CN105657893B - 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法 - Google Patents

把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105657893B
CN105657893B CN201610006714.2A CN201610006714A CN105657893B CN 105657893 B CN105657893 B CN 105657893B CN 201610006714 A CN201610006714 A CN 201610006714A CN 105657893 B CN105657893 B CN 105657893B
Authority
CN
China
Prior art keywords
color
led group
led
light
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610006714.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105657893A (zh
Inventor
闫先涛
李家骏
梅泽群
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ledengin Inc
Original Assignee
Ledengin Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/106,808 external-priority patent/US8598793B2/en
Priority claimed from US13/106,810 external-priority patent/US8513900B2/en
Application filed by Ledengin Inc filed Critical Ledengin Inc
Publication of CN105657893A publication Critical patent/CN105657893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105657893B publication Critical patent/CN105657893B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/62—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using mixing chambers, e.g. housings with reflective walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F21Y2113/17—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources forming a single encapsulated light source

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本申请涉及把具有多LED的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法。本发明公开了一种用于对由具有多个发光二极管LED的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括多个LED组，其中，各个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括：建立总电流在所述LED组之间的至少两个不同的测试分配；对于总电流的每个不同的测试分配，测量由所述灯产生的光的颜色；定义目标颜色；以及至少部分地基于所测量的颜色来确定所述总电流的期望分配，其中，所述总电流的期望分配产生具有所述目标颜色的光。

Description

把具有多LED的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法
本申请是申请日为2012年5月14日、申请号为“201210152355.3”、发明名称为“把具有多LED的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及基于发光二极管(LED)的灯，尤其涉及对由包括多个LED的灯产生的光的颜色进行调谐(tune)的过程。
背景技术
由于白炽灯产生的热比光更多，世界需要更有效的人造光源。LED是有前途的技术并且已经广泛地发展用于各种目的，诸如交通信号和闪光灯。然而，用于一般照明的基于LED的灯的发展已经遇到各种困难。这些困难中包括：大批量生产的灯产生不一致的色温。
如本领域中已知的，并不是全部的白色光都是相同的。白色光的质量可以由色温来表征，色温的范围从标准钨丝灯泡的温暖鲜艳(略微带红色或黄色)到荧光灯的冷淡朴实(略带蓝色)。对于已有的LED制造工艺，大量制造具有一致色温的白色LED已经被证明是一项挑战。
已经尝试了各种解决方案。例如，白色LED可以被按照色温来分级(bin)并且用于特定灯的LED可以从期望的级别中选择。然而，人眼对于色温足够敏感，使得需要大量的级别，这使得任何具体级别中的产量相对低。
另一个解决方案依赖于混合不同颜色的光以产生期望的温度。例如，LED灯可以包括大量的白色LED加上一些红色LED。红色LED的亮度可以被增加以将光加温到期望的色温。这种灯一般需要主动反馈机构以保持期望的色温，部分原因是所使用的LED的色温特性随着时间而不稳定。主动反馈机构需要传感器来检测所产生的光，需要分析仪来判断光是否处于期望的颜色并且需要调整机构来调整白色和红色LED的相对亮度以保持期望的颜色。这些反馈环元件可能是系统中的弱点；例如，如果光传感器随着时间漂移(大部分都会这样)，光的颜色也会漂移。此外，将主动反馈组件结合到灯中使得制造(以及操作)灯的成本上升。
发明内容
本发明的实施例涉及用于将基于LED灯的颜色调谐到期望的颜色或色温的技术。具体实施例适于与下述灯一起使用：该灯包括可独立地寻址的两个以上LED组，每个LED组产生不同颜色或色温的光。灯也可以包括全内反射(TIR)混色透镜以通过把来自不同的LED组的光混合而产生均匀颜色的光。从灯输出的均匀颜色或色温可以通过在LED组之间可控制地划分输入电流来调谐。对于使用LED(这些的颜色随时间是稳定的)的灯，可以例如在灯的制造和/或工厂测试期间执行一次颜色调谐，随后灯可以以稳定的色温工作而不需要主动反馈组件。
例如，在一些实施例中，灯包括两个截然不同的白色LED组：一个组(“暖色白色”)产生具有比期望的色温更暖的白色光并且另一组(“冷色白色”)产生具有比期望的色温更冷的白色光。在这种灯中，可以通过在暖色白色组与冷色白色组之间可控制地划分输入电流来调谐色温。在一些实施例中，可以基于提供到每个组的电流的部分的移动与在颜色空间中的相关(小)区域上获得的颜色空间坐标(其对应于色温)的移动之间的线性关系来确定输入电流的最佳划分；这种处理简单，需要最少三个测量，并且可以是高度自动化的以方便经颜色调谐的灯的大批量生产。
在其它实施例中，灯包括三个截然不同的LED组，例如，暖色白色、冷色白色和红色(也可以使用其他非白色颜色)。在一些实施例中，在红色(或其他非白色)LED组关闭的状态下执行暖色白色和冷色白色组之间的调谐。之后可以执行“经调谐的白色”光与红色LED组之间的调谐，其依赖于只要在暖色白色与冷色白色LED之间的电流分割没有改变，“经调谐的白色”颜色将不会随着供应到白色LED的总电流移动而移动的事实。或者，可以将三角内插用于调谐，其依赖于在颜色空间中的小区域中，两个LED组之间的电流划分的改变量与颜色空间坐标的改变量线性相关的事实。
在其他实施例中，灯包括四个截然不同的LED组，例如，暖色白色、冷色白色、红色和绿色(也可以使用其他非白色颜色；为了产生白色光，非白色颜色有利地互补)。在其他非白色LED组关闭的状态下执行暖色白色和冷色白色组之间的调谐。之后可以执行“经调谐的白色”光与红色和/或绿色LED组之间的调谐，其依赖于只要在暖色白色与冷色白色LED之间的电流分割没有改变，“经调谐的白色”颜色将不会随着供应到白色LED的总电流移动而移动的事实。进一步的颜色调谐可以通过将绿色增加到经调谐的白色/红色颜色来实现。同样，可以将三角内插和其他线性内插用于在颜色空间中的小区域中。
可以使用任何数目的LED组。有利的是，不同组中的LED占据颜色空间中的不重叠的区域，并且目标颜色在由不同组占据的颜色空间区域之间的中途。
将这里描述的处理应用于大量灯允许显著减小从一个灯到下一个灯的颜色变化。此外，可以将调谐处理局限于颜色空间中的相对小的区域，使得可以将作为从一个LED组到另一个LED组的电流移动的函数的颜色移动建模为线性关系。使用线性建模，对于给定灯的适当调整可以通过少量的测量来确定。因此，可以快速地完成灯地调谐，从而允许将调谐处理结合到大批量生产环境中。
本发明的附加实施例涉及调谐设备，其对于调谐处理提供高度的自动化并且适合于用在大批量生产环境中。
本发明的一个方面涉及一种用于对由具有多个LED组的灯产生的颜色进行调谐的方法，其中每个组包括至少一个LED。每个LED组产生具有不同颜色的光并且施加到每个LED组的电流能够被独立地改变。根据一个调谐方法，建立总电流在LED组之间的至少两个不同的测试分配。对于每个不同的总电流的测试分配，测量由灯产生的光的颜色。定义目标颜色，并且至少部分地基于所测量的颜色确定总电流的期望分配；总电流的期望分配产生具有目标颜色的光。
在一些实施例中，LED组可以包括暖色白色LED组和冷色白色LED组。也可以包括附加的LED组，包括非白色LED组，输入红色和/或绿色LED。在一些实施例中，LED组可以包括至少两组冷色白色LED和至少一组暖色白色LED组。
灯可以包括全内反射透镜，以将由多个LED产生的光混合并且可以基于从全内反射透镜的前表面出射的光测量光的颜色。可以通过在灯外部的光谱仪(或其他颜色测量装置)来执行光的颜色的测量，并且灯本身不需要包括光谱仪或用于调整颜色的其他主动反馈组件。
本发明的另一个方面涉及用于控制由具有可独立寻址的暖色白色LED和冷色白色LED的发射器产生的颜色的方法。可以在最大电流被提供给暖色白色LED并且最小电流被提供给冷色白色LED的第一工作条件下测量发射器的颜色特性的第一值。可以在最小电流被提供给暖色白色LED并且最大电流被提供给冷色白色LED的第二工作条件下测量发射器的颜色特性的第二值。可以在总电流的近似一半被递送给暖色白色LED并且总电流的其余部分被递送给冷色白色LED的第三工作条件下测量发射器的颜色特性的第三值；总电流有利地等于最大电流和最小电流的总和。基于颜色特性的第一、第二和第三值以及颜色特性的目标特性，可以计算工作电流，包括被提供到暖色白色LED的第一工作电流和被提供到冷色白色LED的第二工作电流。连接到发射器的电流控制可以被构造为使得第一工作电流被提供到暖色白色LED并且第二工作电流被提供到冷色白色LED。
本发明的另一个方面涉及用于控制由具有可独立寻址的暖色白色LED和冷色白色LED的发射器产生的颜色的方法。可以在全部的总电流被提供给暖色白色LED并且没有电流被提供给冷色白色LED时测量灯的颜色特性的第一值。可以在全部的总电流被提供给冷色白色LED并且没有电流被提供给暖色白色LED时测量灯的颜色特性的第二值。可以在总电流的一半被提供给暖色白色LED并且总电流的一半被提供给冷色白色LED时测量灯的颜色特性的第三值。在总电流等于被提供给暖色白色LED的第一工作电流和被提供给冷色白色LED的第二工作电流的总和的状态下，可以确定第一工作电流和第二工作电流以实现颜色特性的目标值。第一和第二工作电流的确定可以基于所测量的颜色特性的第一、第二和第三值以及将第一与第二工作电流之间的差异的单位改变与颜色特性的改变量线性相关联的比例常数。灯地控制电路可以被构造为使得当第一工作电流被提供到暖色白色LED时，第二工作电流被提供到冷色白色LED。
本发明的另一方面涉及一种用于对由具有多个LED组的灯产生的颜色进行调谐的设备，每个LED组产生具有不同颜色的光并且施加到每个LED组的电流能够被独立地改变。该设备包括：调整固定装置，其被构造为保持灯；光谱仪，其被构造为检测和测量由灯产生的光的颜色；电流供应子系统，其被构造为将电流递送到LED组的每一者，其中，被递送到LED组的每一者的电流能够被独立地改变；控制系统，其被连接到光谱仪和电流供应子系统。例如，电流供应子系统可以包括：电流源，其产生总电流；以及可编程电位计，其在向灯的不同电流输入之间分配总电流，每个电流输入与LED组中的不同的一个相关联。控制系统被构造为从光谱仪接收所测量的光的颜色并且向电流控制电路提供电流控制信号。控制系统也包括控制处理器，其被构造为：操作电流供应子系统和光谱仪，以对于总电流在LED组之间的至少两个不同的测试分配进行光的颜色的至少两个初始测量；基于至少两个初始测量确定总电流在LED组之间的目标分配，其中，总电流的目标分配使得灯产生具有与目标颜色紧密近似的颜色的光。控制处理器可以指示电流供应子系统来将总电流的目标分配提供到LED组。
