CN108476580B - 多个照明阵列的自动功率控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于操作照明阵列中的一个或多个发光装置的系统和方法。在一个示例中，两个或更多个负温度系数装置并联电耦合，使得可以经由单个放大器来控制多个独立控制的照明阵列。两个或更多个负温度系数装置位于单个放大器的负反馈回路中。

Description

多个照明阵列的自动功率控制器
背景技术
光反应系统可以包括固态照明阵列以固化光敏介质，例如包括油墨、粘合剂、防腐剂等的涂料。这些光敏介质的固化时间可以响应于固态照明阵列辐照度输出。此外，固态照明阵列辐照度输出可能受组成固态照明阵列的固态照明装置的温度影响。因此，如果固态照明装置的运行温度脱离其标称运行温度，则由于固态照明装置辐照度水平的变化，光敏介质会无法被充分固化或电功耗可能增加。另外，固态照明装置可以与散热器热连通以控制固态照明装置温度。但是，散热器的某些个温度区域的温度相对于散热器的其他温度区域的温度可能会产生变化。因此，固态照明阵列中的一些固态照明装置可能在与固态照明阵列中的其他固态照明装置不同的温度下运行。结果，从固态照明阵列的一个区域输出的辐照度相对于从该固态照明阵列的另一不同区域输出的辐照度的变化可能会超出预期，特别是如果照明阵列独立运行的话。
发明内容
本发明人已经认识到上述缺点并且已经开发了用于操作一个或多个发光装置的系统，所述系统包括：至少两个独立控制的照明阵列，所述照明阵列包括至少一个发光装置；放大器，所述放大器包括负反馈回路、并联电耦合且包含于所述负反馈回路中的至少两个负温度系数装置；所述至少两个负温度系数装置中的每一个与所述至少两个独立控制的照明阵列中的一个照明阵列热连通。
通过在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、将两个或更多个负温度系数装置并联电耦合，可能控制具有一个放大器的光反应系统中的两个或更多个照明阵列的辐照度输出。发明人已经认识到，具有其他负温度系数装置的并联电路中的一个负温度系数装置可以主导确定放大器增益，使得当由一个负温度系数装置监控的照明阵列工作而由另一个负温度系数装置监控的其他照明阵列不工作时，并联电路中的该一个负温度系数装置对放大器增益的影响比其他负温度系数装置更大。因此，放大器增益对于由该一个负温度系数装置监控的工作的照明阵列是适当的。在一个示例中，两个或更多个负温度系数装置通过散热器与两个或更多个照明阵列热连通。通过两个或更多个负温度系数装置在散热器处采样的温度提供各个照明阵列的温度反馈给放大器，使得可以控制每个照明阵列的辐照度以提供光反应系统的期望水平的辐照度。
本说明书可以提供若干优点。具体而言，所述方法可以改善照明系统光强度控制。另外，所述方法可以通过单个放大器为两个以上独立控制的照明阵列提供反馈控制。此外，所述方法可以使得光敏介质的固化更加一致。
根据以下单独陈述或结合附图陈述的具体实施方式，本说明书的上述优点、其它优点以及特征将是显而易见的。
应该理解的是，提供上面的概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中将进一步说明的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出照明系统的示意图；
图2和图3示出了示例性照明装置辐照度控制系统的示意图；
图4示出了在三个照明阵列中的一个照明阵列工作的情况下以及三个照明阵列都工作的情况下系统的放大器增益的曲线图；以及
图5示出用于控制照明系统中的辐照度的示例性方法。
具体实施方式
本说明书涉及输出基本恒定(例如，+5％)的辐照度水平的照明系统。图1示出了一个示例性照明系统，该示例性照明系统包括唯一的放大器，以控制两个或更多个被独立控制的照明阵列的辐照度输出。照明阵列辐照度控制可以通过图2和图3中所示的示例性电路来被提供。照明系统的工作情况可以参考图4的曲线图。在图5中示出了用于操作照明系统以提供基本上恒定的辐照度的方法。各种电气图中的组件之间所示的电互连表示所示装置之间的电流通路。
