CN1663323A - 用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统 - Google Patents

用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于维持多芯片发光二极管组件(102)的光特性的方法、系统、和结构。为此目的，要选择一个期望的光输出并且限制来自多芯片发光二极管组件中的多个发光二极管的光。为此目的，还要测量受限的光、比较测量的输出光和期望的光，并且要根据测量的光调节流到多芯片发光二极管组件中的发光二极管(150)的电流。

Description

用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统
技术领域
本发明一般涉及发光二极管供电的发光系统。具体来说，本发明涉及用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统。
背景技术
在通用的照明应用中，发光二极管(LED)的使用越来越频繁，在照明应用中发光二极管必须提供高强度、恒定不变的用户规定的颜色。为了提供高强度的光，必须使用包含多个发光二极管芯片(具有相同颜色或者具有不同颜色)的组件来避免使用庞大的灯。下面我们将称这些组件为“多芯片发光二极管组件”。
光强度和其它的性质在发光二极管芯片之间是变化的。这可能引起多芯片发光二极管组件的光输出的颜色的变化。利用光传感器和支持电路以及定位在组件中与发光二极管芯片分开的位置的控制系统，可以测量多芯片发光二极管组件的光强度和颜色并使其保持不变。为了获得结构紧凑的、光输出均匀一致的、使用多芯片发光二极管组件的灯设计人员所需的设计工作最小的发光二极管灯，期望将传感器(以及可能的其它电路)集成在发光二极管组件中。设置传感器以使它们可以提供对于控制光输出有用的信号，这可能是至关重要的。
发明内容
因此期望提供一种能够克服这些和其它缺点的、用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统。
本发明的一个方面提供一种用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统。这个系统可以包括：用于限制发射到至少一个光传感器的光以产生一个受限光信号的装置；和通过至少一个光传感器测量受限光信号以产生检测光信号的装置。所说的系统还包括：用于比较检测光信号与期望光信号的装置以及用于根据比较结果调节流到多芯片发光二极管组件上的至少一个发光二极管的电流的装置。
本发明的另一方面提供一种结构，用于维持多芯片发光二极管组件的光特性。所说的结构包括：多个发光二极管；至少一个外壳(enclosure)，它的位置适于接收从多个发光二极管输出的一定量的光；定位在外壳中的至少一个光传感器，用于测量从多个发光二极管输出的光；和一个控制器，按可操作方式连接到发光二极管芯片以便根据所测的光控制流到发光二极管芯片的电流。
附图说明
从结合附图对当前的优选实施例的下述的详细描述，本发明的上述的和其它的特征和优点都将变得更加清楚明白。详细描述和附图只是对本发明的说明，而不是限制，本发明的范围由所附的权利要求书及其等效物限定。
图1是按照本发明的用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统的一个实施例的示意图；
图2是按照本发明的用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统的一个实施例的流程图；
图3-图6是按照本发明的用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统的各个实施例的示意图。
具体实施方式
图1表示按照本发明的用于维持多芯片发光二极管组件的光特性的系统100的一个实施例。在这个实施例中，系统100可以包括多芯片发光二极管组件102和输入设备140。
多芯片发光二极管组件102可以包括：控制系统130、温度检测设备120、发光二极管(LED)150、和光检测设备110。
多芯片发光二极管组件102包括至少一个发光二极管芯片150以及连接电路135。发光二极管的颜色例如可以是红、绿、或蓝色，在另外的例中，多个发光二极管可以全是一种颜色，或者是多种颜色的组合。系统100的另外的实施例可以包括白色发光二极管芯片，其它颜色的发光二极管芯片，或者彩色的和白色的发光二极管芯片的组合。
多芯片发光二极管组件102还包括控制系统130。在一个实施例中，控制系统可以是任何合适的硬件或软件，或者是执行逻辑处理的硬件或软件的组合如具有RAM的计算机芯片。这个控制系统130利用控制系统的电路连线115、125、135或者本领域中公知的任何其它合适的连接按可操作方式连接到系统的组成部分110、120、140、150。控制系统130可以改变经过连线115、125、135流到各个系统组成部分的电流流动。例如，控制系统电路130可以改变经过电路连线135流入发光二极管芯片150的电流。在控制系统130中的计算机软件可以包括通过本领域中公知的任何合适的装置控制流到各个系统组成部分的电流流动的指令。
多芯片发光二极管组件102还可以包括一个外壳(enclosure)105，包围光检测设备110。现在参照附图1和附图3，它们表示出外壳105的一个典型实施例，外壳310包括向发光二极管开口的至少一个孔320，将光源(发光二极管)发出的光通向光检测设备110。孔320可具有各种大小和形状，取决于与每个外壳有关的发光二极管的位置和数目，下面相对于图4-6还要进行更加详细地讨论。这些孔的大小可以确定达到光检测设备的光的数量。在一个实施例中，外壳内部315是一个白色的内部，它能提供来自不同的期望光源的光的一个更加有效的组合。这些孔确定了来自哪些发光二极管的多少光将要进入外壳。一旦进入外壳，白色的内部表面将使导入的光进行混合。这种内部混合的目的是使光电二极管对于正在测量的发光二极管之间的变化不太敏感。
多芯片发光二极管组件102还可以包括定位在外壳105内部的至少一个光检测设备110。光检测设备可以是光电二极管、光敏电阻、或者在本领域中公知的任何其它合适的光检测设备。光检测设备的位置应使附近的发光二极管发出的光通过所说的孔到达光传感器。光传感器110将发出的光转换成检测光信号。光检测设备110可以通过电路连线、光纤光路、或者在本领域中公知的任何其它合适的连接装置115按可操作方式连接到控制系统130。可以限制或者允许发光二极管发出的光击中光传感器。为此目的，可以在外壳105的下方设置传感器、设置发光二极管芯片、外壳的形状、或者它们的组合。
