CN106664759A - 用于流明维持和使用激光束的色彩偏移补偿的技术 - Google Patents
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Abstract
公开了用于随时间经过而维持照明组件的一致的流明输出的技术。通过维持一致的流明输出，可能的是在使用多个输出的色彩混合的情况下维持可接受的色彩稳定性。照明组件可以是可能随时间经过而遭受流明降落和/或色彩漂移的任何照明配置，并且可以包括可以被相应地监控并驱动的任何（多个）类型的（多个）光源。除了（多个）光源之外，照明组件包括光电检测器和诸如激光器的被引导光源。被引导光源提供用于在对光电检测器进行校准中使用的标准样本，光电检测器进而监控（多个）光源的流明输出。驱动信号被调整以计及所监控的（多个）光源的流明降落。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2014年7月1日提交的并且题为“Techniques for Lumen Maintenance andColor Shift Compensation”的美国专利申请No. 14/321,148的国际申请，并且本申请要求上述申请的优先权，该申请被在其整体上通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及照明，并且更具体地，涉及包括一个或多个固态光源的照明系统和装置。
背景技术
固态光源（诸如但不限于发光二极管（LED））对于各种照明系统（诸如交通信号、背光、显示器和一般的照射）而言已经成为流行的选择。包括固态光源的装置较之传统的光源提供很多优点，诸如更低的功率消耗、没有在环境方面危险的材料、以及显著地更长的寿命。可是由于固态光源的理论寿命的原因针对它们的完整寿命测试通常是不现实的。例如，为了确证声称有50,000小时的寿命而测试LED将要求在五年半以上的时间内每天对LED整天地连续供电。
发明内容
固态光源的一个缺点是它们的亮度（即，按流明测量的光输出，并且因此还被称为流明输出）随时间经过而降低。事实上，所有的光源—传统光源和基于半导体的光源这两者—一般地具有随时间经过而降低的光输出。然而，一些传统的光源（诸如白炽光源以及卤素光源）在发生实质的光输出损耗之前简单地烧坏。例如LED倾向于不烧坏，并且因而从LED输出的光随时间经过而连续降低。这种连续的降低一般被称为流明降落（depreciation）。因此，LED寿命典型地是按在引起LED输出具有不可接受地低水平的流明的光的流明降落之前经过的时间量来测量的。确切的是不可接受地低水平的流明可能例如取决于特定的照明应用或给定的照明标准。例如，在一般的照明环境（例如办公室）中，直到LED变暗到其最初的光输出的70%为止流明降落都可能是不明显的。在其它应用中，可能要求更高或更低的阈值。
LED经历流明降落的速率取决于很多因素（除了其它方面以外，还诸如但不限于制造缺陷、材料组分、热管理和功率）。此外，并不是所有LED在相同的规模上展示出流明降落—无论LED是在不同的照明装置中还是在相同的照明装置内。为此，存在许多与维持流明输出有关的不平凡的挑战。
实施例提供用于维持在照明组件的寿命上的一致的或者另外地可接受的流明输出的技术。通过维持一致的流明输出，进一步可能的是在其中使用多个流明输出的色彩混合的情况下维持一致的或者另外地可接受的色彩稳定性。照明组件可以是例如灯、泛光灯、光引擎、或者可能随时间经过而遭受流明降落和/或色彩漂移的任何其它照明装置（其包括任何类型的或各类型的（多个）光源，诸如固态光源、白炽光源、气体放电灯、或者可以如在此所提供那样被监控并供电的任何其它光源）。根据实施例，照明组件被配置有一个或多个照射光源、光电检测器以及被引导光源（诸如激光器）。被引导光源和所述一个或多个照射光源被初始地测量以确定相应的基线流明输出测量（强度测量）。然后可以以周期性的测量间隔（例如，每1000小时或者其它合适的间隔）来执行对被引导光源强度的的随后的测量。因为被引导光源的流明输出保持为相对地恒定，所以在被引导光源的流明输出上的任何可测量的差异能够被实际上归因于光电检测器。特别是，在测量间隔处的被引导光源的基线强度测量和被引导光源的随后的强度测量之间的相对（成比例的）差异可以被用于确定光电检测器劣化，由此有效地为光电检测器提供校准因数。然后可以在同一光电检测器被用于测量给定的照射光源的强度时考虑该校准因数。像这样，所得到的给定的照射光源的强度的被校准的测量更准确地反映该照射光源的流明输出，因为由光电检测器劣化引入的测量误差被最小化或者另外地被减少。以此方式，可以使用照射光源的对应的初始基线强度测量和由光电检测器进行的照射光源的随后的被校准的强度测量来确定照射光源的流明降落。流明降落（如果有的话）可以被转换为在对照射光源进行供电的驱动信号上的对应的改变，并且所得到的被改变的驱动信号可以被（实时地）供给到所述一个或多个照射光源以补偿该流明降落和/或色彩偏移。如在此使用的那样，驱动信号包括例如但不限于用于驱动照射光源的电流或者为了使照明组件的电源占空比改变的脉冲宽度调制（PWM）生成的信号。虽然技术特别合适于包括一个或多个固态光源的照明组件，但是如将领会的那样，它们也可以被容易地扩展到其它类型的光源。
