色指示。因此，固态照明装置可以忽略固态照明开关205提供的颜色指示的任何变化，而作为替代，可以对于恒定颜色指示利用内部值。
还将理解，在根据本发明的一些实施例中，与如图6所示的在恒定电压(Vk)处保持颜色指示不同，可以将调光指示保持在恒定电压处(Vk)，使得保持照明装置210提供的光的强度而同时允许改变照明装置210处的颜色指示。相应地，在根据本发明的这些实施例中，来自照明装置的光保持恒定，而同时可以经由输入控制改变颜色。
图7是示出根据本发明的一些实施例中的固态照明装置210的示意图。根据图7，固态照明装置210包括控制器电路710，具有用于固态照明开关205提供的调光和颜色指示的分离的输入。
控制器电路710可以耦接到电流源电路700并且被配置为改变电流源电路700提供的电流量从而控制照明装置210提供的光的调光。控制器电路710还耦接到旁路电路705，其包括用于旁路在固态照明串20内的选择的固态发光器件的第一和第二电路。更具体的，旁路电路705响应于控制器电路710提供的占空比信号CL1和CL2选择性地旁路固态发光器件中的多个固态发光器件。应当理解，占空比信号CL1和CL2可以被用来影响与固态照明开关205提供的颜色指示相关联的固态照明串20的颜色输出。控制器电路710还耦接到温度传感器715，其向控制器电路710提供与固态照明串20相关联的环境温度的控制电路的指示。
控制器电路710可以根据关联或者无关联操作模式响应于调光和颜色指示操作，以提供关于图1-6描述的不同类型的调光和颜色控制。例如，在上面描述的关联操作模式的实施例中，调光和颜色指示可以彼此相等或者成比例，使得控制器电路710使用电流源电路700和旁路电路705控制固态照明串20以提供照明装置210的白炽类型的调光，其中可以基于通过开关205实现的图1-6中的实施例来限制照明装置210的颜色输出。
在根据本发明的一些实施例中，可以诸如在控制器电路710中通过照明装置提供调光和颜色指示的选择性关联。例如，在根据本发明的一些实施例中，调光和颜色指示可以响应于一个或更多个偏好在控制器电路内被关联在一起，所述偏好被编程到控制器电路710中或由控制器电路710另行指定。在根据本发明的一些实施例中，例如，用户可以指定根据特定时间表(例如，白天、夜晚、早晨、下午、傍晚、一年的时间等)将调光和颜色指示关联在一起，而否则调光和颜色指示可以不关联。在根据本发明的一些实施例中，例如，用户还可以指定将被提供的选择性关联的任何类型，诸如白炽类型，恒定颜色等，如在此处描述的。
在根据本发明的一些实施例中，调光和颜色指示的选择性关联可以在控制器电路710外部但是在照明装置210内提供。例如，选择性关联可以通过与控制器电路710配合操作的关联电路707提供。在根据本发明的一些实施例中，关联电路707用来提供在此描述的选择性关联的任何或者全部类型。例如，关联电路707可以从开关205接收调光和颜色指示中的仅仅一个或者两者，并且在被提供作为到控制器电路710的输入之前选择性地关联所述指示。在根据本发明的一些实施例中，关联电路707可以根据上面描述的时间表和类型操作。在根据本发明的一些实施例中，选择性关联的时间表和类型可以由关联电路707保持在控制器电路710内，或者由可访问关联电路707或者控制器电路710的独立电路保持。在根据本发明的一些实施例中，选择性关联的时间表和类型可以由用户经由照明装置接口电路706设置。在根据本发明的上述实施例中，用户可以在多个预定关联类型和/或时间表当中选择和/或安排或者限定自定义的时间表和/或关联类型。接口电路706可以是足以允许用户与照明装置710交互以实现在此描述的选择的任何接口。在根据本发明的一些实施例中，接口电路706是小键盘或用户可操控的开关。在根据本发明的一些实施例中，接口电路706是遥控接口电路，诸如红外接口。在根据本发明的一些实施例中，接口电路706耦接到控制器电路710以允许用户选择在此描述的设置，该设置可以由控制器电路710而不是关联电路707提供。