现在参考图1，示出了根据本文说明的系统和方法的光反应系统10的框图。在该示例中，光反应系统10包括照明子系统100、控制器108、电源102和冷却子系统18。
照明子系统100可以包括多个发光装置110。例如，发光装置110可以是LED装置。选择多个发光装置110实现了提供辐射输出24。辐射输出24被引导至工件26。返回的辐射28可从工件26被引导回照明子系统100(例如，通过辐射输出24的反射)。
辐射输出24可以经由耦合光学装置30被引导至工件26。耦合光学装置30在使用时可以以各种方式来被实现。作为示例，耦合光学装置30可以包括插入在提供辐射输出24的发光装置110与工件26之间的一个或多个层、材料或其他结构。作为示例，耦合光学装置30可以包括微透镜阵列，以增强辐射输出24的收集、冷凝、准直、或增强辐射输出24的质量或有效量。作为另一个示例，耦合光学装置30可以包括微反射器阵列。在采用这种微反射器阵列时，提供辐射输出24的各个半导体装置可以以一对一的方式设置在相应的微反射器中。
每个层、材料或其他结构可以具有选定的折射率。通过适当地选择每个折射率，可以选择性地控制辐射输出24(和/或返回的辐射28)的路径中层、材料和其他结构之间的界面处的反射。作为示例，通过控制设置于半导体装置与工件26之间的选定界面处的这种折射率的差异，可以减少、消除或最小化所述界面处的反射，从而增强在所述界面处最终输送至工件26的辐射输出。
耦合光学装置30可以用于各种用途。示例性用途包括：保护发光装置110，保持与冷却子系统18相连的流体冷却，收集、冷凝和/或准直辐射输出24，收集、引导或排斥返回的辐射28，或者出于其他目的，以上各单独用途或以上用途的组合。作为进一步的示例，光反应系统10可以使用耦合光学装置30，以便提高辐射输出24的有效质量或数量，特别是在辐射输出24被传送到工件26时。
所选择的多个发光装置110可以经由耦合电子装置22耦合至控制器108，以便向控制器108提供数据。如下面进一步说明的那样，控制器108还可以被实现为例如经由耦合电子装置22来控制这种提供数据的半导体装置。
优选地，控制器108还连接至电源102和冷却子系统18的每一个并且被实现为控制电源102和冷却子系统18的每一个。而且，控制器108可以从电源102和冷却子系统18接收数据。
由控制器108从电源102、冷却子系统18、照明子系统100中的一个或多个接收的数据可以具有各种类型。作为示例，该数据可以分别表示与耦合的半导体装置110相关的一个或多个特性。作为另一个示例，该数据可以表示与提供数据的相应部件12、102、18相关的一个或多个特性。作为又一示例，该数据可以表示与工件26相关的一个或多个特性(例如，表示引导至工件的辐射输出能量或光谱分量)。此外，该数据可以表示这些特性的某种组合。
控制器108可以被实现为在接收到任何这种数据时响应所述数据。例如，响应于来自任何这种组件的这种数据，控制器108可以被实现为控制电源102、冷却子系统18和照明子系统100(包括一个或多个这种耦合的半导体装置)中的一个或多个。作为示例，响应于来自照明子系统的数据，该数据指示在与工件相关的一个或多个点处光能量不足，控制器108可以被实现为(a)增加对一个或多个半导体器件110的电源电流和/或电源电压的供应，(b)通过冷却子系统18增加照明子系统的冷却(即，某些发光装置如被冷却则提供更大的辐射输出)，(c)增加给这些装置供应电力的时间，或(d)上述的组合。
照明子系统100的单个半导体装置110(例如，发光二极管(LED)装置)可以由控制器108独立地控制。例如，控制器108可以控制第一组的一个或多个单独的LED装置，以发射具有第一强度、波长等的光，同时控制第二组的一个或多个单独的LED装置，以发射具有不同的强度、波长等的光。第一组的一个或多个单独的LED装置可以在半导体装置110的同一阵列内，也可以来自半导体装置110的多个阵列。控制器108对照明子系统100中的半导体装置110的阵列的控制，可以与控制108对半导体装置110中的其他阵列的控制相互独立。例如，可以控制第一阵列的半导体装置发射具有第一强度、波长等的光，同时可以控制第二阵列的半导体装置发射具有第二强度、波长等的光。