在实施例中，提供了照明组件。照明组件包括：可扩散光源，用以通过提供光输出来照射区域，其中所提供的光输出是按流明测量的；光电检测器，被配置为测量可扩散光源的流明输出以及标准样本光束；以及被引导光源，用以提供标准样本光束，其中标准样本光束被用于校准光电检测器。
在相关的实施例中，照明组件可以进一步包括：控制器，被配置为基于被引导光源的第一流明输出测量和被引导光源的第二流明输出测量来确定光电检测器校准因数，校准因数指示在第一流明输出测量和第二流明输出测量之间的时间段上的光电检测器劣化。在进一步的相关的实施例中，控制器可以被进一步配置为命令将驱动信号应用于照明组件，驱动信号计及光电检测器校准因数以便补偿光电检测器劣化，其中驱动信号引起可扩散光源通过提供光来照射区域。
在另一相关的实施例中，可扩散光源可以包括一个或多个固态光源。在又一相关的实施例中，被引导光源可以包括激光器。在再一相关的实施例中，被引导光源可以包括镜子以将标准样本光束引导至光电检测器。在还一相关的实施例中，可扩散光源可以接收驱动信号，其中驱动信号可以计及光电检测器校准因数以便补偿光电检测器的劣化。
在另一实施例中，提供了控制照明组件的方法。所述方法包括：经由可扩散光源输出照射；经由被引导光源将标准样本光束提供到光电检测器；基于被引导光源的第一流明输出测量和被引导光源的第二流明输出测量来确定光电检测器校准因数，校准因数指示在第一流明输出测量和第二流明输出测量之间的时间段上的光电检测器劣化；以及调整照明组件的被提供给可扩散光源的驱动电流以便补偿光电检测器的劣化。
在相关的实施例中，进行输出可以包括经由可扩散光源输出照射，其中可扩散光源包括一个或多个固态光源。在另一相关的实施例中，进行提供可以包括经由被引导光源将标准样本光束提供至光电检测器，其中被引导光源包括激光器。在再一相关的实施例中，提供标准样本光束包括将标准样本光束投射到镜子上，镜子提供至光电检测器的引导路径。在又一相关的实施例中，方法可以进一步包括基于可扩散光源的初始流明输出测量和可扩散光源的进一步的流明输出测量来确定流明输出差异，进一步的流明输出测量被基于校准因数调整；以及基于流明输出差异来调整可扩散光源的驱动电流，以便补偿在初始流明输出测量和进一步的流明输出测量之间的时间段上的可扩散光源的流明输出降落。在进一步的相关的实施例中，调整可扩散光源的驱动电流可以包括维持照明组件的色彩稳定性。在另一进一步的相关的实施例中，调整可扩散光源的驱动电流可以包括维持照明组件的流明输出。在再一进一步的相关的实施例中，基于可扩散光源的初始流明输出测量和进一步的流明输出测量来确定流明输出差异可以被按照明组件的每一操作时段来重复。
在另一实施例中，提供了一种照明组件。照明组件包括：可扩散光源，被配置为经由按流明测量的色彩混合的光输出来提供区域的照射；光电检测器，被配置为测量可扩散光源的每个色彩的流明输出以及标准样本光束；被引导光源，用以提供标准样本光束以在对光电检测器进行校准中使用；以及控制器，被配置为基于被引导光源的第一流明输出测量和被引导光源的第二流明输出测量来确定光电检测器校准因数，校准因数指示在第一流明输出测量和第二流明输出测量之间的时间段上的光电检测器劣化。
在相关的实施例中，可扩散光源可以包括第一固态光源和第二固态光源，其中第一固态光源可以输出第一色彩的光，其中第二固态光源可以输出第二色彩的光，并且第一色彩可以与第二色彩不同。在另一相关的实施例中，被引导光源可以包括激光器。在再一相关的实施例中，可扩散光源可以接收驱动信号，其中驱动信号可以计及光电检测器校准因数以便补偿光电检测器劣化。在进一步的相关的实施例中，被引导光源可以包括相干光源和被准直并聚焦的光源中的至少一个。
附图说明
根据如在随附附图中图解那样的在此公开的特定实施例的以下描述，在此公开的前述的以及其它目的、特征和优点将是明显的，在附图中，贯穿不同的视图，同样的参考标号提及相同的部分。附图未必是成比例的，相反重点被放在图解在此公开的原理上。
图1是图解针对利用外推TM-21预测的示例LM-80测试的结果的线图，并且一般地示出来自固态光源的流明输出如何随时间经过而下降。
图2是图解两个不同色彩的LED的流明降落曲线的图线，两个不同色彩的LED当被使用在色彩混合应用中时可能导致色彩偏移。
图3是图解根据在此公开的实施例的照明系统的示意性图。
图4是根据在此公开的实施例的照明组件的部分的侧面透视视图。
图5示出根据在此公开的实施例的用于照明组件的维持流明输出的方法。
具体实施方式
如上面讨论的那样，存在涉及维持流明输出以满足针对光源的寿命要求的很多不平凡的问题。为此，最近已经实现了标准以使得消费者能够在操作情形的范围内比较LED和其它固态光源的相对性能。一个这样的标准是IES-LM-80：用于测量LED光源的流明维持的被认可的方法。LM-80规定用于确定针对LED封装、阵列或模块的在时间上维持（流明维持）的光输出量的统一的测试方法。在这些测试期间，在特定的操作温度下使LED器件操作至少6000小时。周期性地（每1000小时）收集光度测定测量和相关联的色彩点，这提供光通量值。LM-80标准的意图是提供对如下的基本理解：关于流明维持LED器件将如何随时间经过来进行执行。开发了被称为“TM-21”的TM-21-2011（预测LED光源的长期流明维持）作为伴随方法以估计超出所要求的6000小时的实际测试的LED流明维持和服务寿命。TM-21引入“L”值（诸如L70，L50，L30等）的使用。在每种情况下，L代表流明维持并且数字是剩余的光输出的百分比。例如，L70将指明在LED降低到其最初输出的70%之前还有多少操作小时。图1是图解针对利用外推TM-21预测的示例LM-80测试的结果的线图，并且一般地示出LED流明输出如何随时间经过而下降。如所示出那样，针对在55°C，85°C和105°C下操作的LED每1000小时测量光通量（即，流明输出）。如可以进一步看到的那样，每个操作温度包括从LM-80数据点外推的相应的TM-21降落预测（被图解为曲线）。然而，这些预测基于平均值并且并未考虑可能影响实际的流明降落的LED的个别特性和操作特性。这些因素除了其它方面以外还包括例如制造缺陷、材料组分、操作温度和功率。
