CN105682280B - 自动功率控制器 - Google Patents

Abstract

公开了用于操作一个或多个发光装置的系统和方法。在一种实施例中，向放大器提供负温度系数控制参数，以调节所述放大器的增益，从而使一个或多个发光装置提供基本恒定水平的辐射输出。

Description

自动功率控制器

背景技术/发明内容

工作温度可以影响固态发光装置的辐射输出。因此，当固态发光装置处于室温并且向固态发光装置提供恒定电压时的辐射输出将比当该固态发光装置在该固态发光装置的标称工作温度下施以相同的恒定电压时的辐射输出大。

固态发光装置在工业应用中具有多种用途。例如，紫外(UV)固态发光装置可以用于固化诸如涂层等感光介质，所述涂层包括墨水、粘结剂、防护层等。这些感光介质的固化时间可以与固态发光装置的辐射输出相对应。因此，当固态发光装置运行在远离其标称工作温度的温度下时，感光介质可能固化不充分，或者电能消耗可能因固态发光装置的辐射水平的改变而增加。

本发明的发明人已经意识到上述缺陷，并且已经开发了一种用于操作一个或多个发光装置的系统，该系统包括：至少一个发光装置；负温度系数装置，该负温度系数装置与至少一个所述发光装置导热连接；和放大器，该放大器包括负反馈回路，所述负温度系数装置包含在所述负反馈回路中。

通过将负温度系数装置结合到控制流经一个或多个发光装置的电流的放大器的负反馈回路中，可以在较宽的工作温度范围内精确地控制发光装置的辐射输出。例如，当发光装置的温度低于该发光装置的标称工作温度时，可以限制或制约流经所述发光装置的电流，使得所述发光装置输出基本恒定的辐射输出水平，该辐射输出水平与发光装置在标称工作温度下的辐射水平相对应。通过这种方式，可以将发光装置的辐射输出控制在基本恒定的水平，使得能够更精确地控制光敏介质的固化。

本说明书可以提供多种有益效果。特别地，本技术方案可以改善发光系统光强度控制。此外，本发明的技术方案可以通过提供有效的电流控制以实现较小的功率消耗。另外，本发明的技术方案可以提供光敏介质更一致的固化。

单独通过下文中的详细描述或者与附图结合时，本说明书的上述及其他优势和特征，以及本说明书的特征将非常明显。

应当理解的是，提供本发明内容是为了以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在具体实施方式中进一步描述。该发明内容并不意图标识要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题并不限于解决上述或者本公开的任意部分中记录的任何缺陷。

附图说明

图1展示了发光系统的示意图；

图2至图4展示了示例性的发光装置辐射控制系统的示意图；

图5和图6展示了选定的辐射控制系统控制参数的示例性图表；

图7展示了用于控制发光系统的辐射的示例性方法。

具体实施方式

本说明书涉及一种发光系统，该发光系统输出基本恒定(例如，±5％)的辐射水平。图1展示了一种包括放大器的示例性发光系统，所述放大器用于控制发光阵列辐射输出。可以通过图2至图4中示出的示例性电路提供发光阵列辐射控制。然而，提供上述功能的或者与所示电路运行相似的替代电路也包括在本说明书的范围内。所述发光系统可以包括安装图5和图6中的图表(plot)运行的参数。图7中展示了用于操作发光系统以提供基本恒定的辐射的方法。所示出的多个电气图(electrical diagram)中的元件之间的导电连接代表了图示装置之间的电流路径。

现在参照图1，此处示出了根据所述系统和所述方法的光反应系统(photoreactive system)10的框图。在这种实施例中，光反应系统10包括发光子系统100、控制器108、电源102和冷却子系统18。

发光子系统100可以包括多个发光装置110。发光装置110例如可以为LED设备。选定的多个发光装置110实施为提供辐射输出24。辐射输出24被引导至工件26。返回辐射28可以被从工件26(例如，通过辐射输出24的反射)引导回发光子系统100。