作为另一个示例，在第一组条件下(例如，对于特定工件、光反应和/或一组操作条件)，控制器108可以操作光反应系统10以实施第一控制策略，而在第二组条件下(例如，对于特定工件、光反应和/或一组操作条件)，控制器108可以操作光反应系统10以实施第二控制策略。如上所述，第一控制策略可以包括操作第一组的一个或多个单个半导体装置(例如，LED装置)以发射具有第一强度、第一波长等的光，而第二控制策略可以包括操作第二组的一个或多个单个LED装置以发射具有第二强度、第二波长等的光。第一组LED装置可以是与第二组相同的一组LED装置，并且可以跨一个或多个LED装置阵列，或者可以是与第二组不同的一组LED装置，并且不同组的LED装置可以包括来自第二组的一个或多个LED装置的子集。
冷却子系统18被实现为管理照明子系统100的热行为。例如，通常，冷却子系统18提供这种子系统12的冷却，更具体地提供半导体装置110的冷却。冷却子系统18还可以被实施为冷却工件26和/或工件26与光反应系统10(例如，特别是照明子系统100)之间的空间。例如，冷却子系统18可以是空气或其他流体(例如水)冷却系统。
光反应系统10可以用于各种应用。示例包括但不限于油墨印刷、制造DVD和平版印刷术的固化应用。通常，其中使用光反应系统10的应用具有相关的参数。也就是说，应用可以包括以下相关操作参数：在一个或多个时间段内提供一个或多个波长的一个或多个辐射功率水平。为了适当地完成与应用有关的光反应，可能需要在工件处或在工件附近以一个或多个这些参数的一个或多个预定水平或以超过一个或多个预定水平(和/或持续一定时间、次数或次数范围)递送光功率。
为了遵循预期应用参数，提供辐射输出24的半导体装置110可以根据与应用参数相关的各种特性(例如，温度、光谱分布和辐射功率)来操作。同时，半导体装置110可以具有某些操作规范，这些操作规范可以与半导体装置的制造相关，此外为了防止装置的破坏和/或防止装置的退化可以遵循这些操作规范。光反应系统10的其他部件也可具有相关的操作规范。这些规范可以包括工作温度范围和施加的电功率范围(例如，最大值和最小值)以及其他参数规范。
因此，光反应系统10支持应用参数的监控。另外，光反应系统10可以提供对半导体装置110(包括它们各自的特性和规范)的监控。此外，光反应系统10还可以提供对光反应系统10的其他选定部件(包括它们各自的特性和规范)的监控。
提供这种监控可以使得能够验证系统的适当操作，从而可以可靠地评估光反应系统10的操作。例如，系统10可以针对如下各项的一项或多项以不期望的方式运行，所述各项包括：应用参数(例如，温度、辐射功率等)、与这些参数相关的任何组件特性和/或任何组件的相应操作规范。监控的提供可以是响应式的，并且由系统的一个或多个组件根据控制器108接收的数据来被执行。
监控也可以支持系统操作的控制。例如，可以经由控制器108接收并且响应于来自一个或多个系统组件的数据来实现控制策略。如上所述，所述控制可以直接实现(即，基于涉及部件操作的数据，通过针对部件的控制信号来控制部件)或者间接地实现(即，通过涉及调节其他部件操作的控制信号来控制部件的操作)。作为示例，半导体装置的辐射输出可以通过引导至电源102的控制信号和/或通过引导至冷却子系统18的控制信号来被间接调节，所述引导至电源102的控制信号调节施加到照明子系统100的功率，所述引导至冷却子系统18的控制信号调节对照明子系统100的冷却。
可以采用控制策略来启用和/或增强系统的适当操作和/或应用的性能。在更具体的示例中，还可以控制来实现和/或增强阵列的辐射输出与其运行温度之间的平衡，以便例如阻止半导体装置110或半导体装置110的阵列升温超过其规范，同时还将足以适当完成应用的光反应的辐射能量引导至工件26。