流明降落的另一方面是被配置为在两种或更多种不同类型的固态光源的情况下进行色彩混合的照明系统和/或装置将倾向于随时间经过而经历色彩偏移。这种行为部分地归因于不同类型的光源经历流明降落的不相同的速率。一个这样的示例情况被图解在图2中，图2图解可以被使用在色彩混合应用中的两个不同的LED的相对流明降落曲线。如所示出的那样，线图图解EQ白色LED（InGaN蓝色LED+磷）的所预测的流明降落速率，该速率大于琥珀色LED（InGaAIP红色LED）的所预测的流明降落速率。随着时间的经过，该流明降落速率上的不同可能造成在色彩输出上的可见的差异（即，色彩偏移）。当前并不存在用于针对给定的色彩混合应用中的LED预测直到寿命结束的色彩偏移的被认可的方法。
一种用以解决在照明系统/装置的正常操作期间的流明降落以便贯穿于照明系统/装置的寿命维持一致的流明输出的方法包括被配置为实时测量LED输出强度（即，按流明的光输出）的光电二极管。该实时输出强度然后被与初始流明输出值比较。该稍后测量的流明输出对于初始流明输出之间的差异然后被转换为正向电流，该正向电流被用于不同地驱动LED以便补偿所述差异。然而，光电二极管本身随着它们老化而变得更不准确。因此并且如根据本公开将领会的那样，没有考察光电二极管劣化的补偿方法可能是不合适的，特别是给定了LED的潜在寿命极长（例如能够为50k小时的操作）。另一种方法可能包括其中基准LED被提供并且仅被偶尔接通（例如每1000小时一次）以便在照明系统的寿命上将基准LED保持在恒定输出。基准LED的初始流明输出和基准LED的随后的基准流明输出（如使用光电二极管测量的）之间的相对差异可以然后被用于校准其它LED的测量。然而，注意基准LED输出是朗伯的。作为结果，基准LED光散射引起光电二极管的收集效率相对地低。此外，光电二极管的谱相对地宽并且信噪比低。因此，基准测量可能不会准确地反映基准LED的真实流明输出。
因此并且根据本公开的实施例，提供了用于与被引导光源（例如，相干光源（诸如但不限于激光器、激光二极管）和/或在照明组件的目标使用时段上关于其流明输出保持相对恒定的其它低发散或被准直并聚焦的（多个）光源）结合使用光电检测器来进行照明组件中的主动光反馈和补偿的技术。该被引导光源被自始至终地称为“标准样本”、基准激光器或者基准激光器件，虽然其它合适的被引导光源将是明显的。在操作中，照明组件通过将被引导光源的基线测量对于该被引导光源的随后的测量进行比较来周期性地执行光电检测器的校准。在该校准情形中，被引导光源的基线测量和随后的测量之间的相对差异表示光电检测器的劣化，并且可以被用于建立用于光电检测器的校准因数。这是因为被引导光源的流明输出保持相对恒定，因而在被引导光源的流明输出上的任何可测量的差异可以实际上归因于光电检测器。为此，由光电检测器进行的对照明组件的一个或多个光源的测量可以被基于所确定的劣化来调整（即，校准）。在一些实施例中，引导路径被提供在被引导光源和光电检测器之间。作为结果，实现高信噪比，使得能够进行标准样本的准确测量。在一些实施例中，镜子被相对于被引导光源和光电二极管定位以便提供用于被引导光源的发射光的引导路径。在一些实施例中，照明组件进一步包括例如被编程有控制被引导光源的标准样本的测量以便校准光电检测器的一个或多个算法的控制器和/或控制线路。
一旦标准样本和对应的光电检测器校准因数被建立，就可以例如通过被校准的光电检测器周期性地测量照明组件的光输出，以便确定被测量的光输出和基线测量之间的相对差异。为此，相对差异可以被转换为驱动信号并且被经由照明组件的驱动器线路应用到（多个）光源，以便贯穿照明组件的正常操作而维持一致的流明输出。因此，补偿光电检测器劣化使得照明组件能够至少在照明组件的额定小时数内（例如，在基于LED的照明组件的情况下，诸如由L70、L50等的L额定值所指示的额定值）维持恒定的流明输出和/或维持色彩稳定性。
除了维持流明输出并且因此克服变暗和色彩偏移的问题以外，根据本公开，与在此提供的测量技术关联的许多其它的益处将是明显的。例如，被监控的光源不限于LED或其它固态光源。根据在此公开的方面和实施例，可以测量并跟踪任何类型的光源。此外，一个或多个固态光源也可以被用作为光电检测器。因为固态光源对于等于或小于由此所发射的占支配地位的波长的波长是灵敏的，所以固态光源可以被复用从而其可以在不同的时间被用于光发射和检测这两者。为此，虽然一些实施例可能包括专用的光电检测器，但是另外的实施例可以包括可以被利用为光源和光电检测器这两者的一个或多个双重目的的固态光源。