可以通过耦合光学器件(coupling optics)30将辐射输出24引导至工件26。如果使用耦合光学器件30的话，耦合光学器件30可以被实施为多种不同的形式。作为一种实施例，所述耦合光学器件可以包括插设在提供辐射输出24的发光装置110和工件26之间的一个或多个层、材料或者其他结构。例如，耦合光学器件30可以包括微透镜阵列，以增强辐射输出24的采集、凝聚、准直或者其它方面的质量或有效量。作为另一种实施例，耦合光学器件30可以包括微反射镜阵列。通过采用这种微反射镜阵列，每个提供辐射输出24的半导体装置都可以以一一对应的方式设置在各自的微反射镜中。

层、材料或其他结构中的每一者都可以具有选定的折射率。通过恰当地选择每个折射率，可以选择性地控制在辐射输出24(和/或返回辐射28)的路径上的层、材料以及其他结构之间的界面处的反射。作为一种实施例，通过控制位于在半导体设备与工件26之间的选定界面处的折射率差异，可以减少、消除或最小化上述选定界面处的反射，从而增强上述选定界面处辐射输出的传递，以最大限度地传递至工件26。

可以出于多种目的采用耦合光学器件30。除其他之外，示例性的目的包括：保护发光装置110，保持与冷却子系统18相关的冷却流体，采集、凝聚和/或准直辐射输出24，或者出于其他单独的目的，或者目的的结合。作为另一种实施例，光反应系统10可以采用耦合光学器件30，以特别是在传递至工件26时增强辐射输出24的质量或者有效量。

选定的多个发光装置110可以通过耦合电子设备22与控制器108相连，以向控制器108提供数据。如下文中进一步描述的，控制器108还可以被实施为例如通过耦合电子设备22控制这些提供数据的半导体设备。

优选地，控制器108还连接至电源102和冷却子系统18中的每一者，并且被实施为控制电源102以及冷却子系统18中的每一者。此外，控制器108可以接收来自电源102和冷却子系统18的数据。

控制器108从电源102、冷却子系统18、发光子系统100中的一者或多者接收的数据可以具有多种类型。作为一种实施例，所述数据可以分别代表与相连的半导体设备110相关的一个或多个特征。作为另一种实施例，所述数据可以代表与提供数据的各个部件12、108、18相关的一个或多个特征。作为再一种实施例，所述数据可以代表与工件26相关的一个或多个特征(例如，代表引导至所述工件的辐射输出能量或者光谱分量)。此外，所述数据可以代表这些特征的某些组合。

控制器108可以被实施为在接收到任何数据时响应于该数据。例如，响应于来自上述部件的数据，控制器108可以被实施为控制电源102、冷却子系统18和发光子系统100(包括一个或多个相连的半导体设备)中的一者或多者。作为一种实施例，响应于来自发光子系统的、表明在与所述工件相关的一个或多个点处光能不足的数据，控制器108可以被实施为：(a)增加所述电源对一个或多个半导体设备110的电流和/或电压供给，或者(b)通过冷却子系统18增加对发光子系统的冷却(即，如果被冷却，某些发光装置将提供更大的辐射输出)，或者(c)增加向这些设备提供电能的时间，或者(d)上述的结合。

发光子系统100的独立的半导体设备110(例如，LED设备)可以由控制器108独立地控制。例如，控制器108可以控制包括一个或多个独立的LED设备的第一组发出第一强度、波长等的光，同时控制包括一个或多个独立LED设备的第二组发出不同强度、波长等的光。包括一个或多个独立LED设备的第一组可以在半导体设备110的同一个阵列中，或者可以来自于半导体设备110的多个阵列中。半导体设备110的阵列也可以由控制器108相对于发光子系统100中的半导体设备110的其他阵列独立地控制。例如，可以控制第一阵列的半导体设备发出具有第一强度、波长的光，同时，可以控制第二阵列的半导体发光装置发出具有第二强度、波长等的光。

作为另一种实施例，在第一设定条件下(例如，对于特定的工件、光反应、和/或操作条件的设定)，控制器108可以操作光反应系统10以执行第一控制策略，而在第二设定条件下(例如，对于特定的工件、光反应和/或操作条件的设定)，控制器108可以操作光反应系统10以执行第二控制策略。如上所述，所述第一控制策略可以包括操作包第一组的一个或多个独立的半导体设备(例如，LED设备)发出具有第一强度、波长等的光，而第二控制策略则可以包括操作第二组的一个或多个独立的LED设备发出具有第二强度、波长等的光。第一组LED设备可以与第二组LED设备是同一LED设备组，并且可以跨越一个或多个LED设备阵列，或者第一组LED设备可以是与第二组LED设备不同的LED设备组，并且该不同的LED设备组可以包括来自第二组的一个或多个LED设备的子集。