在一些应用中，高辐射功率可以被递送至工件26。相应地，子系统12可以使用发光半导体装置110的阵列来实现。例如，子系统12可以使用高密度发光二极管(LED)阵列来实现。虽然可以使用LED阵列并且在本文中详细说明了LED阵列，但是应该理解的是，在不背离本说明书的原理的情况下，可以使用其他发光技术来实现半导体装置110及其阵列，其他发光技术的实例包括但不限于有机LED、激光二极管、其他半导体激光器。
如图2所示，可以阵列20的形式提供多个半导体装置110，或者阵列20可以由如图2所示的多个阵列(例如20A、20B和20C)组成。阵列20可以被实现为使得半导体装置110的一个或多个或大部分被配置为提供辐射输出。然而，与此同时，阵列的半导体装置110的一个或多个被实现为提供对选定的阵列特性的监控。可以从阵列20的各个装置中选取监控装置36，例如，监控装置36可以具有与其他发光装置相同的结构。例如，发光和监控之间的差异可以由与特定半导体装置相关的耦合电子装置22确定(例如，基本形式的LED阵列可以具有其中耦合电子装置提供反向电流的监控LED和其中耦合电子装置提供正向电流的发光LED)。
此外，基于耦合电子装置，选定的阵列20中的半导体装置可以为多功能装置和/或多模装置中的任一/两者，其中(a)多功能装置能够检测不只一个特性(例如辐射输出、温度、磁场、振动、压力、加速度以及其他机械力或变形)，并且可以根据应用参数或其他决定性因素在这些检测功能之间切换，(b)多模装置能够发光、检测以及一些其他模式(例如关闭)，并且根据应用参数或其他决定性因素在模式之间切换。
参考图2，示出了可以向照明阵列提供不同量的电流的第一照明系统电路的示意图。照明系统100包括一个或多个发光装置110。在这个示例中，发光装置110是发光二极管(LED)。每个LED 110包括阳极201和阴极202。图1所示的开关电源102经由路径或导体264向电压调节器204供应48V DC电力。电压调节器204经由导体或路径242向LED 110的阳极201供应DC电力。电压调节器204还经由导体或路径240电耦合至LED 110的阴极202。电压调节器204被显示参照电接地260并且在一个示例中电压调节器204可以是降压调节器。电压调节器204经由开关270、开关271和开关272将电力选择性地供应至由独立控制的照明阵列20A、照明阵列20B和照明阵列20C组成的照明阵列20。示出控制器108与电压调节器204和开关270、开关271和开关272电连通。开关270至开关272提供对照明阵列20A、照明阵列20B和照明阵列20C的独立控制。在其他示例中，如果需要，离散输入生成装置(例如，开关)可以代替控制器108。控制器108包括用于执行存储于非暂时性存储器292中的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和其他装置的输入和输出(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LED 110提供可调电压。
场效应晶体管(FET)形式的可变电阻器220从控制器108接收强度或辐照度控制信号电压，或者经由另一输入装置从放大器222接收强度或辐照度控制信号电压。放大器222经由导体231向FET门298提供控制信号或输出。如图3所示，放大器222在非反相输入处接收来自控制器108的强度或辐照度命令。如图3所示，负温度系数装置(例如热敏电阻)225、负温度系数装置226和负温度系数装置227处于放大器222的负反馈回路或电路中。此外，负温度系数装置225、负温度系数装置226和负温度系数装置227经由散热器221与LED 110热连通。FET源297电耦合至电流感测电阻器255。尽管本示例将可变电阻器描述为FET，但应该注意的是，电路可以采用其他形式的可变电阻器。
