CN109729617B - 用于校准led照明的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于校准LED的方法包括：当具有第一值的电流以第一PWM占空比被施加到LED时，测量第一组三色刺激值；从该第一组三色刺激值计算参数以表达作为当施加具有第一值的电流时的PWM占空比的函数的颜色强度；当具有第二值的电流分别以第二PWM占空比、第三PWM占空比被施加时，分别测量第二组和第三组三色刺激值，该第二PWM占空比比第一PWM占空比低，由此所得到的电流比当具有第一值的电流以第一PWM占空比被施加时得到的电流低；该第三PWM占空比比第一PWM占空比高，由此所得到的电流比当具有第一值的电流以第一PWM占空比被施加时得到的电流高；从第二组和第三组三色刺激值计算参数，以表达作为当施加具有第二值的电流时的PWM占空比的函数的颜色强度。

Description

用于校准LED照明的方法和设备
技术领域
本发明大体涉及控制红绿蓝发光二极管(RGB LED)的解决方案的领域。
背景技术
RGB发光二极管(LED)越来越多地用于许多照明应用中。可以通过集成电路(IC)经由通信接口在强度和颜色上单独地控制每个LED。在使用之前，LED可能需要借助IC校准到给定的目标值。
RGB LED通常是脉冲宽度调制(PWM)驱动的，以对每个颜色通道设置限定的电流，以便调整到某些颜色点和颜色强度，以获得给定RGB LED的专用光输出。对于给定的目标光输出，不同颜色通道中的电流不应该改变，因为这可能引起光谱的变化，从而导致不同的颜色点和强度。
为了最佳光控制，需要在这些电流上的至少18位的高PWM分辨率。在另一方面，PWM分辨率通常限制为16位。这是因为高PWM分辨率还需要高频时钟生成器。LED本身在高达500Hz的PWM频率范围内被驱动，使得人眼看不到闪烁。如果使用较低的PWM频率，情况将是这样。作为结果，16位PWM分辨率需要大约32.768MHz(65535*500Hz)的时钟源。每个附加位将所需的时钟信号增加两倍，这可能导致增加的电磁发射并且不是成本最优的。此外，通过LED的电流需要一定的时间来稳定，这使得高PWM分辨率在PWM的低占空比值下是无用的。因此，需要以限制为16位的PWM分辨率来执行光控制。
在现有技术中已经多次解决该问题。例如，WO2015/061237涉及采用LED的电流和PWM调光的组合来控制LED显示器的亮度。本公开提供了一种处理电流和光通量之间的非线性关系的解决方案，其应用于在亮度控制中对光输出进行调光。
EP3076758提出了一种光调节环。公开了一种用于开启一个或多个光源的驱动器的优化的解决方案。从表中选择占空比值。所选择的占空比对应于驱动器的目标输出电流并具有对应的电压。所选择的占空比应用于驱动器。测量在光源处的输出电压并将其与所选择的占空比的对应电压进行比较，以产生电压比较结果。基于比较结果，调整占空比的选择。另外，测量光源的输出电流并将其与目标输出电流进行比较以产生电流比较结果。基于此将调整系数应用于驱动器的反馈电路，其中反馈电路基于所选择的占空比来调整驱动器的切换频率。
然而，用于在具有有限PWM分辨率的宽动态强度范围上执行LED光控制的替代方案存在空间。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供用于校准RGB LED设备的方法。本发明的实施例的目的还是提供用于操作RGB LED设备的方法。进一步的目的是提供RGB LED设备。
上述目标通过根据本发明的解决方案来实现。
在第一方面，本发明涉及一种用于校准红绿蓝发光二极管RGB LED设备的LED的方法，所述RGB LED设备被布置用于设置脉冲宽度调制PWM占空比，并且用于向所述LED供应具有第一值的电流或具有比所述第一值高的第二值的电流。该方法包括：
当具有第一值的电流以第一PWM占空比被施加到LED时，测量对于LED的第一组三色刺激值，
从所测量的第一组三色刺激值计算参数以表达作为当施加具有所述第一值的电流时的PWM占空比的函数的颜色强度，
当具有所述第二值的电流以第二PWM占空比被施加时，测量对于LED的第二组三色刺激值，所述第二PWM占空比比所述第一PWM占空比低，由此所得到的电流比当具有所述第一值的所述电流以第一PWM占空比被施加时得到的电流低，
当具有所述第二值的电流以第三PWM占空比被施加时，测量对于LED的第三组三色刺激值，所述第三PWM占空比比所述第一PWM占空比高，由此所得到的电流比当具有所述第一值的所述电流以第一PWM占空比被施加时得到的电流高，
从所测量的第二组和第三组三色刺激值计算参数，以表达作为当施加具有所述第二值的电流时的PWM占空比的函数的颜色强度。