冷却子系统18被实施为管理发光子系统100的热行为。例如，通常，冷却子系统18为这种子系统12提供冷却，并且更具体地，为半导体设备110提供冷却。冷却子系统18可以被实施为对工件26和/或工件26与光反应系统10(例如，特别地，发光子系统100)之间的空间进行冷却。例如，冷却子系统18可以为空气冷却系统或其他流体(例如，水)冷却系统。

光反应系统10可以用于多种应用场合。实施例包括但不限于从喷墨印刷到DVD制造和光刻工艺的固化应用。通常，其中采用光反应系统10的应用场合具有相关的参数。即，应用可以包括如下相关工作参数：一个或多个水平的辐射功率的供应、所处于的一种或多种波长、实施的一个或多个时间段，。为了恰当地完成与应用相关的光反应，可能需要以一个或多个这些参数(和/或用于的特定时间或时间段)的一个或多个预定水平或以高于该一个或多个预定水平的水平将光能传递至工件或工件附近。

为了遵循预定的应用参数，可以根据与应用参数(例如，温度、光谱分布和辐射功率)相关的多个特性来操作提供辐射输出24的半导体设备110。同时，半导体设备110可以具有与所述半导体设备的制造相关的特定的操作规范，并且可以遵循该操作规范以防止设备损坏和/或预先阻止设备退化。光反应系统10的其他部件也可以具有相关的操作规范。除了其他参数规范之外，这些规范可以包括工作温度和施加的电功率的范围(例如，最大值和最小值)。

相应地，光反应系统10支持对应用参数的监控。此外，光反应系统10可以提供对半导体设备110的监控，包括对各个半导体设备110的性能和规范的监控。此外，光反应系统10还可以提供对光反应系统10的选定的其他部件的监控，包括对它们各自的性能和规范的监控。

提供上述监控可以使得系统的正确操作能够得到验证，从而使光反应系统10的操作可以被可靠地评估。例如，光反应系统10可以相对于应用参数(例如，温度、辐射功率等)中的一者或多者、与这些参数相关的任何部件特征和/或任何部件对应的操作规范以非理想的方式运行。监控的提供可以响应于由控制器108通过一个或多个系统部件接收的数据，并根据上述数据实施监控。

监控可以支持对系统操作的控制。例如，可以通过控制器108执行控制策略，控制器108接收并响应于来自一个或多个系统部件的数据。如上所述的控制策略可以直接执行(例如，根据与部件操作相关的数据，通过直接针对部件的控制信号来控制该部件)或间接执行(例如，通过借由调节其他部件的操作的控制信号来控制部件的操作)。例如，可以通过针对电源102的控制信号和/或针对冷却子系统18的控制信号来调节半导体设备的辐射输出，其中，所述针对电源102的控制信号调节施加给发光子系统100的电力，所述针对冷却子系统18的控制信号调节施加给发光子系统100的冷却。可以采用控制策略使得能够实现和/或增强系统的正确操作和/或应用性能。在更具体的实施例中，还可以采用控制以能够实现和/或增强阵列的辐射输出与工作温度之间的平衡，从而例如防止将半导体设备110或者半导体设备110的阵列加热至超过其规范，同时还将足够的辐射能量引导至工件26，以正确地完成应用的光反应。

在一些应用中，可以将高辐射功率传递至工件26。相应地，可以利用高密度的发光二极管(LED)阵列实现子系统12。虽然可以使用LED阵列，并且此处详细描述了LED阵列，但是，可以理解的是，可以利用其他发光技术实现半导体设备110及其阵列而不脱离本说明书的原则，其他发光技术的实施例包括但不限于有机发光二极管、激光二极管、其他半导体激光设备。

