CN1784932B - 用来控制发光二极管的用户界面 - Google Patents

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Abstract

LED照明系统(100)使用LED光源(115)、用户界面(124，128，134，138)和控制器(112)。LED光源(115)包括多个有色LED，其发射作为流过这些有色LED的一个或多个电流的函数的多个光谱输出之一，其中每个电流具有可变时间平均流。用户界面(124，128，134，138)使用户选择这些输出光谱中的一个容易。控制器(112)控制作为用户所选的光谱输出的函数的流过这些有色LED的每个电流的时间平均流。

Description

用来控制发光二极管的用户界面
技术领域
本发明一般涉及发光二极管(LED)光源。更确切的是，本发明涉及方便用户控制LED光源的光谱输出的用户界面。
背景技术
多数人造光是通过灯泡中气体放电产生的。荧光灯就是这种灯的一种。另一种产生人造光的方法包括利用LED，它能够以辐射通量和流过LED的正向电流成比例的形式提供光谱输出。此外，LED光源也可以用来产生多光谱光输出。
传统LED光源利用单独封装好LED，或者封装成单元的光谱特性基本类似的发光二极管组。通常，传统LED光源被实现为颜色转换的LED光源。通过直接对LED涂敷磷化合物层，或者在封装内对LED涂敷磷化合物层，制造颜色校正的LED光源。磷层吸收LED发出的光或者LED发出光的一部分，并且基于所吸收的光和该磷化合物的相互作用而发光。颜色校正的LED光源组合在一起形成LED光源。当向颜色校正的LED施加规定量的直流电流时，颜色校正的LED可以实现最准确的光谱输出。直流电流的规定量与其它数据一起包括在每个颜色校正的LED的额定值中。
因为LED光谱和效率随电流、温度和时间改变，所以难以组合和维持从多种颜色的LED发出的光的校正比例，以产生所需颜色的光以及合理的光谱均匀性。另外，即便是同一批次制造的LED，不同LED的特性也不同。随LED制造水平日益提高，LED之间的差异会变小，但是LED随温度、电流和时间的变化是半导体器件的根本问题。过去，传统的控制系统通过增减或减少接收规定量直流电流的LED数量，来调节光谱输出的强度级别。应用这种直流电流调节有几种缺点，比如所需的光谱输出不准确。
发明内容
本发明采用一种新的、独特的触摸屏界面克服了现有技术的以上缺陷，与现有技术相比，用户能够更方便并且更准确地控制LED光源的光谱输出和强度。
本发明的一种形式是LED照明系统，其采用LED光源、用户界面和控制器。LED光源包括多个有色LED，其发射作为流过这些有色LED的一个或多个电流的函数的多个光谱输出之一，这里每个电流具有可变的时间平均流。用户界面方便用户选择光谱输出之一。控制器控制作为用户选择的光谱输出的函数的流过这些有色LED的每个电流的可变时间平均流。
按照本发明第一方面的一种LED照明系统，包括LED光源，其包括多个有色LED，这些LED可用于发射作为流过所述多个有色LED的至少一个电流的函数的多个光谱输出之一，该至少一个电流中的每个电流具有可变的时间平均流；用户界面，可操作成便于从该多个光谱输出进行第一光谱输出的第一用户选择；以及控制器，其与所述用户界面和所述LED光源电通信，以控制作为第一光谱输出的用户选择的函数的流过所述多个有色LED的每个电流的可变时间平均流，其中所述用户界面包括：图形用户界面，可用于显示包括多个色点的色度图，每个色点对应于该多个光谱输出中的一个；以及触摸屏，可操作成通过在对应于所显示的色度图上的第一色点的位置触摸显示屏，以便于进行与第一光谱输出对应的第一色点的第一用户选择。
按照本发明第二方面的一种LED照明系统，包括LED光源，其包括多个有色LED，这些LED可用于发射作为流过所述多个有色LED的至少一个电流的函数的多个光谱输出之一，该至少一个电流中的每个电流具有可变的时间平均流；用户界面，可用于显示表示色温值范围的图形并便于从该多个光谱输出进行第一光谱输出的第一用户选择，其中所述用户界面包括触摸屏，可用于通过在对应于所显示的图形上的第一色点的位置触摸显示屏，以便于进行与第一光谱输出对应的第一色点的第一用户选择；以及控制器，其与所述用户界面和所述LED光源电通信，以控制作为第一光谱输出的用户选择的函数的流过所述多个有色LED的每个电流的可变时间平均流。