在无关联操作模式中，控制器电路710可以彼此独立地控制电流源电路700和旁路电路705，以允许用户更自由地选择照明装置210提供的颜色。
根据本发明的实施例可以利用如共同未决且共同转让的美国专利申请序号12/566,195，题为"Solid State Lighting Apparatus with Controllable Bypass Circuitsand Methods of Operating Thereof"以及如共同未决且共同转让的美国专利申请序号12/566,142题为"Solid State Lighting Apparatus with Configurable Shunts"中描述的旁路补偿电路(即，旁路电路)，其通过引用并入文本。应当理解，当例如两个旁路电路被用来提供照明装置210的颜色控制时，旁路电路705中包括的两个电路可以单独被称为旁路电路或者共同称为旁路电路。
旁路电路可以响应于调光和颜色指示使用控制器电路710提供的占空比信号在固态照明装置210中在LED和围绕LED的可变旁路和/或旁路LED之间切换。根据一些实施例，照明装置的输出基于一个或更多个变量(诸如所使用的电流、温度和/或LED分组(亮度和/或颜色分组)和所采用的旁路/分流水平)建模。可以针对各个照明装置的变化调节模型。
如图7所示，照明装置210可以包括串20，该串包括在电压源V和地之间串联连接的LED(LED1到LED9)。控制器电路720耦接到串20和通过占空比信号CL1和CL2控制晶体管Q1和Q2的栅极。
串20可以包括当电流通过串时发射不同颜色光的LED。例如，一些LED可以包括涂敷荧光体的LED，当通电时其发射广谱白色或者接近白色的光。一些LED可以配置为发射蓝移黄色(BSY)光，如例如在共同转让的美国专利No7,213,940，2007年5月8日授权，题为"Lighting Device And Lighting Method"和/或蓝移红色(BSR)光，如例如在美国专利序号12/425,855，2009年4月19日提交，题为"Methods for Combining Light EmittingDevices in a Package and Packages Including Combined Light Emitting Devices"，或者美国专利No7,821,194，2010年10月26日授权，题为"Solid State Lighting DevicesIncluding Light Mixtures"，其通过引用并入文本。LED中的其它LED在通电时可以发出饱和或者接近饱和的窄谱光，诸如蓝色、绿色、琥珀色、黄色或者红色光。在进一步实施例中，LED可以是BSY、红色和蓝色LED，如在共同未决和共同转让的美国专利申请公开No 2009/0184616中描述的，其通过引用并入文本，可以是荧光体转换的白色或者其它LED的组合，诸如红色-绿色-蓝色(RGB)和/或红色-绿色-蓝色-白色(RGBW)组合。
在一个示例中，LED5和LED6可以是红色LED，LED7可以是蓝色LED。其余LED可以是BSY和/或红色LED。
LED串20包括可以通过激活晶体管Q1和Q2而选择性地旁路的LED子集。例如，当晶体管Q1接通时，LED5和LED6被旁路，非发光二极管D1、D2和D3被接入串20。类似地，当晶体管Q2接通时，LED7被旁路，非发光二极管D4和D5被接入串20。非发光二极管D1到D5被包括，使得当LED5,LED6和LED7通过晶体管Q1和Q2而从串断开时总串电压的变化被减小。
控制器电路720基于控制器电路720装载的控制模型通过占空比信号CL1和CL2控制晶体管Q1和Q2的占空比。更具体的，晶体管Q1和Q2的占空比可以响应于如下模型而被控制，所述模型基于如下因素，诸如温度传感器12提供的温度传感器测量和/或串20中的电流测量，例如LED9两端电压变动所反映的(参考美国申请序号12/968,789，题为"LIGHTINGAPPARATUS USING A NON-LINEAR CURRENT SENSOR AND METHODS OF OPERATIONTHEREOF"，2010年12月15日。模型还可以基于诸如LED(LED1-LED9)的亮度和/或色度分组的因素。可以控制晶体管Q1和Q2的占空比，使得串20的总组合光输出具有期望的色度或者可以通过颜色指示指定的颜色点。
