專利名稱：感測多個光源發(fā)出的光的制作方法
本公開的技術(shù)領域是來自發(fā)光二極管(LED)的照明產(chǎn)品，特別是感測從多個光源同時發(fā)出的光的照明產(chǎn)品。
照明光源，如燈，目前使用白熾和熒光裝置作為照明產(chǎn)品。眾所周知，白熾光源是效率不高的光源，比其它光源使用更多的能源。熒光光源提供了一種更高效的照明產(chǎn)品。
發(fā)光二極管(LED)能夠以比白熾光源更有效的方式發(fā)光，但是直到最近還沒有以有效成本方式生產(chǎn)出發(fā)光二極管以用于照明應用。期望在不久的將來LED能夠比熒光光源更有效地發(fā)光。最近，LED產(chǎn)品已經(jīng)為在照明產(chǎn)品應用中使用LED產(chǎn)生了可行的替換方式。
利用LED產(chǎn)生可用的光通常要求制造一個能產(chǎn)生特定顏色的LED，例如使用覆蓋LED的磷光層，或者混和多個彩色的LED來產(chǎn)生所需的彩色光輸出。不幸的是，一旦生產(chǎn)光源束來實現(xiàn)所需的彩色光輸出，它們的有效壽命就減少到其組成部件失效或部分失效的時間。
不幸的是，LED特性取決于溫度、驅(qū)動電流和時間。另外，各個LED的特性也不盡相同。盡管基于LED的燈在其壽命開始時可以設定在給定的顏色點和強度下工作，但是在該設定下得到的實際顏色和強度不會保持不變。
混和多個彩色光源可包括一個改變各個光源特性的控制系統(tǒng)，以校正LED的特性變化。即，當構(gòu)成的LED的輸出改變時，控制系統(tǒng)通過改變各個LED的輸出來補償這種變化，從而保持所需的光譜輸出和強度。
目前，對控制特定的彩色光輸出的感測系統(tǒng)包括溫度前饋或強度反饋系統(tǒng)，所述系統(tǒng)含有單個未過濾的光電二極管。另一種感測系統(tǒng)包括利用多個光電二極管和相應的濾色器，所述多個光電二極管例如三個或更多。這個系統(tǒng)可稱作濾色器光電二極管控制系統(tǒng)。
在一個實施例中，這個系統(tǒng)能夠利用基于時間的方法來實施，從而以允許感測獨立LED組的強度的特殊方式開啟和關(guān)閉LED。溫度前饋或強度反饋系統(tǒng)的濾色器光電二極管控制系統(tǒng)的優(yōu)點在于濾色器光電二極管控制系統(tǒng)能感測LED的不同光譜輸出的平均電平，而不必以特殊的方式開啟或關(guān)閉LED，所述不同光譜輸出例如紅、綠、藍。另外，可以使用低通濾波器來集成每個LED組的信號。該方法的準確性強烈地受光電二極管的濾色器的影響。
如上所述，不幸的是，溫度前饋或強度反饋系統(tǒng)要求短暫地開啟和關(guān)閉LED以允許感測各個顏色成分，例如紅、綠、藍。這種方法容易受驅(qū)動電流中的波動所引起的誤差的影響，并改變驅(qū)動波形，例如改變LED驅(qū)動電流脈沖的上升和下降時間。雖然濾色器光電二極管控制系統(tǒng)不需要開啟和關(guān)閉LED來感測各個顏色成分，但是卻需要包含濾色器的更昂貴的傳感器，以及總數(shù)更多的傳感器。上述系統(tǒng)都不能校正環(huán)境光。
所以需要提供一種能夠克服這些和其他缺點的系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及一種用于控制光源的裝置和方法。本發(fā)明提供一種頻率感測結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生用于控制系統(tǒng)的強度值輸入。
本發(fā)明的一個方面提供一種光源控制裝置，包括至少一個光源，所述光源在離散頻率處發(fā)射光信號和參考信號。該裝置進一步包括一光檢測器，所述光檢測器與光源光學連接，并設計為接收光信號。該裝置還包括至少一個鎖定系統(tǒng)，所述鎖定系統(tǒng)與光檢測器和每個光源連接，以接收來自光檢測器的光信號和來自于光源的相關(guān)聯(lián)的參考信號。根據(jù)該光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號，每個鎖定系統(tǒng)產(chǎn)生光源的一個強度值。
依照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種用于感測光源強度的方法。該方法包括在離散頻率處驅(qū)動光源而發(fā)射至少一個光信號。該方法進一步包括傳輸與每個離散頻率處的光信號相關(guān)聯(lián)的參考信號。該方法還包括基于該光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號而產(chǎn)生強度值。