附图说明
结合附图阅读下面对优选实施例的详细描述，本发明的前述形式和其它特征及优点将变得更明显。详细的说明和附图仅仅是对本发明的说明而不是限制本发明，本发明的范围由所附权利要求及其等效表述定义。
图1示出了根据本发明的用于控制LED光源的光谱输出的LED照明系统的一个实施例；
图2示出了图1所示的LED照明系统根据本发明的第一实施例；
图3示出了图1所示的LED照明系统根据本发明的第二实施例；
图4示出了图1所示的LED照明系统根据本发明的第三实施例；
图5示出了根据本发明的用来控制LED光源的光谱输出的图形用户界面的一个实施例。
具体实施方式
图1中所示照明系统100包括LED光源110、计算机120和便携计算机130。照明系统100控制LED光源110的光谱输出。照明系统100可以包括另外的与此处讨论不相关的部件。
LED光源110包括LED光源控制器112和常规彩色LED灯115。LED光源控制器112能够接收/识别来自装置120和130的任何类型的控制信号。如结合图5进一步详细解释的，LED光源控制器112被设计成接收来自装置120或者130的控制信号，并且基于所接收的控制信号通过接口(比如RS-232串口)提供一路或者多路直流电流到LED灯115。
在一个实施例中，LED光源控制器112包括电源。在该实施例中，LED光源控制器112接收控制信号并根据接收到的控制信号为LED灯115提供(多路)直流电流。在另一实施例中，LED光源控制器112不包括电源。在该实施例中，LED光源控制器112接收功率控制信号并根据接收到的功率控制信号为LED灯115提供直流电流。
在另一实施例中，LED光源控制器112包括使LED光源控制器112能够接收无线控制信号的硬件和软件。在该实施例中，LED光源控制器112包括电源。LED光源控制器112接收无线控制信号并根据接收到的无线控制信号为LED灯115提供直流电流。
LED灯115代表一个或多个直流电流驱动的光源。在LED灯115中每一LED灯包含多个有色LED。在一个实施例中，LED灯115中的每一LED灯包含表示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的多个LED。在另一实施例中，LED灯115中的每一LED灯包含表示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中两种颜色的多个LED。LED可以以任何适合的形式来实现，比如，色彩转换的LED或者直接发射(directemitting)LED。在又一实施例中，LED灯115中的每一只LED灯也包含表示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)和琥珀色(A)的多个LED。
计算机120包括处理器121、输入装置122和形式为图形用户界面123的用户界面以及触摸屏124。计算机120可以是任何适用的计算机类型，比如个人计算机，只要其包括图形用户界面123和触摸屏128即可。处理器121包括设计成接收数据的处理器(未示出)，处理接收的数据，基于处理的数据产生控制信号。处理器121还包括数据处理，其被设计成把控制信号修改为适于通信操作的格式，比如以实线箭头表示的从设备120到源110的有线数据传输，或者以虚线箭头表示的从设备120到源110的无线数据传输。处理器121从图形用户界面123和触摸屏124接收用户输入。在一个实施例中，系统100的用户利用图形用户界面123和触摸屏124来传输想要获得的光谱输出到处理器121。触摸屏124可以是任何适当的触摸屏，比如阻性触摸屏或者容性触摸屏。
便携式计算机130包括处理器131、输入装置132和形式为图形用户界面133和触摸屏134的用户界面。计算机130可以是任何适用的计算机，比如个人数据助理、台式PC、笔记本PC，只要其包括图形用户界面133、触摸屏134以及与LED光源控制器112和计算机120兼容的无线能力。在一个实施例中，处理器131包括设计成接收数据、处理接收到的数据、并且基于待传送到计算机120的已处理数据产生数据信号的处理器。在另一实施例中，处理器131包括设计成接收数据、处理接收到的数据、并且根据待传送到LED光源控制器112的已处理数据产生控制信号的处理器。处理器131从图形用户界面133和触摸屏134接收用户输入。在一个实施例中，系统100的用户利用图形用户界面133和触摸屏134向处理器131传输光谱输出和强度信息。触摸屏134可以是任何适用的触摸屏，比如阻性触摸屏或者容性触摸屏。