在该示例中，阵列20的至少一个元件包括固态发光元件，诸如产生光的发光二极管(LED)或者激光二极管。这些元件可以被配置为基板上的单个阵列、基板上的多个阵列，连接在一起的若干基板中的单个基板或多个基板上的若干阵列等。在一个示例中，发光元件阵列可以由Phoseon Technology公司制造的Silicon Light MatrixTM(SLM)组成。
图2所示的电路是闭环电流控制电路208。在闭环电流控制电路208中，可变电阻器220经由放大器222经由导体或路径231接收强度电压控制信号。可变电阻器220和阵列20之间的电压被控制为电压调节器204所确定的期望电压。该期望电压的值可由控制器108或另一装置提供，电压调节器204将导体或路径242处的电压控制至，在阵列20与可变电阻器220之间的电流通路中提供该期望电压的水平。可变电阻器220在箭头245的方向上控制从阵列20至电流感测电阻器255的电流。还可以响应于照明装置的类型、工件的类型、固化参数以及各种其他运行条件来调节期望电压。电流信号可以沿着导体或路径236被反馈回控制器108或调节所提供的强度电压控制信号的另一装置。具体地，如果电流信号与期望电流不同，则增大或减小经由导体230传递的强度电压控制信号以调节通过阵列20的电流。反馈电流信号指示流经阵列20的电流，该反馈电流信号作为随着流经电流感测电阻器255的电流变化而变化的电压电平，经由导体236被引导。
在一个示例中，其中可变电阻器220和阵列20之间的电压被调节为恒定电压，通过调节可变电阻器220的电阻来调节流经阵列20和可变电阻器220的电流。因此，在该示例中，从可变电阻器220沿导体240传送的电压信号不会到阵列20。相反，阵列20和可变电阻器220之间的电压反馈跟随导体240并且到达电压调节器204。然后电压调节器204输出电压信号242至阵列20。因此，电压调节器204响应于阵列20下游的电压来调节其输出电压，并且经由可变电阻器220来调节流经阵列20的电流。控制器108可以包括如下指令，所述指令用于响应于经由导体236作为电压反馈的阵列电流，来调节可变电阻器220的电阻值。导体240允许LED 110的阴极202、可变电阻器220的输入299(例如，N沟道MOSFET的漏极)和电压调节器204的电压反馈输入293之间的电连通。因此，LED 110的阴极202、可变电阻器220的输入299和电压反馈输入293处于相同的电压电势。
可变电阻器可以采用FET、双极晶体管、数字电位计或任何电可控电流限制装置的形式。根据所使用的可变电阻器，驱动电路可以采取不同的形式。闭环系统以使得电压调节器204的输出保持高于操作阵列20的电压约0.5V的方式运行。调节器输出电压调节施加到阵列20的电压，可变电阻器控制流经阵列20的电流至期望水平。本电路可以改善阵列20产生的恒定辐照度输出。在图2的示例中，可变电阻器220通常产生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的电压降可以小于或大于0.6V。
现在参考图3，示出了用于向可变电阻器提供辐照度或强度控制电压的示例性放大器222，所述可变电阻器控制流经独立控制的照明阵列的电流。放大器222包括运算放大器302。用于输出期望的辐照度或光强度的控制电压在非反相输入304被输入到放大器222。放大器222包括输出305以操作图2中所示的可变电阻器220。负反馈回路350包括仅两个固定值的电阻器(例如，具有取决于指定的温度范围、变化小于预定百分比例如2％的电阻值的电阻器)，两个固定值的电阻器包括第一电阻器(R1)310和第二电阻器(R2)312。负反馈回路350还包括并联电耦合的三个负温度系数装置314、316和318。在一些示例中，负温度系数装置314、316和318可以被称为温度相关电阻器，使得负反馈回路包括仅五个电阻器。在该示例中，负温度系数装置314、316和318各自包括直接电耦合至电接地260的一侧。第一电阻器(R1)设定从最小照明阵列温度至最大照明阵列温度的增益变化。第二电阻器(R2)将斜率最大值设置为预定照明阵列平衡温度。调节R1和R2的值以提供反馈回路的等效增益，所述反馈回路仅包括一个负温度系数装置以及具有与图3中所示的R1和R2不同的值的电阻器R1和R2。以这种方式，可以调节放大器222的增益，使得图3所示的包括三个负温度系数装置的电路可以类似于包括仅一个负温度系数装置的电路。