在一些实施例中，设备还包括：机器人系统，其被构造为将灯放置在调整固定装置上并且从调整固定装置移除灯，并且控制系统还被构造为操作机器人系统。
在一些实施例中，灯包括全内反射透镜以将由多个LED产生的光混合，光谱仪被构造为接收从全内反射透镜的前表面出射的光。
各种技术可以被用来确定总电流的目标分配。例如，初始测量可以包括：在全部的总电流被提供给第一个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行第一测量，以及在全部的总电流被提供给第二个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行第二测量。在一些实施例中，还可以在总电流的近似相等比例被提供给LED组的每一者时进行第三测量。控制电路还被构造为使得确定总电流的目标分配包括基于第一、第二和第三测量来计算向总电流的目标分配的近似。在一些实施例中，可以使用线性内插技术来计算近似。
本发明的另一个方面涉及一种用于调谐由具有多个可独立寻址的LED组的灯产生的颜色的设备，每个LED组产生具有不同颜色的光并且板载控制单元能够将可变的电流提供给每个LED组。该设备可以包括：调整固定装置，其被构造为保持灯；光谱仪，其被构造为检测和测量由灯产生的光的颜色；电流源，其被构造为连接到灯并且将电流递送到灯的板载控制单元；以及控制系统，其被连接到光谱仪、电流源和灯地板载控制单元。控制系统也包括控制处理器，其被构造为：操作光谱仪、电流源和灯地板载控制单元，以对于总电流在LED组之间的至少两个不同的测试分配进行光的颜色的至少两个初始测量；基于至少两个初始测量确定总电流在LED组之间的目标分配，其中，总电流的目标分配使得灯产生具有紧密地近似目标颜色的颜色的光；并且将表示目标分配的信息发送到灯地板载控制单元。在一些实施例中，板载控制单元可以存储用于灯中的连续操作的信息。
可以使用各种灯。在一些实施例中，可独立寻址的LED组包括与第一色温相关的暖色白色LED组和与第二色温相关的冷色白色LED组；目标颜色有利地对应于第一色温与第二色温之间的中途的色温。在其他实施例中，可独立寻址的LED组可以包括至少三个白色LED组，每个组产生不同颜色的光，并且目标颜色可以对应于颜色空间中的黑体曲线上的点。
本发明的另一个方面涉及用于对由具有暖色白色LED和冷色白色LED的灯产生的颜色进行调谐的设备，同时板载控制单元能够独立地向暖色白色LED提供第一电流并且向冷色白色LED提供第二电流。设备可以包括：调整固定装置，其被构造为保持灯；光谱仪，其被构造为检测和测量由灯产生的光的颜色；外部控制装置，其被构造为与灯的板载控制单元通信；以及控制系统，其被连接到光谱仪和外部控制装置。控制系统被构造为从光谱仪接收所测量的光的颜色并且将电流控制信号发送到外部控制装置。控制系统可以被构造为操作光谱仪和外部控制装置，以对于第一电流和第二电流的至少两个不同的测试分配进行光的颜色的至少两个初始测量；以及基于至少两个初始测量确定第一电流和第二电流的目标值；并且指示外部控制装置来设置板载控制单元以将第一电流的目标值提供给暖色白色LED并且将第二电流的目标值提供给冷色白色LED。
根据本发明的一个实施方式，本发明提供了一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括多个LED组，其中，各个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括：建立总电流在所述LED组之间的至少两个不同的测试分配；对于总电流的每个不同的测试分配，测量由所述灯产生的光的颜色；定义目标颜色；以及至少部分地基于所测量的颜色来确定所述总电流的期望分配，其中，所述总电流的期望分配产生具有所述目标颜色的光。
优选地，所述多个LED组包括暖色白色LED组和冷色白色LED组。
优选地，这些测试分配中的第一个测试分配包括把所述总电流全部递送到所述暖色白色LED组并将零电流递送到所述冷色白色LED组，这些测试分配中的第二个测试分配包括把所述总电流全部递送到所述冷色白色LED组并将零电流递送到所述暖色白色LED组。
优选地，所述至少两个测试分配还包括第三测试分配，所述第三测试分配包括把所述总电流的近似一半递送到所述暖色白色LED组并将所述总电流的近似一半递送到所述冷色白色LED组。
优选地，所述多个LED组还包括红色LED组。
优选地，所述多个LED组还包括绿色LED组。
优选地，所述多个LED组还包括红色LED组和绿色LED组。
优选地，所述多个LED组包括至少两个冷色白色LED组和至少一个暖色白色LED组。
优选地，对所述总电流的期望分配进行的确定至少部分地基于在至少两个所测量的颜色之间进行的线性内插。
优选地，对所述光的颜色进行的测量是用所述灯外部的光谱仪来执行的。
优选地，所述灯包括全内反射透镜以把由所述多个LED产生的光混合，并且其中，对所述光的颜色进行的测量基于从所述全内反射透镜的前表面出射的光。
根据本发明的一个实施方式，本发明提供了一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的设备，所述多个LED包括多个LED组，其中，每个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述设备包括：
调整固定装置，其被构造来保持所述灯；
光谱仪，其被构造来检测和测量由所述灯产生的光的颜色；
电流供应子系统，其被构造来把电流递送到这些LED组中每一组，其中，被递送到这些LED组中每一组的电流能够被独立地改变；以及
控制系统，其被连接到所述光谱仪和所述电流供应子系统，所述控制系统被构造来从所述光谱仪接收所测量的光的颜色并向电流控制电路提供电流控制信号，
其中，所述控制系统包括控制处理器，该处理器被构造来：
操作所述电流供应子系统和所述光谱仪，以对于总电流在这些LED组之间的至少两个不同的测试分配进行对所述光的颜色的至少两个初始测量；以及
基于所述至少两个初始测量来确定所述总电流在这些LED组之间的目标分配，其中，所述总电流的目标分配使得所述灯产生具有与目标颜色紧密近似的颜色的光。
优选地，所述控制处理器还被构造来指示所述电流供应子系统把所述总电流的目标分配提供到这些LED组。
优选地，所述设备还包括：
机器人系统，其被构造来把所述灯放置在所述调整固定装置上以及从所述调整固定装置移除所述灯，
其中，所述控制系统还被构造来操作所述机器人系统。
优选地，所述电流供应子系统包括：
电流源，其被构造来产生所述总电流；以及
可编程的电位计，其连接到所述电流源并被构造来在所述灯的多个电流输入端之间分配所述总电流，其中，每个电流输入端被关联到这些LED组中不同的一组。
优选地，所述灯包括全内反射透镜以将由所述多个LED产生的光混合，并且其中，所述光谱仪被构造来接收从所述全内反射透镜的前表面出射的光。
优选地，所述至少两个初始测量包括：
第一测量，在所述总电流全部被提供给第一个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行；以及
第二测量，在所述总电流全部被提供给第二个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行。
优选地，所述至少两个初始测量还包括第三测量，所述第三测量是在所述总电流被以近似相等的比例提供给这些LED组中每一组的时候进行的。
优选地，所述控制电路还被构造成使得：对所述总电流的目标分配进行的确定包括基于所述第一、第二和第三测量来计算对于所述总电流的目标分配进行的近似。
以下的具体描述与附图一起将会提供对于本发明的特性和优点的更佳的理解。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的具有可调谐发光器的基于LED的灯的简化截面侧视图。
图1B是可以用在图1A的灯中的衬底保持LED的俯视图。
图2A和图2B示出了可以用于提供暖白色和冷白色LED的独立寻址能力的电连接的示例。
图3是示出了用在本发明的一些实施例中的灯的操作特性的图。
图4示出了根据本发明的实施例的用于调谐灯的操作原理。
图5是示出了对于大量灯的一系列电流移动关于色温影响的图。
图6是根据本发明的实施例的调谐处理的流程图。
图7A和图7B示出了根据图6的处理调谐的一组基于LED的灯的预测和实际行为的比较。
图8示出了根据本发明的实施例的关于选择LED来实现期望的经调谐色温的操作原理。
图9示出了根据本发明的实施例的基于经调谐的色温将灯分级别的操作原理。
图10是根据本发明的实施例的具有三个LED组的LED发射器封装的俯视图。
图11示出了根据本发明的实施例的用于对包括具有三个LED组的发射器封装的灯进行调谐的操作原理。
图12示出了根据本发明的实施例的用于具有三个LED组的灯的调谐处理。
图13示出了根据本发明的实施例的用于对包括具有三个LED组的发射器封装的灯进行调谐的操作原理。
图14示出了根据本发明的实施例的在图13中示出的具有LED组的灯进行调谐的处理。
图15是根据本发明的实施例的具有四个LED组的LED发射器封装的俯视图。
图16示出了根据本发明的实施例的用于对具有四个LED组的灯进行调谐的操作原理。
图17示出了根据本发明的实施例的具有四个LED组的灯的处理操作。
图18是根据本发明的实施例的调谐设备的简化图。
图19示出了根据本发明的实施例的可以用于对灯内的电位计进行编程的测试设备。
图20示出了根据本发明的实施例的调谐操作。
具体实施方式
本发明的实施例涉及用于将基于LED的灯的颜色调谐到期望色温的技术和设备。具体实施例适合于用于包括两个以上独立可寻址LED组的灯，每个灯都可以产生不同颜色或色温的光。灯也可以包括全内反射(TIR)混色透镜以通过将来自不同LED组的光混合而产生均匀颜色的光。从灯输出的均匀颜色或色温可以通过在LED组之间可控制地划分输入电流来调谐。对于使用颜色对于时间稳定的LED的灯，可以例如在灯的制造和/或工厂测试期间执行一次颜色调谐，并且灯之后可以以稳定的色温工作而不需要主动反馈组件。
首先将会考虑用于对具有两个可独立寻址的LED组的灯进行调谐的实施例，之后将其扩展到大量的组。如这里所使用的，LED“组”指的是占据色彩空间中所定义的区域的一个或多个LED的任何组；该区域被定义为使得由相同灯中的不同组占据的区域不重叠。该灯被有利地设计为使得提供到每个LED组的电流可以被与提供到其他LED的电流独立地控制，并且该组因此被称作为“可独立寻址的”。
图1A是根据本发明的实施例的具有可调谐发射器的、基于LED的灯100的简化截面侧视图。灯100可以是绕轴线101的圆柱形(也可以使用其他形状)，具有壳体102，壳体可以由铝、其他金属、塑料和/或其他合适的材料制成。壳体102将灯100的各个组件保持在一起并且可以对于用户提供方便的结构以在安装或移除光固定装置期间抓握灯100。壳体102的外部可以包括机械的和/或电的安装件(未示出)以将灯100固定到光固定装置和/或提供用于产生光的电功率。在一些实施例中，壳体102可以包括鳍片或其他结构以有助于消散在灯100工作期间产生的热量。
LED封装104处于壳体102内。封装104包括安装有各个LED 108的衬底106。每个LED108可以是分离的半导体管芯结构，其被制造成响应于电流而产生特定颜色的光。在一些实施例中，每个LED 108被涂布有含有移色(color-shifting)磷光体的材料，使得LED 108产生期望颜色的光。例如，发射蓝光的LED管芯可以涂布有含有黄色磷光体的材料；出射的蓝色光和黄色光的混合体被感觉为具有特定色温的白色光。
在一些实施例中，灯100还包括控制从外部电源(未示出)提供到LED 108的电力的控制电路116。如下所述，有利的是，控制电路116允许不同量的功率被提供到不同的LED108。
初级透镜110(其可以由玻璃、塑料或其他可选透明材料制成)被定位为将从LED108发射的光引导到次级光学元件112。次级光学元件112有利地包括全内反射(TIR)透镜，其也提供从LED 108发射的光的颜色的混合，使得通过前表面114离开的光束具有均匀颜色。美国专利申请公开No.2010/0091491中描述了合适透镜的示例；也可以使用其他的颜色混合透镜设计。如下所述，有利地基于通过TIR透镜112的前表面114出射的光的颜色来执行调谐。