多个半导体设备110可以以阵列20或阵列的阵列的形式来被提供。阵列20可以被实施为使得半导体设备110中的一者或多者、或者大多数被配置成提供辐射输出。然而，同时，该阵列的半导体设备110中的一者或多者被实施为提供对选定的阵列特征的监控。可以从阵列20中的设备中选择监控设备36，并且，例如，监控设备36可以具有与其他发光装置相同的结构。例如，可以根据与特定的半导体电子设备相连的耦合电子设备22确定发光和监控之间的差别(例如，在一个基本形式中，LED阵列可以具有监控LED和发光LED，在监控LED中，耦合电子设备提供反向电流，在发光LED中，耦合电子设备提供正向电流)。

此外，基于耦合电子设备，阵列20中选定的半导体设备可以是多功能设备和/或多模式设备，其中，(a)多功能设备能够检测多个特征(例如，辐射输出、温度、磁场、振动、压力、加速度、和其他机械力或变形)，并且可以根据应用参数或者其他决定性因素在这些探测功能之间转换，和(b)多模式设备能够具有发光、探测以及其他模式(例如，关闭)，并且根据应用参数或其他决定性因素在这些模式之间切换。

参照图2，图2展示了可以提供变化量的电流的第一发光系统电路的示意图。发光系统100包括一个或多个发光装置110。在这种实施例中，发光装置110为发光二极管(LED)。每个LED110都可以包括阳极201和阴极202。图1中所示的开关电源102经由路径或导线264向电压调节器204提供48V直流电。电压调节器204经由导线或路径242向LED110的阳极201提供直流电。电压调节器204还通过导线或路径240与LED110的阴极202电连接。电压调节器204展示为被引至地260，并且在一种实施例中，电压调节器204可以是降压型电压调节器。电压调节器204向发光阵列20供电。控制器108展示为与电压调节器204电气通信。在其他实施例中，如果需要的话，离散输入生成设备(例如，开关)可以替代控制器108。控制器108包括用于执行指令的中央处理单元290。控制器108还包括用于操作电压调节器204和其他设备的输入和输出(I/O)288。非暂时性可执行指令可以存储在只读存储器292中，而变量可以存储在随机存取存储器294中。电压调节器204向LED110提供可调节的电压。

形式为场效应晶体管(FET)的可变电阻器220从控制器108接收强度或辐射控制信号电压，或者经由另一输入设置从放大器222接收强度或辐射控制信号电压。放大器222通过导线231向FET的栅极298提供控制信号或输出。如图3所示，放大器222在正相输入侧接收来自控制器108的强度或辐射命令。如图3所示，负温度系数装置225(例如，热敏电阻(thermistor))位于放大器222的负反馈回路或电路中。此外，负温度系数装置225通过散热器(heat sink)221与LED110导热连接。FET源极297与电流感应电阻255导电连接。虽然本实施例将可变电阻器描述为FET，但是本领域技术人员应当注意的是，所述电路可以采用其他形式的可变电阻器。

在本实施例中，阵列20的至少一个元件包括诸如产生光线的发光二极管(LED)或激光二极管等固态发光元件。所述元件可以构造为基板上的单个阵列、基板上的多个阵列、连接在一起的多个基板上的单个阵列或者多个阵列等。在一种实施例中，发光元件阵列可以包括由锋翔科技公司(Phoseon Technology,Inc)制造的硅光矩阵(Silicon LightMatrix^TM)(SLM)。

图2中所示的电路是闭环电流控制电路208。在闭环电路208中，可变电阻器220经由放大器222通过导线或路径231接收强度电压控制信号。可变电阻器220和阵列20之间的电压被控制到由电压调节器204决定的期望电压。可以由控制器108或其他装置提供所述期望电压，并且电压调节器204将导线或路径242处的电压控制到在阵列20和可变电阻220之间的电流路径中提供期望电压的水平。可变电阻器220控制从阵列20沿箭头245的方向流向电流感应电阻255的电流。还可以响应于发光装置的类型、工件的类型、固化参数以及各种其他操作条件调节所述期望电压。可以沿导线或路径236将电流信号反馈至调节提供的强度电压控制信号的控制器108或其他装置。特别地，当电流信号不同于期望电流时，通过导线230传递的强度电压控制信号被增加或减小，从而调节通过阵列20的电流。表示流经阵列20的电流的反馈电流信号被导线236用作电压水平，该电压水平随着流经电流感应电阻255的电流的变化而变化。