图2是说明系统200的框图，系统200用来控制从LED光源发射的光谱输出。系统200包括控制器210、用户界面220、无线彩色LED光源230以及有线LED光源235。系统200可以包括与此处讨论不相关的另外的部件。
控制器210包括处理器215和数据接口217。用户界面220可操作地与控制器210耦合，并且与处理器215通信。在一个实施例中，无线彩色LED光源230与控制器210无线通信并且与数据接口217通信。在另一实施例中，有线LED光源235可操作地与控制器210耦合，并且与数据接口217通信。
操作中，控制器210经由有线传送通过用户界面接收用户的光谱输出选择。处理器215接收用户选择，处理所接收的用户选择，并且基于处理后的用户选择产生控制信号。处理器215将控制信号发送到数据接口217，以传送给彩色LED光源230和235之一或者两个。在一个实施例中，数据接口217将控制信号修改为适于通过有线数据传输来通信的格式。在另一实施例中，数据接口217将控制信号修改为适于通过无线数据传输来通信的格式。在一个例子中，参考前面的图1，系统200表示计算机120LED和光源110间的相互作用，这种相互作用基于用户通过计算机120的图形用户界面123和触摸屏124的作出选择。
图3是说明系统300的框图，系统300用来控制从LED光源发射的光谱输出。系统300包括控制器310、用户界面320、无线彩色LED光源330以及有线LED光源335。系统300可以包括与此处讨论不相关的另外的部件。
控制器310包括处理器315和数据接口317。用户界面320可操作地耦合到控制器310，并与处理器315通信。在一个实施例中，无线彩色LED光源330与控制器310进行无线通信，并且与数据接口317进行通信。在另一实施例中，有线LED光源335可操作地与控制器310耦合，并且与数据接口317进行通信。
在操作中，控制器310接收用户经由无线传送通过用户界面320对光谱输出的选择。处理器315接收用户选择，处理所接收的用户选择，并根据处理过的用户选择产生控制信号。处理器315把该控制信号发送数据接口317，以传送到LED光源330和335之一或两者。在一个实施例中，数据接口317将控制信号修改为适于通过有线数据传输来通信的格式。在另一实施例中，数据接口317将控制信号修改为适于通过无线数据传输来通信的格式。举个例子并参考前面的图1，系统300表示计算机130和LED光源110之间的相互作用，这种相互作用基于用户通过计算机130的图形用户界面133和触摸屏134所作的选择。
图4是用以控制由LED光源发射的光谱输出的系统的框图。系统400包括控制器410和LED光源450。系统400可以包括与此处讨论不相关的另外的部件。
控制器410与LED光源450进行无线通信。控制器410包括用户界面420和移动处理器415。LED光源450包括数据接口417和彩色LED 430。用户界面420与移动处理器415耦合。移动处理器415与数据接口417通信。数据接口417和彩色LED 430通信。
操作过程中，移动处理器415从用户界面420接收用户的光谱输出选择。移动处理器415接收用户选择，处理收到的用户选择，并基于已处理的用户选择产生数据信号。控制器410把数据信号提供给450中的数据接口417，用以传送给有色LED 430。数据接口417基于从控制器410接收的数据信号产生控制信号。举个例子并参考前面提到的图1，系统400表示便携计算机130和LED光源110间的相互作用，这种相互作用基于用户通过计算机130的图形用户界面133和触摸屏134所作的选择。
图5是用以控制从LED光源发射的光谱输出的图形用户界面500的框图。图形界面500是软件部分，它包括色度图510、色温标尺520、以及强度标尺530。图形界面500另外还包括预设色温按钮541-546。色度图510包括Planckian轨迹511、白光区512、以及色彩区513-518。色温标尺520包括滑动条525。强度标尺530也包括滑动条535。