如先前解释的那样，根据一些实施例，为了在照明组件中维持恒定的流明输出和/或减轻色彩偏移，可以利用被引导光源（例如，基准激光器）作为“标准样本”。在这些实施例中，标准样本被用于校准光电检测器以使得随后的测量是准确的而不管光电检测器的老化/劣化的质量如何。各种补偿方案可以然后被采用以控制驱动电路以便补偿在所测量的流明输出对于初始（基线）输出上的偏离。这些功能中的每个可以例如使用具有处理能力和用于执行如在此描述的功能的许多嵌入的例程的微控制器来实现。替换地，微控制器可以被配置有硬件以执行各种功能。替换地，可以利用门级逻辑或为专门目的构建的半导体（诸如应用专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA））来实现控制逻辑。在更一般的意义上，可以利用软件、固件和/或硬件的任何组合来实现控制逻辑。根据本公开，许多控制逻辑方案和配置将是明显的。
图3是照明系统300的示意性图，照明系统300包括电源302、照射和光反馈304以及控制器306。电源302在一些实施例中被配置为经由功率转换器310把在输入308处接收的功率转换为合适的形式，以便供给电流源312和314、控制器306、基准激光器316和光电检测器318。典型地，在输入308处接收的输入功率是由AC主线路功率提供的。为此，功率转换器310在一些实施例中包括被配置为接收AC供给电流和输出DC功率的整流器（图1中未示出）。在一些实施例中，功率转换器310的整流器的输出被耦接至DC-DC转换器。在这样的实施例中，DC-DC转换器可以是现有技术中已知的许多种转换器中的任何一种，诸如反激转换器、降压转换器、正向转换器等。耦接到功率转换器310的电流源312和314是可调整的电流源，以使得可配置的量的电流可以基于控制逻辑而被供给至一个或多个光源，诸如光源320和322。在一些实施例中，包括功率转换器310以及电流源312和314的电源302包括驱动器电路。应当注意的是，其它类型的驱动器电路可以被利用于在此所公开的方面和实施例中，诸如用于气体放电灯的传统的镇流器电路。在一些实施例中，利用脉冲宽度调制（PWM）电路来使电源302的占空比变化。在任何这样的实施例中，并且如下面进一步讨论的那样，电流源312和314被控制器306控制，以便补偿所测量的流明降落，并且因此在照明系统300的寿命上维持流明输出和/或维持色彩平衡。
虽然在两个固态光源320和322的情况下描绘了照射和光反馈304，但是应当理解的是，许多其它的光源可以被使用在许多配置中。例如，在一些实施例中，光源320和322是相同类型的固态光源，并且在一些实施例中是相同类型的固态光源的阵列。在一些实施例中，光源320和322包括不同类型的固态光源和/或不同的固态光源的阵列。例如，在一些实施例中，光源320发射第一色彩（例如，红色）的光并且光源322发射第二色彩（例如，薄荷绿色）的光（即，色彩混合应用）。在一些实施例中，照明系统300被配置有更多或更少的光源。例如，在一些实施例中，照明系统300包括仅一个光源，诸如光源320。在这样的实施例中，光源320可以包括单个固态光源或者固态光源的阵列。在一些实施例中，照明系统300包括三个或更多的光源，三个或更多个光源中的每个具有不同的或者类似的类型的光源。对于具有了阅读本公开的益处的本领域普通技术人员来说应当明显的是，光源320和322可以是其中可以测量流明输出的任何类型的光源，诸如白炽光源、电致发光光源、气体放电光源、基于半导体的光源、它们的组合等。
仍然参照图3，照射和光反馈304还包括光电检测器318和基准激光器316。光电检测器318被配置为测量来自光源320和322的流明输出以及来自基准激光器316的流明输出。在一些实施例中，光电检测器318包括光电二极管和关联的线路（例如，运算放大器）以把所测量的流明输出转换为成比例的电信号。在一些实施例中，光电检测器318包括任何合适的（多个）类型的（多个）光灵敏检测器器件。例如，在一些实施例中，光电检测器318包括被配置为直接按流明测量光输出的硅光电二极管。在这样的实施例中，光电检测器318可以包括次级光学器件（诸如滤波器，其对人眼的响应进行精密近似以便直接测量流明输出）。在一些实施例中，光电检测器318包括如下的装置：其测量辐射测定输出并且将其转换为适当的光度测定量，诸如但不限于辐射通量到光通量。
在一些实施例中，基准激光器316被实现为激光二极管或任何低成本激光源（诸如固态激光器）或者能够提供相对窄的被引导光束（标准样本）的任何其它合适的被引导光源。被引导光源的合适性可以是例如基于光源的生成具有低发散（例如，30º或更小，或者20º或更小，或者10º或更小）的光束的能力而确定的。为此，基准激光器316可以包括如下的任何被引导光源：能够生成具有足够的信噪比的相干的或者另外地被足够地准直并且聚焦的束，并且在计及该被引导光源的导通时间的目标使用时段上具有相对一致的流明输出（例如，小于5%的偏离，或者小于2%的偏离，或者小于1%的偏离），并且因此允许由光电检测器318对由被引导光源316产生的标准样本进行准确测量。例如，在一些实施例中，被引导光源316由LED构成，LED配置有对由LED生成的光进行准直和聚焦以提供被引导光束的次级光学器件。