所提出的解决方案确实允许控制RGB LED设备。通过确定与使用具有低值的电流相关联的校准参数和与使用高电流值相关联的校准参数，收集考虑在两个电流之间切换时可能的工作点移位所需要的所有信息。
在优选的实施例中，对于RGB LED设备的每个LED重复方法步骤。
在有利的实施例中，第一PWM占空比等于50％。在有利的实施例中，第三PWM占空比等于100％。
在本发明的实施例中，所计算的参数被存储在存储器中。
优选地，来自所测量的第一组的所计算的参数被用于表达作为当施加具有第一值的电流时的PWM占空比的线性函数的颜色强度。
优选地，使用来自所测量的第二组和第三组的所计算的参数来表达作为当施加具有所述第二值的电流时的PWM占空比的函数的颜色强度的函数是线性函数。
在另一个方面，本发明涉及一种用于操作红绿蓝RGB LED设备的方法，包括：
校准如先前所描述的RGB LED设备，
接收关于目标颜色点和强度的三色刺激值信息，
在对每个LED的操作期间计算PWM占空比值，同时施加具有第一值的电流，从而利用在校准步骤中获得的参数，
对于每个LED检查所计算的PWM占空比值是否超过设置为第一PWM占空比的阈值水平，如果是，则对于该LED切换到具有所述第二值的所述电流并计算对应的PWM占空比，由此利用在校准步骤中获得的参数。
在一个实施例中，在已经经过给定时间间隔之后执行切换到具有所述第二值的电流。
在优选实施例中，阈值水平等于第一PWM占空比。
在进一步的方面，本发明涉及一种RGB LED设备，包括：
红绿蓝LED，
脉冲宽度调制PWM控制装置，用于设置PWM占空比值，
电流供应装置，用于向LED供应具有第一值的电流或具有比所述第一值高的第二值的电流，
控制器，包括处理装置，所述处理装置布置用于
接收关于目标颜色点和目标强度的信息，
从测得的第一组三色刺激值计算参数以表达作为当施加具有所述第一值的所述电流时的PWM占空比的函数的颜色强度，
从测得的第二组和第三组三色刺激值计算参数，以表达作为当施加具有所述第二值的所述电流时的PWM占空比的函数的颜色强度，当具有所述第二值的所述电流以第二PWM占空比被施加时，所述第二组被测量，所述第二PWM占空比比所述第一PWM占空比低，由此所得到的电流比当具有所述第一值的所述电流以所述第一PWM占空比被施加时得到的电流低，当具有所述第二值的所述电流以第三PWM占空比被施加时，所述第三组三色刺激值被测量，所述第三PWM占空比比所述第一PWM占空比高，由此所得到的电流比当具有所述第一值的所述电流以所述第一PWM占空比被施加时得到的电流高，
所述RGB LED设备还包括存储装置，用于存储所计算的参数。
在优选的实施例中，电流供应装置包括电流选择器，用于选择具有所述第一值的电流或具有比所述第一值高的所述第二值的电流。
在其他实施例中，电流供应装置包括单个电流源，用于提供具有所述第一值的电流或具有比所述第一值高的所述第二值的电流。
在实施例中，电流供应装置包括两个电流源。
在其他实施例中，电流供应装置包括可由PWM控制装置控制的可切换元件。
出于对本发明以及相对现有技术所实现的优势加以总结的目的，上文已描述了本发明的某些目的和优势。当然，应理解，不一定所有此类目的或优势都可根据本发明的任意特定实施例而实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到本发明可按实现或优化本文所教导的一个优势或一组优势的方式来具体化或执行，而不一定要实现本文可能教导或建议的其他目的或优势。
参考本文以下描述的(多个)实施例，本发明的上述和其他方面将是显而易见的和可阐明的。
附图说明
现在将作为示例参考附图进一步描述本发明，附图中相同的附图标记指代各附图中的相同元素。
图1图示根据本发明的实施例的LED设备。
图2图示对于两个不同电流值的色域三角形。
图3图示当施加低电流时作为PWM占空比的函数的红色LED的三色刺激(tristimulus)值的可能行为。
图4图示操作根据本发明校准的RGB LED设备的实施例。
具体实施方式
将针对具体实施例并参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此且仅由权利要求书来限定。
此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的元素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或任何其他方式来描述序列。应当理解，如此使用的这些术语在合适情况下是可互换的，并且本文中描述的本发明的实施例能够以除了本文中描述或说明的之外的其他序列来操作。