在一种实施例中，其中，当可变电阻器220和阵列20之间的电压被调节为恒定电压时，通过调节可变电阻器220的阻值来调节流经阵列20和可变电阻器220的电流。因此，在该实施例中，沿导线240携带的来自可变电阻器220的电压信号不到达阵列20。相反，阵列20和可变电阻器220之间的电压反馈跟随导线240，并且到达电压调节器204。电压调节器204随后向阵列20输出电压信号242。因此，电压调节器204响应于阵列20下游的电压来调节该电压调节器204的输出电压，并且经由可变电阻器220调节流经阵列20的电流。控制器108可以包括响应于经由导线236反馈为电压的阵列电流阵来调节可变电阻220的阻值的指令。导线240允许LED110的阴极202、可变电阻器220的输入229(例如，N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的漏极)、和电压调节器204的电压反馈输入侧293之间的电气通信。因此，LED110的阴极202、可变电阻的输入侧229以及电压反馈输入293的电压电位相同。

可变电阻器可以采用FET、双极型晶体管、数字电位计或任意电可控的、电流限制的装置的形式。可以根据使用的所述可变电阻器采用不同形式的驱动电路。闭环系统运行使得输出电压调节器204保持在比操作阵列20的电压高大约0.5V的电压。输出电压调节器调节施加给阵列20的电压，并且可变电阻器将流经阵列20的电流控制在期望水平。当前电路可以提高阵列20恒定辐射输出的效率(production)。在图2的实施例中，可变电阻器220典型地产生在0.6V范围内的电压降。然而，取决于可变电阻器的设计，可变电阻器220处的电压降可以小于或大于0.6V。

现在参照图3，示出了用于向控制流经发光阵列的电流的可变电阻器提供辐射或光强度控制电压的示例性的放大器222。放大器222包括可操作的放大器302。用于输出期望辐射或光强度的控制电压被输入至放大器222的正相输入侧304。放大器222包括输出侧305，以操作图2中所示的可变电阻器222。负反馈回路350仅包括三个电阻，该三个电阻包括第一电阻(R1)310、第二电阻(R2)312和第三电阻(R_T)314。在本实施例中，电阻314是负温度系数装置(例如，热敏电阻)。第一电阻(R1)设定了发光阵列温度从最小到最大的增益变化(gain change)。第二电阻(R2)设定了预定发光阵列平衡温度(equilibrium temperature)的最大斜率。

因此，放大器222是一种非反相放大器，该非反相放大器包括位于负反馈回路350中的负反馈。反相输入侧303和非反相输入侧304阻抗非常高。因此，基本上没有电流流入反相输入侧303或者非反相输入侧304。放大器增益可以被表示为：

其中，Vo是放大器222在输出侧305处的输出电压，Vin是反相输入侧303处的电压，R1是电阻310的阻值，R2是电阻312的阻值，并且R_T是负温度系数装置314的阻值。因此，如果发光阵列温度比较凉，并且R_T的值非常高，则增益大约等于1。如果发光阵列温度比较暖，并且R_T的值非常低，则当R1等于499欧姆并且R2等于2.3K欧姆时，增益大约等于1.22。在一些实施例中，放大器222的输出可以被称作自动功率控制(APC)指令或信号。

应当理解的是，阻值R1、R2、R_T可以在不同的发光系统之间变化。此外，在一些不脱离本说明书的范围和意图的实施方式中，所述放大器增益可以是不同的。

现在参照图4，示出了提供基本恒定发光阵列辐射输出的第二发光系统电路的示意图。图4包括与图2中所示的第一发光系统相同的一些元件。图4中与图2中相同的元件被标识以相同的附图标记。出于简洁的考虑，省略了图2和图4之间相同元件的描述；然而，图2中元件的描述适用于图4中具有相同附图标记的元件的描述。

图4中所示的发光系统包括发光阵列20，该发光阵列20包括LED110。图4的系统不包括向可变电阻器220提供光强度水平或辐射水平的外部的放大器222。替代地，控制器108包括用于实现放大器222的微控制器指令。因此，图3中描述的放大器及其增益在控制器108内通过非暂时性指令实现。此外，控制器108可以确定装置405的电阻或输出，并且将负温度系数传递函数应用到所述装置的输出上。负温度系数传递函数可以输出如图5中曲线502所示的用于增加较低温度和降低较高温度的阻值。可选地，装置405可以是具有由控制器108确定的阻值的负温度系数装置。所述阻值应用到增益函数上，并且通过导线230将辐射指令输出至可变电阻装置220。通过这种方式，可以通过存储在控制器108的非暂时性存储器中的控制器指令替换图2中所示的放大器222的硬件。