在各种实施例中，控制器306包括如下的任何微控制器/微处理器：能够接收来自光电检测器318的测量并且实现把所接收的测量转换为由电源302输出的驱动信号以便驱动光源320和322的算法。应当注意的是，虽然控制器306被图解为在电源302以及照射和光反馈304的外部，但是控制器306的位置不限于此。在一些实施例中，控制器306被实现在照明系统300内的各个地方，诸如但不限于在电源302内或者在照射和光反馈304内，或者另外地与照明系统300的部件或块集成为一体。
在附加地参照图3的情况下，图4是照明系统的界限402的透视侧面视图。如所示出那样，光界限402包括一个或多个反射器404、镜子406以及漫射器408。与图3的照明系统300类似，光界限402还包括基准激光器316、光电检测器318以及光源320和322。典型地，光源320和322的光输出被一个或多个反射器404反射并且被漫射器408散射以在包括光界限402（例如，在办公建筑物中）的照明系统的区域中发射非均匀地散射的光（例如，没有斑）。在一些实施例中，镜子406被相对于基准激光器316和光电检测器318定位并且相对于基准激光器316和光电检测器318成角度，以便提供用于从基准激光器316发射的光的到光电检测器318的引导路径。虽然镜子是优选的，但是在一些实施例中镜子是可选的，因为漫射器408可以把来自基准激光器316的可测量的量的光反射到光电检测器318上。替换地或者附加地，替代镜子406，使用涂覆有反射涂层的和/或由反射材料制成的和/或它们的组合的反射部件。
如将在下面进一步讨论的那样，光电检测器318可以被配置以使得单个检测器（即光电检测器318）足以在各种情形（诸如色彩混合以及单个色彩（例如，白色）输出）下测量任何数量的光源（诸如光源320和322）。
在图5中描绘了用于照明系统（诸如但不限于图3中示出的照明系统300）的维持流明输出的方法500的流程图。矩形要素在此被指明为“处理块”并且表示计算机软件指令或指令组。菱形形状的要素在此被指明为“决定块”，表示影响由处理块表示的计算机软件指令的执行的计算机软件指令或者指令组。替换地，处理块和决定块表示由在功能上等同的电路（诸如数字信号处理器电路或应用专用集成电路（ASIC））执行的步骤。流程图并不描绘任何特定的编程语言的语法。相反，流程图图解本领域普通技术人员用以制备电路或生成计算机软件以执行根据本发明所要求的处理而要求的功能信息。应当注意的是并未示出许多例程程序要素（诸如循环和变量的初始化以及临时变量的使用）。本领域普通技术人员将领会的是，除非在此另外指示，否则所描述的步骤的特定序列仅仅是说明性的并且可以在不脱离本发明的精神的情况下变化。因此，除非另外声明，否则下面所描述的步骤为如下的非排序的含义：当可能时各步骤可以以任何方便或想要的顺序来执行。
进一步地，虽然图5图解各种操作，但是要理解的是并非图5中描绘的所有操作对于其它实施例起作用而言都是必需的。实际上，在此完全想见的是在本公开的其它实施例中，图5中所描绘的操作和/或在此描述的其它操作可以被以虽然并未在任何附图中具体地示出但是仍然与本公开完全一致的方式进行组合。因此，针对于并未在一个附图中确切地示出的特征和/或操作的权利要求被认为在本公开的范围和内容之内。为了容易解释，在下面与图3中示出的照明系统300有关地描述方法500，虽然本领域技术人员当然将容易地理解方法500是如何应用于任何照明系统的。
图5的方法500包括如下步骤：在T=0处执行基线测量；等待下一测量间隔；对基准激光器（标准样本）进行测量；测量一个或多个光源；确定测量是否在预先限定的容限内；以及执行补偿。方法500以步骤502起动（开始），其中方法500被初始化。照明系统300被首次（即，在T=0处）供给初始功率，这造成发生各种基线测量（步骤504）。在一些实施例中，控制器306对针对例如光源320和322以及基准激光器316的这些基线测量进行采集。在一些实施例中，控制器306单独对基准激光器316供给功率（而让光源320和322断电）以便获取只是基准激光器316的基线测量。在这样的实施例中，可以使用镜子来把从基准激光器316发射的光束直接反射到光电检测器318上，因此提高在光电检测器318处的测量的信噪比。控制器306然后可以关断基准激光器316，同时对光源320和322中的至少一个供给功率以针对光源320和322中的至少一个获取基线测量。例如，控制器306可以同时对光源320和322这两者通电（如果这两者包括相同和/或相似的（多个）类型的光源的话）。在另一示例中，控制器306以顺次的方式对光源320和322中的每个通电和断电以便获取针对每个光源的分离的基线测量。在任何这样的实施例中，针对基准激光器316的基线测量可以被利用以校准光电检测器318。此外，针对光源320和322的基线测量可以被利用以补偿所测量的流明降落和/或色彩平衡，如下面进一步讨论的那样。
已经接收了输入功率的照明系统300开始正常操作。然后在达到测量间隔之前经过预先确定的时间段。预先确定的时间段可以是例如1000小时、10000小时或者任何其它的时间量，在这些时间量的点处，照明系统300从正常操作切换到在此描述的测量以及补偿例程。在一些实施例中，执行计时器以便测量是否已经流逝预先确定的时间段。因此，照明系统300等待测量间隔发生（步骤506）。在该时间期间，控制器306周期性地检查是否已经达到测量间隔（例如，通过读取计时器），也就是，是否已经流逝预先限定的时间段。如果计时器还没有流逝，则照明系统继续等待测量间隔（步骤506）。如果计时器已经流逝，则照明系统300（在一些实施例中，更具体地，控制器306）测量基准激光器316并且校准光电检测器318（步骤510）。