在一些实施例中，LED 108有利地包括“暖色”和“冷色”的白色LED。图1B中示出了示例，其为根据本发明的实施例的衬底106的俯视图。如图所示，十二个LED 108a-l被布置在衬底106上的凹陷156中。六个LED是冷色白色(“CW”)LED 108a-f；其他六个是暖色白色(“WW”)LED 108g-l。这里使用的“冷色”白色和“暖色”白色指的是所产生的光的色温。冷色白色例如可以对应于在例如约4000K以上的色温，而暖色白色可以对应于例如在约3000K以下的色温。期望冷色白色LED 108a-f具有比灯100的目标色温更冷的色温，而暖色白色LED108g-l具有比目标色温更暖的色温。当来自冷色白色LED 108a-f和暖色白色LED 108g-l的光由混合透镜112混合时，可以实现目标温度。更一般地，为了提供可调谐的灯，灯可以包括划分到任何数目的“组”中的LED，每一组被定义为产生处于不同色温或色温范围(或者“级别”)内的光；与不同组相关的范围有利地彼此不重叠，要被调谐的灯的期望的颜色或色温处于与这些LED组相关的颜色或色温之间的某个位置。
为了有助于实现期望的色温，灯100的LED 108有利地被连接成使得冷色白色LED108a-f和暖色白色LED 108g-l是可独立寻址的，即，不同的电流可以被提供到不同的LED。图2A和图2B示意性地示出了可以用于提供独立暖白色和冷白色LED的独立寻址能力的电连接的示例。这些电连接可以例如使用布置在衬底106的表面上和/或在衬底106的电绝缘层之间的电迹实施。美国专利申请公开No.2011/0259930中描述了对于LED组提供独立寻址能力的衬底的示例。
在图2A中，冷色白色LED 108a-f在第一输入节点202与第一输出节点206之间串联连接；暖色白色LED 108g-l在第二输入节点204与第二输出节点208之间串联连接。因此，一个电流(IC)可以被递送到冷色白色LED 108a-f，而另一个电流(IW)被递送到暖色白色LED108g-l。电流IC和IW可以被独立地控制，从而允许冷色白色LED 108a-f和暖色白色LED108g-l的相对亮度得到控制；这对于由灯100产生的光的色温提供控制。例如，控制电路116(图1A)可以被连接到节点202和206和连接到节点204和208，以递送期望的电流IC和IW。
图2B示出了用于实施每组的电流控制的一个具体技术。如图2A所示，冷色白色LED108a-f串联连接并且暖色白色LED 108g-l也串联连接。在图2B中，每个串联中的最后的LED(LED 108f和108l)连接到公共输出节点228。公共输入节点222使用电位计(或者可变电阻器)224、226接收在冷色白色LED 108a-f与暖色白色LED 108g-l之间划分的总电流ITOT。电位计224可以被设置成电阻RC，电位计226可以被独立地设置成电阻RW；因此，电流IC被递送到冷色白色LED 108a-f，而电流IW被递送到暖色白色LED 108g-l。通过控制RW和RC，可以以可控制的比例(其对应于IW/IC＝RC/RW的特性)在IW和IC之间划分ITOT。因此，如图2A，冷色白色LED 108a-f与暖色白色LED 108g-l之间的相对亮度可以被控制，从而对于由灯100产生的光的色温提供控制。在一个实施例中，控制电路116可以被连接到节点222和228，以提供电流ITOT，并且还连接到控制电阻RC和RW。
也可以使用其他的解决方案；例如，LED 108a-l中的每一者可以是可独立寻址的。
将会理解这里描述的灯100是示意性的并且可以进行改变和修改。在一个实施例中，灯100可以类似于由本发明的受让人LedEngin Inc.制造的LuxSpotTM灯。获得本教导的本领域技术人员将会认识到也可以使用具有可独立寻址的暖色白色和冷色白色LED的任何灯；因此，灯的细节对于理解本发明并非关键。
根据本发明的一些实施例，电流IC和IW(在图2A和图2B中示出)可以被有效地调谐，使得从灯100输出的光具有期望的色温。调谐处理有利地仅需要少量(例如，三个或四个)的测量结果并且不依赖于试错法。该操作可以被自动进行以允许在大批量生产环境中进行大量灯的调谐；因此，颜色调谐可以被结合到灯制造中，例如，作为生产线的一个阶段。
此外，应当注意，在所示出的实施例中，灯100不包括任何主动反馈组件。如下所述，灯100可以被布置在调谐设备中，在制造期间调谐颜色。之后，灯100可以被构造为仅通过保持在调谐处理中确定的电流划分(或分配)来在期望的色温下工作。假设灯100中的LED可以保持对于时间稳定的色温，在一般灯操作期间不需要进一步的调谐或主动反馈。因为不需要主动反馈，可以相比于需要主动反馈来保持稳定色温的灯减小制造成本。
为了理解调谐处理，首先考虑未调谐的灯的行为是有利的。图3是示出了用在本发明的一些实施例中的灯的操作特性的图。图表300表示CIR颜色空间的部分，其关于亮度(CIE y)和色度(CIE x)坐标来确定光的特征。所表示的CIE颜色空间的部分包围与白色光相关的大部分范围。各种数据点(黑色菱形)表示在各种操作条件下从大量具有可独立寻址的暖色白色和冷色白色LED组的基于LED的灯(例如，如上文中参照灯100描述的)测量的颜色。
更具体地，为了这些测量的目的，100mA的总电流ITOT被提供到灯，并且保持约束条件IC+IW＝ITOT。通过对于每个灯设定为IC＝ITOT并且IW＝0，测量由点302表示的“冷色白色”数据。通过对于每个灯设定为IC＝0并且IW＝ITOT，测量由点304表示的“暖色白色”数据。通过对于每个灯设定为IC＝IW＝0.5*ITOT，测量由点306表示的“平衡的”数据。
目标颜色由圆形308表示，我们的目的是产生尽可能接近该目标的颜色。如可以看到的，仅将相等的电流施加到暖色白色和冷色白色LED导致在目标308附近分散的平衡的数据点306。虽然相比于通过使用单白色的LED容易获得的，经平衡的颜色在不同的灯之间更加一致，但是可以通过基于每个灯对相对电流IC和IW(以及因此的颜色)进行调谐来实现颜色一致性的进一步改善。这种一般情况下的调谐可以导致被提供到暖色白色和冷色白色LED的电流不相等，同时电流被选择为通过使得来自每个灯的光更接近目标308来选择减小灯与灯之间的变化。
图4示出了根据本发明的实施例的用于调谐灯的操作原理。在CIE颜色空间中的坐标(xc，yc)处的点402表示对于特定灯的“冷色白色”数据点(例如，图3中的数据点302中的一个)的位置。类似地，在CIE颜色空间中的坐标(xw，yw)处的点404表示对于相同灯的“暖色白色”数据点(例如，图3中的数据点304中的一个)的位置。在坐标(xB，yB)处的点406表示对于该灯的经平衡的数据(例如，数据点306中的一个)。在坐标(xS，yS)处的点408表示将该灯调谐到该点处的单色点。(可以对应于图3中的目标308的该点可以由灯的制造商或者可以执行调谐处理的任何实体规定。)
将对应于点402和404的颜色的光混合产生沿着线410的某个位置的颜色。因此，不能够产生具有精确地对应于单色点408的经混合的光。因此，目的改为到达与线410上的点408最接近的点，即，在坐标(xt，yt)处的“经调谐的”点412。在一般情况下，(xt，yt)与(xB，yB)不相同，并且(xt，yt)可以对于不同的灯而不同；因此，期望基于每个灯进行调谐。
一般来说，提供到暖色和冷色LED的相对电流(例如测量为IW/IC)的改变与所导致的色温移动之间的关系是非线性的。此外，由相对电流的改变导致的色温的移动的大小在一个灯到另一个灯之间改变。
然而，如图5所示，在非常狭窄的颜色空间范围内，该关系可以是线性的。图5是示出了对于大量灯的一系列电流的50mA移动关于色温影响的图。数据点502表示对于类似构造的大量灯的冷色白色颜色(即，当IC＝ITOT并且IW＝0时的颜色)；并且数据点504表示对于相同灯的暖色白色颜色(即，当IC＝0并且IW＝ITOT时的颜色)。数据点506a-i表示在不同的相对电流下的连续测量结果。具体地，每个数据点506a-i表示从IC到IW的ΔI＝50mA的电流移动。例如，如果点506c对应于(IC＝IW＝0.5*ITOT)，那么506b将会对应于(IC＝0.5*ITOT+ΔI；IW＝0.5*ITOT-ΔI)。类似地，点506d将对应于(IC＝0.5*ITOT-ΔI；IW＝0.5*ITOT+ΔI)，点506e对应于(IC＝0.5*ITOT-2*ΔI；IW＝0.5*ITOT+2*ΔI)等。
如图5所示，至少在CIE空间的一些范围内，由于冷色和暖色LED之间的相对电流的具体移动ΔI(在总电流保持恒定的状态下)导致的CIE x坐标(Δx)的移动对于给定灯基本恒定。虽然没有具体地示出，但是恒定CIE移动Δx的大小对于一个灯和另一个灯而言并不恒定。然而，对于灯中的LED具有恒定通量密度的这些灯，已经发现以下参数对于不同的灯非常接近恒定：
(公式1)
其中，α约为0.0008052mA-1。在其它实施例中，可以通过测量灯的样本来确定可适用的比率α。
因此，参照图4，假设对于具体灯的(xc，yc)和(xw，yw)以及期望的颜色(xS，yS)，可以计算在线410上的可调谐的点(xt，yt)。如果也测量(xB，yB)，那么将会对灯进行调谐的CIE x坐标的期望的移动是(xt–yB)。可以使用以下公式计算制造该坐标移动所需的电流移动的大小：
(公式2)
其中，α是在公式1中限定的恒定比率。进行以下设定可以产生颜色(xt，yt)的光：
IC0＝0.5*(ITOT+Iδ) (公式3)
以及
IW0＝0.5*(ITOT-Iδ) (公式4)
基于前述内容，快速调谐过程可以被应用于对LED灯进行调谐。图6是根据本发明的实施例的调谐处理600的流程图。处理600可以被应用到结合可独立寻址的暖色白色和冷色白色LED的任何灯，并且可以用来判断如何在暖色白色和冷色白色LED之间划分固定的总电流ITOT以最佳地匹配期望的颜色(xS，yS)。处理600假设已经指定了期望的颜色并且已经确定了上文定义的恒定比率α。
在块602处，向LED灯输入的电流(或者灯内的电位计的设定)被调整为使得IC＝ITOT并且IW＝0。在块604处，测量所产生的光的颜色，例如，作为(xC，yC)。传统的光谱仪或其它已知的仪器可以被用于这种测量和这里描述的全部颜色测量。
在块606处，向LED灯输入的电流(或者灯内的电位计的设定)被调整为使得IW＝ITOT并且IC＝0。在块608处，测量所产生的光的颜色，例如，作为(xW，yW)。
在块610处，向LED灯输入的电流(或者灯内的电位计的设定)被调整为使得IC＝IW＝0.5*ITOT。在块612处，测量所产生的光的颜色，例如，作为(xB，yB)。
在块614处，使用上文中观察到的线性关系计算将会产生经调谐的颜色(xt，yt)的电流移动Iδ。更具体地，可以使用以下公式计算(xt，yt)，作为在所测量的(xC，yC)和(xW，yW)之间的线上与(xS，yS)最接近的点(见图4)：
其中，
(公式6)
那么可以使用公式2计算Iδ。
在块616处，可以使用公3和4确定工作电流IC0和IW0。
在块618处，为了确认该计算，工作电流IC0和IW0可以被用于该灯。所得到的颜色可以被测量并与所预测的(xt，yt)相比较。
将会认识到处理600是示意性的并且可以进行变化和修改。顺序描述的步骤可以被并行地执行，其顺序可以改变并且步骤可以被修改、结合、增加或省略。此外，虽然所描述的实施例采取在可能的电流划分的“极端”点和“中途”点处的测量计算Iδ，但是本领域技术人员将会理解可以使用其他点。例如，如果期望的话，可以在电流划分10/90和90/10处(以及在一些其他中途点)采取测量。只要进行在三个不同的电流划分处的三个不同的测量，以上处理可以被用于确定实现期望的经调谐色温(或颜色)的电流划分。在一些实施例中，目标值有利地接近暖色和冷色色温之间的中点，只要其允许灯以最高效率工作(即，每个管芯的最大流明)。这可以通过选择暖色白色和冷色白色LED使得目标值接近中点来可靠地实现；在一个实施例中，暖色白色和冷色白色LED被选择为利用在30/70和70/30的范围内某处的暖色/冷色电流划分而实现经调谐的颜色。然而，不需要特定的目标值；可以在位于色温空间中的两组之间的任何点处实现调谐。
在一些实施例中，处理600也可以包括颜色的精细调谐。例如，最小二乘拟合可以被用于确定在黑体曲线上的目标点与所测量的xC与xW之间的线之间的距离，并且这可以被用于调整电流划分以对颜色进行精细调谐。
图7A和图7B示出了根据处理600而调谐的一组基于LED的灯的预测和实际行为的比较。图7A示出了冷色白色数据点702、暖色白色数据点704以及在区域706中的平衡的和经调谐的数据点，其在图7B中示出为放大的版本。
在图7B中，“未调谐的”数据点(菱形)对应于通过将相等电流施加到暖色白色和冷色白色LED而获得的颜色(xB，yB)。如可以看到的，未调谐的数据点分散在目标点720附近(其对应于(xS，yS))。“理论”数据点(方形)表示当使用根据处理600确定的电流IC0和IW0工作时对于每个灯预测的颜色(xt，yt)。“实际”数据点(三角形)表示在使用电流IC0和IW0工作时所测量的颜色(x0，y0)。如图所示，数据与理论的一致性非常良好，并且观察到相比于“未调谐”情况(即，仅将相等的电流施加到两个LED组)的显著改善。
注意，基于分散的程度，在CIE-x坐标中比在CIE-y中改善更大。因为人眼对于CIE-y中的改变更不敏感，所以发现基于CIE-x的调谐(例如，使用处理600)产生更满意的结果。