在一些实施例中，控制器电路720可以是适当配置的可编程微控制器，诸如AtmelATtiny10微控制器。模型可以使用基于多个控制点定义的Bezier曲面，以响应于串20的检测温度和通过电流选择红色或者蓝色LED的占空比。
可以开发预测模型以允许调整照明装置210中的LED的调节和操作控制。在特定实施例中，可以基于光输出特性变量构造Bezier曲面(诸如颜色指示，颜色点(u'，v')和/或流明强度)，与占空比相关联的温度，电流水平(调光指示)和旁路水平。随后Bezier曲面被用作模型以控制具有与LED参考集相同的LED组合的照明装置210的操作。
Bezier曲面是用于使用有限数量的控制点建模多维函数的数学工具。更具体的，选择限定M维空间中的表面的多个控制点。控制点以与内插类似的方式限定表面。然而，虽然通过控制点限定表面，但是表面不一定通过控制点。而是，表面朝向控制点变形，变形的量是由其它控制点约束的。
给定阶(n,m)的Bezier曲面由一组(n+l)(m+1)控制点ki,j定义。二维Bezier曲面可以被定义为参数面，其中取决于参数坐标u,v的面上的点p的位置由下式给出：
其中Bezier函数B定义为
以及
是二项式系数。
Bezier曲面300的例子在图8中说明。图8中示出的Bezier曲面300表示与占空比相关联的LED旁路水平(z轴)，根据固态照明器材210的温度(X轴)和电流(Y轴)绘制。表面300由十六个控制点310限定，其是在图8示出的x-y和z轴表示的三维空间中的点。
根据图8，表面300朝控制点310变形，但是控制点310不是都在表面300上。Bezier曲面300提供用于多维关系的数学上方便的模型，例如根据给定产量色度(即，色彩指示)的温度和电流对LED建模，因为Bezier曲面是完全以有限数(例如十六个)的控制点为特征的。
具有与参考集相同组合的LED照明装置210的制造、校准和/或操作可以如图7示出的执行。
五轴模型(u',v',T,I和S)根据期望颜色点(u',v')或颜色指示可能崩溃到三轴模型，其中旁路水平(即占空比)根据用作调光指示的电流和温度确定。也就是说，构造三轴模型，其中旁路水平取决于用户根据颜色指示选择的给定颜色点的电流和温度水平。
在一些实施例中，对于期望u',v'颜色指示建立一组控制点(在一些实施例中可以包括16个控制点)，使得实现期望(u',ν')颜色指示所需的一个或更多个控制红色LED的选择组的旁路水平或者占空比是基于温度和电流水平或者调光指示的因变量。对于期望的u',v'颜色指示建立16个控制点对应族组，使得实现期望(u',v')颜色指示所需的一组一个或更多个控制蓝色LED的旁路水平是基于温度和电流水平(调光指示)的因变量。随后控制器电路710使用这些控制点以控制照明装置210的光输出。
应当理解，虽然在此使用术语第一、第二等以描述各种元素，但是这些元素不应该被这些术语限制。如在此使用的，单数形式"一个"、"一种"和"所述"意图也包括复数形式，除非上下文清楚地做出相反表示。进一步应理解，术语"包括"、"包含""具有"和/或"具备"当使用时表示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或成分的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、成分和/或其组的存在或增加。
除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术的和科学的术语)都具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的意思。还将理解，术语(例如在通常使用的词典中定义的那些)应该被解释为具有与它们在相关技术和本说明书的背景中的意思一致的意思，并且将不会从理想化的或过度形式的意义上来解释，除非在此明白地如此定义。