在步骤510中，控制器306接收针对基准激光器316的流明输出测量，以便确定用于光电检测器318的校准因数。典型地，校准包括控制器306在对基准激光器316通电的同时即刻地暂停对光源320和322的功率。如上面讨论的那样，光电检测器将随时间经过而老化，这可能引起测量结果变化，尽管基准激光器316具有一致的流明输出。相应地，从光电检测器318针对基准激光器316接收的流明输出测量可以被与在步骤504中记录的基线值进行比较以确定比率。例如，如果在T=10000小时处的所测量的基准激光器316的流明输出为在T=0处测量的流明输出的95%，则控制器306将通过利用+5%的校准因数调整一个或多个光源的随后的测量来校准一个或多个光源的随后的测量。
在步骤512中，照明系统300（在一些实施例中，更具体地，控制器306）通过从光电检测器318接收针对光源320和322中的至少一个的流明输出测量来对（多个）光源320和322进行测量。在其中光源320和322这两者都是相同类型的光源的实施例中，控制器306在步骤510中暂停对基准激光器316供电之后恢复对光源320和322供电。为此，控制器306然后可以从光电检测器318接收针对光源320和322这两者的单个流明输出测量。如下面进一步讨论的那样，单个流明输出测量被存储在控制器306的存储器中并且在随后的步骤中被使用以补偿流明降落。在其中光源320和322为不同的类型（例如，在色彩混合应用中）的实施例中，控制器306可以以顺次的方式接通每个光源以便分离地测量每个光源320和322。在一些实施例中，这些测量被使用在下面进一步描述的随后的色彩平衡和/或流明输出补偿例程中。在任何这样的实施例中，针对单个类型的光源的或者针对不同类型的光源的流明输出测量可以是根据在步骤510中确定并记录在控制器306的存储器中的校准因数来调整的。
控制器306然后确定流明输出测量是否在可接受的预先限定的容限内（步骤514）。如在此使用的那样，预先限定的容限被定义为在控制器306确定补偿是必要的之前从基线测量的偏离的阈值百分比。在一些实施例中，任何的偏离量可能使补偿成为必要。在其它的实施例中，偏离百分比可以基于诸如1%、5%、10%等的降落阈值。如应当认识到的那样，不同的照明应用可能使与其它相比更低的阈值成为必要。例如，在手术室中的一般照明可能使针对任何的所测量的偏离的量的补偿成为必要。在其它实例中，诸如办公室中的一般照射，可以利用5%或更多的阈值。应当进一步认识到的是，诸如照明系统300的照明系统可以取决于照明应用（例如，色彩混合对比于单个色彩）而被以许多种方式配置。为此，在步骤512中记录的流明输出测量可以被以不同的方式进行分析以取决于配置来确定是否要求补偿。例如，在一些实施例中，照明系统300被配置有可以被以特定的测量间隔（例如，T=10000小时）来测量的单个类型的光源，并且该测量可以被与在步骤504中记录的基线测量进行比较以确定对应的比率。例如，如果在T=10000小时处的所测量的流明输出被测量为是在基线流明输出测量的95%处，则建立0.95:1的比率。因此，所确定的相对差异表示针对所测量的光源相对于基线测量（例如，在T=0处）的流明降落的量。如果相对差异超出预先限定的容限，则方法500继续到步骤516以执行补偿。在其中照明系统被配置有不同类型的光源（例如，光源320发射第一色彩的光，光源322发射与第一色彩不同的第二色彩的光）的一些实施例中，测量可以被解释为维持流明输出和色彩平衡，或者替换地，单独维持色彩平衡。关于前者的情况，可以将在步骤512中记录的各独立的测量对于步骤504的基线测量进行比较以确定相对差异。这类似于上面讨论的方法，除了在该情形中相对差异是针对每种类型的光源独立地确定以及记录的之外。同样地，在一些实施例中，如果相对差异中的一个或多个超出预先限定的容限，则控制器306如在步骤516中要求的那样执行补偿。
关于单独维持色彩平衡，在一些实施例中，控制器306可以利用在步骤504中记录的基线测量以确定基线色彩平衡比率。在一些实施例中，在测量间隔（例如，T=10000小时，T=20000小时，T=30000小时等）处利用该基线色彩平衡比率以维持色彩平衡。通过示例的方式并且不意味着限制本公开，考虑如下的照明系统：该照明系统被配置有发射第一色彩的光（例如，白色光）的第一光源320和发射第二色彩的光（例如，红色光）的第二光源322，并且具有初始的（T=0）2:1的白色对红色色彩平衡。进一步地，考虑在T=20000小时的测量间隔处，在步骤512中记录的独立的测量指示在色彩平衡比率上的到1.9:1（白色对红色）的色彩平衡比率的相对下降。如下面讨论的那样，在诸如这样的示例中，在步骤516中控制器306通过增加（或降低）到第一光源320的电流直到色彩平衡返回到2:1的基线色彩平衡比率为止来进行补偿。