这里所描述的调谐可以由具有可独立寻址的暖色白色和冷色白色LED的发射器的任何灯来实施。在一些实施例中，对于暖色白色和冷色白色组的LED的选择可以改善可调谐性。例如，图8示出了根据本发明的实施例的关于选择LED来实现期望的经调谐色温的操作原理。在图8中表示了在CIE颜色空间中的黑体曲线800。对于已有的白色LED制造处理，不能精确地控制各个LED的色温；然而，可以将色温控制到在CIE颜色空间中的椭圆区域内，产生具有一般椭圆形的“级别”的LED。图8示出了两个不同的级别：产生暖色白色光的级别802以及产生冷色白色光的级别804。级别802和804可以在颜色空间中足够大，使得相同的级别中的不同LED之间的颜色差异对于人眼可以察觉到。在一些实施例中，为了最佳地调谐到预先选择的目标色温，制造商可以选择暖色白色和冷色白色级别，使得表示级别的椭圆的主轴在颜色空间中基本对准，如对于级别802和804的情况。
使用上述处理，其发射器包括来自级别802的暖色白色LED和来自级别804的冷色白色LED的灯可以被调谐到例如沿着线806的点。精确的点将会一般根据给定灯中的具体LED的变化来确定；虚线808表示一些可能性。如所示，即使对于LED具有相对大的制造公差，可以实现小的经调谐的投影(线806)。
在其它实施例中，代替选择性地选择LED来产生给定色温，制造商可以制造具有在黑体曲线之上的一个LED组以及在黑体曲线之下的另一个LED组的发射器，而不将具体的色温作为目标。可以使用上述技术来将灯调谐到黑体曲线上的点，并且之后灯可以按照它们经调谐的色温分级别。
图9示出了根据本发明的实施例的基于经调谐的色温将灯分级别的操作原理。其中示出了CIE颜色空间中的黑体曲线902。两个LED组由位于黑体曲线之上的椭圆904以及位于黑体曲线之下的椭圆906表示。如可以通过将椭圆904中的点与椭圆906中的点连接的任何线必须经过曲线902所推断的，每个灯可以被调谐到黑体曲线902上的点。一些具体示例由虚线908表示。
为了提供具有期望颜色的灯，黑体曲线902可以被分段为由方形910所表示的多个级别。级别的大小可以被选择为使得颜色的改变是察觉不到的或几乎察觉不到的。每个灯可以基于黑体曲线902上的、其被调谐到的点而被分配到分级。
在一些实施例中，可以通过使用包括不同颜色的两个以上可独立寻址的LED组的灯来提供调谐的进一步改善。例如，除了冷色白色和暖色白色之外，可以在发射器中包括红色和/或绿色LED。
借助于三组实施例的说明，图10是LED发射器封装1000的俯视图，其中衬底1001具有凹陷1002。在凹陷1002内安装了冷色白色(CW)LED 1004a-d、四个暖色白色(WW)LED1004e-h和一个红色LED1004i，它们如图所示的布置。在该示例中，红色LED组包括单个LED。本领域技术人员将会明白每组中的LED的数目和/或LED的布置可以按照期望调整。发射器封装1000可以被包括在与图1的灯100类似的灯中，其具有提供颜色混合的初级和次级光学元件。在该示例中，控制电路和电连接使得冷色白色组、暖色白色组和红色组都是可独立寻址的，并且从灯发射的光的颜色可以通过调整递送到每个组的相对电流来调谐。
图11示出了根据本发明的实施例的用于对包括具有三个LED组的发射器封装的灯(诸如图10的发射器封装1000)进行调谐的操作原理。在CIE颜色空间中的坐标(xC，yC)处的点1102表示用于具体灯的“冷色白色”数据点的位置。类似地，在CIE颜色空间中的坐标(xw，yw)处的点1104表示对于相同灯的“暖色白色”数据点。在CIE颜色空间中的坐标(xR，yR)处的点1106表示对于相同灯的红色LED组的颜色。在坐标(xS，yS)处的点1108表示将该灯调谐到该点处的目标点。(目标点可以由灯的制造商或由可以执行调谐处理的任何实体来规定。)
在坐标(xt1，yt2)处的点1110表示对于暖色白色和冷色白色LED组的经调谐颜色。通过执行上述处理600(或类似处理)，在没有电流被提供到红色LED组的状态下，暖色白色和冷色白色组之间的电流(工作电流IW0和IC0)的合适划分被确定为使得产生颜色(xt1，yt2)的光。之后，白色LED与红色LED之间的电流分配可以被调谐为使得颜色更接近(xS，yS)，同时保持暖色白色和冷色白色LED之间的相对电流。具体地，恒定电流ITOT可以被如下所述地划分：
ITOT＝IR+β(IW0+IC0) (公式7)
其中，0≤β≤1。即，在调整的这个阶段，提供到暖色白色和冷色白色LED组的电流被保持为彼此之间固定的关系(即，IW0/IC0是恒定的)使得暖色白色和冷色白色组的有效色温(“净白色”)是恒定的，并且向白色LED组的总电流(即，β(IW0+IC0))被相对于向红色LED组的电流IR调整，同时保持ITOT恒定。与处理600类似的处理可以被用来确定IR和β的值，使得所产生的颜色是沿着线1112最接近点(xS，yS)的点，即点1114，其具有坐标(xt2，yt2)。为了在净白色颜色和红色颜色之间进行调谐，将会使用不同的常数α’。
图12示出了根据本发明的实施例的可以用于确定IW0、IC0、β和IR使得所产生的光具有颜色空间坐标(xt2，yt2)的调谐处理1200。首先，在块1202处，在IR在零处保持恒定的状态下，处理600(图6)可以被用于确定IW0和IC0，即，产生净白色颜色(xt1，yt1)的暖色白色和冷色白色LED组之间的电流的划分。
之后，可以在净白色颜色和红色LED组之间执行调谐。更具体地，在块1204处，公式7中的IR被设定为零，β被设定为1，并且测量颜色(xβ，yβ)(其可以与图11中的(xt1，yt1)是相同颜色)。在块1206处，公式7中的IR被设定为ITOT，β被设定为0，并且测量颜色(xR，yR)。在块1208处，公式7中的IR被设定为0.5*ITOT，β被设定为0.5，并且测量颜色(xB2，yB2)。在块1210处，使用与上文类似的线性内插，利用α的适当值，可以计算值IR0和β0以产生期望的颜色(xt2，yt2)。在块1212处，电流IR0被提供给红色LED组，电流β0*IW0被提供给暖色白色LED组并且电流β0*IC0被提供给冷色白色LED组；测量所得到的色温以验证该颜色。如在处理600中，可以应用附加的精细调谐，例如，利用最小二乘拟合。
对于处理600，没有必要使用在块1204和1206处的“端点”情况。在具体实施例中，目标颜色(xS，yS)位于颜色空间中已知的黑体曲线上，点(xC，yC)与(xW，yW)之间的线1116接近黑体曲线，并且红色点(xR，yR)远离黑体曲线。在这种情况下，(xt1，yt1)已经非常接近(xS，yS)，并且来自红色LED的小的贡献被用于对颜色进行精细调谐。因此，通过使用中途值代替在块1206处IR＝1的端点可以获得更加的线性内插。例如，使用(IR＝0.3*ITOT，β＝0.7)就足够了。
在这样的实施例中处理1200特别有效，在该实施例中，红色LED颜色位于颜色空间中使得将颜色沿着图11中的线1112移动不会将颜色沿着x方向明显地拉离xS；这是因为人眼对于颜色空间中沿着x方向的改变更加敏感。对于(xS，yS)沿着黑体曲线并且(xR，yR)远离曲线的情况，只增加少量的红光并且这将是一般情况。可选的处理可以依赖于对应于三个不同电流分配的三个点之间的三角内插。例如，可以使用三个点(xC，yC)、(xW，yW)和(xR，yR)。或者，可以使用点(xC，yC)、(xW，yW)以及第三个点(xR’，yR’)，该第三个点(xR’，yR’)可以例如限定为在(IR＝0.3*ITOT，β＝0.7)的情况下使用公式7获得的颜色或者一些其他适当限定的电流组合。这里，可以首先使用处理600确定IW0和IC0，之后测量(xR’，yR’)，之后进行内插。在另一个变化方式中，可以使用三个顶点(xt1，yt1)(其为利用IW＝IW0，IC＝IC0，IR＝0获得的)、(xB，yB)(其为利用IW＝IC＝0.5*ITOT，IR＝0获得的)和(xR’，yR’)(其为利用IW＝0.7*IW0，IC＝0.7*IC0，IR＝0.3*ITOT获得的)来执行三角内插。一般来说，三个顶点在颜色空间中越接近彼此，三角内插越可靠。
如图11所示，在净白色颜色在颜色空间中在黑体曲线“之上”并且目标颜色(xS，yS)在黑体曲线上的情况中，增加红光可以帮助对颜色进行调谐。本领域技术人员将会理解在净白色颜色趋向于在黑体曲线“之下”的情况中，绿色LED组可以替换红色LED组；增加绿光(其在CIE颜色空间中位于与红光相对的位置)也将会允许颜色移动得更接近黑体曲线。
图13示出了根据本发明的另一个实施例的用于对包括具有三个LED组的发射器封装的灯进行调谐的操作原理。在该实施例中，三个LED组包括具有在黑体曲线(虚线1308)“之上”的色温的第一冷色白色组1302、具有在黑体曲线“之下”的色温的第二冷色白色组1304以及暖色白色组1306。通过调整分配到LED组1302、1304和1306的相对电流，颜色可以被调谐到在三角1310内的任何点。在一些实施例中，可以实现以高的精确度向黑体曲线1308上的点的范围(例如，约4500K到约2800K的色温)调谐。因此，例如，可以通过调谐产生在黑体曲线1308上的期望的色温(xS，yS)(点1312)。
图14示出了根据本发明的实施例的在图13中示出的具有LED组的灯进行调谐的处理1400。在块1402处，两个冷色白色LED组1302、1304被作为一个组处理，并且在这个“组”与暖色白色LED组1306之间调谐电流，以产生位于在点1312处相对于黑体曲线1308的法线上的色温(xp，yp)(点1314)。例如，如果IC1表示递送到冷色白色组1302的电流并且IC2表示递送到冷色白色组1304的电流，那么在块1402处，向冷色白色LED的总电流IC＝IC1+IC2可以被划分为使得IC1＝IC2＝0.5*IC。固定的总输入电流ITOT可以被可调整地在IC与提供到暖色白色组1306的电流IW之间划分，直到到达对应于(xp，yp)的颜色为止。这确定了工作电流IC0和IW0。
之后，在块1404处，优化组1302与1304之间的冷色LED电流IC0的划分。保持IC0和IW0恒定，IC1和IC2可以被改变以将颜色朝向期望的点(xS，yS)移动。
图13和图14的实施例提供了以非常好CRI向黑体曲线上的单个点进行的调谐。应当注意，替换实施例也是可能的。例如，不是具有两个冷色白色组和一个暖色白色组的灯，另一个实施例可以使用具有将黑体曲线夹在中间的两个暖色白色组(即，一组在黑体曲线之上，一组在黑体曲线之下)以及一个冷色白色组的灯；调谐处理也可以与图14类似。
在一些实施例中，可以使用三个以上的LED组。例如，一些实施例可以具有两组暖色白色组(其将黑体曲线夹在中间)以及两个冷色白色组(其也将黑体曲线夹在中间)，总共四个LED组。在另一个实施例中，除了暖色白色和冷色白色组之外，可以设置红色和绿色LED组，由此提供四个LED组。图15是衬底1501具有凹陷1502的LED发射器封装1500的俯视图。在凹陷1502内安装了六个冷色白色LED 1504a-f、六个暖色白色LED 1504g-l、一个红色LED1504m以及四个绿色LED 1504n-q，其如图所示的布置，由此提供了四个LED组。本领域技术人员将会理解每组中的LED的个数和/或LED的布置可以按照需要调整。LED发射器封装1500可以被包括在与图1的灯100类似的灯中。在该示例中，控制电路和电连接使得冷色白色组、暖色白色组、红色组和绿色组都是可独立寻址的，并且从灯发射的光的颜色可以通过调整递送到每个组的相对电流来调谐。
图16示出了根据本发明的实施例的用于对具有四个LED组的灯进行调谐的操作原理。对于第一灯(灯A)，冷色白色LED产生在颜色空间中的点1602处的光，同时暖色白色LED产生在点1604处的光；净白色颜色(xtA，ytA)(点1606)可以通过按照处理600进行调谐。目标颜色点1608(坐标(xS，yS))位于黑体曲线上，其对于灯A位于净白色调谐线1610之下。因此，将红色增加到净白色颜色应当使其更靠近点1608。对于第二灯(灯B)，冷色白色LED产生在颜色空间中的点1622处的光，同时暖色白色LED产生在点1624处的光；净白色颜色(xtB，ytB)(点1626)可以通过按照处理600进行调谐。目标颜色点1608(坐标(xS，yS))位于黑体曲线上，其对于灯B位于净白色调谐线1630之上。因此，将绿色增加到净白色颜色应当使其更靠近点1608。因此，提供红色和绿色LED组允许更加灵活地调谐。在一些实施例中，红色和绿色光都可以被增加到净白色光以进一步对颜色进行精细调谐。
用于利用四个组进行调谐的处理可以与处理1200类似(图12)。图17示出了根据本发明的实施例的可以使用的处理1700。在块1702处，在IR和IG在零处保持恒定的状态下，处理600(图6)可以被用于确定IW0和IC0，即，产生净白色颜色(xt1，yt1)的暖色白色和冷色白色LED组之间的电流的划分。在块1704处，通过将(xt1，yt1)与目标颜色(xS，yS)比较，判断是否应当增加红色或绿色光以对颜色进行精细调节。在判断1706之后，如果将要增加红色光，可以执行块1708-1716；这些块可以与上述处理1200的块1204-1212类似。如果将要增加绿色光，可以执行块1718-1726。这些块可以与处理1200的块1204-1212类似，其中用所使用的绿光代替红光。