因此，图1至图4中的系统提供了一种用于操作一个或多个发光装置的系统，该系统包括：至少一个发光装置；负温度系数装置，该负温度系数装置与至少一个发光装置导热连接；和放大器，该放大器包括负反馈回路，所述负温度系数装置包含在所述负反馈回路中。在所述系统中，所述放大器为可操作的放大器，并且所述系统还包括可变电阻装置和控制器，所述可变电阻装置与至少一个发光装置的阴极侧导电连接。

在一些实施例中，在所述系统中，所述可变电阻装置为场效应晶体管，并且所述放大器的输出侧与所述场效应晶体管的栅极导电连接。在所述系统中，所述场效应晶体管的漏极与所述至少一个发光装置导电连接。在所述系统中，其中，所述负反馈回路将所述放大器的反相输入侧和所述放大器的输出侧导电连接在一起。在所述系统中，所述负温度系数装置为热敏电阻。在所述系统中，所述至少一个或多个发光装置为发光二极管。

图1至图4中的系统还提供一种用于操作一个或多个发光装置的系统，该系统包括：至少一个或多个发光装置；负温度系数装置，该负温度系数装置与至少一个或多个发光装置导热连接；可变电阻装置，该可变电阻装置与所述至少一个或多个发光装置的一个或多个阴极导电连接；放大器，该放大器包括负反馈回路，所述负温度系数装置包含在所述负反馈回路中，所述放大器的输出侧与所述可变电阻装置导电连接，所述负反馈回路包括三个电阻。在所述系统中，所述负反馈回路仅包括所述三个电阻。在所述系统中，所述负反馈回路提供所述放大器的反向输入侧和所述放大器的输出侧之间的导电连接。所述系统还包括控制器，该控制器与所述放大器的非反相输入侧导电连接。在所述系统中，所述控制器包括存储在非暂时存储器中的指令，该指令用于向所述放大器提供电压，该电压与所述至少一个或多个发光装置的期望辐射输出相对应。所述系统还包括电压调节器，该电压调节器与所述至少一个或多个发光装置导电连接。

现在参照图5，图5是负温度系数装置的电阻以及自动功率控制(APC)的归一化增益(normalized gain)关于发光阵列温度的曲线图。左纵轴510代表归一化APC增益，或者图2以及图3中的放大器222的增益。右纵轴512代表与图1中所示的发光阵列20的发光元件热连接的温度感应装置的阻值。横轴代表了发光阵列温度，并且温度从曲线图的左侧至曲线图的右侧增加。

曲线502表示负温度系数装置(例如，热敏电阻)的输出。如图所示，电阻在温度较冷时增加，并且在温度较高时减小。通过在放大器的负反馈路径上设置负温度系数装置(例如，图3中的314)，放大器增益的形状可以如曲线504所示。

曲线504表示图2和图3中所示的放大器222的增益。增益展示为S形，其中，发光阵列温度较低时放大器增益也较低，发光阵列温度较高时放大器增益也较高。在本实施例中，当环境温度为20℃，并且发光阵列输出预定的辐射水平时，发光阵列的平衡温度为55℃。所述平衡温度是在环境温度为20℃并且发光阵列输出预定的辐射水平时，所述发光阵列正常运行的温度。可以观察到，放大器增益的斜率大约在55℃的平衡温度时最大，因此，任何从55℃开始的改变将引起所述放大器输出以增加或减小图2中所示的可变电阻器220的阻值。因此，响应于所述阵列的温度来调节提供给所述发光阵列的功率。

现在参照图6，图6示出了放大器增益变化量除以发光阵列温度变化量的示例性曲线图。纵轴表示放大器增益变化量。横轴表示发光阵列温度。

曲线604表示放大器增益变化量除以发光阵列温度变化量。曲线604还可以描述为发光阵列放大器增益关于发光阵列温度的一阶导数。因此，可以观察到，在本特定实施例中，最大增益变化量位于55℃处。然而，对于不同的发光阵列特征，可以调节最大增益的位置。通过使关于平衡温度的增益最大化，可以将发光阵列输出功率调节为即使在发光阵列温度变化时仍然使发光阵列辐射回到其期望水平。