因此，在步骤516中，控制器306调整光源320和322中的至少一个的驱动电流以便补偿流明降落和/或维持色彩平衡。在各种实施例中，在步骤512中记录的所测量的光源的流明输出和在步骤504中记录的光源的基线测量之间的相对差异（即，比率）被用于成比例地向上或向下调整驱动电流。在这样的实施例中，驱动电流可以然后被经由电流源312和314供给到光源320和322中的至少一个。方法500然后返回到步骤506，并且照明系统300以正常模式操作（例如，从光源320和322发射光）直到达到下一测量间隔为止。例如，如果针对光源320和322这两者流明降落被测量为在5%处（1：0.95的比率），则光源320和322可以在方法500返回到步骤506以等待下一测量间隔经过之前被提供有5%的在驱动电流上的增加以计及降落。
然而，在一些实施例中，与所测量的流明降落成比例地增加/降低驱动电流未必导致照明系统300的在流明输出上的线性响应。相应地，驱动电流可以被以增量方式增加/降低（例如，按1%，2%等），其中方法500直到光源320和322中的每个测量为在步骤504中记录的基线测量的可接受容限内才返回到步骤512。该以增量方式的方法可能特别良好地适合于维持色彩混合应用中的色彩平衡。以此方式，控制器306可以将小的电流调整引导到特定色彩的一个或多个光源直到色彩平衡返回到实质上为基线测量的色彩平衡为止。
在此描述的方法和系统不限制于特定的硬件或软件配置，并且可以在许多计算或处理环境中找到可应用性。方法和系统可以被实现在硬件或软件或硬件和软件的组合中。方法和系统可以被实现在一个或多个计算机程序中，其中计算机程序可以被理解为包括一个或多个处理器可执行的指令。（多个）计算机程序可以在一个或多个可编程的处理器上执行，并且可以被存储在由处理器可读取的一个或多个存储介质（存储介质包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件）、一个或多个输入装置和/或一个或多个输出装置上。处理器因此可以访问一个或多个输入装置以获得输入数据，并且可以访问一个或多个输出装置以通信输出数据。输入和/或输出装置可以包括下面中的一个或多个：随机存取存储器（RAM）、独立盘冗余阵列（RAID）、软盘驱动器、CD、DVD、磁盘、内部硬盘驱动器、外部硬盘驱动器、存储器棒或者能够由如在此提供的处理器访问的其它存储装置，其中这样的前面提到的示例并不是穷举的，并且是用于说明而不是进行限制。
（多个）计算机程序可以使用一种或多种高级过程或面向对象编程语言来实现以与计算机系统通信；然而，（多个）程序可以以汇编或机器语言来实现（如果想要的话）。语言可以被编译或解释。
如在此提供的那样，（多个）处理器因此可以被嵌入在一个或多个装置中，所述一个或多个装置可以被独立地操作或者在联网环境中被一起操作，其中网络可以包括例如局域网（LAN）、广域网（WAN）和/或可以包括内联网和/或互联网和/或另外的网络。（多个）网络可以是有线的或无线的或者是它们的组合并且可以使用一个或多个通信协议以促进不同的处理器之间的通信。处理器可以被配置用于分布式处理并且在一些实施例中可以如需要的那样利用客户机—服务器模型。相应地，方法和系统可以利用多个处理器和/或处理器装置，并且处理器指令可以被划分在这样的单个或多个处理器/装置当中。
集成有（多个）处理器的（多个）装置或计算机系统可以包括例如（多个）个人计算机、（多个）工作站（例如，Sun，HP）、（多个）手持式装置（诸如（多个）蜂窝电话或（多个）智能手机或平板）、（多个）膝上型电脑、（多个）手持式计算机或者能够集成有可以如在此提供的那样操作的（多个）处理器的（多个）另外的装置。相应地，在此提供的装置并不是穷举的并且被提供以用于说明而不是进行限制。
对“微处理器”和“处理器”或者“该微处理器”和“该处理器”的提及可以被理解为包括可以在单机和/或（多个）分布式环境中通信的一个或多个微处理器，并且因此可以被配置为经由有线或无线通信与其它处理器通信，其中这样的一个或多个处理器可以被配置为在可以是类似的或不同的装置的一个或多个处理器控制的装置上操作。这样的“微处理器”或“处理器”术语的使用因此还可以被理解为包括中央处理单元、算术逻辑单元、应用专用集成电路（ASIC）和/或任务引擎，其中这样的示例被提供用于说明而不是进行限制。
更进一步地，除非另外指明，否则对存储器的提及可以包括一个或多个处理器可读取的并且可访问的存储器元件和/或部件，所述的存储器元件和/或部件可以在处理器控制的装置的内部、在处理器控制的装置的外部、和/或可以经由使用各种各样的通信协议的有线或无线网络而被访问，并且除非另外指明，否则可以被布置为包括外部和内部存储器装置的组合，其中这样的存储器基于应用而可以是连续的和/或被分隔开的。相应地，对数据库的提及可以被理解为包括一个或多个存储器联合，其中这样的提及可以包括商业上可获得的数据库产品（例如，SQL，Informix，Oracle）并且还包括私有数据库，并且还可以包括用于对存储器进行关联的其它结构，诸如链接、队列、图表、树，其中这样的结构被提供用于说明并且不是进行限制。
除非另外提供，否则对网络的提及可以包括一个或多个内联网和/或互联网。根据上述，在此对微处理器指令或微处理器可执行指令的提及可以被理解为包括可编程硬件。
除非另外声明，否则词语“实质上”的使用可以被解释为包括精确的关系、条件、布置、定向和/或其它特性，以及它们的如由本领域普通技术人员所理解的在如下的程度上的偏离：这样的偏离并不在本质上影响所公开的方法和系统。贯穿本公开的整体，用以修饰名词的量词“一”和/或“一个”和/或“这个”的使用可以被理解为为了方便而使用并且包括所修饰的名词的一个或多于一个，除非另外具体地声明。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的并且意味着除了所列出的要素外还可以存在附加的要素。