将会理解这里描述的用于多个LED组的调谐处理是示意性的并且可以进行变化和调整。可以提供任何数目的LED组，并且可以通过将下一组连续地增加到前一组的最佳混合或者通过在与来自多个组的光的不同混合相关的多个顶点位置之间进行内插来完成调谐。
在一些上述实施例中，假设当向全部组的总电流被保持恒定时，颜色的改变与LED组之间的相对电流的改变线性相关联。这种假设对于颜色区域中的小区域正常起作用，特别是如果LED被选择为具有相等的通量密度。在这种情况下，利用两个组进行调谐的方法可以包括在颜色空间中定义至少两个基准点，其对应于灯中的LED组之间的固定总电流的至少两种不同分配，其中，基准点被选择为使得目标颜色在它们之间的中途，那么应用线性内插以对电流分配进行调谐使得所产生的光紧密地接近目标颜色。在提供两个以上LED组的情况下，颜色空间中的至少三个基准点可以被选择为使得目标颜色位于由基准点定义的多边形(例如，三角形)内，并且三角形内插和/或其他内插技术可以被用来对电流分配进行调谐，使得所产生的光紧密地接近目标颜色。
更具体地，颜色的改变不需要与LED组之间的相对电流的改变线性相关。来自具有不同颜色或色温的可独立寻址的LED组的混合可以被用来对灯进行调谐，而不考虑是否保持线性关系的假设。在不保持线性关系的假设的一些情况中，可以对于灯的族建立实际非线性响应的模型。或者，可以由“搜索”策略处理调谐算法，该“搜索”策略测试LED组之间的不同电流划分(或分配)并且基于颜色测量反复地调整电流划分。一个搜索策略可以包括在颜色测量之间将电流划分移动固定步长(例如，50mA)。另一个搜索策略可以是基于与二进制搜索类似的半区间搜索技术。从电流分配的极端情况将目标色温夹在中间的假设开始，可以测量具有相等电流分配的色温。可以利用在相等和极端情况之间的半途处的电流分配(其应当将结果拉动得更加接近期望温度)进行下一个测量，并且可以重复这种测量，直到到达期望的色温为止。具体的搜索策略对于本发明不关键。
为了有助于调谐，施加到全部组的总电流在调谐期间被有利地保持为恒定；通过改变固定的总电流向不同组的分配来实现调谐(或者，等价地，将总电流的部分应用到每个组)。
这里描述的调谐处理是直截了当的并且是可预测的，这允许例如在制造环境中自动地实施。现在将会描述能够实施这里描述的调谐处理的设备的示例。
图18是根据本发明的实施例的调谐设备1800的简化图。调谐设备1800包括调整固定装置1802、光纤1804、光谱仪1806、控制系统1808、可编程电位计1810和电流源1818。
调整固定装置1802可以结合在调谐期间将灯1812保持到位的安装结构。调整固定装置1802也被设置为将来自灯1812的光递送到光纤1804(例如，具有100微米直径的传统光纤)中。例如，调整固定装置1802可以包括保持光纤1804与灯1812的相对位置的保持元件，使得来自灯1812的光落到光纤1804的末端上。在一些实施例中，调整固定装置1802可以提供透镜或其他光学元件，例如，以聚焦来自灯1812的光，由此增加入射到光纤1804的末端上的光。
光谱仪1806可以具有传统设计，诸如能够买到的Ocean Optic USB4000光谱仪。可以使用能够测量光的颜色并将其测量结果发送到计算机的任何装置。
可编程电位计1810(可以是传统的设计)可以被连接到灯1812的电流输入点。电位计1810可以包括可变电阻并且每个电阻的值可以例如响应于控制信号而被编程。电位计1810被有利地布置为应用电阻来把由电流源1818提供的输入电流ITOT划分成用于灯1812中的每个LED组的电流分配。例如，在灯1812包括冷色白色和暖色白色LED的情况下，IC可以被递送到冷色白色LED，同时IW被递送到灯1812中的暖色白色LED。例如，如图2B所示，阻抗RW和RC可以使用双可编程电位计1810改变。在一个实施例中，基于从控制系统1808接收到的控制信号，利用期望的RW和RC对电位计1810编程。在灯1812包括两个以上组的情况下，电位计1810可以提供附加的可独立改变电阻，使得输入电流ITOT可以在LED组之间以任何任意的方式分配。也可以使用能够控制输入电流在LED组之间的分配的其他装置和技术；不需要电位计。
控制系统1808可以例如使用传统设计的计算机系统实施，该计算机系统包括中央处理器(CPU)、存储器(例如，RAM)、显示装置、用户输入装置(键盘、鼠标等)、磁性存储介质(例如，硬盘驱动器或固定盘驱动器)、可移除存储介质(例如，光盘、基于闪存的存储卡)等(考虑到简便性，这些传统的组件没有被示出)。在一个实施例中，控制系统1808基于Linux平台；然而，不需要具体的平台。控制系统1808可以实施单色调整算法1822，例如，使用可以存储在存储器并由CPU执行的程序代码。如下所述，算法1822可以实施操作600的方面。
控制系统1808也可以实施能够从光谱仪1806接收颜色数据的光谱仪驱动器1824。在各种实施例中，光谱仪驱动器1824可以包括与光谱仪1806和(例如可以由控制系统1808的CPU或其他处理器执行的)相关控制软件兼容的物理接口(例如，通用串行总线(USB)等)，该控制软件可以被用来引导光谱仪来进行读取并提供数据。在一些实施例中，光谱仪驱动器1824在一些实施例中可以提供与输入内插相关的代码，例如，将从光谱仪1806接收到的测量结果转换为CIE颜色空间坐标或其他期望格式。
控制系统1808也可以实施能够控制可编程电位计1810的控制操作的电位计驱动器1826。在各种实施例中，电位计驱动器1826可以包括与电位计1810和(例如可以由控制系统1808的CPU或其他处理器执行的)相关控制软件兼容的物理接口(例如，通用串行总线(USB)、I2C等)，该控制软件可以被用来指示电位计来将其可变电阻设定为具体的值。该值可以由单色调整算法1822规定。
用户接口1828可以包括标准接口组件，诸如键盘、鼠标、轨迹球、轨迹板、触摸板、显示屏和印刷机等，其与由控制系统1808的CPU执行的相关软件一起，对接口组件进行控制和通信。经由用户接口1828，用户可以与单色调整算法1822通信，以控制其操作。例如，用户可以控制调谐处理的开始和结束并且可以观察与调谐处理相关的数据(例如，与图7A-图7B类似的图)。
调谐设备1800的操作可以如下所述地进行。首先，基于LED的灯1812被连接到电位计1810并且被放置在调整固定装置1802中，使得由灯1812发射的光被收集并经由光纤1804递送到光谱仪1806。之后，控制系统1808得到指令来执行单色调整算法。这可以包括上文中描述的任何处理，以确定所选择的电流并将其施加到不同的LED组并且测量所产生的光颜色。这种设置可以用于能够接收用于暖色白色和冷色白色LED的独立电流的任何灯1812。一旦由工作电流产生的光颜色已经被检验为匹配目标颜色(在可以由调谐设备1800的操作员选择的制造公差内)，灯1812可以被重新构造(例如，通过增加电阻)为使得获得期望的电流划分。
或者，在一些实施例中，灯本身可以包括可编程的电位计。例如，图19示出了根据本发明的实施例的可以用于对灯内的电位计进行编程的测试设备1900。如所示，设备1900的大部分组件可以与设备1800类似。然而，在该示例中，灯1912包括电位计1914(或者能够控制递送到灯1912内的每个LED组的电流量的其他控制电路)，并且外部调整接口1910代替了电位计1810，其他方面可以与灯1812类似。外部电源1918被设置为将工作电流ITOT递送到灯1912。电位计1914可以被构造为具有合适数量的可独立改变的电阻；例如，如果灯1912包括两个以上的组，电位计1914可以包括附加的可独立改变的电阻。调整接口1910(其可以内置在灯1912内或在其之外)能够与电位计1914通信，以响应于来自电位计驱动器1826的信号将电阻设置为期望的值。
设备1900也包括可以由机器人驱动器1932操作的机器人臂1930以从保持将要被调谐的灯的位置拾取灯(例如，灯1912)并将灯1912放置在调整固定装置1802中。机器人臂1930进一步可以由机器人驱动器1932操作，以在调谐之后从调整固定装置1802移除灯1912，并且将灯1912放置在被指定为用于保持经调谐的灯的位置。机器人驱动器1932可以由合适的机器人控制子系统1934控制，该机器人控制子系统1934可以使用接合到控制系统1908内的硬件和/或软件实施。用于机器人控制系统的传统技术可以被用于实施机器人臂1930、机器人驱动器1932和机器人控制子系统1934。在一些实施例中，调整固定装置1802可以包括延伸以将灯1912保持到位并且收缩以释放灯1912的可移动构件。这种构件也可以在机器人驱动器1932的控制下工作，从而允许完全自动地进行将灯插入到调整固定装置以进行调谐并且在完成调谐时将它们移除的处理。
设备1900允许完全自动的调谐处理，其中，灯1912被插入到调整固定装置1802中并且被连接到调整接口1910。机器人臂1930可以被用于从将灯插入调整固定装置或将其从调整固定装置移除的过程排除人的介入。控制系统1908(其可以包括与上述图18的控制系统1808类似的组件)可以执行调谐处理以确定工作电流，并且具有合适电阻的电位计1914产生期望的工作电流。之后，灯1912可以从设备1900移除。同样，机器人臂1930可以被用来从这个阶段排除人的介入。电位计1914在从调整接口1910断开连接时有利地保持其最后编程的设定；因此，即使在被从测试固定装置移除之后，灯1912仍将会向暖色白色和冷色白色LED继续提供期望的工作电流。因此，灯可以在具有较少的手动介入或没有手动介入的状态下调谐，并且可以例如提供全部或部分设备1900的多个副本来一次对多个灯进行调谐。
图20示出了根据本发明的实施例的可以在例如设备1900中实施的调谐处理2000。调谐处理2000可以被用来调谐单个灯或者任何数目的灯。在块2002处，用户例如通过与控制系统1808的用户接口1828的交互来规定期望的颜色(xS，yS)。在一些实施例中，用户可以规定期望的色温，控制系统1808可以将该期望的色温转换为颜色空间坐标。在块2004处，灯(例如，灯1912)被例如通过用户、通过设备1900的一些其他操作员或者通过自动制造工厂的机器人机构连接到调整固定装置1802。
在块2006处，控制系统1808操作设备1900以确定产生期望颜色的电流分配。例如，单色调整算法1822(其可以实施任何上述调谐处理)可以被执行以确定在产生期望颜色的灯1912中的LED组之间的总电流的分配。在块2008处，确定对于产生期望电流分配的电位计1914的工作电阻。例如，在具有两个LED组的一个实施例中，IW/IC＝RC/RW的原理可以与(在块2006处确定的)工作电流IW0和IC0一同使用来选择合适的电阻。该计算可以被结合到单色调整算法1822中。在块2010处，电位计1914被以在块2008处确定的工作电阻编程；例如，单色调整算法1822可以将工作电阻发送到电位计驱动器1826，电位计驱动器1826将电阻经由调整接口1910发送到电位计1914。
在块2012处，可以通过测量工作颜色(x0，y0)来测试工作电流，同时灯1912保持在调整固定装置1802中。在一些实施例中，在块2014处，例如响应于在块2012处的测量，颜色可以通过进一步的调整被精细地调谐并且被最小二乘拟合到黑体曲线。
在块2016处，在完成最终调谐之后，灯1912可以被从调整固定装置1802移除。电位计1914有利地保持编程有在处理2000中确定的工作电阻，使得无论合适提供工作电力，灯1912都将会产生经调谐的光。
在块2016之后，处理2000可以结束。在一些实施例中，可以通过对于每个灯重复处理2000(从块2004开始)将额外的灯调谐到相同的色温。
将会理解这里描述的处理2000是示意性的并且可以进行改变和修改。这里顺序地描述的步骤可以并行执行，步骤的顺序可以改变，并且步骤可以被修改、结合、增加或省略。类似的处理可以被用于图18的设备1800。在一些实施例中，可以期望对于许多不同色温中的每一个调谐单个灯并且对于灯提供用户可以操作的控制以在这些色温之中进行选择。这可以通过对于每个期望的色温重复处理2000并且存储对于每个温度确定的工作电阻(例如，存储在查找表中)来实现。当用户通过操作对于灯的控制来选择色温时，相应电阻可以被查找并编程到电位计1914中。
应当注意，在一般的使用期间(在处理2000之后)，灯1912不需要任何反馈机制来保持颜色调谐。电位计1914可以对于灯的寿命保持在被编程的状态，递送期望的电流以保持经调谐的颜色。只要灯1912内的LED在它们的寿命内保持颜色稳定，颜色将不会移动。具有在可接受公差内的终生颜色稳定性的白色LED是已知的并且可以被用在这里描述的灯1912或其他灯中。因此，在灯的一般使用过程中不需要主动反馈并且不需要在灯的寿命内稳定的颜色传感器。因此，例如如图18和图19所示的外部主动反馈环可以被用于最初的灯的调谐，并且灯之后可以在不进行进一步反馈或调谐的状态下工作。