多芯片发光二极管组件102可以包括按可操作方式连接到控制系统130的温度检测设备120。这个温度检测设备可以是热电偶、或者在本领域中公知的用于测量一个部件的温度的任何其它合适的装置。温度检测设备可用于测量在这个多芯片发光二极管组件102中使用的发光二极管的温度。可以对温度检测设备120进行配置，使其可以连续地测量发光二极管的温度、或者在规定的时间间隔例如每2秒钟测量一次这个温度。在一个实施例中，温度检测设备可以包括在多芯片发光二极管组件102内。在另一个实施例中，可将温度检测设备连接到安装多芯片发光二极管组件系统100的散热器上并且测量所说散热器的温度。
所说的系统还可以包括输入设备140，其中用户可以预先确定期望的光输出的颜色和强度。在一个实施例中，这个输入设备140是具有电子选择菜单的手持小键盘。输入设备还可以是安装在墙上的小键盘，或者是与控制系统130按可操作方式相连的个人计算机。在实践中，用户可以简单地按压小键盘上的按钮来选择期望的光的对应的分布。例如，用户可以选择非白色和高强度明亮光。输入设备140可以是任何合适的硬件或软件，或者是硬件和软件的组合，使用户可以选择一种喜爱的光分布。
现在参照附图2，其中总体表示维持多芯片发光二极管组件的光特性的一种方法200。在实践中，用户使用输入设备140选择了一种期望的光分布(框210)。期望的光分布包括发出的光的颜色和强度。
一旦多芯片发光二极管组件102开始发光，与每个发光二极管相关的传感器110就开始测量所发出的光的颜色和强度(框215)。传感器110将所测的发出的光转换成检测光信号(框220)。在一个实施例中，通过求出单个发光二极管的所有单个光强度的总和，可以确定总的光颜色和强度。在另一个实施例中，对于每个单个的颜色的单个值求和，从而可以获得对于这种特定颜色的检测光信号值。例如，对于每个红色发光二极管的检测光信号求和，可以得到总的检测光信号值。
然后，比较所说确定的检测光信号与一个期望的光信号值(框225)，所说的期望的光信号值与用户选择的期望的光分布有关。比较的结果将确定是否需要调节流到一个或多个发光二极管的电流(框230)。如果检测光信号值在期望的光信号值的一个预定的可接受的范围内，该方法返回到框215。然而，如果检测光信号值不在期望的光信号值的这个预定的范围内，则调节流到一个或多个发光二极管的电流(框235)，并且该方法返回到框215，继续监视多芯片发光二极管组件。
改变流到发光二极管的电流流动会改变多芯片发光二极管组件发出的光的颜色和强度。根据所选的期望光分布，控制系统确定要排放到多芯片发光二极管组件中的各个组成部分的电流的数量。可以使用期望的光特性分布来评估由光传感器测量的光。然后，通过控制系统130调节流到系统的各个部件的电流以改变发光二极管发出的光。这一过程可以继续到不再要求有期望的光时为止。
在另一个实施例中，温度检测器120还可以测量发光二极管的温度。只要特定的多芯片发光二极管组件的温度在可接受的限值内保持不变，就能由控制系统维持流到各个部件的电流的流动速率。然而，如果所测的温度不在可接受的限值之内，控制系统130将要按照需要改变流到发光二极管的电流流动。
现在参照附图4，其中总体表示一个多芯片发光二极管组件的发光二极管芯片、外壳、和光传感器的典型安排400。可将光传感器412定位在多芯片发光二极管组件中，以便测量定位在组件上的发光二极管芯片的光强度。传感器412的位置应使它们可以监视组件上的多个发光二极管。可以通过外壳402部分覆盖传感器412，以使入射光可以通到传感器412。在一个实施例中，外壳可以控制入射到传感器上的光的数量。外壳402可以具有面对相邻的发光二极管芯片403、405、411的多个孔。通过对于每个发光二极管芯片的强度求和，可以确定多芯片发光二极管组件401的总强度和颜色。
外壳可以具有面对发光二极管芯片411的较小的孔。在发光二极管组件401中，控制系统可以测量发光二极管芯片403、405、411的强度。通过可由外壳402覆盖的4个传感器412，可以测量发光二极管芯片411。因为这一测量可以导致对于发光二极管芯片411的过多考虑，所以可以将面对发光二极管芯片411的外壳402的孔减小到面对边角的发光二极管芯片403的其它孔的大小的1/4。这一比例等于测量特定发光二极管芯片的次数的倒数。例如，通过2个传感器412测量发光二极管芯片405，所以可以将面对发光二极管芯片405的孔减小到面对边角发光二极管芯片403的其它孔的大小的1/2。这些比例不是严格的，并且可能取决于由发光二极管实际发出的光的分布。可以假定，发光二极管芯片403、405、411可具有相等的大小并且可定位在距传感器412相等的距离。
如果在这个系统中使用带有滤波的光电二极管，可以同时采样从各种颜色的发光二极管芯片发出的光。如果在发光二极管芯片上使用不带滤波的光电二极管，则使用时分多路复用采样方法一次只能测量一种颜色。例如，在包含红、绿、和蓝色发光二极管的组件中，可以使绿和蓝色的发光二极管截止，同时测量红色发光二极管的光强度。在这个步骤之后，马上使红和绿色发光二极管截止，同时测量蓝色发光二极管的光强度。在这个步骤之后，马上使红和蓝色发光二极管截止，同时测量绿色发光二极管的光强度。将这些测量的结果发送到控制系统130，并且用于确定是否需要改变流到各个设备的电流以实现期望的光输出。
现在参照附图5，其中总体表示一个多芯片发光二极管组件的发光二极管芯片、外壳、和光传感器的另一种典型安排500。
因为在多芯片发光二极管组件的阵列中的每个发光二极管芯片503只面对外壳502的一个孔，所以发光二极管只测量一次。还有，因为每个发光二极管芯片503可以具有相同的大小，并且距每个外壳502的距离相等，所以外壳502的孔可以具有相同的大小。
现在参照附图6，其中总体表示一个多芯片发光二极管组件的发光二极管芯片、外壳、和光传感器的另一种典型安排600。
与在400所示的多芯片发光二极管组件类似，这个系统可以包括具有连接电路的发光二极管芯片603、605、609、611，外壳612和至少一个光传感器602，所有的光传感器602按可操作方式连接在一起并且安装在多芯片发光二极管组件601上。这个系统的操作方式与图4中的用400总体表示的系统的操作方式相同。然而，使用2个外壳而不是4个。与图4类似，可以确定一个发光二极管与测量发光二极管的次数之比来计算面对在多芯片发光二极管组件601上的每个发光二极管芯片603、605、609、611的孔的相对大小。
虽然这里公开的本发明的实施例在当前认为是优选的，但在不偏离本发明的构思和范围的情况下还可以进行各种各样的变化和改进。本发明的范围由所附的权利要求书表示，期望落在等效物的含义和范围内的所有变化都包括在权利要求书内。