被描述和/或另外通过各图绘制为与其它事物通信、关联和/或基于其它事物的元件、部件、模块和/或它们的部分可以被理解为以直接和/或间接的方式与其它事物这样通信、关联和/或这样基于其它事物，除非在此另外规定。
虽然方法和系统已经被相对于其特定实施例而进行描述，但是它们并非限制于如此。明显地，根据上面的教导，许多修改和变化可以变得明显。本领域技术人员可以作出在此描述并且图解的细节、材料和各部分的布置上的许多附加的改变。
Claims (20)
1.一种照明组件，包括：
可扩散光源，用以通过提供光输出来照射区域，其中所提供的光输出是按流明测量的；
光电检测器，被配置为测量可扩散光源的流明输出以及标准样本光束；以及
被引导光源，用以提供标准样本光束，其中标准样本光束被用于校准光电检测器。
2.根据权利要求1所述的照明组件，进一步包括：
控制器，被配置为基于被引导光源的第一流明输出测量和被引导光源的第二流明输出测量来确定光电检测器校准因数，校准因数指示在第一流明输出测量和第二流明输出测量之间的时间段上的光电检测器劣化。
3.根据权利要求2所述的照明组件，其中，
控制器被进一步配置为命令将驱动信号应用于照明组件，驱动信号计及光电检测器校准因数以便补偿光电检测器劣化，其中驱动信号引起可扩散光源通过提供光来照射区域。
4.根据权利要求1所述的照明组件，其中可扩散光源包括一个或多个固态光源。
5.根据权利要求1所述的照明组件，其中被引导光源包括激光器。
6.根据权利要求1所述的照明组件，其中被引导光源包括镜子以将标准样本光束引导至光电检测器。
7.根据权利要求1所述的照明组件，其中可扩散光源接收驱动信号，其中驱动信号计及光电检测器校准因数以便补偿光电检测器的劣化。
8.一种控制照明组件的方法，包括：
经由可扩散光源输出照射；
经由被引导光源将标准样本光束提供到光电检测器；
基于被引导光源的第一流明输出测量和被引导光源的第二流明输出测量来确定光电检测器校准因数，校准因数指示在第一流明输出测量和第二流明输出测量之间的时间段上的光电检测器劣化；以及
调整照明组件的被提供给可扩散光源的驱动电流以便补偿光电检测器的劣化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中进行输出包括：
经由可扩散光源输出照射，其中可扩散光源包括一个或多个固态光源。
10.根据权利要求8所述的方法，其中进行提供包括：
经由被引导光源将标准样本光束提供至光电检测器，其中被引导光源包括激光器。
11.根据权利要求8所述的方法，其中提供标准样本光束包括将标准样本光束投射到镜子上，镜子提供至光电检测器的引导路径。
12. 根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
基于可扩散光源的初始流明输出测量和可扩散光源的进一步的流明输出测量来确定流明输出差异，进一步的流明输出测量被基于校准因数调整；以及
基于流明输出差异来调整可扩散光源的驱动电流，以便补偿在初始流明输出测量和进一步的流明输出测量之间的时间段上的可扩散光源的流明输出降落。
13.根据权利要求12所述的方法，其中调整可扩散光源的驱动电流包括维持照明组件的色彩稳定性。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调整可扩散光源的驱动电流包括维持照明组件的流明输出。
15.根据权利要求12所述的方法，其中基于可扩散光源的初始流明输出测量和进一步的流明输出测量来确定流明输出差异被按照明组件的每一操作时段来重复。
16.一种照明组件，包括：
可扩散光源，被配置为经由按流明测量的色彩混合的光输出来提供区域的照射；
光电检测器，被配置为测量可扩散光源的每个色彩的流明输出以及标准样本光束；
被引导光源，用以提供标准样本光束以在对光电检测器进行校准中使用；以及
控制器，被配置为基于被引导光源的第一流明输出测量和被引导光源的第二流明输出测量来确定光电检测器校准因数，校准因数指示在第一流明输出测量和第二流明输出测量之间的时间段上的光电检测器劣化。
17.根据权利要求16所述的照明组件，其中可扩散光源包括第一固态光源和第二固态光源，其中第一固态光源输出第一色彩的光，其中第二固态光源输出第二色彩的光，并且其中第一色彩与第二色彩不同。
18.根据权利要求16所述的照明组件，其中被引导光源包括激光器。
19.根据权利要求16所述的照明组件，其中可扩散光源接收驱动信号，其中驱动信号计及光电检测器校准因数以便补偿光电检测器劣化。
20.根据权利要求19所述的照明组件，其中被引导光源包括相干光源和被准直并聚焦的光源中的至少一个。
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| US14/321148 | 2014-07-01 | ||
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Publications (1)
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