在一些实施例中，灯1912可以包括控制电路以保持向不同的LED组的输入电流的期望分配。例如，可编程的电位计可以被如上所述地使用。一旦电流被调谐，可编程电位计可以存储与期望的颜色对应的电阻值。在其它实施例中，灯可以包括能够存储表示期望的电流分部的信息的存储电路(例如，可编程只读存储器、闪存存储器等)。因此，例如，安装有灯的固定装置可以包括能够读取所存储的信息并且基于期望的分配将输入电流提供到每个LED组的电流控制器。其他技术也可以被用来在灯内存储或保存调谐信息(例如，期望的电流分配)。在一些实施例中，例如通过使用外部控制开关来选择颜色等，灯可以能够在大量不同目标颜色(或色温)中的用户选择的一者下工作。调谐处理可以被修改一确定输入电流的分配以产生每个目标颜色，并且灯可以存储表示与每个颜色相关的分配的信息；在工作期间，灯可以基于控制开关的设定来获得期望的分配。
此外，因为灯1912的一般用途不需要反馈环，用于条写的反馈环的各种组件可以在灯1912的外部并且在调谐之后被移除，如在图19的设备1900的情况中那样。相对于在一般使用期间依赖于主动反馈的灯来说，这可以减小灯的制造成本。此外，灯的工作成本也可以被某种程度的减小，因为在一般使用期间不存在消耗电力的反馈组件。
虽然已经参照具体实施例描述了本发明，本领域技术人员将会认识到可以进行各种修改。例如，本发明不局限于具体的灯几何形状或形式因素或者也不局限于LED的个数和类型。这里提到的具体的电流值和调谐常数也是示意性的，并且其他的值可以被替换。LED组的个数、每个组中的LED的个数和/或组的颜色可以改变。一般来说，可调谐灯将会包括至少两个LED组，每个组占据颜色空间中的未被占据的区域。区域的尺寸将会部分地由制造过程和用于制造不同LED组的公差决定；其中，一个组包括多个LED，这些LED可以被随机地散布在相关的颜色空间区域内。允许不同组的区域被有利地选择，使得期望的(经调谐的)颜色在由不同LED组占据的区域中间。
因此，虽然已经参照具体实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明意图覆盖权利要求范围内的全部修改方式和等价方式。

Claims (36)

1.一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括至少三个LED组，其中，各个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括：
定义目标颜色；
基于所述目标颜色，识别在由第一LED组产生的光的第一颜色和由第二LED组产生的光的第二颜色中间的第一调谐的颜色；
识别在所述第一调谐的颜色和由第三LED组产生的光的第三颜色中间的第二调谐的颜色，所述第二调谐的颜色比所述第一调谐的颜色更接近所述目标颜色；
执行由所述灯产生的光的输出颜色的三个测量，以确定第一组测量输出颜色，其中，在所述第一LED组和所述第二LED组之间提供固定的总操作电流的不同的测试分配，并且没有电流提供至任何其它LED组的同时，执行所述三个测量中的每一个测量；
至少部分地基于所述第一组测量输出颜色，计算所述总操作电流在所述第一LED组和所述第二LED组之间的第一分配，所述第一分配产生具有所述第一调谐的颜色的光，所述总操作电流的所述第一分配限定目标电流比例；
执行由所述灯产生的光的输出颜色的三个附加测量，以确定第二组测量输出颜色，其中，在所述三个LED组之间提供所述总操作电流的不同的测试分配的同时执行所述三个附加测量中的每一个附加测量，其中，在每个测试分配中，提供至所述第一LED组和所述第二LED组的操作电流的比例等于所述目标电流比例；
至少部分地基于所述第二组测量输出颜色，计算所述总操作电流在所述第三LED组与组合的所述第一LED组和所述第二LED组之间的第二分配，所述第二分配产生具有所述第二调谐的颜色的光；以及
将下一LED组连续地增加到前一LED组的最佳混合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一LED组产生具有暖色白色的光且所述第二LED组产生具有冷色白色的光。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三LED组产生具有红色颜色的光。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三LED组产生具有绿色颜色的光。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
基于CIE颜色空间中在所述第一颜色和所述第二颜色中间的、与所述目标颜色最近的点识别所述第一调谐的颜色；
基于CIE颜色空间中在所述第一调谐的颜色和光的所述第三颜色中间的、与所述目标颜色最近的点识别所述第二调谐的颜色。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述总操作电流在所述第一LED组和所述第二LED组之间的所述第一分配包括：
至少部分地基于所述第一组测量输出颜色和使在所述第一LED组和所述第二LED组之间的相对电流的单位变化与由所述灯产生的光的颜色的变化量线性相关的比例常数来确定所述总操作电流的所述第一分配，其中，所述总操作电流的所述第一分配产生具有所述第一调谐的颜色的光。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述测试分配中的用于确定所述第一组测量输出颜色的第一测试分配包括将所有的所述总操作电流提供给所述第一LED组且没有操作电流提供给所述第二LED组，且所述测试分配中的用于确定所述第一组测量输出颜色的第二测试分配包括将所有的所述总操作电流提供给所述第二LED组且没有操作电流提供给所述第一LED组。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述测试分配中的用于确定所述第一组测量输出颜色的第三测试分配包括将所述总操作电流的近似一半提供给所述第一LED组且将所述总操作电流的近似一半提供给所述第二LED组。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述总操作电流在所述第一LED组和所述第二LED组与所述第三LED组之间的所述第二分配包括：
至少部分地基于所述第二组测量输出颜色和使在所述第一LED组和所述第二LED组与所述第三LED组之间的相对电流的单位变化与由所述灯产生的光的颜色的变化量线性相关的比例常数来确定所述总操作电流的所述第二分配，其中，所述总操作电流的所述第二分配产生具有所述第二调谐的颜色的光。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述灯外部的光谱仪来执行由所述灯产生的光的测量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述灯包括全内反射透镜，以将由所述多个LED产生的光混合，并且基于从所述全内反射透镜的前表面出射的光测量由所述灯产生的光。
12.一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括四个LED组，其中，各个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括：
定义目标颜色；
基于所述目标颜色，识别在由第一LED组产生的光的第一颜色和由第二LED组产生的光的第二颜色中间的第一调谐的颜色；
执行由所述灯产生的光的输出颜色的三个测量，以确定第一组测量输出颜色，其中，在所述第一LED组和所述第二LED组之间提供固定的总操作电流的不同的测试分配，并且没有电流提供至第三LED组和第四LED组的同时，执行所述三个测量中的每一个测量；
至少部分地基于所述第一组测量输出颜色，计算所述总操作电流在所述第一LED组和所述第二LED组之间的第一分配，所述第一分配产生具有第一调谐的颜色的光，所述总操作电流的所述第一分配限定目标电流比例；
基于所述第一调谐的颜色，选择除了所述第一LED组和所述第二LED组之外的一个LED组作为补充LED组，所述选择基于比较所述第一调谐的颜色和所述目标颜色；
识别在所述第一调谐的颜色和由所述补充LED组产生的光的第三颜色中间的第二调谐的颜色，所述第二调谐的颜色比所述第一调谐的颜色更接近所述目标颜色；
执行由所述灯产生的光的输出颜色的三个附加测量，以确定第二组测量输出颜色，其中，在所述第一LED组、所述第二LED组和所述补充LED组之间提供所述总操作电流的不同的测试分配的同时执行所述三个附加测量中的每一个附加测量，其中，在每个测试分配中，提供至所述第一LED组和所述第二LED组的操作电流的比例等于所述目标电流比例；以及
至少部分地基于所述第二组测量输出颜色，计算所述总操作电流在所述补充LED组与组合的所述第一LED组和所述第二LED组之间的第二分配，所述第二分配产生具有所述第二调谐的颜色的光。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一LED组产生具有暖色白色的光且所述第二LED组产生具有冷色白色的光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述四个LED组还包括产生具有红色颜色的光的LED组。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述四个LED组还包括产生具有绿色颜色的光的LED组。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述四个LED组还包括产生具有红色颜色的光的LED组和产生具有绿色颜色的光的LED组。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，
基于CIE颜色空间中在所述第一颜色和所述第二颜色中间的、与所述目标颜色最近的点识别所述第一调谐的颜色；
基于CIE颜色空间中在所述第一调谐的颜色和光的所述第三颜色中间的、与所述目标颜色最近的点识别所述第二调谐的颜色。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，计算所述总操作电流在所述第一LED组和所述第二LED组之间的所述第一分配包括：
至少部分地基于所述第一组测量输出颜色和使在所述第一LED组和所述第二LED组之间的相对电流的单位变化与由所述灯产生的光的颜色的变化量线性相关的比例常数来确定所述总操作电流的所述第一分配，其中，所述总操作电流的所述第一分配产生具有所述第一调谐的颜色的光。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述测试分配中的用于确定所述第一组测量输出颜色的第一测试分配包括将所有的所述总操作电流提供给所述第一LED组且没有操作电流提供给所述第二LED组，且所述测试分配中的用于确定所述第一组测量输出颜色的第二测试分配包括将所有的所述总操作电流提供给所述第二LED组且没有操作电流提供给所述第一LED组。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述灯包括全内反射透镜，以将由所述多个LED产生的光混合，并且基于从所述全内反射透镜的前表面出射的光测量光的颜色。
21.一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括：第一冷色白色LED组，所述第一冷色白色LED组产生具有在CIE颜色空间中在黑体曲线之上的颜色的冷色白色光；第二冷色白色LED组，所述第二冷色白色LED组产生具有在CIE颜色空间中在黑体曲线之下的颜色的冷色白色光；以及暖色白色LED组，所述暖色白色LED组产生暖色白色光，其中，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括：
在所述CIE颜色空间中定义目标颜色；
识别第一调谐的颜色，其中，所述第一调谐的颜色和所述目标颜色限定与所述CIE颜色空间中的黑体曲线垂直的线；
执行由所述灯产生的光的输出颜色的三个测量，以确定一组测量输出颜色，其中，在所述第一冷色白色LED组、所述第二冷色白色LED组和所述暖色白色LED组之间提供固定的总操作电流的不同的测试分配的同时，执行所述三个测量中的每一个测量，其中，在每个测试分配中，相等的操作电流供应至所述第一冷色白色LED组和所述第二冷色白色LED组；
基于所述一组测量输出颜色，计算产生所述第一调谐的颜色的暖色-冷色电流分配，其中，所述暖色-冷色电流分配将总冷色白色电流提供给所述冷色白色LED组且将总暖色白色电流提供给所述暖色白色LED组；以及