图形界面500是允许用户选择LED光源的光谱输出的图形表示。色度图510是国际照明协会(International Commission onIllumination-CIE)的标准观察者(Standard Observer)的图形表示。在一个实施例中，色度图510是麦克斯韦三角形均匀颜色标尺(uniform color scale UCS)图形表示。在其它实施例中，色度图510是1960 CIE UCS或者1976 CIE UCS的图形表示。Planckian轨迹511定义了色度图510中“白色”的位置。白光区512是紧密包围Planckian轨迹511的区域，其具有肉眼看上去是白色的外观。
色彩区513-515是定义基色区的区域，对于肉眼来说是蓝色(B)513、红色(R)514和绿色(G)515。色彩区516-518是定义一组基色之间颜色变化的区域。色彩区516是定义在蓝色(B)513和红色(R)514之间的颜色变化的区域。色彩区517是定义蓝色(B)513和绿色(G)515之间的颜色变化的区域。色彩区518是定义红色(R)514和绿色(G)515之间颜色变化的区域。
色温标尺520是允许用户利用滑动条525沿着轨迹511调节白光的色点(color point)的色温标尺。在一个实施例中，色温标尺520包括范围从2000K到10000K的温度标尺。
强度标尺530是允许用户利用滑动条535调节昏暗级别的强度标尺。在一个实施例中，强度标尺530包括范围为0％(无光输出)到100％(最大光输出)的强度标尺。举例而言，图形用户界面500的强度标尺530允许用户调整限定物理区域或者位置(比如客厅、会议室等)内的昏暗级别。
预设色温按钮541-546是图形用户界面500中被预编程的位置，它们允许访问特定的色温。在一个实施例中，预设色温按钮541-543是图形用户界面500中被预编程的位置，它们被制造者或者设计者编程为一组特定的色温。举例而言，预设色温按钮541被制造者或者设计者事先编程成Planckian轨迹的中心，并且对于肉眼具有白色的外观。在该实施例中，预设色温按钮544-546是图形用户界面500中被预编程的位置，这些位置被用户编程为一组特定的色彩温度。
图形用户界面500设计成用来接收用户的(多个)光谱输出选择。在一个实施例中，图形用户界面500接收用户提供的光谱输出，该光谱输出标识色度图510中的位置(称为色点)，以及强度标尺530中的位置。图形用户界面500将色点数据和强度值提供给处理器，以将其处理成向给用户提供所需光谱输出的控制信号。色点数据在色度图510中以x坐标和y坐标表示。强度值在强度标尺530中以昏暗级别百分比来表示。处理器可以利用任何数量的传统方法来确定匹配用户期望光谱输出所必需的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)输出的预定比例。在一个实施例中，以流明为单位表示匹配用户期望光谱输出所必需的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)输出的比例。一旦确定了红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)输出的比例，就基于强度值调整输出。所得到的调整后的输出包括产生用户所期望的光谱输出和强度所需的数据。在一个实施例中，处理器根据调整后的输出数据产生控制信号。举例而言，处理器基于调整后的输出数据产生控制信号，该控制信号调整提供给单个LED或者多组彩色发光二极管(LED)(例如，直接发射LED)的直流电流。
总之，本发明的电流调节基于改变流过有色LED的(多个)电流(比如，DC电流或脉宽调制电流)的时间平均流，来获得所期望的光谱输出，这和传统的调节是相反的，后者提供规定的电流水平到某些或者全部有色LED来获得所期望的光谱输出。
上述用于控制LED光源的光谱输出的系统是本发明的示例性实施例。这些示例性实施例说明了可以用来控制LED光源的光谱输出的各种可能的方法。实际的实施可能与所讨论的有差别。比如，可以在LED光源中应用另外的有色LED(例如琥珀色LED)，因此图510将会有四个或更多的边。而且，本领域的技术人员可以想到本发明的其它改进或修改，并且这些改进和修改将落在由下面的权利要求所阐述的本发明的范围内。
在不脱离其基本特征的情况下，本发明可以以其它具体形式实现。所描述的实施例仅仅是说明性的而非限制性的。