要注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语被解释为指定所陈述的特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或部件，或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由部件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，该设备的仅有的相关部件是A和B。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部引用同一实施例，而是可以引用同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如从本公开中将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性可以用任何合适的方式进行组合。
类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开并辅助对各个发明性方面中的一者或多者的理解的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面存在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式之后所附的权利要求由此被明确纳入该具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。
此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但没有其他实施例中包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成如将由本领域技术人员所理解的不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。
应当注意的是，在描述本发明的某些特征或方面时，特定术语的使用不应当用来暗示该术语在本文中被重新定义以受限于包括与所述术语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。
在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而应理解，在没有这些具体细节的情况下也可实践本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出以免混淆对本描述的理解。
本发明提出了一种用于RGB LED设备的校准方法，用于在具有有限PWM分辨率的宽动态强度范围上使用。
考虑图1的LED设备。LED设备包括红绿蓝发光二极管(RGB LED)(1)和RGB LED控制器(2)。在一个实施例中，这实现为例如集成电路(IC)。
在图1的实施例中，RGB LED控制器包括电压调节器(3)，其能够将外部供应电压VS向下调节到用于集成电路的内部供应电压。在汽车环境中，这种外部供应可能不稳定。
RC振荡器(4)向微控制器(5)和电流源和PWM控制(6)提供系统时钟。微控制器包括中央处理单元(CPU)(51)、随机存取存储器(RAM)(52)、非易失性数据存储器(例如EEPROM、NVRAM)(53)和非易失性程序存储器(例如ROM、闪存、OTP)(54)。
微控制器可以经由总线接口(例如，LIN接口)从更高级的单元(图1中未示出)接收用于给定的目标颜色点和颜色强度的信息。
在根据本发明的方法中，RGB LED借助于两个不同的连续电流(即低电流和高电流)来驱动，这两个不同的连续电流是通过电流选择器(8)可选择的。然而注意到，所提出的方法可以很容易地扩展到使用超过两个电流。在下面的进一步解释中，考虑具有第一、低值的电流和具有比该低值高的第二值的电流。
在某些实施例中，例如，如图1中所图示的实施例中，提供两个可独立控制的电流源(9、10)来设定电流。在优选的实施例中，存在能够交替地提供由电流选择器定义的高电流和低电流的仅单个电流源。所选择的电流也可以经由可切换元件(7)由PWM控制，这允许每个颜色通道的强度的宽动态范围。由微控制器(5)与(多个)电流源和PWM控制(6)协作提供电流源的设置、电流的选择和PWM设置。
可以例如在例如0mA和例如30mA之间以3mA的步长来控制低电流和高电流。优选地，低电流被保持在例如3mA或6mA或比高电流低的任何其他电流。较高的电流被优选地保持在30mA或27mA或比低电流高的任何其他值。