现在参照图7，图7展示了一种用于控制发光阵列电功率和辐射的示例性方法。图7的方法可以作为指令存储在图1、图2和图4中所示的控制器的非暂时性存储器中。

在步骤702中，确定发光阵列的期望光强度或辐射。对于不同的发光系统，期望光强度可以不同，并且对于不同的工件，期望光强度也可以不同。在一种实施例中，期望光强度可以由控制参数文件确定，或者操作者可以手动选择期望的光强度或辐射水平。所述控制参数文件可以包括发光阵列的辐射的经验确定值。在确定了发光阵列的辐射度或光强度之后，方法700进行至步骤704。

在步骤704中，方法700确定使发光阵列具有步骤702中确定的辐射水平所需的电流和/或功率。在一种实施例中，可以通过索引包括经验确定的(empirically determined)电流或功率水平的函数或表格来确定发光阵列功率，所述经验确定的电流或功率水平可以利用期望辐射索引得到。所述表格或函数输出期望的发光阵列电流和/或功率，然后进行至步骤706。

在步骤706中，方法700将期望的电流或功率转换成用于操作可变电阻器的控制电压或电流，所述可变电阻器控制流经所述发光阵列的电流。在一种实施例中，方法700将期望的电流或功率值输入传递函数(transfer function)，以确定发光阵列辐射指令。辐射指令可以以电压或者参数值的形式。确定辐射指令后，方法700进行至步骤708。

在步骤708中，方法700将负温度系数(例如，图5的曲线502)装置或传递函数施加到放大器的负反馈回路中，所述放大器向可变电阻器提供控制电压或电流。

在一种实施例中，负温度系数装置可以包括在图2和图3所示的负反馈回路中。负反馈温度系数装置随着发光阵列的温度变化调节放大器的增益。在一种实施例中，放大器的增益如图3所示。将步骤706中确定的控制电压施加至放大器的非反相输入侧。

在另一种实施例中，将表示发光阵列的温度的电压或电阻输入控制器，并且将所述电压或电阻引入传递函数，该传递函数将所述电压或电阻转换成负温度系数输出参数。例如，当表示发光阵列温度的电压被输入至控制器时，该电压被转换成电阻值，以使该电阻值具有与图5中的曲线502相似的传递函数。随后，可以将所述电阻值施加至代表放大器的传递函数，所述放大器具有位于其负反馈路径上的负温度系数装置。例如，所述控制器可以以存储在存储器中的数字滤波器(digital filter)实现图3中所示的放大器及其传递函数。将步骤706中确定的控制电压施加给所述数字滤波器。在将负温度系数施加给调节发光阵列的电流和/或功率的放大器的负反馈路径之后，方法700进行至步骤710。

在步骤710中，方法700通过向可变电阻器提供电流或电压来调节发光阵列电流和/或功率。在一种实施例中，可以通过图3所示的放大器调节电流或功率。在另一实施例中，可以通过控制器从模拟输出提供电流或电压来调节电流或功率，步骤708中描述了由数字滤波器输出所确定的所述电流或电压。

因此，可以通过数字控制器或者模拟电路实现图7中的方法。所述方法向放大器的负反馈路径施加负温度系数，从而在存在发光阵列温度变化的情况下将发光阵列的辐射维持在恒定水平。

图7的方法提供一种用于操作一个或多个发光装置的的方法，该方法包括：感应与一个或多个发光装置导热连接的热导体的温度；将感应到的温度转换或转变为具有负温度系数的控制参数；以及响应于控制器的输出来调节流经一个或多个发光装置的电流，所述控制器包括负反馈路径中的所述控制参数。在所述方法中，通过热敏电阻将所述感应到的温度转换成具有负温度系数的控制参数。在所述方法中，通过可操作的放大器调节流经一个或多个发光装置的电流。在所述方法中，通过所述控制器中的指令调节流经一个或多个发光装置的电流。在所述方法中，调节电流包括与感应到的温度成比例的调节放大器的增益。在所述方法中，所述增益在所述一个或多个发光装置的稳定温度处具有最大斜率。在所述方法中，调节所述电流，以使所述一个或多个装置提供基本恒定的辐射输出。