Claims (18)

1.一种LED照明系统(100)，包括
LED光源(115)，其包括多个有色LED，这些LED可用于发射作为流过所述多个有色LED的至少一个电流的函数的多个光谱输出之一，该至少一个电流中的每个电流具有可变的时间平均流；
用户界面(123，124，133，134)，可操作成便于从该多个光谱输出进行第一光谱输出的第一用户选择；以及
控制器(112)，其与所述用户界面(123，124，133，134)和所述LED光源(115)电通信，以控制作为第一光谱输出的用户选择的函数的流过所述多个有色LED的每个电流的可变时间平均流，
其中所述用户界面(123，124，133，134)包括：
图形用户界面(123，133)，可用于显示包括多个色点的色度图，每个色点对应于该多个光谱输出中的一个；以及
触摸屏(124，134)，可操作成通过在对应于所显示的色度图上的第一色点的位置触摸显示屏，以便于进行与第一光谱输出对应的第一色点的第一用户选择。
2.根据权利要求2的LED照明系统，
其中所述图形用户界面(123，133)还可用于显示包括第一色点的多个强度级别的强度标尺；并且
其中所述触摸屏(124，134)还可操作成便于对第一色点的第一强度级别进行的第二用户选择。
3.根据权利要求2的LED照明系统，
其中所述控制器(112)还可用于调整作为第一强度级别的第二用户选择的函数的每个电流的可变时间平均流。
4.根据权利要求1的LED照明系统，其中所述多个有色LED包括具有至少四种颜色的LED。
5.根据权利要求4的LED照明系统，其中所述至少四种颜色包括红色、绿色、蓝色和琥珀色。
6.根据权利要求1的LED照明系统，其中所述控制器(112)与所述用户界面(123，124，133，134)无线通信。
7.根据权利要求6的LED照明系统，其中所述控制器(112)与所述LED光源(115)无线通信。
8.根据权利要求1的LED照明系统，其中所述控制器(112)与所述LED光源(115)无线通信。
9.根据权利要求1的LED照明系统，其中所述图形用户界面还用于显示包括滑动条的色温标尺，该滑动条用于调节所述第一光谱输出的色温。
10.一种LED照明系统(100)，包括
LED光源(115)，其包括多个有色LED，这些LED可用于发射作为流过所述多个有色LED的至少一个电流的函数的多个光谱输出之一，该至少一个电流中的每个电流具有可变的时间平均流；
用户界面(123，124，133，134)，可操作成显示表示色温值范围的图形并便于从该多个光谱输出进行第一光谱输出的第一用户选择，其中所述用户界面包括触摸屏(124，134)，可操作成通过在对应于所显示的图形上的第一色点的位置触摸显示屏，以便于进行与第一光谱输出对应的第一色点的第一用户选择；以及
控制器(112)，其与所述用户界面(123，124，133，134)和所述LED光源(115)电通信，以控制作为第一光谱输出的用户选择的函数的流过所述多个有色LED的每个电流的可变时间平均流。
11.根据权利要求10的LED照明系统，
其中所述用户界面(123，124，133，134)还可用于显示包括第一色点的多个强度级别的强度标尺；并且
其中所述触摸屏(124，134)还可操作成便于对第一色点的第一强度级别进行的第二用户选择。
12.根据权利要求11的LED照明系统，
其中所述控制器(112)还可用于调整作为第一强度级别的第二用户选择的函数的每个电流的可变时间平均流。
13.根据权利要求10的LED照明系统，其中所述多个有色LED包括具有至少四种颜色的LED。
14.根据权利要求13的LED照明系统，其中所述至少四种颜色包括红色、绿色、蓝色和琥珀色。
15.根据权利要求10的LED照明系统，其中所述控制器(112)与所述用户界面(123，124，133，134)无线通信。
16.根据权利要求15的LED照明系统，其中所述控制器(112)与所述LED光源(115)无线通信。
17.根据权利要求10的LED照明系统，其中所述控制器(112)与所述LED光源(115)无线通信。
18.根据权利要求10的LED照明系统，其中所述用户界面(123，124，133，134)还用于显示包括滑动条的色温标尺，该滑动条用于调节所述第一光谱输出的色温。
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