对于给定的光场景(例如，颜色点和颜色强度)，对固定的低电流值和固定的高电流值进行编程。在给定的光场景中，两个固定的电流与电流选择器和PWM可控制切换元件(7)上的PWM控制一起被用于将光输出调整到给定的颜色点和颜色强度。
对于给定的RGB LED的一个或多个颜色通道的从所选择的低电流到所选择的高电流的电流的变化导致如图2所示的移位的色域三角形(从三角形(201)到三角形(202))，因为该一个或多个LED的工作点从点T1(204)被移位到点T2(205)并因此RGB LED的光输出光谱也移位。当使用这两个电流值时，可以仅显示从两个所选择的电流的色域图构建的共同色域(203)内的颜色点。色域是可以由某个设备准确地表示的颜色的完整子集。RGB LED面板的色域由CIE 1931颜色空间色度图中的三角形表示。
在目标颜色点在共同色域(203)之外的情况下，可以使用共同色域来计算到目标颜色点的最接近的颜色点，该最接近的颜色点可由两个所选择的电流值显示。然后在给定的光场景中使用该最接近的颜色点。
由于所选择的低电流和高电流之间的变化使光谱移位，因而必须针对这两个电流值校准RGB LED，这两个电流值被用于每个颜色通道。
本发明提出了一种执行校准的替代和新颖的方式。
在优选实施例中，对在三个特征工作点下的RGB LED的所有三个LED进行校准，即：
-以给定的PWM占空比值PWMsp(例如50％)在所选择的固定低电流(I_low)下，
-以比PWMsp低的PWM占空比PWMlow在所选择的高电流(I_high)下，由此高电流值和所应用的PWM占空比PWMlow经选择使得所得到的电流比当低电流(I_low)被使用时所得到的电流小，即，I_high*PWMlow<I_low*PWMsp，
-以PWM占空比PWMmax(通常为100％最大值)在所选择的高电流(I_high)下。所得到的电流I_high*PWMmax比当使用低电流时所得到的电流I_low*PWMsp高。
可以在光谱光学测量期间将颜色场景(颜色点和颜色强度)描述和测量为X、Y、Z值(CIE1931颜色坐标)。这在本领域中是已知的并且在此被简要解释。CIE XYZ颜色空间涵盖对具有平均视力的人可见的所有颜色感觉。因此，CIE XYZ(所谓的三色刺激值)是颜色的设备不变量表示。它用作标准参考，许多其他颜色空间针对该标准参考被定义。一组颜色匹配函数(如LMS颜色空间的光谱灵敏度曲线，但不限于非负灵敏度)将物理产生的光谱与特定的三色刺激值相关联。
在校准期间，选择并施加电流并使用各种PWM占空比。对于RGB LED的单个红色LED、绿色LED、蓝色LED的X、Y、Z值借助于例如光学阵列光谱仪以光谱方式测量。可以以串行方式执行测量。这意味着每个LED(红色、绿色和蓝色)以串行方式用具有PWM占空比的电流运行。
所有这些导致对于RGB LED的校准的3次三个测量：
1.在I_low和PWM占空比PWMsp(50％)下测量的XLEDred、YLEDred、ZLEDred
2.在I_low和PWM占空比PWMsp(50％)下测量的XLEDgreen、YLEDgreen、ZLEDgreen
3.在I_low和PWM占空比PWMsp(50％)下测量的XLEDblue、YLEDblue、ZLEDblue
4.在I_high和PWM占空比PWMlow(<50％)下测量的XLEDred,YLEDred,ZLEDred
5.在I_high和PWM占空比PWMlow(<50％)下测量的XLEDgreen、YLEDgreen、ZLEDgreen
6.在I_high和PWM占空比PWMlow(<50％)下测量的XLEDblue,YLEDblue,ZLEDblue
7.在I_high和PWM占空比PWMmax(100％)下测量的XLEDred、YLEDred、ZLEDred
8.在I_high和PWM占空比PWMmax(100％)下测量的XLEDgreen、YLEDgreen、ZLEDgreen
9.在I_high和PWM占空比PWMmax(100％)下测量的XLEDblue、YLEDblue、ZLEDblue
考虑可以通过将所选择的固定低电流或所选择的固定高电流中的任何固定的电流值与适当地调整的PWM占空比值相结合来显示给定的目标颜色点，从而进行选择在校准期间的电流和PWM占空比，也如图2所图示。
图3示出了例如对于红色LED的PWM占空比的函数中的三色刺激值XLEDred、YLEDred、ZLEDred。由于三色刺激值相对于电流几乎呈线性，所以可以建立对于每个三色刺激值的线性等式：
XLEDred＝mX_LEDred*PWMLEDred+bX_LEDred
XLEDgreen＝mX_LEDgreen*PWMLEDgreen+bX_LEDgreen