与上述描述和附图结合已经在此公开了许多不同的实施例，应当理解，描述和说明这些实施例的每个组合和子组合将会过于重复和令人困惑。相应地，所有实施例可以以任何方式和/或组合结合，并且包括附图的说明书应该被解释为以构成以能够制造和使用的方式和步骤的方式在此描述的实施例的所有组合和子组合的完整的书面描述，并且将要支持任何这种组合或者子组合的权利要求。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型优选实施例，并且虽然使用了具体术语，但是只是在通用的和叙述的意义上来使用它们而非为了限制在下面权利要求中所阐述的本发明的范围。
Claims (32)
1.一种固态照明开关，包括：
第一输入控制，被配置为调节配置用于耦接到所述固态照明开关的固态照明装置的调光指示或者颜色指示；以及
选择性关联机构，被配置为激活所述开关的关联操作模式以将调光指示与颜色指示关联，其中所述选择性关联机构被进一步配置为激活所述开关的无关联操作模式以解除调光指示与颜色指示的关联，以使得随着第一输入控制被操控，所述调光指示与所述颜色指示没有关联在一起。
2.如权利要求1的开关，进一步包括：
第二输入控制，被配置为调节所述固态照明装置的颜色指示，其中在无关联操作模式中，所述调光指示和颜色指示被分别耦接到所述开关的第一和第二电气隔离输出，以向所述照明装置提供独立的输入。
3.如权利要求2的开关，其中所述选择性关联机构包括机械耦合，被配置为在所述关联操作模式中可释放地将所述第一和第二输入耦接在一起。
4.如权利要求2的开关，其中所述调光指示和颜色指示被耦接到所述开关的公共输出，并且被配置用于在单个传输介质的分离通道上向所述固态照明装置传输，以在所述无关联操作模式中向所述照明装置提供独立的输入。
5.如权利要求4的开关，其中所述颜色指示包括恒定信号以在所述照明装置处提供恒定颜色类型调光。
6.如权利要求1的开关，其中在所述关联操作模式中所述调光指示和颜色指示被耦接在一起，其中使得所述颜色指示等于所述调光指示，以响应于所述第一输入控制在所述照明装置处提供白炽类型调光。
7.如权利要求1的开关，其中在所述关联操作模式中所述调光指示和颜色指示被耦接在一起，其中使得所述颜色指示与所述调光指示成比例，以响应于所述第一输入控制在所述照明装置处提供有限的白炽类型调光。
8.如权利要求1的开关，其中所述选择性关联机构包括电子开关，其被配置为当处于关联操作模式时电气地将所述颜色指示耦接到所述调光指示。
9.如权利要求1的开关，其中所述开关包括数字可寻址照明接口兼容开关。
10.如权利要求1的开关，其中所述开关包括无线接口，其被配置为将所述颜色指示和调光指示无线传送到所述固态照明装置。
11.一种固态照明装置，包括：
调光输入，被配置为从固态照明开关接收调光指示；
颜色输入，被配置为从所述固态照明开关接收颜色指示，所述颜色指示被配置用于在关联操作模式中选择性关联到所述调光指示；
固态照明串，包括彼此串联耦接的多个固态发光器件；
电流源电路，耦接到所述固态照明串，被配置为向所述固态照明串提供可变电流以影响所述固态照明装置的调光；
旁路电路，耦接到多个固态发光器件中的至少一个，被配置为响应于占空比信号选择性地旁路多个固态发光器件中的至少一个；以及
控制器电路，耦接到所述电流源电路和所述旁路电路，并且被配置为响应于所述调光输入控制所述电流源电路的操作以及响应于所述颜色输入使用所述占空比信号控制所述旁路电路的操作，其中所述控制器电路被配置为在所述控制器电路中选择性地将所述颜色指示与所述调光指示关联/将所述颜色指示与所述调光指示解除关联，以使得在关联操作模式中随着第一输入控制被操控，所述调光指示与所述颜色指示关联在一起，并且使得在无关联操作模式中随着所述调光输入或颜色输入被操控，所述调光指示与所述颜色指示没有关联在一起。