因此，放大器222是包括负反馈回路350中的负反馈的非反相放大器。反相输入303和非反相输入304具有非常高的阻抗。因此，基本上没有电流流入反相输入303或非反相输入304。放大器增益可以表示为：
Figure BDA0001733173500000111
其中，Vo是放大器222在305处的输出电压，Vin是反相输入303处的电压，R1是电阻器310的值，R2是电阻器312的值，RT等于1/(1/RT1+1/RT2+1/RT3)，例如，RT1-RT3是图3中所示的负温度系数装置的值。因此，如果照明阵列温度较低并且1/RT的值较高，则增益更接近于1。如果照明阵列温度较高并且1/RT的值较低，则增益更接近1+R1/R2。如果仅有一个照明阵列工作，则与工作照明阵列相关的负温度系数装置的电阻随着工作照明阵列的温度增加而减小，使得增益更接近1+R1/R2而不是1。此外，与工作照明阵列相关的负温度系数装置的较低电阻支配并联电阻值，使得放大器增益对于一个工作照明阵列是适当的，并且受到不工作照明阵列及其对应负温度系数装置的影响较少。特别是，如果图3中所示的所有三个照明阵列都工作并且它们各自的负温度系数装置处于相同温度，则用于操作单个照明阵列的放大器增益的差异在放大器增益的2％以内。以此方式，用于操作仅一个照明阵列的放大器增益可以与用于操作不只一个照明阵列的放大器增益基本相等(例如，相互间的差异在2％之内)。在一些示例中，放大器222的输出可以被称为自动功率控制(APC)命令或信号。
应该认识到，R1、R2和RT的值可以在不同的照明系统之间变化。另外，在不背离本说明书的范围和意图的情况下，放大器增益在一些实施方式中可以不同。
因此，图1-图3的系统提供了用于操作一个或多个发光装置的系统，包括：至少两个独立控制的照明阵列，所述照明阵列由至少一个发光装置组成；放大器，所述放大器包括负反馈回路、并联电耦合且包括于负反馈回路中的至少两个负温度系数装置，所述至少两个负温度系数装置中每一个与所述至少两个独立控制的照明阵列中的一个照明阵列热连通。其中，放大器是运算放大器，所述系统还包括可变电阻装置和控制器，可变电阻装置与至少两个独立控制的照明阵列的阴极侧电连通。
在一些示例中，所述系统包括，其中通过至少两个开关来控制至少两个独立控制的照明阵列。所述系统包括，其中至少两个负温度系数装置中的每一个负温度系数装置的至少一侧直接电耦合至电接地。所述系统还包括负反馈回路中仅两个固定值电阻器。所述系统包括，其中两个固定值电阻器中仅有一个固定值电阻器直接耦合至至少两个负温度系数装置。所述系统包括，其中至少两个负温度系数装置与散热器热连通，并且至少两个独立控制的照明阵列与散热器热连通。
图1-图3的系统还提供了用于操作一个或多个发光装置的系统，包括：由至少一个发光装置组成的照明阵列、与照明阵列热连通的至少两个负温度系数装置以及包括负反馈回路的放大器，所述至少两个负温度系数装置并联电耦合且被包含于所述负反馈回路中。所述系统包括，其中至少两个负温度系数装置中的每一个负温度系数装置的一侧直接电耦合至电接地。所述系统包括，其中所述负反馈回路提供放大器的反相输入和放大器的输出之间的电连通。所述系统包括，其中所述照明阵列由至少两个独立控制的照明阵列构成，并且至少两个独立控制的照明阵列通过至少两个开关来被控制。所述系统进一步包括负反馈回路中的仅两个固定值电阻器。所述系统包括，其中仅两个固定值电阻器中的第一固定值电阻器与放大器的反相输入和放大器的输出直接电连通，并且仅两个固定值电阻器中的第二固定值电阻器与仅两个固定值电阻器中的第一固定值电阻器、放大器的反相输入和至少两个负温度系数装置间接电连通。