XLEDblue＝mX_LEDblue*PWMLEDblue+bX_LEDblue
YLEDred＝mY_LEDred*PWMLEDred+bY_LEDred
YLEDgreen＝mY_LEDgreen*PWMLEDgreen+bY_LEDgreen (11)
YLEDblue＝mY_LEDblue*PWMLEDblue+bY_LEDblue
ZLEDred＝mZ_LEDred*PWMLEDred+bZ_LEDred
ZLEDgreen＝mZ_LEDgreen*PWMLEDgreen+bZ_LEDgreen
ZLEDblue＝mZ_LEDblue*PWMLEDblue+bZ_LEDblue
由此目标颜色点/强度具有由以下表达式给出的三色刺激值X、Y、Z
X＝XLEDred+XLEDgreen+XLEDblue
Y＝YLEDred+YLEDgreen+YLEDblue (12)
Z＝ZLEDred+ZLEDgreen+ZLEDblue
开始进一步计算的基础是所选择的固定低电流I_low。在图3中还可以看出，对于这种情况，对y轴的截距总是为零，因此对于上面的等式(1)中的所有LED红色、绿色和蓝色，bX＝bY＝bZ＝0。这意味着对于所选择的固定低电流可以从以上描述的测量中导出以下变量：
mX_LEDred＝XLEDred/PWMsp,其中XLEDred被测量、应用PWMsp＝50％mY_LEDred＝YLEDred/PWMsp,其中YLEDred被测量、应用PWMsp＝50％mZ_LEDred＝ZLEDred/PWMsp,其中ZLEDred被测量、应用PWMsp＝50％
mX_LEDgreen＝XLEDgreen/PWMsp,其中XLEDgreen被测量、应用PWMsp＝50％
mY_LEDgreen＝YLEDgreen/PWMsp,其中YLEDgreen被测量且应用PWMsp＝50％(13)
mZ_LEDgreen＝ZLEDgreen/PWMsp,其中ZLEDgreen被测量且应用PWMsp＝50％
mX_LEDblue＝XLEDblue/PWMsp,其中XLED被测量、应用PWMsp＝50％mY_LEDblue＝YLEDblue/PWMsp,其中YLEDblue被测量且应用PWMsp＝50％
mZ_LEDblue＝ZLEDblue/PWMsp,其中ZLEDblue被测量且应用PWMsp＝50％
因此，对于所选择的固定低电流，已经经由测量1、2和3在该校准步骤中确定了等式(11)的所有未知变量(例如，对于红色LED：mX_LEDred、mY_LEDred、mZ_LEDred)。
由于从所选择的固定低电流切换到所选择的固定高电流也可能导致LED的不同工作点，所以色谱可以从T1移位到T2，如图2所示。这也意味着对于在所选择的固定高电流下的校准，三色刺激图中的y轴的截距可能不再为零。因此，需要使用如先前所描述的电流值(I_high)和两个不同的PWM占空比值来在所选择的高电流下执行校准(参见测量4至9)。
如在应用情况中(使用固定低电流或固定高电流并且在PWM占空比值PWMsp下设置选择标准)，所选择的固定高电流下的校准需要在切换点以下进行(因此选择<50％PWM占空比和I_high值，使得所得到的电流比I_low低且另一个参考点具有例如100％占空比。当前切换点以下的校准确保当电流从所选择的固定低电流切换到所选择的固定高电流时的平滑过渡，或反之亦然。可以根据图3按照以下方式在对于所有三色刺激值的两个测量的点之间建立线性等式，使得可以对于所选择的高电流导出未知变量：
mX_LEDred＝(XmaxLEDred-XlowLEDred)/(PWMmax-PWMlow),
bX_LEDred＝XmaxLEDred-mX_LEDred*PWMmax
其中XmaxLEDred,XlowLEDred被测量,应用PWMmax和PWMlow
mY_LEDred＝(YmaxLEDred-YlowLEDred)/(PWMmax-PWMlow),
bY_LEDred＝YmaxLEDred-mY_LEDred*PWMmax
其中YmaxLEDred,YlowLEDred被测量,应用PWMmax和PWMlow
mZ_LEDred＝(ZmaxLEDred-ZlowLEDred)/(PWMmax-PWMlow),
bZ_LEDred＝ZmaxLEDred-mZ_LEDred*PWMmax
其中ZmaxLEDred,ZlowLEDred被测量,应用PWMmax和PWMlow
mX_LEDgreen＝(XmaxLEDgreen-XlowLEDgreen)/(PWMmax-PWMlow),
bX_LEDgreen＝XmaxLEDgreen-mX_LEDgreen*PWMmax