确定所述总冷色白色电流在所述第一冷色白色LED组和所述第二冷色白色LED组之间的目标分配，使得将所述总冷色白色电流中的第一目标部分施加到所述第一冷色白色LED组且将所述总冷色白色电流中的第二目标部分施加到所述第二冷色白色LED组最小化由所述灯产生的光的颜色和所述目标颜色之间的差异。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述测试分配中用于确定所述一组测量输出颜色的第一测试分配包括将所有的所述总操作电流提供到所述暖色白色LED组且没有操作电流提供到所述冷色白色LED组。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述测试分配中用于确定所述一组测量输出颜色的第二测试分配包括将所有的所述总操作电流提供到所述冷色白色LED组且没有操作电流提供到所述暖色白色LED组。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述目标颜色在所述CIE颜色空间中的所述黑体曲线上。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述灯外部的光谱仪来执行光的颜色的测量。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述灯包括二次透镜，以将由所述多个LED产生的光混合，并且基于从所述二次透镜出射的光测量光的颜色。
27.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述灯外部的控制系统执行计算产生所述第一调谐的颜色的所述暖色-冷色电流分配且确定所述总冷色白色电流在所述第一冷色白色LED组和所述第二冷色白色LED组之间的所述目标分配。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：通过所述控制系统，利用指示所述暖色-冷色电流分配和所述总冷色白色电流在所述第一冷色白色LED组和所述第二冷色白色LED组之间的所述目标分配的参数，对所述灯的板载电流控制器进行编程。
29.一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括：第一暖色白色LED组，所述第一暖色白色LED组产生具有在CIE颜色空间中在黑体曲线之上的颜色的暖色白色光；第二暖色白色LED组，所述第二暖色白色LED组产生具有在CIE颜色空间中在黑体曲线之下的颜色的暖色白色光；以及冷色白色LED组，所述冷色白色LED组产生冷色白色光，其中，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括：
在所述CIE颜色空间中定义目标颜色；
识别第一调谐的颜色，其中，所述第一调谐的颜色和所述目标颜色限定与所述CIE颜色空间中的黑体曲线垂直的线；
执行由所述灯产生的光的输出颜色的三个测量，以确定一组测量输出颜色，其中，在所述第一暖色白色LED组、所述第二暖色白色LED组和所述冷色白色LED组之间提供固定的总操作电流的不同的测试分配的同时，执行所述三个测量中的每一个测量，其中，在每个测试分配中，相等的操作电流供应至所述第一暖色白色LED组和所述第二暖色白色LED组；
基于所述一组测量输出颜色，计算产生所述第一调谐的颜色的暖色-冷色电流分配，其中，所述暖色-冷色电流分配将总暖色白色电流提供给所述暖色白色LED组且将总冷色白色电流提供给所述冷色白色LED组；以及
确定所述总暖色白色电流在所述第一暖色白色LED组和所述第二暖色白色LED组之间的目标分配，使得将所述总暖色白色电流中的第一目标部分施加到所述第一暖色白色LED组且将所述总暖色白色电流中的第二目标部分施加到所述第二暖色白色LED组最小化由所述灯产生的光的颜色和所述目标颜色之间的差异。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述测试分配中用于确定所述一组测量输出颜色的第一测试分配包括将所有的所述总操作电流提供到所述冷色白色LED组且没有操作电流提供到所述暖色白色LED组。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述测试分配中用于确定所述一组测量输出颜色的第二测试分配包括将所有的所述总操作电流提供到所述暖色白色LED组且没有操作电流提供到所述冷色白色LED组。
32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述目标颜色在所述CIE颜色空间中的所述黑体曲线上。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，使用所述灯外部的光谱仪来执行光的颜色的测量。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述灯包括二次透镜，以将由所述多个LED产生的光混合，并且基于从所述二次透镜出射的光测量光的颜色。
35.根据权利要求29所述的方法，其中，使用所述灯外部的控制系统执行计算产生所述第一调谐的颜色的所述暖色-冷色电流分配且确定所述总暖色白色电流在所述第一暖色白色LED组和所述第二暖色白色LED组之间的所述目标分配。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括：通过所述控制系统，利用指示所述暖色-冷色电流分配和所述总暖色白色电流在所述第一暖色白色LED组和所述第二暖色白色LED组之间的所述目标分配的参数，对所述灯的板载电流控制器进行编程。
CN201610006714.2A 2011-05-12 2012-05-14 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法 Active CN105657893B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/106,808 2011-05-12
US13/106,808 US8598793B2 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Tuning of emitter with multiple LEDs to a single color bin
US13/106,810 US8513900B2 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Apparatus for tuning of emitter with multiple LEDs to a single color bin
US13/106,810 2011-05-12
CN201210152355.3A CN102781140B (zh) 2011-05-12 2012-05-14 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210152355.3A Division CN102781140B (zh) 2011-05-12 2012-05-14 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105657893A CN105657893A (zh) 2016-06-08
CN105657893B true CN105657893B (zh) 2019-06-07

Family

ID=46395448

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610006714.2A Active CN105657893B (zh) 2011-05-12 2012-05-14 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法
CN201210152355.3A Active CN102781140B (zh) 2011-05-12 2012-05-14 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210152355.3A Active CN102781140B (zh) 2011-05-12 2012-05-14 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2523534B1 (zh)
JP (1) JP6244082B2 (zh)
CN (2) CN105657893B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140111419A (ko) * 2013-03-11 2014-09-19 삼성전자주식회사 발광소자 조명 및 상기 조명의 제조 방법
TWM464825U (zh) * 2013-04-29 2013-11-01 Macroblock Inc 可調變色溫之發光裝置
DE102013207961A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Tridonic Jennersdorf Gmbh Verfahren zur Änderung des Farborts des von einem LED-Modul emittierten sichtbaren Lichts
JP6171909B2 (ja) * 2013-12-12 2017-08-02 株式会社デンソー 色度補正装置
CN106465510B (zh) 2014-03-20 2019-10-01 东芝高新材料公司 发光装置以及led灯泡
JP6611036B2 (ja) * 2015-09-10 2019-11-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置及び照明用光源
KR102374266B1 (ko) * 2015-10-02 2022-03-18 삼성전자주식회사 백색 발광 모듈 및 led 조명 장치
US10034346B2 (en) 2016-04-27 2018-07-24 Lumileds Llc Dim to warm controller for LEDs
CN106658872A (zh) * 2017-02-28 2017-05-10 漳州立达信光电子科技有限公司 灯具装置
CN107516075B (zh) 2017-08-03 2020-10-09 安徽华米智能科技有限公司 心电信号的检测方法、装置及电子设备
US10575374B2 (en) 2018-03-09 2020-02-25 Ledengin, Inc. Package for flip-chip LEDs with close spacing of LED chips
CN108447856A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 厦门信达光电物联科技研究院有限公司 一种可调光调色led集成光源
CN109140252A (zh) * 2018-08-27 2019-01-04 佛山市顺德区蚬华多媒体制品有限公司 灯具、led光源及其制造方法
US10517156B1 (en) 2019-01-25 2019-12-24 Lumileds Holding B.V. Hybrid driving scheme for RGB color tuning
CN110324936B (zh) * 2019-06-21 2021-05-25 擎茂微电子（深圳）有限公司 一种用外部信号逐点控制灯串型装饰灯的地址码编排方法
US10652962B1 (en) 2019-06-27 2020-05-12 Lumileds Llc Dim-to-warm LED circuit
CN111107690A (zh) * 2020-01-16 2020-05-05 区江枫 一种led灯珠组件及其色温调节方法
CN114909631A (zh) * 2021-02-09 2022-08-16 金龙照明股份有限公司 通过调整发光强度以改变照射角度与色温的照明装置
USD1011573S1 (en) 2021-03-18 2024-01-16 Milwaukee Electric Tool Corporation Lighting apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0734009A2 (de) * 1995-03-20 1996-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Schaltung zur Erzeugung einer einstellbaren Ausgangsgleichspannung mit einem über einer Eingangsspannung liegenden Wert, insbesondere zur Verwendung bei der Bereitstellung von Kontrastspannungen für Flüssigkristallanzeigen