现在参考图4，示出了图3中放大器222的放大器增益曲线。纵轴代表放大器增益，放大器增益沿纵轴箭头方向增加。横轴表示与一个或多个照明阵列和一个或多个负温度系数装置热连通的散热器的温度。温度从图4的左侧至图4的右侧升高。
曲线402表示当光反应系统的三个独立控制的照明阵列工作并且来自三个负温度系数装置的反馈被提供给图3所示的放大器222时的放大器增益。曲线404表示当光反应系统的一个独立控制的照明阵列工作并且来自三个负温度系数装置的反馈被提供给图3中所示的放大器222时的放大器增益。当仅有一个照明阵列工作时，散热器可能表现出从散热器的一端到散热器的另一端的20°K的温差。曲线402和曲线404的放大器增益差异在2％以内。因此，放大器222可以以几乎相当于放大器222控制三个照明阵列的辐照度输出的方式来控制单个照明阵列的辐照度输出。因此，可以使用单个放大器来控制两个或更多个照明阵列，然而在过去会使用两个或更多个放大器来控制两个或更多个照明阵列。此外，当操作不只一个照明阵列时，放大器222提供与操作单个照明阵列基本上相同的增益(例如，在2％内)。
现在参考图5，示出了用于控制照明阵列电功率和辐照度的示例方法。图5的方法可以被包括作为存储在如图1和图2所示的控制器的非暂时性存储器中的指令。
在步骤502，确定照明阵列期望强度或辐照度。期望强度可以依据照明系统的不同而变化以及依据工件的不同而变化。在一个示例中，期望强度可以从控制参数文件确定，或者操作员可以手动选择期望强度或辐照度水平。控制参数文件可以包括照明阵列的辐照度的经验确定值。在照明阵列辐照度或强度被确定之后，方法500进行至步骤504。
在步骤504，方法500确定用于在步骤502确定的辐照度水平下操作照明阵列的电流和/或功率。在一个示例中，照明阵列功率可以经由索引功能或表来确定，所述功能或表包括可以经由期望辐照度被索引的经验确定的电流或功率水平。所述表或功能输出期望照明阵列电流和/或功率并且进行至步骤506。
在步骤506，方法500将期望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照明阵列的电流。在一个示例中，方法500通过传递函数传递期望的电流或功率值以确定照明阵列辐照度命令。辐照度命令可以是电压或参数值的形式。方法500在确定辐照度命令之后进行至步骤508。
在步骤508，方法500使一个或多个SLM或照明阵列工作以提供期望辐照度。在一个示例中，可以通过关闭每个待工作的照明阵列的开关来使一个或多个照明阵列工作。一个开关控制流向一个照明阵列的电流，使得如果要使五个照明阵列工作，则关闭五个开关。待工作的照明阵列的数量可以取决于所要求的辐照度水平和/或测试件配置。方法500在使一个或多个照明阵列工作之后进行至步骤510。
在步骤510，方法500在向可变电阻器提供控制电压或电流的放大器(例如，图2的放大器222)的负反馈回路中施加一个或多个负温度系数装置或传递函数。
在一个示例中，如图2和图3所示，一个或多个负温度系数装置可以被包括于放大器的负反馈回路中。负温度系数装置随着照明阵列的温度改变而调节放大器的增益，如在与照明阵列热连通的散热器的温度变化中所反映的那样。在一个示例中，放大器的增益如图4中所描述。在步骤506确定的控制电压被施加到放大器的非反相输入。
在另一个示例中，表示照明阵列的温度的电压或电阻被输入至控制器，并且所述电压或电阻被引导通过传递函数，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，如果电压输入至表示照明阵列温度的控制器，则电压被转换为电阻值，使得电阻值响应于增加的照明阵列温度而降低。然后可以将电阻值应用于表示在其负反馈路径中具有一个或多个负温度系数装置的放大器的传递函数。例如，控制器可以实现图3中所示的放大器及其存储在存储器中的数字滤波器形式的传递函数。在步骤506确定的控制电压被施加到数字滤波器。方法500在将负温度系数应用至调节照明阵列电流和/或功率的放大器的负反馈路径之后进行至步骤512。