其中XmaxLEDgreen,XlowLEDgreen被测量,应用PWMmax和PWMlow
mY_LEDgreen＝(YmaxLEDgreen-YlowLEDgreen)/(PWMmax-PWMlow),
bY_LEDgreen＝YmaxLEDgreen-mY_LEDgreen*PWMmax
其中YmaxLEDgreen,YlowLEDgreen被测量,应用PWMmax和PWMlow
mZ_LEDgreen＝(ZmaxLEDgreen-ZlowLEDgreen)/(PWMmax-PWMlow),
bZ_LEDgreen＝ZmaxLEDgreen-mZ_LEDgreen*PWMmax
其中ZmaxLEDgreen,ZlowLEDgreen被测量,应用PWMmax和PWMlow
mX_LEDblue＝(XmaxLEDblue-XlowLEDblue)/(PWMmax-PWMlow),
bX_LEDblue＝XmaxLEDblue-mX_LEDblue*PWMmax
其中XmaxLEDblue,XlowLEDblue被测量,应用PWMmax和PWMlow
mY_LEDblue＝(YmaxLEDblue-YlowLEDblue)/(PWMmax-PWMlow),
bY_LEDblue＝YmaxLEDblue-mY_LEDblue*PWMmax
其中YmaxLEDblue,YlowLEDblue被测量,应用PWMmax和PWMlow
mZ_LEDblue＝(ZmaxLEDblue-ZlowLEDblue)/(PWMmax-PWMlow),
bZ_LEDblue＝ZmaxLEDblue-mZ_LEDblue*PWMmax
其中ZmaxLEDblue,ZlowLEDblue被测量,应用PWMmax和PWMlow
因此，还对于所选择的固定高电流，已经在该校准步骤中从测量4至9中确定了等式(1)的所有未知变量(例如，对于红色LED：mX_LEDred、bX_LEDred、mY_LEDred、bY_LEDred、mZ_LEDred、bZ_LEDred)。
在该校准步骤中导出的参数可以作为数据阵列放入非易失性数据存储器(53)中。
校准数据还可以用于计算要应用的任何PWM值，以便在使用固定的所选择的低电流或固定的所选择的高电流时到达经由X、Y和Z描述的某个颜色场景(颜色点、颜色强度)。换句话说，RGB LED控制器(2)可以例如经由LIN总线连接从较高级单元接收目标光场景信息X、Y、Z，并且它可以利用在校准步骤中导出并存储在非易失性数据存储器(53)中的参数经由对于所选择的固定低电流或固定高电流的(11)中所示的等式矩阵来计算PWM设置。
在操作期间的电流选择
图4描述了用于设置电流源，因此在操作期间如何选择要使用的电流(即低电流或高电流)的方法(100)的实施例。
在开始(101)操作之后，RGB LED控制器(2)接收目标颜色信息X、Y、Z(102)。首先，为所有LED(红色、绿色、蓝色)选择固定低电流(103)，并相应地切换(多个)电流源。对于所选择的固定低电流，基于校准数据和在(11)中所示的等式矩阵计算PWM值(104)。
在确定步骤(105)中，检查对于红色LED的PWM占空比是否>PWMsp，例如，>50％。在这是真的情况下，选择固定高电流(107)，在不是真的情况下，保持所选择的固定低电流(106)。
在下一个步骤(108)中，检查对于另一个LED(例如绿色LED)的PWM占空比是否>PWMsp。在这是真的情况下，选择固定高电流(110)；在不是真的情况下，保持所选择的固定低电流(109)。
在随后的确定步骤(111)中，检查对于第三个LED(例如蓝色LED)的PWM占空比是否>PWMsp。在这是真的情况下，选择固定高电流(113)；在不是真的情况下，保持所选择的固定低电流(112)。
在这之后，检查一个或多个电流是否已从选择的固定低电流切换到选择的固定高电流(114)。在这是真的情况下，对于所选择的电流，使用校准数据和在(1)中的方程矩阵计算所有PWM值(115)；在不是真的情况下，保持步骤104的PWM值。应用所选择的PWM值(116)并停止例程(117)。
在X、Y、Z值从应用的光场景被更新到新的光场景的情况下，可以使用例程。此外，首先计算新的PWM值并在步骤116中以同步方式应用该新的PWM值。这确保了在经常更新光场景的情况下不会接收到闪烁。
在另一个实施例中，在确定步骤之后不立即切换电流。仅存储选择。当应用新的经计算的PWM值时，也可以在步骤116中以同步方式施加电流的切换。
如果使用比仅选择的固定低电流和高电流更多的固定电流，则例程也可以是可适用的。这增加了校准工作，因为对于这些电流也需要应用如前所描述的校准。另一方面，任何附加的电流再次扩大了用16位PWM可实现的分辨率。
使用这里所呈现的方法，可以实现以下的分辨率。使用例如3mA的所选择的固定低电流，16位PWM分辨率导致为3mA/65535＝45.7nA的电流分辨率。这在要显示的给定光场景上给予良好的分辨率。为了比较，如果不应用所提出的方法并且仅使用例如30mA的最大电流，16位PWM分辨率将导致每位或每PWM步长的0.457μA的分辨率。这等效于大约只有6556个PWM步长或大约12位来显示例如3mA的电流。该分辨率是不充足的并且可能导致不精确的颜色点。
替代的方法是增加PWM分辨率。为了获得与16位PWM相同的分辨率，例如可以具有30mA/45.7nA＝656455或大约19位。然而，使用19位PWM的缺点是高得多的时钟频率。这可能导致增加的电磁发射并且可能还导致更高的成本。
尽管已经在附图和前面的描述中具体地解说和描述了本发明，但是此类解说和描述被认为是解说性的或者示例性的而非限制性的。前面的描述具体说明了本发明的某些实施例。然而，应当理解，不管以上在文本中显得如何详细，本发明可以其他方式实现。本发明不限于所公开的实施例。
通过研究附图、公开和所附权利要求，本领域技术人员可在实践要求保护的发明时理解和实施所公开实施例的其他变体。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除复数。单个处理器或其他单元可履行权利要求书中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可被存储/分布在合适的介质(诸如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质)上，但也可以其他形式(诸如经由因特网或者其他有线或无线电信系统)来分布。权利要求中的任何引用符号不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于校准红绿蓝RGB发光二极管LED设备的至少一个LED的方法，所述方法包括：
当所述RGB LED设备的RGB LED控制设备将具有第一值的电流供应给所述至少一个LED并应用第一PWM占空比时，测量对于所述至少一个LED的第一组三色刺激值，所述第一PWM占空比应用于的、具有所述第一值的电流是第一所得到的电流；
从所测量的第一组三色刺激值计算参数以将颜色强度表达为当具有所述第一值的电流被供应给所述至少一个LED时的PWM占空比值的函数；
当所述RGB LED设备的所述RGB LED控制设备供应具有第二值的电流并应用第二PWM占空比时，测量对于所述至少一个LED的第二组三色刺激值，所述第二值比所述第一值高，所述第二PWM占空比比所述第一PWM占空比低，所述第二PWM占空比应用于的、具有所述第二值的电流是第二所得到的电流，由此所述第二所得到的电流比所述第一所得到的电流低；
当所述RGB LED设备的所述RGB LED控制设备供应具有所述第二值的电流并应用第三PWM占空比时，测量对于所述至少一个LED的第三组三色刺激值，所述第三PWM占空比比所述第一PWM占空比高，所述第三PWM占空比应用于的、具有所述第二值的电流是第三所得到的电流，由此所述第三所得到的电流比所述第一所得到的电流高；以及
从所测量的第二组和第三组三色刺激值计算参数，以将所述颜色强度表达为当具有所述第二值的电流被施加至所述至少一个LED时的PWM占空比值的函数。
2.如权利要求1所述的方法，其中对所述RGB LED设备的每个LED执行所述方法的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一PWM占空比等于50％。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第三PWM占空比等于100％。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：将所计算的参数存储在存储器中。
6.如权利要求1所述的方法，其中从所测量的第一组所计算的参数用于将所述颜色强度表达为当具有所述第一值的电流被施加至所述至少一个LED时的PWM占空比值的线性函数。
7.如权利要求1所述的方法，其中从所测量的第二组和第三组所计算的参数用于将所述颜色强度表达为当具有所述第二值的电流被应用于所述至少一个LED时的PWM占空比值的线性函数。
8.一种用于操作红绿蓝发光二极管RGB LED设备的方法，所述方法包括：
对于所述RGB LED设备中的至少一个LED，通过以下步骤来校准所述RGB LED设备：
当所述RGB LED设备的RGB LED控制设备将具有第一值的电流供应给所述至少一个LED并应用第一PWM占空比时，测量对于所述至少一个LED的第一组三色刺激值，所述第一PWM占空比应用于的、具有所述第一值的电流是第一所得到的电流；
从所测量的第一组三色刺激值计算参数以将颜色强度表达为当具有所述第一值的电流被供应给所述至少一个LED时的PWM占空比值的函数；
当所述RGB LED设备的所述RGB LED控制设备供应具有第二值的电流并应用第二PWM占空比时，测量对于所述至少一个LED的第二组三色刺激值，所述第二值比所述第一值高，所述第二PWM占空比比所述第一PWM占空比低，所述第二PWM占空比应用于的、具有所述第二值的电流是第二所得到的电流，由此所述第二所得到的电流比所述第一所得到的电流低；
当所述RGB LED设备的所述RGB LED控制设备供应具有所述第二值的电流并应用第三PWM占空比时，测量对于所述至少一个LED的第三组三色刺激值，所述第三PWM占空比比所述第一PWM占空比高，所述第三PWM占空比应用于的、具有所述第二值的电流是第三所得到的电流，由此所述第三所得到的电流比所述第一所得到的电流高；以及
从所测量的第二组和第三组三色刺激值计算参数，以将所述颜色强度表达为当具有所述第二值的电流被施加至所述至少一个LED时的PWM占空比值的函数；
接收关于目标颜色点和强度的三色刺激值信息；
在对所述RGB LED设备的每个LED的操作期间计算PWM占空比值，同时施加具有所述第一值的电流，从而利用在所述校准步骤中获得的参数；以及
对于所述RGB LED设备的每个LED检查所计算的PWM占空比值是否超过阈值水平，其中，相同的阈值水平用于检查所述RGB LED设备的每个LED，如果是，则对于所述RGB LED设备的每个LED切换到具有所述第二值的电流并计算对应的PWM占空比，从而利用在所述校准步骤中获得的参数。
9.如权利要求8所述的方法，由此所述切换到具有所述第二值的电流是在给定的时间间隔已经过去之后执行的。
10.如权利要求8所述的方法，由此所述阈值水平等于所述第一PWM占空比。
11.一种红绿蓝发光二极管RGB LED设备，包括：
红光LED、绿光LED、以及蓝光LED；
脉冲宽度调制(PWM)控制设备，用于设置PWM占空比值；
电流供应装置，包括至少一个电流源，用于向所述红光LED、所述绿光LED和所述蓝光LED中的至少一个供应具有第一值的电流或具有比所述第一值高的第二值的电流；
RGB LED控制设备，布置成用于：
接收关于目标颜色点和目标强度的信息，
从测得的第一组三色刺激值计算参数以将颜色强度表达为当具有所述第一值的电流被施加至所述红光LED、所述绿光LED和所述蓝光LED中的至少一个时的PWM占空比值的函数，所述第一组三色刺激值当以第一PWM占空比将具有所述第一值的电流施加至所述红光LED、所述绿光LED和所述蓝光LED中的至少一个时被测量，所述第一PWM占空比应用于的、具有所述第一值的电流是第一所得到的电流；
从测得的第二组和第三组三色刺激值计算参数，以将所述颜色强度表达为当具有所述第二值的电流被施加至所述红光LED、所述绿光LED和所述蓝光LED中的至少一个时的PWM占空比值的函数，所述第二组三色刺激值当以第二PWM占空比将具有所述第二值的电流施加至所述红光LED、所述绿光LED和所述蓝光LED中的至少一个时被测量，所述第二PWM占空比比所述第一PWM占空比低，所述第二PWM占空比应用于的、具有所述第二值的电流是第二所得到的电流，由此所述第二所得到的电流比所述第一所得到的电流低，所述第三组三色刺激值当以第三PWM占空比将具有所述第二值的电流施加至所述红光LED、所述绿光LED和所述蓝光LED中的至少一个时被测量，所述第三PWM占空比比所述第一PWM占空比高，所述第三PWM占空比应用于的、具有所述第二值的电流是第三所得到的电流，由此所述第三所得到的电流比所述第一所得到的电流高；
所述RGB LED设备还包括存储器，用于存储所计算的参数以表达所述颜色强度。
12.如权利要求11所述的RGB LED设备，其中所述电流供应装置进一步包括电流选择器，所述电流选择器用于选择具有所述第一值的电流或具有比所述第一值高的所述第二值的电流。
13.如权利要求11所述的RGB LED设备，其中所述电流供应装置包括单个电流源，用于提供具有所述第一值的电流或具有比所述第一值高的所述第二值的电流。
14.如权利要求11所述的RGB LED设备，其中所述电流供应装置包括两个电流源。
15.如权利要求11所述的RGB LED设备，其中所述电流供应装置进一步包括能由所述PWM控件控制的可切换元件。
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