注意的是，此处描述的示例性的控制和评估程序可以用于多种发光系统构造。此处公开的所述控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时存储器中，并且可以由包括所述控制器与多种传感器、驱动器以及其他发光功能系统硬件的结合的控制系统执行。此处描述的具体程序可以表示一种或多种处理策略，例如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，可以平行地或者其他省略的方式执行所示序列种示出的多种动作、操作和/或功能。同样地，为了达到此处描述的示例性实施方式的特征和优点所需的步骤顺序并不是必须的，但是，为了便于图示和描述，提供了上述步骤顺序。可以根据所采用的特定策略而重复地执行所示的一个或多个动作、操作和/或功能。此外，所述的动作、操作和/或功能可以图形表示将被编程写入所述发光控制系统的电脑可读取存储介质的非暂时性存储器种的代码，其中，通过执行系统种的指令来执行所述的动作，所述系统包括与电子控制器结合的多种发光系统硬件部件。

描述到此结束。本领域技术人员通过阅读本发明将联想到多种替换和修改而不脱离本说明书的范围和精神。例如，产生不同波长的光的光源可以利用本发明。

Claims (18)

1.一种用于操作一个或多个发光装置的系统，该系统包括：

负温度系数装置，该负温度系数装置与一个或多个发光装置中的至少一个导热连接；和

放大器，该放大器包括负反馈回路，所述负温度系数装置包含在所述负反馈回路中，所述放大器的增益在一个或多个发光装置的平衡温度处具有最大斜率。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述放大器为可操作的放大器，并且所述系统还包括可变电阻装置和控制器，所述可变电阻装置与所述一个或多个发光装置中的至少一个的阴极侧导电连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述可变电阻装置为场效应晶体管，并且其中，所述放大器的输出侧与所述场效应晶体管的栅极导电连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述场效应晶体管的源极与所述一个或多个发光装置中的至少一个导电连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述负反馈回路将所述放大器的反相输入侧和所述放大器的输出侧导电连接在一起。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述负温度系数装置为热敏电阻。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个发光装置中的至少一个为发光二极管。

8.一种用于操作一个或多个发光装置的系统，该系统包括：

一个或多个发光装置；

负温度系数装置，该负温度系数装置与所述一个或多个发光装置导热连接；

可变电阻装置，该可变电阻装置与所述一个或多个发光装置的一个或多个阴极导电连接；

放大器，该放大器包括负反馈回路，所述负温度系数装置包含在所述负反馈回路中，所述放大器的输出侧与所述可变电阻装置导电连接，所述负反馈回路包括三个电阻，所述放大器的增益在所述一个或多个发光装置的平衡温度处具有最大斜率。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述负反馈回路仅包括所述三个电阻。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述负反馈回路提供所述放大器的反相输入侧和所述放大器的输出侧之间的导电连接。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统还包括控制器，该控制器与所述放大器的非反相输入侧导电连接。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的指令，该指令用于向所述放大器提供电压，该电压与一个或多个发光装置的期望辐射输出相对应。

13.根据权利要求9所述的系统，所述系统还包括电压调节器，该电压调节器与一个或多个发光装置导电连接。

14.一种用于操作一个或多个发光装置的方法，该方法包括：

感应与一个或多个发光装置导热连接的热导体的温度；

将感应到的温度转换为具有负温度系数的控制参数；和

响应于控制器的输出来调节流经所述一个或多个发光装置的电流，所述控制器包括负反馈路径中的所述控制参数；

通过可操作的放大器调节流经所述一个或多个发光装置的电流，所述可操作的放大器的增益在所述一个或多个发光装置的平衡温度处具有最大斜率。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过热敏电阻将所述感应到的温度转换成具有负温度系数的控制参数。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，通过所述控制器中的指令调节流经所述一个或多个发光装置的电流。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，调节电流包括与所述感应到的温度成比例地调节所述可操作的放大器的增益。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，调节所述电流以使所述一个或多个发光装置提供基本恒定的辐射输出。

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