在步骤512，方法500通过向可变电阻器供应电流或电压来调节照明阵列电流和/或功率。在一个示例中，电流或功率可以经由放大器调节，如图3所示。在另一个示例中，电流或功率可以经由控制器调节，该控制器从模拟输出端供应电流或电压，所述电流或电压由在步骤510说明的数字滤波器的输出确定。
因此，图5的方法可以通过数字控制器或模拟电路来实现。所述方法将负温度系数应用于放大器的负反馈路径，以在存在一个或多个独立控制的照明阵列的照明阵列温度变化的情况下将照明阵列辐照度维持在恒定水平。
图5的方法提供了用于操作一个或多个发光装置的方法，包括：感测热导体上的两个或更多个位置处的温度，所述热导体与照明阵列热连通，所述两个或更多个位置处的温度经由并联电耦合的两个或更多个负温度系数装置被感测；以及响应于控制器的输出、调节通过所述照明阵列的电流，所述控制器包括负反馈回路中的所述两个或更多个负温度系数装置。所述方法包括，其中两个或更多个负温度系数装置中的每一个负温度系数装置包括直接电耦合至电接地的一侧。
在一些示例中，所述方法包括，其中通过运算放大器来调节流经照明阵列的电流。所述方法包括，其中通过控制器中的指令来调节流经照明阵列的电流。所述方法包括，其中照明阵列由至少两个独立控制的照明阵列组成。所述方法包括，其中通过至少两个开关来控制至少两个独立控制的照明阵列。所述方法包括，其中电流被调节以从照明阵列提供基本恒定的辐照度输出。
注意，本文包括的示例性控制和估计例程可以与各种照明系统结构一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他照明系统硬件来执行。本文说明的具体例程可以代表任何数量的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等中的一个或多个。如此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行，并行执行，或者在一些情况下可以省略。类似地，处理顺序不一定需要实现本文说明的示例实施方式的特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供。取决于所使用的特定策略，可以重复执行一个或多个所示动作、操作和/或功能。此外，所说明的动作、操作和/或功能可以图形化地表示待编程到照明控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所说明的动作通过在系统中执行指令来执行，所述系统包括各种照明系统硬件组件以及电子控制器。
说明到此结束。本领域技术人员在阅读本说明书时，会在不背离本说明书的主旨和范围的情况下想到许多变化和修改。例如，产生不同波长的光的光源可以利用本说明书。

Claims (3)

1.一种用于操作一个或多个发光装置的系统，包括：
照明阵列，所述照明阵列包括至少一个发光装置；
至少两个负温度系数装置，所述至少两个负温度系数装置与所述照明阵列热连通；以及
运算放大器，所述运算放大器包括负反馈回路，所述至少两个负温度系数装置彼此并联电耦合且耦合至所述负反馈回路，仅两个固定值电阻器耦合至所述负反馈回路，其中，所述仅两个固定值电阻器中的第一固定值电阻器与所述运算放大器的反相输入和所述运算放大器的输出直接电连通，并且
所述仅两个固定值电阻器中的第二固定值电阻器与所述仅两个固定值电阻器中的第一固定值电阻器、所述运算放大器的反相输入和所述至少两个负温度系数装置直接电连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个负温度系数装置中的每一个负温度系数装置的一侧直接电耦合至电接地。
3.根据权利要求1所述的系统，其中
所述照明阵列包括至少两个独立控制的照明阵列，并且
所述至少两个独立控制的照明阵列经由至少两个开关来被控制。
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