12.如权利要求11的固态照明装置，其中所述颜色指示被进一步配置为在所述无关联操作模式中与所述调光指示无关。
13.如权利要求11的固态照明装置，其中所述控制器电路被配置为，在关联操作模式中，控制所述旁路电路和所述电流源电路，以随着至所述调光输入的调光指示变化以及随着至所述颜色输入的颜色指示与所述调光指示同步地变化而为所述照明装置提供白炽类型调光。
14.如权利要求13的固态照明装置，其中所述颜色指示与所述调光指示成比例地变化，使得最大颜色指示小于最大调光指示。
15.如权利要求12的固态照明装置，其中所述控制器电路被配置为，控制所述旁路电路和所述电流源电路，以随着至所述调光输入的调光指示变化为所述照明装置提供独立的调光，以及随着至所述颜色输入的颜色指示与所述调光指示独立地变化而为所述照明装置提供独立的颜色。
16.如权利要求13的固态照明装置，其中所述控制器电路被配置为在所述关联操作模式中响应于所述颜色指示选择指定占空比信号范围的模型，所述占空比信号范围取决于与所述串相关联的调光电流和温度。
17.如权利要求15的固态照明装置，其中所述控制器电路被配置为在无关联操作模式中响应于第一颜色指示，选择指定占空比信号的第一范围的第一模型，所述占空比信号的第一范围取决于与所述串相关联的调光电流和温度。
18.如权利要求17的固态照明装置，其中所述控制器电路被配置为在无关联操作模式中响应于第二颜色指示，切换到指定占空比信号的第二范围的第二模型，所述占空比信号的第二范围取决于与所述串相关联的调光电流和温度。
19.如权利要求11的固态照明装置，其中所述照明装置包括数字可寻址照明接口兼容的固态照明装置。
20.一种操作固态照明开关和固态照明装置的方法，该方法包括：
响应于所述开关的第一输入控制，向被配置用于耦接到所述固态照明开关的固态照明装置提供调光指示和颜色指示；
在所述开关的关联操作模式中选择性地关联所述颜色指示和所述调光指示；以及
在所述开关的无关联操作模式中选择性地解除所述颜色指示与所述调光指示的关联以激活所述开关的无关联操作模式，来解除所述调光指示与所述颜色指示的关联，以使得随着所述第一输入控制被操控，所述调光指示与所述颜色指示没有关联在一起。
21.根据权利要求20的方法，进一步包括：
响应于所述开关的第二输入控制，提供用于所述固态照明装置的所述颜色指示。
22.根据权利要求21的方法，其中在所述开关的关联操作模式中选择性地关联所述颜色指示和所述调光指示包括：选择性地将所述开关的单独电气隔离的输出彼此关联，以将所述颜色指示耦接到所述调光指示。
23.根据权利要求20的方法，其中在所述开关的关联操作模式中选择性地关联所述颜色指示和所述调光指示包括：选择性地将所述照明装置的输入彼此关联，以将所述颜色指示耦接到所述调光指示。
24.如权利要求20的方法，其中选择性地解除关联包括在所述无关联操作模式中将所述调光指示耦接到所述开关的第一电气隔离的输出和将所述颜色指示耦接到所述开关的第二电气隔离的输出。
25.如权利要求20的方法，其中选择性地关联包括在所述关联操作模式中将所述颜色指示耦接到所述调光指示，以向所述照明装置提供关联的输入。
26.如权利要求25的方法，其中所述颜色指示包括恒定信号以在所述照明装置处提供恒定颜色类型调光。
27.如权利要求22的方法，其中所述颜色指示等于所述调光指示，以在所述照明装置处提供白炽类型调光。
28.如权利要求20的方法，其中所述颜色指示与所述调光指示成比例，以在所述照明装置处提供有限的白炽类型调光。
29.如权利要求20的方法，其中所述开关包括数字可寻址照明接口兼容开关。
30.如权利要求20的方法，其中所述开关包括无线接口，其被配置为将所述颜色指示和所述调光指示无线传送到所述固态照明装置。
31.如权利要求20的方法，其中所述颜色指示包括相关色温。
32.如权利要求20的方法，其中所述颜色指示包括注册颜色指数。
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