CN101161035A (zh) * 2005-02-23 2008-04-09 迪亚光公司 Led组件、以及制造该led组件的方法
CN101889475A (zh) * 2007-11-28 2010-11-17 科锐Led照明科技公司 固态发光装置及其制造方法
CN101994959A (zh) * 2009-08-11 2011-03-30 佳能组件股份有限公司 图像读取装置中的白色发光装置和使用它的线状照明装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498440B2 (en) * 2000-03-27 2002-12-24 Gentex Corporation Lamp assembly incorporating optical feedback
US6448550B1 (en) * 2000-04-27 2002-09-10 Agilent Technologies, Inc. Method and apparatus for measuring spectral content of LED light source and control thereof
US8403523B2 (en) * 2003-03-18 2013-03-26 Electronic Theatre Controls, Inc. Methods, luminaires and systems for matching a composite light spectrum to a target light spectrum
US20070235639A1 (en) * 2003-06-23 2007-10-11 Advanced Optical Technologies, Llc Integrating chamber LED lighting with modulation to set color and/or intensity of output
CA2533209A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Tir Systems Ltd. Control system for an illumination device incorporating discrete light sources
US7066623B2 (en) * 2003-12-19 2006-06-27 Soo Ghee Lee Method and apparatus for producing untainted white light using off-white light emitting diodes
CA2591205C (en) * 2004-12-20 2015-02-17 Color Kinetics Incorporated Color management methods and apparatus for lighting devices
JP2006202602A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Sugatsune Ind Co Ltd 可変色照明装置
DE102005022832A1 (de) * 2005-05-11 2006-11-16 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Scheinwerfer für Film- und Videoaufnahmen
JP2007227681A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Matsushita Electric Works Ltd 発光ダイオードを用いた白色照明装置
WO2008061560A1 (de) * 2006-11-22 2008-05-29 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Farbleuchte und verfahren zum erzeugen von farblicht mit einem vorgegebenen farbort durch eine leuchte
GB2458095A (en) * 2007-06-15 2009-09-09 Sharp Kk Solid state illumination system with elements employed as both light source and light sensor
US8427721B2 (en) * 2007-08-17 2013-04-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for dynamically changing color
CN201191933Y (zh) * 2008-01-18 2009-02-04 和谐光电科技（泉州）有限公司 一种可调色温及演色性发光二极管的调控装置
JP4474491B1 (ja) * 2009-08-11 2010-06-02 キヤノン・コンポーネンツ株式会社 白色発光装置およびそれを用いたライン状照明装置
US7982335B2 (en) * 2008-03-19 2011-07-19 Liebert Corporation Adaptive power strip
CN201207271Y (zh) * 2008-05-16 2009-03-11 康佳集团股份有限公司 一种led模块的工作电流调节电路
US8075165B2 (en) 2008-10-14 2011-12-13 Ledengin, Inc. Total internal reflection lens and mechanical retention and locating device
CN101742765A (zh) * 2008-11-07 2010-06-16 康佳集团股份有限公司 Led模块亮度、色温自动调整系统和方法
US8384097B2 (en) 2009-04-08 2013-02-26 Ledengin, Inc. Package for multiple light emitting diodes
US8760060B2 (en) * 2009-07-16 2014-06-24 Prism Projection, Inc. Solid state light fixture with enhanced thermal cooling and color mixing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0734009A2 (de) * 1995-03-20 1996-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Schaltung zur Erzeugung einer einstellbaren Ausgangsgleichspannung mit einem über einer Eingangsspannung liegenden Wert, insbesondere zur Verwendung bei der Bereitstellung von Kontrastspannungen für Flüssigkristallanzeigen
CN101161035A (zh) * 2005-02-23 2008-04-09 迪亚光公司 Led组件、以及制造该led组件的方法
CN101889475A (zh) * 2007-11-28 2010-11-17 科锐Led照明科技公司 固态发光装置及其制造方法
CN101994959A (zh) * 2009-08-11 2011-03-30 佳能组件股份有限公司 图像读取装置中的白色发光装置和使用它的线状照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2523534A3 (en) 2013-08-21
CN105657893A (zh) 2016-06-08
CN102781140B (zh) 2016-02-03
EP2523534A2 (en) 2012-11-14
CN102781140A (zh) 2012-11-14
EP2523534B1 (en) 2019-08-07
JP6244082B2 (ja) 2017-12-06
JP2012238596A (ja) 2012-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105657893B (zh) 把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法
US9024529B2 (en) Tuning of emitter with multiple LEDs to a single color bin
US8513900B2 (en) Apparatus for tuning of emitter with multiple LEDs to a single color bin
CN103090222B (zh) 针对单一白色色区选择多芯片发光器中的荧光体和led
US7626345B2 (en) LED assembly, and a process for manufacturing the LED assembly
CN103999553B (zh) 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
US10652962B1 (en) Dim-to-warm LED circuit
CN101803454B (zh) 控制背光单元的方法以及固态背光单元
EP1866900A2 (en) An led assembly with a communication protocol for led light engines
US10736192B2 (en) Calibration of drivers of a light source
EP2805578B1 (en) Methods and circuits for controlling lighting characteristics of solid state lighting devices and lighting apparatus incorporating such methods and/or circuits
US9578713B2 (en) Color control system with variable calibration
TW201536100A (zh) 使用發光二極體彈性群組之固態照明生產
US8222652B2 (en) Method for controlling color accuracy in a light-emitting semiconductor-based device and process for producing a light-emitting semiconductor-based device with controlled color accuracy
TW202111685A (zh) 用於視覺均勻色彩調諧之控制設計
CN105551410A (zh) 全自动测定led显示屏白平衡调整电阻的装置与方法
TWI756721B (zh) 調光調色之發光二極體電路
JP6853940B2 (ja) 目視検査用照明装置
JP2005107434A (ja) 発光表示装置
WO2009063520A1 (en) Light-weight lighting bodies with led matrix
TW201230873A (en) Systems and methods for controlling solid state lighting devices and lighting apparatus incorporating such systems and/or methods
CN116498928A (zh) 一种高亮度同时cci、hue、cto、ctb可调的灯珠阵列及其方法
Lu et al. Color control based on red, green and blue LEDs

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant