CN114128403A - 用于led颜色调节的用户控制模态 - Google Patents

Abstract

各种实施例包括使得能够实现用于对发光二极管（LED）阵列进行颜色调节的控制装置的装置和方法。在一个示例中，可控照明装置包括具有至少一个去饱和红色LED、至少一个去饱和绿色LED、和至少一个去饱和蓝色LED的LED阵列。若干颜色调节和光通量控制设备包括用于设置LED阵列的期望色温的可调整相关色温（CCT）控制设备、用于沿着与期望色温相对应的等温CCT线设置LED阵列的期望总体色偏的可调整D _uv 控制设备、以及用于设置LED阵列的期望光通量值的可调整通量控制设备。描述了其他装置和方法。

Description

用于LED颜色调节的用户控制模态

优先权申请

本申请要求于2019年5月17日提交并且题为“A USER CONTROL MODALITY FORILLUMINATION BASED ON CCT, DUV, AND DIMMING”的美国临时申请序列号62/849,229、于2019年6月28日提交并且题为“USER CONTROL MODALITY FOR LED COLOR TUNING”的美国申请序列号16/457,130、以及于2019年10月24日提交的并且题为“USER CONTROL MODALITYFOR LED COLOR TUNING”的欧洲申请序列号19205102.7的优先权，上述申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。

相关申请

本申请还涉及2019年6月27日提交的并且题为“DIM-TO-WARM LED CIRCUIT”的序列号16/454,730以及2019年5月3日提交的并且题为“SELECTING PARAMETERS IN A COLOR-TUNING APPLICATION”的序列号16/403,265。

技术领域

本文中公开的主题涉及包括基本上在电磁光谱可见部分中操作的灯的一个或多个发光二极管（LED）或LED阵列的颜色调节。更具体地，所公开的主题涉及一种技术，所述技术使得两个颜色调节设备和光通量设备能够控制LED阵列的色温和亮度水平的两个参数。

背景技术

发光二极管（LED）通常用于各种照明操作中。对象的颜色外观部分地由照射对象的光的光谱功率密度（SPD）而确定。对于查看对象的人类而言，SPD是可见光谱内各种波长的相对强度。然而，其他因素也可能影响颜色外观。此外，LED的相关色温（CCT）和CCT上的LED的温度离黑体线（BBL，也称为黑体轨迹或普朗克轨迹）的距离均可以影响人类对对象的感知。特别是对LED照明解决方案有巨大的市场需求，诸如在其中合期望的是控制LED的色温和亮度水平两者的零售和招待照明应用中。

目前有两种主要的技术用于LED的颜色调节（例如白色调节）。第一种技术基于两个或更多个CCT的白色LED。第二种技术基于红/绿/蓝/琥珀色的组合。第一种技术根本没有能力在D _uv 方向上调节LED。在第二种技术中，颜色调节能力很少作为可用功能供应。在那些情况下，通常取而代之地向用户供应基于红-绿-蓝（RGB）或色调-饱和度-亮度（HSL）模型的色轮。然而，RGB和HSL模型不是为一般照射设计的。RGB和HSL模型均更适合于图形或摄影应用。

提供本节中描述的信息是为了给技术人员供应用于以下公开主题的上下文，并且不应当被认为是公认的现有技术。

附图说明

图1示出了国际照明委员会（CIE）色图的一部分，包括黑体线（BBL）；

图2A示出了色度图，在该图上具有典型的红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）LED的颜色的近似色度坐标，并且包括BBL；

图2B示出了根据所公开主题的各种实施例的图2A的色度图的修订版本，其具有BBL附近的去饱和R、G和B LED的近似色度坐标，去饱和R、G和B LED具有近似90+的显色指数（CRI）并且在限定色温范围内；

图2C示出了根据所公开主题的各种实施例的图2A的色度图的修订版本，其具有BBL附近的去饱和R、G和B LED的近似色度坐标，去饱和R、G和B LED具有近似80+的显色指数（CRI）并且在比图2B的去饱和R、G和B LED更宽的限定色温范围内；

图3示出了现有技术的一种颜色调节设备，其需要单独的通量控制设备和单独的CCT控制设备；

图4示出了现有技术的另一种颜色调节设备，其使用控制LED的色温和强度两者的单个控制设备；

图5示出了根据所公开主题的各种实施例的颜色调节和光通量控制设备、控制器盒、以及包括例如图2B和图2C的去饱和LED的去饱和LED阵列的高级示意图的示例；

图6示出了根据所公开主题的各种示例性实施例，在显示屏上实现的图5的颜色调节和光通量控制设备的示例性实施例；以及

图7示出了为LED阵列设置CCT、D _uv 和光通量参数的示例性方法。

具体实施方式

现在将参考如各个附图中所图示的几个一般和特定实施例来详细描述所公开的主题。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对所公开主题的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言，将清楚的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的主题。在其他情况下，没有详细描述众所周知的过程步骤或结构，以免混淆所公开的主题。

不同光照射系统和/或发光二极管实现的示例将在下文中参考附图更全面地描述。这些示例不相互排斥，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征相组合以实现附加的实现。因此，将理解，附图中所示的示例仅是为了说明性目的而提供的，并且它们不旨在以任何方式限制本公开。贯穿全文，类似的数字一般指代类似的元件。

此外，将理解，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件。然而，这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语可以用来区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离所公开主题的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且第二元件可以被称为第一元件。如本文中所使用的，术语“和/或”可以包括一个或多个相关联的列出项目的任何和所有组合。

还将理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件和/或经由一个或多个中间元件连接或耦合到另一个元件。相比之下，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，在该元件与该另一个元件之间不存在中间元件。将理解，除了各图中描绘的任何取向之外，这些术语旨在涵盖元件的不同取向。

诸如“之下”、“之上”、“上方”、“下方”、“水平”或“垂直”之类的相对术语可以在本文中用于描述一个元件、区或区域相对于各图中所图示的另一个元件、区或区域的关系。将理解，除了各图中描绘的取向之外，这些术语旨在涵盖设备的不同取向。此外，LED、LED阵列、电气组件和/或电子组件是否容纳在一个、两个或更多个电子板上也可以取决于设计约束和/或具体应用。

基于半导体的发光器件或光学功率发射器件、诸如发射紫外（UV）或红外（IR）光学功率的器件是目前可用的最高效的光源之一。这些器件可以包括发光二极管、谐振腔发光二极管、垂直腔激光二极管、边缘发射激光器等（本文中简称为LED）。由于其紧凑的大小和低功耗要求，LED可能是用于许多不同应用的有吸引力的候选。例如，它们可以用作手持电池供电设备（诸如相机和蜂窝电话）的光源（例如闪光灯和相机闪光）。例如，LED也可以用于汽车照明、平视显示器（HUD）照明、园艺照明、街道照明、视频的手电筒、一般照射（例如，家庭、商店、办公室和工作室照明、剧院/舞台照明、和建筑照明）、增强现实（AR）照明、虚拟现实（VR）照明、用作显示器的背光以及IR光谱。单个LED可以提供不如白炽光源亮的光，并且因此，多结器件或LED阵列（诸如单片LED阵列、微型LED阵列等）可以用于其中期望或要求增强亮度的应用。

在其中使用基于LED的灯（或相关照射设备）来照射对象以及用于一般照明的各种环境中，除了灯的相对亮度（例如光通量）之外，可能合期望的是控制基于LED的灯（或单个灯）的色温方面。这样的环境可以包括例如零售场所以及诸如餐馆等的招待场所。除了CCT之外，另一个灯度量是灯的显色指数（CRI）。CRI由国际照明委员会（CIE）限定，并且提供任何光源（包括LED）与理想或自然光源相比准确地表示各种对象中的颜色的能力的定量量度。最高可能的CRI值是100。另一个定量灯度量是D _uv 。D _uv 是在例如CIE 1960中限定来表示色点到BBL的距离的度量。如果色点在BBL之上，则其为正值；并且如果色点在BBL之下，则其为负值。BBL之上的色点颜色看起来发绿，并且BBL之下的色点颜色看起来发粉。所公开的主题提供了控制灯的色温（CCT和D _uv ）以及亮度水平两者的装置。如本文所述，在颜色调节应用中，色温与CCT和D _uv 两者相关。

因此，所公开的主题涉及一种用于驱动各种颜色的LED（包括例如原色（红-绿-蓝或RGB）LED或去饱和（柔和）RGB颜色LED）的颜色调节（覆盖CCT和D _uv 两者）和光通量（例如，“亮度水平”）方案，以使各种色温的光具有高显色指数（CRI）和高效率，特别是解决使用磷光体转换的颜色LED的颜色混合。

如相关领域中已知的，直接颜色LED的正向电压随着主波长的增加而降低。例如，这些LED可以用多通道DC-DC转换器驱动。已经创建了以高功效和CRI为目标的高级磷光体转换颜色LED，从而为相关色温（CCT）调节应用提供新的可能性。一些高级颜色LED具有去饱和色点并且可以混合，以在宽的CCT范围内实现具有90+ CRI的白颜色。具有80+ CRI实现或者甚至70+ CRI实现的其他LED也可以与所公开的主题一起使用。这些可能性使用实现并增加或最大化该潜力的LED电路。同时，本文中描述的控制电路与单通道恒流驱动器兼容以促进市场采用。

如本领域普通技术人员已知的，因为LED的光输出与用于驱动LED的电流量成比例，所以可以通过例如减少传递到LED的正向电流来实现对LED的调光。除了或代替于改变用于驱动若干个体LED中的每一个的电流量，控制器盒（下面参考图5详细描述）可以在“接通”和“关断”状态之间快速切换LED中的所选LED，以实现所选灯的适当调光水平和色温。

一般地，LED驱动电路使用模拟驱动器方法或脉宽调制（PWM）驱动器方法形成。在模拟驱动器方法中，所有颜色同时驱动。通过为每个LED提供不同的电流来独立驱动每个LED。模拟驱动器导致颜色偏移，并且目前没有办法使电流偏移三路。模拟驱动经常导致某些颜色的LED被驱动到低电流模式，并且其他时候，被驱动到非常高的电流模式。这样的宽动态范围对感测和控制硬件造成挑战。

在PWM驱动器中，每种颜色依次以高速接通。每种颜色以相同的电流驱动。通过改变每种颜色的占空比来控制混合颜色。也就是说，一种颜色可以被驱动两倍于另一种颜色的时间，以添加到混合颜色中。由于人类视觉无法感知非常快速改变的颜色，因此光看起来具有一种单一的颜色。

例如，（第一颜色的）第一LED用电流周期性地驱动达预定的时间量，然后（第二颜色的）第二LED用相同的电流周期性地驱动达预定的时间量，并且然后（第三颜色的）第三LED用电流周期性地驱动达预定的时间量。三个预定时间量中的每一个可以是相同的时间量或不同的时间量。因此，通过改变每种颜色的占空比来控制混合颜色。例如，如果您具有RGB LED并期望特定的输出，那么基于人眼的感知，红色可以在周期的一部分内被驱动，绿色在周期的一个不同部分内被驱动，并且蓝色在周期的又一部分内被驱动。代替于以较低的电流驱动红色LED，其是以相同的电流驱动达较短的时间。该示例展示了在LED被利用得太差的情况下PWM的缺点，从而导致功率的低效使用。在一些实施例中，从压控电流源供应电流。

所公开的主题在现有技术之上的另一个优点是，去饱和RGB方法可以在维持高CRI的同时，在BBL附近以及在BBL上创建可调光，例如等温CCT线（如下所述）。相比之下，各种其他现有技术的系统利用CCT方法，其中可调色点落在LED的两种原色（例如，R-G、R-B或G-B）之间的直线上。

图1示出了国际照明委员会（CIE）色图100的一部分，包括黑体线（BBL）101（也称为普朗克轨迹），其形成了理解本文中公开的主题的各种实施例的基础。BBL 101示出了变化的温度的黑体辐射器的色度坐标。一般认为，在大多数照射情形下，光源应当具有位于BBL101上或附近的色度坐标。本领域已知的各种数学程序被用来确定“最接近的”黑体辐射器。如上面所标注的，该常见的灯规格参数被称为相关色温（CCT）。进一步描述色度的一种有用且互补的方式由D _uv 值提供，D _uv 值是灯的色度坐标位于BBL 101之上（正D _uv 值）或BBL 101之下（负D _uv 值）的程度的指示。

色图的部分被示出为包括若干等温线117。即使这些线中的每一个不在BBL 101上，等温线117上的任何色点都具有恒定的CCT。例如，第一等温线117A具有10000 K的CCT，第二等温线117B具有5000 K的CCT，第三等温线117C具有3000 K的CCT，并且第四等温线117D具有2200 K的CCT。

继续参考图1，CIE色图100还示出了表示Macadam椭圆（MAE）103的若干椭圆，其以BBL 101为中心，并且在距离上从BBL 101延伸一个步长105、三个步长107、五个步长109或七个步长111。MAE基于心理测量研究，并在CIE色度图上限定了一个区域，该区域包含对典型观察者而言与椭圆中心处的颜色无法区分的所有颜色。因此，对于典型的观察者而言，MAE步长105至111（一个步长至七个步长）中的每一个被视为与MAE 103中相应一个的中心处的颜色基本相同的颜色。一系列曲线115A、115B、115C和115D表示离BBL 101基本相等的距离，并且分别与例如+0.006、+0.003、0、- 0.003和- 0.006的D _uv 值相关。

现在参考图2A并继续参考图1，图2A示出了色度图200，其具有坐标205处的红色（R）LED、坐标201处的绿色（G）LED、和坐标203处的蓝色（B）LED的典型坐标值（如色度图200的x-y标度上所标注的）的颜色的近似色度坐标。图2A示出了根据一些实施例的用于限定可见光源的波长光谱的色度图200的示例。图2A的色度图200仅是限定可见光源的波长光谱的一种方式；其他合适的限定在本领域中是已知的，并且也可以与本文中描述的所公开主题的各种实施例一起使用。

指定色度图200的一部分的便利方式是通过x-y平面中的方程集合，其中每个方程具有限定色度图200上的线的解的轨迹。这些线可以相交以指定特定区域，如下面参考图2B更详细描述的。作为替代限定，白色光源可以发射对应于来自在给定色温下操作的黑体源的光的光。

色度图200还示出了如上面参考图1所述的BBL 101。三个LED坐标位置201、203、205中的每一个是相应颜色绿、蓝和红的“完全饱和”LED的CCT坐标。然而，如果通过组合一定比例的R、G、B LED来创建“白光”，则这样的组合的CRI将极低。典型地，在诸如零售或招待设置之类的上述环境中，大约90或更高的CRI是合期望的。

图2B示出了根据所公开主题的各种实施例的图2A的色度图200的修订版本，其具有BBL附近的去饱和R、G和B LED的近似色度坐标，去饱和R、G和B LED具有近似90+的显色指数（CRI）并且在限定的色温范围内。

然而，图2B的色度图250示出了BBL 101附近的去饱和（柔和）的R、G和B LED的近似色度坐标。对于坐标255处的去饱和红色（R）LED、坐标253处的去饱和绿色（G）LED、和坐标251处的去饱和蓝色（B）LED，示出了坐标值（如色度图250的x-y标度上所标注的）。在各种实施例中，去饱和R、G和B LED的色温范围可以在从大约1800 K到大约2500 K的范围内。在其他实施例中，去饱和R、G和B LED可以在例如大约2700 K到大约6500 K的色温范围内。在其他实施例中，去饱和R、G和B LED可以在大约1800 K到大约7500 K的色温范围内。在仍其他实施例中，去饱和R、G和B LED可以被选择在宽的色温范围内。 如上面所标注的，光源的显色指数（CRI）不指示光源的表观颜色；该信息由相关色温（CCT）给出。因此，与理想或自然光源相比，CRI是对光源如实揭示各种对象颜色的能力的定量量度。

在具体的示例性实施例中，还示出了在去饱和R、G和B LED的每个坐标值之间形成的三角形257。去饱和R、G和B LED（例如，通过磷光体的混合和/或本领域已知的形成LED的材料的混合）形成为具有在BBL 101附近的坐标值。因此，相应去饱和R、G和B LED的坐标位置并且如由三角形257描画的具有近似90或更大的CRI和例如大约2700 K到大约6500 K的近似可调色温范围。因此，可以在本文中描述的颜色调节应用中选择相关色温（CCT）的选择，使得所选择的CCT的所有组合都导致灯具有90或更大的CRI。去饱和R、G和B LED中的每一个可以包括单个LED或LED阵列（或组），其中阵列或组内的每个LED具有与阵列或组内的其他LED相同或相似的去饱和颜色。一个或多个去饱和R、G和B LED的组合包括灯。

图2C示出了根据所公开主题的各种实施例的图2A的色度图200的修订版本，其具有BBL附近的去饱和R、G和B LED的近似色度坐标，去饱和R、G和B LED具有近似80+的显色指数（CRI）并且在比图2B的去饱和R、G和B LED更宽的限定色温范围内。

然而，图2C的色度图270示出了去饱和R、G和B LED的近似色度坐标，所述去饱和R、G和B LED比图2B的去饱和R、G和B LED更远离BBL 101布置。对于坐标275处的去饱和红色（R）LED、坐标273处的去饱和绿色（G）LED、和坐标271处的去饱和蓝色（B）LED，示出了坐标值（如色度图270的x-y标度上所标注的）。在各种实施例中，去饱和R、G和B LED的色温范围可以在从大约1800 K到大约2500 K的范围内。在其他实施例中，去饱和R、G和B LED可以在大约2700 K到大约6500 K的色温范围内。在仍其他实施例中，去饱和R、G和B LED可以在大约1800 K到大约7500 K的色温范围内。

在具体的示例性实施例中，还示出了在去饱和R、G和B LED的每个坐标值之间形成的三角形277。去饱和R、G和B LED（例如，通过磷光体的混合和/或本领域已知的形成LED的材料的混合）形成为具有在BBL 101附近的坐标值。因此，相应去饱和R、G和B LED的坐标位置并且如由三角形277描画的具有近似80或更大的CRI和例如大约1800 K到大约7500 K的近似可调色温范围。由于色温范围大于图2B中所示的范围，CRI相应地降低到大约80或更大。然而，本领域的普通技术人员将认识到，去饱和R、G和B LED可以被产生为在色度图内的任何位置具有个体色温。因此，可以在本文中描述的颜色调节应用中选择相关色温（CCT）的选择，使得所选择的CCT的所有组合都导致灯具有80或更大的CRI。去饱和R、G和B LED中的每一个可以包括单个LED或LED阵列（或组），其中阵列或组内的每个LED具有与阵列或组内的其他LED相同或相似的去饱和颜色。一个或多个去饱和R、G和B LED的组合包括灯。

图3示出了现有技术的颜色调节设备300，其需要单独的通量控制设备301和单独的CCT控制设备303。通量控制设备301耦合到单通道驱动器电路305，并且CCT控制设备耦合到组合式LED驱动电路/LED阵列320。组合式LED驱动电路/LED阵列320可以是电流驱动器电路、PWM驱动器电路、或混合电流驱动器/PWM驱动器电路。通量控制设备301、CCT控制设备303和单通道驱动器电路305中的每一个定位在客户设施310中，并且所有设备必须安装有管理高压电路的适用的国家和地方规则。组合式LED驱动电路/LED阵列320一般远离客户设施310定位。因此，初始购买价格和安装价格均可以是显著的。

图4示出了使用单个控制设备401的现有技术的颜色调节设备400。单个控制设备401耦合到单通道驱动器电路403，两者均在客户安装区域410内。单通道驱动器电路403耦合到组合式LED驱动电路/LED阵列420。组合式LED驱动电路/LED阵列420一般远离客户安装区域410定位（但一般仍在客户设施内）。颜色调节设备400使用单个设备来控制光通量（和发光强度）和色温两者。随着LED阵列的光通量（强度）降低，LED阵列的色温也降低。相反，随着LED阵列强度的增加，LED阵列的色温也增加。

现在参考图5，示出了根据所公开主题的各种实施例的颜色调节和光通量控制设备550、控制器盒530、若干控制开关520（例如，多路复用器阵列）和去饱和LED阵列510的高级示意图500的示例，该去饱和LED阵列510包括例如图2B和图2C的去饱和LED。LED阵列510被示为包括去饱和LED，例如（“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515），尽管高级示意图500不一定仅限于这些颜色。而是，呈现这些颜色是为了便于理解所公开主题的各种新颖特征。“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515构成LED阵列510（例如灯）。此外，“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515中的每一个可以由适当去饱和颜色（例如R、G或B）的一个或多个LED组成。由于LED阵列510包括例如“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515的颜色，因此LED阵列510可以被认为是多色LED阵列。

如本领域普通技术人员已知的，因为LED的光输出与用于驱动LED的电流量成比例，所以可以通过例如减少传递到LED的正向电流来实现对LED的调光。控制器盒530读取从颜色调节和光通量控制设备550传递的转换信号（例如，通过模数转换器531（A/D转换器或ADC）从模拟信号到数字信号），并且向一个、两个或所有三个LED发送预定量的电流，以改变LED阵列510的总体CCT和/或D _uv 水平。

除了或代替于改变用于驱动“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515中的各个LED中的每一个的电流量，控制器盒530可以在“接通”和“关断”状态之间快速切换LED中的所选LED，以根据终端用户在设置通量控制设备555上的期望亮度水平时所指示的期望强度来实现所选灯的适当调光水平。在实施例中，控制器盒530可以是本领域已知的三通道转换器。在阅读和理解所公开的主题后，本领域普通技术人员将认识到，构成LED阵列510的各个LED也可以以其他方式被控制。

根据所公开主题的各种实施例，颜色调节和光通量控制设备550包括三个单独的设备（尽管在物理上它们可以被分组到单个设备上），其包括CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555。三个设备中的一个或多个可以包括电气控制设备、机械控制设备或软件控制设备（参考图6更详细地描述）。控制设备可以基于模拟或数字信号。如果一个或多个设备基于模拟输出，则控制器盒530包括模数转换器（ADC）531。在各种实施例中，一个或多个控制设备可以包括分压器。在其他实施例中，一个或多个控制设备包括本领域已知的各种类型的电容或电阻耦合的电流或电压输出设备。所有三个设备可以包括相同类型的控制设备或各种类型的控制设备。

例如，在一个具体的示例性实施例中，CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555中的一个或多个可以是0伏至10伏的调光器设备，其适于用作一维控制。如本领域已知的，0至10伏调光器设备传统上用于通量调光。例如，旋转或线性电位计或变阻器的位置可以用于输出0至10伏范围（含0伏、10伏）内的信号。

在其他实施例中，CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555中的每一个可以是基于电气的或基于机械的。设备可以是模拟的，或者是数字的。在一些实施例中，设备可以通过物理旋钮、刻度盘、滑块、轮、指拨开关、和/或它们的各种等同物来实现。在另一个实施例中，CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555可以被实现为例如电阻/电容触摸面板，并且具有或不具有集成显示器。下面参考图6更详细地描述该实施例。

可以使用算法来接受输出信号（例如，以模拟或数字形式）并将输出信号转化成三个控制信号之一。例如，该算法可以将来自CCT控制设备551的9.7 V输出信号关联至6350 K的LED阵列510的色温。下面更详细描述的控制器盒530然后发送信号以快速接续地“接通”或“关断”控制开关520中的各种控制开关，使得人类观察者将LED阵列510感知为发射6350K的色温（例如，主要是绿光和蓝光的混合）。基本上同时，该算法可以将来自D _uv 控制设备553的4.0 V输出信号关联至-0.003的负值D _uv ，或者沿着6350 K的等-CCT线稍微低于图1的BBL101关联至如上所讨论的稍微发粉的值。因此，控制器盒530再次发送信号以快速接续地“接通”或“关断”控制开关520中的各种开关，使得人类观察者将LED阵列510感知为发射6350 K的色温，但是现在具有稍微发粉的色偏。最后，该算法可以将来自通量控制设备555的5.7 V输出信号关联至LED阵列510的强度水平，以具有全亮度的57%的强度水平（在该示例中，控制器盒530从具有10伏最大输出电压的设备接收5.7伏，或者5.7 V/10 V=57%）。控制器盒530然后继续发送信号，以将控制开关520“接通”和“关断”，从而在-0.003的D _uv 调整的情况下实现6350 K的色温。然而，现在发送到LED阵列510的电流的总值现在处于可用的最大操作电流的57%。在各种实施例中，该算法以单调关系（一对一的对应性）确定CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555中的每一个及其相应的算法输出值。

在其他实施例中，输出信号可以关联至查找表（LUT），以将输出信号转化成三个控制信号之一。在这些实施例中，控制器盒530可以用于接受和读取输出信号（例如，以模拟或数字形式），并将输出信号转化成三个控制信号之一。例如，控制器盒530从CCT控制设备551接收3.5 V输出信号。LUT指示3.5 V输出信号对应于3400 K的LED阵列510的色温。如上面参考算法实施例所标注的，控制器盒530然后发送信号以快速接续地“接通”或“关断”控制开关520中的各种开关，使得人类观察者将LED阵列510感知为发射3400 K的色温（例如，主要是绿光和红光的混合）。与接收和读取来自CCT控制设备551的输出信号的值基本上同时，来自D _uv 控制设备553的例如8.5 V的输出信号可以关联至LUT中+0.006的正值D _uv 。+0.006的关联D _uv 值沿着3400 K的等-CCT线稍微高于图1的BBL 101，现在具有如上所讨论的稍微发绿的值。因此，控制器盒530再次发送信号以快速接续地“接通”或“关断”控制开关520中的各种开关，使得人类观察者将LED阵列510感知为发射3400 K的色温，但是现在具有稍微发绿的色偏。最后，LUT可以将来自通量控制设备555的10.0伏输出信号关联至LED阵列510的强度水平，以具有全亮度的100%的强度水平。再次，如上关于算法实施例所描述的，控制器盒530继续发送信号以将控制开关520“接通”和“关断”，从而在+0.006的D _uv 调整的情况下实现3400 K的色温。然而，现在发送到LED阵列510的电流的总值现在处于可用的最大操作电流的100%。在各种实施例中，查找表被布置成以单调关系（一对一的对应性）确定CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555中的每一个及其相应的LUT输出值。

因此，在LUT实施例中，从CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555接收和读取的每个信号以与上面参考算法实施例描述的类似方式起作用。差异之处在于，查找表实施例不是将接收到的电压信号应用于算法，而是接收电压信号，并且然后针对对应的CCT色温、D _uv 值或调光值咨询以之驱动LED阵列510中的R”LED 511、“G” LED 513和“B”LED 515中的各个LED的LUT。在各种实施例中，算法实施例和LUT实施例可以同时使用。例如，来自CCT控制设备551和D _uv 控制设备553的输出信号在算法实施例下可以起作用并进行关联，而来自通量控制设备555的输出信号在LUT实施例下可以起作用并进行关联。

算法实施例和LUT实施例中的每一个可以用例如一个或多个微控制器（未示出）或下面描述的其他设备类型（例如，硬件、固件和/或软件设备）来执行。各种设备类型可以限定为模块。如上面所标注的，模块的一个或多个微控制器可以嵌入在例如控制器盒530内，或者包含在CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555中的每一个内，或者在控制设备附近放置的微控制器内（例如，邻近电气盒或者在邻近容纳控制设备的电气盒的单独的盒内，如下面参考图5描述的控制器盒501）。

另外，这些模块中的一些或全部可以包含在控制器盒530内。在一些实施例中，模块还可以包括基于软件的模块（例如，存储或以其他方式体现在机器可读介质中或传输介质中的代码）、硬件模块、或其任何合适的组合。硬件模块是有形的（例如，非暂时性的）物理组件（例如，一个或多个微控制器或微处理器或其他基于硬件的设备的集合），其能够执行某些操作并解释从颜色调节和光通量控制设备550接收的输出信号。一个或多个模块可以以某种物理方式配置或布置。在各种实施例中，一个或多个微控制器或微处理器或者其一个或多个硬件模块可以由软件（例如，应用程序或其一部分）配置成硬件模块，该硬件模块操作来执行本文中针对该模块描述的操作。

在一些示例实施例中，硬件模块可以例如机械地或电子地或者通过其任何合适的组合来实现。例如，硬件模块可以包括被永久配置为执行某些操作的专用电路或逻辑。硬件模块可以是或包括专用处理器，诸如现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）。硬件模块还可以包括由软件临时配置的可编程逻辑或电路，以执行某些操作，诸如通过上述算法或LUT将从颜色调节和光通量控制设备550接收的输出信号解释为特定的CCT、D _uv 或通量值。作为示例，硬件模块可以包括涵盖在CPU或其他可编程处理器内的软件。将领会，机械地、电气地、在专用和永久配置的电路中、或者在临时配置的电路（例如，由软件配置）中实现硬件模块的决策可以由成本和时间考虑来驱动。

在各种实施例中，控制器盒530可以包括用于CCT和D _uv 调节的混合LED驱动电路。混合驱动电路可以包括LED驱动器，以产生稳定化的LED驱动器电流。因此，混合驱动电路向构成LED阵列510的“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515中的至少两个提供电流。在具体的示例性实施例中，控制开关520基于例如期望的CCT和D _uv 调节将电流输送到适当的LED。控制器盒530内的混合驱动电路然后可以覆盖有PWM时间切片，从而将电流导向构成LED阵列510的“R”LED 511、“G” LED 513和“B” LED 515中的至少两个。

在各种实施例中，控制器盒530和/或上述微控制器（或其他模块）可以被配置成具有特殊的校准模式。校准模式可以利用算法（尽管用户可能需要访问底层软件或固件来改变值）或LUT中的值来起作用。例如，如果控制器盒530以特殊的顺序（例如，长的和短的加电/断电周期的组合）进行功率循环，则控制器盒530可以进入校准模式。当在该校准模式下时，用户（例如工厂处的校准技术人员或高级终端用户）被要求将三个控制设备的输出信号的关联值改变为它们相应的受控值（CCT、D _uv 和通量）。控制器盒530然后将这两个算法或值存储在例如内部存储器或固件（例如，EEPROM）或硬件（例如，现场可编程门阵列（FPGA））中的软件中。内部存储器可以采取若干形式，包括例如电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、相变存储器（PCM）、闪速存储器、或本领域已知的各种其他类型的非易失性存储器设备。

图6示出了根据所公开主题的各种示例性实施例，在显示屏600上实现的图5的颜色调节和光通量控制设备550的示例性实施例。在该示例中，显示屏600示出了：第一通道610，用以控制离LED阵列510的BBL（例如，见图1）的D _uv 距离；第二通道620，用以控制LED阵列510的CCT；以及第三通道630，用以控制LED阵列510的光通量（强度）。每个通道可以是同一个显示屏600的单独部分，或者可以包括三个单独部分，它们在被组合时构成显示屏600。

第一通道610包括：第一按钮611，用以降低离BBL的D _uv 距离值；和第二按钮613，用以增加离BBL的D _uv 距离，以控制LED阵列510的颜色调节的D _uv 部分。为D _uv 选择的值然后可以显示在D _uv 显示部分615上。

第二通道620包括：第一按钮621，用以降低CCT的值；和第二按钮623，用以增加选择的CCT的值，以控制LED阵列510的CCT部分。然后，为CCT选择的值可以显示在显示屏600的CCT显示部分625上。

第三通道630包括：第一按钮631，用以降低光通量值（LED阵列510的强度或亮度水平）；和第二按钮633，用以增加LED阵列510的光通量值。为光通量选择的值然后可以显示在显示屏600的光通量显示部分635上。

如本领域普通技术人员将理解的，在一些实施例中，按钮611、613、621、623、631、633中的一些或全部可以包括例如在显示屏600的触敏版本上实现的“软按钮”。在其他实施例中，按钮611、613、621、623、631、633中的一些或全部可以包括在显示屏600中形成的硬件实现的按钮（例如，瞬时接触开关或其他类型的基于硬件的开关）。在其他实施例中，按钮611、613、621、623、631、633中的一些或全部可以包括硬件实现的按钮，其例如是显示屏600的基于电容的部分。在仍其他实施例中，可以使用按钮类型的组合。

现在参考图7，示出了为图5的LED阵列510设置CCT、D _uv 和光通量的参数的示例性方法。该方法开始于操作701，其中参数设置（CCT、D _uv 和通量）的初始值被启动（或被更新，这取决于来自CCT控制设备551、D _uv 控制设备553和通量控制设备555中的一个或多个的任何值是否已经被设置）。可以针对LED阵列510设置的三个参数中的每一个包括单独的分支。CCT分支710接收并读取与设置LED阵列510的CCT相关的输入信号，并将CCT信号关联至控制器盒530的指令。D _uv 分支720接收并读取与设置LED阵列510的D _uv 相关的输入信号，并将D _uv 信号关联至控制器盒530的指令。通量支路730接收并读取与设置LED阵列510的通量相关的输入信号，并将接收到的通量信号关联至控制器盒530的指令。

现在参考CCT分支710，在操作703处，从例如CCT控制设备551（见图5）或显示屏600的第二通道620（见图6）接收并读取CCT输出信号。在操作705处，接收到的CCT输出信号关联至指示来自CCT控制设备551或第二通道620的设置的期望色温。如上所述，在一个实施例中，该关联可以通过提供CCT输出信号的值作为到CCT信号到色温算法的输入而发生。在另一个实施例中，该关联可以通过提供CCT输出信号的值作为到查找表的输入而发生。然后，在操作707处，来自算法或LUT的关联输出值作为信号（例如，模拟或数字）被发送到控制器盒530。在操作721处，在控制器盒530中解释该信号，以基于接收到的CCT输出信号，基本上同时向LED阵列510中的三种颜色中的至少两种颜色发送适当的电流电平和/或PWM信号。

现在参考D _uv 分支720，在操作709处，从例如D _uv 控制设备553（见图5）或显示屏600的第一通道610（见图6）接收并读取D _uv 输出信号。在操作711处，接收到的D _uv 输出信号关联至指示来自D _uv 控制设备553或第一通道610的设置的期望D _uv 值。如上所述，在一个实施例中，该关联可以通过提供D _uv 输出信号的值作为到算法结构的输入以将D _uv 信号与离BBL的D _uv 距离相关而发生。在另一个实施例中，该关联可以通过提供D _uv 输出信号的值作为到查找表的输入而发生。然后，在操作713处，来自算法或LUT的关联输出值作为信号（例如，模拟或数字）被发送到控制器盒530。在操作721处，在控制器盒530中解释该信号，以基于接收到的D _uv 输出信号，基本上同时向LED阵列510中的三种颜色中的至少两种颜色发送适当的电流电平和/或PWM信号。

在方法700的通量分支730中，在操作715处，从例如通量控制设备565（见图5）或显示屏600的第三通道630（见图6）接收并读取通量输出信号。在操作717处，接收的通量输出信号关联至指示来自通量控制设备565或第三通道630的设置的期望光通量水平。在一个实施例中，该关联可以通过提供通量输出信号的值作为到光通量信号到通量强度算法的输入而发生。在另一个实施例中，该关联可以通过提供通量输出信号的值作为到查找表的输入而发生。然后，在操作719处，来自算法或LUT的关联输出值作为信号（例如，模拟或数字）被发送到控制器盒530。在操作721处，在控制器盒530中解释该信号，以基于接收到的通量输出信号，基本上同时向LED阵列510中的三种颜色中的至少两种颜色发送适当的电流电平和/或PWM信号。

在操作723处，该方法针对来自颜色调节和光通量控制设备550或显示屏600的任何新的/修订的信号进行检查（例如，轮询）。如果在操作725处感测到一个或多个新信号，则该方法在操作701处再次启动。

在阅读和理解所公开的主题后，本领域普通技术人员将认识到，该方法可以应用于传统RGB颜色的LED或者去饱和RGB颜色的LED。本领域技术人员还将认识到，可以使用附加的或更少颜色的LED。

在各种实施例中，所描述的许多组件可以包括被配置为实现本文中公开的功能的一个或多个模块。在一些实施例中，模块可以构成软件模块（例如，存储在机器可读介质上或传输介质上或以其他方式体现在机器可读介质中或传输介质中的代码）、硬件模块、或其任何合适的组合。“硬件模块”是能够执行某些操作和解释某些信号的有形（例如，非暂时性）物理组件（例如，一个或多个微处理器或其他基于硬件的设备的集合）。一个或多个模块可以以某种物理方式配置或布置。在各种实施例中，一个或多个微处理器或其一个或多个硬件模块可以由软件（例如，应用或其一部分）配置成硬件模块，该硬件模块操作来执行本文中针对该模块描述的操作。

在一些示例实施例中，硬件模块可以例如机械地或电子地、或者通过其任何合适的组合来实现。例如，硬件模块可以包括被永久配置为执行某些操作的专用电路或逻辑。硬件模块可以是或包括专用处理器，诸如现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）。硬件模块还可以包括由软件临时配置的可编程逻辑或电路，以执行某些操作，诸如有限状态机内的各种状态和转变的解释。作为示例，硬件模块可以包括涵盖在CPU或其他可编程处理器内的软件。将领会，机械地、电气地、在专用和永久配置的电路中、或者在临时配置的电路（例如，由软件配置）中实现硬件模块的决策可以由成本和时间考虑来驱动。

以上描述包括体现所公开主题的说明性示例、设备、系统和方法。在描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所公开主题的各种实施例的理解。然而，对于本领域的普通技术人员而言，明显的是，本主题的各种实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。此外，没有详细示出众所周知的结构、材料和技术，以免混淆各种说明的实施例。

如本文中所使用的，术语“或”可以以包含或排除的意义来解释。此外，本领域普通技术人员在阅读和理解所提供的本公开后将理解其他实施例。此外，在阅读和理解本文中提供的本公开后，本领域普通技术人员将容易理解，本文提供的技术和示例的各种组合都可以以各种组合来应用。

尽管单独讨论了各种实施例，但是这些单独的实施例不旨在被认为是独立的技术或设计。如上面所指示的，各个部分中的每一个可以是互相关的，并且每一个可以单独使用或者与其他类型的电气控制设备（诸如调光器和相关设备）组合地使用。因此，尽管已经描述了方法、操作和过程的各种实施例，但是这些方法、操作和过程可以单独使用或者以各种组合使用。

因此，可以进行许多修改和变型，如对于本领域普通技术人员而言在阅读和理解本文中提供的本公开后是清楚的。除了本文中列举的方法和设备之外，本公开范围内的功能上等同的方法和设备对于本领域技术人员而言从前述描述中将是清楚的。一些实施例的部分和特征可以包括在其他实施例的部分和特征中，或者替代其他实施例的部分和特征。这样的修改和变型旨在落入所附权利要求的范围内。因此，本公开将仅由所附权利要求的条款连同这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围来限制。还应理解，本文中使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例的目的，并且不旨在进行限制。

提供本公开的摘要是为了允许读者快速明确技术公开的性质。在如下理解的情况下提交摘要，即它将不用于解释或限制权利要求。此外，在前述详细描述中，可以看出，为了简化本公开的目的，各种特征可以在单个实施例中组合在一起。本公开的该方法不应被解释为限制权利要求。因此，以下权利要求由此被并入到具体实施方式中，其中每项权利要求以其自身作为单独的实施例。

Claims (20)

1.一种用于对发光二极管（LED）阵列进行颜色调节的控制装置，所述装置包括：

相关色温（CCT）控制设备，其被配置为由终端用户调整到LED阵列的期望色温，CCT控制设备进一步被配置为产生与期望色温相对应的输出信号；

Duv控制设备，其被配置为由终端用户调整到离LED阵列的黑体线（BBL）的期望Duv距离，所述Duv控制设备进一步被配置为产生与离BBL的期望Duv距离相对应的输出信号；

通量控制设备，其被配置为由终端用户调整到LED阵列的期望光通量值，所述通量控制设备进一步被配置为产生与期望光通量值相对应的输出信号；以及

控制器盒，其包括向LED阵列中的至少两种颜色的LED提供电流的LED驱动电路，所述控制器盒被配置为接收与期望色温、离BBL的期望Duv距离和期望光通量值相对应的输出信号，并做出关于所述至少两种颜色的LED中的哪一种要接收电流的确定。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中LED阵列针对用于光谱的可见部分中的三种所选颜色光中的每一种包括至少至少一个LED。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中控制器盒包括算法，所述算法被配置为将从CCT控制设备、Duv控制设备和通量控制设备中的每一个接收的输出信号的值分别与对应色温值、离BBL的Duv的调整值和光通量值进行关联。

4.根据权利要求1-3中任一项或多项所述的控制装置，其中控制器盒包括查找表（LUT），以将从CCT控制设备、Duv控制设备和通量控制设备中的每一个接收的输出信号的值分别与对应色温值、离BBL的Duv的调整值和光通量值进行关联。

5.根据权利要求1-4中任一项或多项所述的控制装置，进一步包括多个控制开关，以向LED阵列中所选的LED提供电流，LED的选择至少基于CCT输出信号的所接收的CCT值。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述多个控制开关被配置为在预定时间量内周期性地向LED阵列的至少两种颜色提供电流。

7.根据权利要求1-6中任一项或多项所述的控制装置，其中LED阵列是包括不同颜色的多个LED的多色阵列。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其中LED多色阵列中各颜色的LED包括至少一个红色LED、至少一个绿色LED和至少一个蓝色LED。

9.根据权利要求7所述的控制装置，其中LED多色阵列包括至少一个去饱和红色LED、至少一个去饱和绿色LED和至少一个去饱和蓝色LED。

10.根据权利要求1-9中任一项或多项所述的控制装置，其中LED驱动电路进一步包括压控电流源，所述压控电流源被配置为基本上同时向LED阵列中的至少两个LED供应电流。

11.根据权利要求1-10中任一项或多项所述的控制装置，其中LED驱动电路是混合驱动电路，其被配置为向LED阵列内的所选LED供应脉宽调制（PWM）时间切片信号，所选LED至少部分基于期望色温。

12.根据权利要求1-11中任一项或多项所述的控制装置，其中CCT控制设备、Duv设备和通量控制设备中的每一个包括0伏至10伏的调光器设备。

13.根据权利要求1-12中任一项或多项所述的控制装置，其中CCT控制设备、Duv设备和通量控制设备中的每一个包括分压器。

14.根据权利要求1-13中任一项或多项所述的控制装置，其中CCT控制设备、Duv设备和通量控制设备中的每一个包括触摸屏显示器中的通道。

15. 一种可控照明装置，包括：

具有至少一个去饱和红色LED、至少一个去饱和绿色LED和至少一个去饱和蓝色LED的LED阵列；和

颜色调节和光通量控制设备，其包括：

相关色温（CCT）控制设备，其被配置为由终端用户调整到LED阵列的期望色温，CCT控制设备进一步被配置为产生与期望色温相对应的输出信号；

Duv控制设备，其被配置为由终端用户调整到离LED阵列的黑体线（BBL）的期望Duv距离，所述Duv控制设备进一步被配置为产生与离BBL的期望Duv距离相对应的输出信号；

通量控制设备，其被配置为由终端用户调整到LED阵列的期望光通量值，所述通量控制设备进一步被配置为产生与期望光通量值相对应的输出信号。

16.根据权利要求15所述的可控照明装置，其中离BBL的期望Duv距离被配置为沿着与期望色温相对应的等温CCT线调整LED阵列的总体色偏。

17.根据权利要求15或16所述的可控照明装置，进一步包括控制器盒，所述控制器盒包括向LED阵列中的去饱和红色LED、去饱和绿色LED和去饱和蓝色LED中的至少两个提供电流的LED驱动电路，所述控制器盒被配置为接收与期望色温、离BBL的期望Duv距离和期望光通量值相对应的输出信号，并做出关于所述至少两种颜色的LED中的哪一种要接收电流的确定。

18.根据权利要求15-17中任一项或多项所述的可控照明装置，其中LED阵列具有大于大约90的显色指数（CRI）值。

19. 根据权利要求15-18中任一项或多项所述的可控照明装置，其中具有所述至少一个去饱和红色LED、所述至少一个去饱和绿色LED和所述至少一个去饱和蓝色LED的LED阵列被配置为具有从大约2700 K到大约6500 K的色温范围。

20.一种为多色LED阵列设置参数的方法，所述方法包括：

对于相关色温（CCT）输出信号、Duv输出信号和通量输出信号中的每一个：

将CCT输出信号、Duv输出信号和通量输出信号分别关联至色温值、离黑体线（BBL）值的Duv距离和光通量值；

将关联值中的每一个发送到控制器，用于控制多色LED阵列的色温和强度水平；以及

控制输送到多色LED阵列内的至少两种颜色的LED的电流量。

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