Claims (13)

1.一种用于维持多芯片发光二极管(LED)组件(102)的光特性的系统，包括：
用于限制发射到至少一个光传感器(110)的光以产生一个受限光信号的装置；和
通过至少一个光传感器测量受限光信号以产生检测光信号的装置；
用于比较检测光信号与期望光信号的装置；以及
用于根据比较结果调节流到多芯片发光二极管组件(102)上的至少一个发光二极管的电流的装置。
2.权利要求1的系统，进一步还包括：
用于经过输入设备向控制设备(130)提供期望的光信号的装置。
3.权利要求1或2的系统，进一步还包括：
用于测量多芯片发光二极管组件内的温度的装置；
用于比较所测温度与期望的温度的装置；
用于根据比较结果调节流向至少一个发光二极管的电流的装置。
4.权利要求1的系统，其中：光传感器是从包括光电二极管和光敏电阻的组中选择出来的。
5.权利要求1、2、3、或4的系统，其中：为系统提供滤波器，用于对光传感器进行滤波。
6.权利要求1的系统，其中：所述用于限制发光的装置包括在外壳(105)内定位至少一个光传感器。
7.权利要求6的系统，其中：外壳(105)包括至少一个孔(320)。
8.权利要求5或6的系统，其中：外壳(105)包括一个白色的内壁。
9.权利要求1的方法，其中：在多芯片发光二极管组件(102)中的发光二极管(150)包括可发射红、绿、和蓝色光的多个发光二极管。
10.权利要求9的系统，其中：用至少一个光传感器测量发射出的光包括用于时分多路复用采样的装置。
11.权利要求1的系统，其中：用于调节电流的装置包括使用控制系统(130)调节流到所选的发光二极管的电流。
12.一种结构，用于维持多芯片发光二极管组件的光特性，所说的结构包括：
多个发光二极管(150)；
至少一个外壳(105)，它的位置适于接收从多个发光二极管输出的一定量的光；
定位在外壳中的至少一个光传感器(110)，用于测量从多个发光二极管输出的光；和
一个控制器(130)，按可操作方式连接到发光二极管芯片以便根据所测的光控制流到发光二极管芯片的电流。
13.权利要求12的结构，进一步还包括：
至少一个温度传感器(120)；和
一个控制器，按可操作方式连接到发光二极管芯片以便根据所测的温度控制流到发光二极管芯片的电流。
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