依照本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提供一種用于感測光源強度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括在離散頻率處驅(qū)動光源而發(fā)射至少一個光信號的裝置。該系統(tǒng)進一步包括傳輸與每個離散頻率處的光信號相關(guān)聯(lián)的參考信號的裝置。該系統(tǒng)還包括基于該光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號而產(chǎn)生強度值的裝置。
本發(fā)明的上述和其他特點和優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖的當前優(yōu)選實施例的詳細描述中更加顯而易見。詳細描述和附圖僅僅是對本發(fā)明的說明，而不是限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物來限定。


圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的感測器件的示意圖；圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖1中所示感測器件的一部分的示意圖；圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖1中所示感測器件的另一部分的示意圖；圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的感測器件的示意圖；以及圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的示例性方法的流程圖。
在整個說明書及權(quán)利要求書中，術(shù)語“相連”表示被連接物體之間沒有任何中間器件的直接物理或光學連接。術(shù)語“連接”表示被連接物體之間的直接物理或光學連接，或者通過一個或多個無源或有源中間器件的間接連接。術(shù)語“線路”表示將單個部件或許多部件連接在一起執(zhí)行所需的功能，所述部件可以是有源的，也可以是無源的。
圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的感測器件100的示意圖。器件結(jié)構(gòu)100包括控制單元(110，120和130)，發(fā)光二極管(115，125和135)，光檢測器150，和鎖定系統(tǒng)(170，180和190)。在一個實施例中，只要每個LED有相應的控制單元和鎖定系統(tǒng)，實施本發(fā)明就允許使用任何數(shù)量的發(fā)光二極管(LED)。在另一個實施例中，每個LED代表具有基本上相似光譜的光輸出的一組獨立驅(qū)動的LED。例如，LED115可以由幾個LED組成，都發(fā)射紅光輸出。類似地，LED125可以包括都發(fā)射綠光的多個LED，LED135可以包括都發(fā)射藍光的多個LED。
在一個例子中，本發(fā)明通過單個LED或LED的單個色群、單個控制單元、單個鎖定單元和光檢測器來實現(xiàn)。在另一個例子中，參考圖1，感測器件100通過多個LED或多個多種顏色的LED組來實現(xiàn)，每個獨立驅(qū)動的LED或LED組都有一個相關(guān)聯(lián)的控制單元和一個相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)。在該例子中，LED發(fā)射的光譜形成多源光信號。例如，利用紅、綠、藍LED或LED組來產(chǎn)生“白色”的多源光信號。
每個控制單元(110，120和130)在下面的圖2中詳細示出，其包括相關(guān)聯(lián)的輸出驅(qū)動信號終端(Drv1，Drv2和Drv3)和相關(guān)聯(lián)的輸出參考終端(Ref1，Ref2和Ref3)。每個輸出驅(qū)動信號終端(Drv1，Drv2和Drv3)都與相關(guān)聯(lián)的發(fā)光二極管(115，125和135)連接。
在一個例子中，輸出驅(qū)動信號終端(Drv1)與發(fā)光二極管(115)連接，輸出驅(qū)動信號終端(Drv2)與發(fā)光二極管(125)連接，輸出驅(qū)動信號終端(Drv3)與發(fā)光二極管(135)連接。
發(fā)光器件(115，125和135)是光電子器件，當對其供電使其產(chǎn)生正向偏壓時發(fā)光。發(fā)出的光可以是在光譜的藍、綠、紅、琥珀色或者其它部分中，這取決于制造LED的材料。在一個例子中，LED(115，125和135)采用Lumileds corporation of San Jose，CA生產(chǎn)的LXHL-BM01，LXHL-BB01和LXHL-BD01。在另一個例子中，LED(115，125和135)采用Nichia corporation of Mountville，PA生產(chǎn)的NSPB300A，NSPG300A和NSPR800AS。
如下面圖2中所詳細示出，每個控制單元產(chǎn)生驅(qū)動信號和參考信號。以驅(qū)動信號為形式的電力傳送到相關(guān)聯(lián)的發(fā)光二極管(LED)或LED組，參考信號傳送到相關(guān)聯(lián)的鎖定單元。LED接收驅(qū)動信號并基于該驅(qū)動信號產(chǎn)生光信號。在離散頻率處產(chǎn)生該驅(qū)動信號。
參考信號傳送到相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)，并包括相同的離散頻率。多個控制單元和相關(guān)聯(lián)的LED產(chǎn)生包括幾個強度值的光信號，所述強度值代表由每個LED或LED組發(fā)出的光的強度。
對用于驅(qū)動從每個LED或LED組發(fā)出的光信號的離散頻率和該LED或LED組發(fā)射光的非常高的頻率進行區(qū)分是很重要的。典型地，如下所述，驅(qū)動信號的頻率范圍從大約400Hz到大約1.2KHz，而LED或LED組發(fā)射的光的頻率的數(shù)量級為1014Hz。
光檢測器150是響應光信號并產(chǎn)生接收光信號的光電子器件。在一個實施例中，光檢測器150是一個光電二極管，例如Pacific SiliconSensor，Inc of westlake Village，CA生產(chǎn)的PS 1-2CH。光檢測器150包括用于提供接收光信號的輸出信號終端(Rec)。
在一個實施例中，光檢測器150對單源的光信號做出響應并在信號輸出終端(Rec)產(chǎn)生接收光信號，所述接收光信號與單個光源產(chǎn)生的光強度相對應。在另一個實施例中，如在下面圖5中所述，光檢測器150對多源光信號做出響應并在輸出信號終端(Rec)產(chǎn)生接收光信號。接收光信號包括多個頻率成分，每個成分對應于多源光信號中的一個光源的強度。
每個鎖定系統(tǒng)(170，180和190)包括鎖定器件，在圖3中詳細示出。每個鎖定系統(tǒng)(170，180和190)進一步包括輸入信號終端(Rec)和相關(guān)聯(lián)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)。每個相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)(170，180和190)的每個輸入信號終端(Rec)與光檢測器150的輸出信號終端(Rec)連接。每個相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)(170，180和190)的每個輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)與每個相關(guān)聯(lián)的控制單元(110，120和130)的輸出參考終端(Ref1，Ref2和Ref3)連接。
在一個例子中，控制單元110的輸出參考終端(Ref1)與鎖定系統(tǒng)170的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1)連接，控制單元120的輸出參考終端(Ref2)與鎖定系統(tǒng)180的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1)連接，控制單元130的輸出參考終端(Ref3)與鎖定系統(tǒng)190的輸入?yún)⒖冀K端(Ref3)連接。
每個鎖定系統(tǒng)(170，180和190)進一步包括相關(guān)聯(lián)的輸出強度信號終端(Int1，Int2和Int3)，在下面的圖3中詳細示出。每個鎖定系統(tǒng)在輸入信號終端(Rec)接收來自光檢測器150的輸入信號，在輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)接收來自相關(guān)聯(lián)的控制單元(110，120和130)的參考信號。根據(jù)接收到的輸入信號和參考信號，每個鎖定系統(tǒng)在相關(guān)聯(lián)的輸出強度信號終端(Int1，Int2和Int3)產(chǎn)生輸出強度信號。
在又一個實施例中，感測器件100包括在每個控制單元(110，120和130)的輸出參考終端(Ref1，Ref2和Ref3)和相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)(170，180和190)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)之間連接的高通濾波器。在一個實施例中，在控制單元和鎖定系統(tǒng)之間連接高通濾波器可以降低影響參考信號的寄生直流分量。
圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制單元210的示意圖?？刂茊卧?10包括移頻器215、功率分配器217、輸入時鐘信號終端(Clk)、輸入功率信號終端(Pwr)、輸出參考信號終端(Ref)和輸出驅(qū)動信號終端?？刂茊卧?10接收時鐘信號和功率信號，基于時鐘信號產(chǎn)生參考信號，并且基于該參考信號和功率信號產(chǎn)生驅(qū)動信號。
移頻器215包括輸入時鐘信號終端(Clk)和輸出參考信號終端(Ref)。移頻器215接收該時鐘信號，基于該時鐘信號產(chǎn)生參考信號。在一個實施例中，移頻器215接收該時鐘信號并“分割”該時鐘信號來產(chǎn)生參考信號。所用的參考信號頻率在不會對人眼產(chǎn)生容易察覺的“閃爍”的頻率處產(chǎn)生。在一個例子中，在100Hz-2.4kHz的范圍內(nèi)產(chǎn)生參考信號。
在另一個實施例中，移頻器215包括在內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號的內(nèi)部時鐘，由此不再需要時鐘終端(Clk)。
此外參考圖1，使用多個控制單元(110，120和130)要求多個離散頻率。產(chǎn)生的所用的頻率不會出現(xiàn)頻率重疊。在一個實施例中，產(chǎn)生的離散頻率間具有100Hz的頻率間隔。在一個例子中，控制單元110產(chǎn)生400Hz的參考頻率，控制單元120產(chǎn)生500Hz的參考頻率，控制單元130產(chǎn)生600Hz的參考頻率。
功率分配器217包括輸入功率終端(Pwr)、輸入?yún)⒖夹盘柦K端(Ref)和輸出驅(qū)動信號終端(Drv)。功率分配器217的輸入?yún)⒖冀K端(Ref)與移頻器215的輸出參考終端(Ref)連接。功率分配器217接收功率信號和參考信號并基于該功率信號和參考信號產(chǎn)生驅(qū)動信號。
在一個實施例中，功率信號是電壓源信號。在另一個實施例中，功率信號是電流源信號。在一個例子中，功率分配器217產(chǎn)生驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號包括與參考信號相關(guān)聯(lián)的離散頻率處調(diào)制的電流信號。
功率信號可以按照幾種不同的波形形式產(chǎn)生，例如所述波形如正弦波、余弦波、方波或能夠產(chǎn)生光信號的任何其他波形。
圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鎖定裝置370的示意圖。鎖定裝置370包括信號倍增器375、濾波器377、輸入信號終端(Rec)、輸入?yún)⒖冀K端(Ref)和輸出強度終端(Int)。鎖定裝置370接收輸入信號和參考信號，并基于該輸入信號和參考信號產(chǎn)生強度信號。
信號倍增器375包括輸入信號終端(Rec)、輸入?yún)⒖冀K端(Ref)和輸出乘積終端(Prd)。信號倍增器375接收輸入信號和參考信號，并基于該輸入信號和參考信號產(chǎn)生乘積信號。信號倍增器375通過將參考信號乘以輸入信號而得到乘積信號，在下面的圖5中詳細示出。信號倍增器375可以是信號倍增器芯片，例如Analog Devices of Norwood，MA生產(chǎn)的ML T04。
濾波器377包括輸入乘積終端(Prd)和輸出強度終端(Int)。濾波器377的輸入乘積終端(Prd)與信號倍增器375的輸出乘積終端(Prd)連接。濾波器377接收乘積信號并過濾接收到的乘積信號以去掉信號的非直流部分。在一個實施例中，濾波器377是低通濾波器。
圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的感測器件400的示意圖。器件結(jié)構(gòu)400包括控制單元(110，120和130)，發(fā)光二極管(115，125和135)，光檢測器450和455，以及鎖定系統(tǒng)(470，480和490)。與圖1中相同的元件用相同的數(shù)字表示，并完成相同的功能。在一個實施例中，只要每個獨立驅(qū)動的LED或LED組有相應的控制單元和鎖定系統(tǒng)，實施本發(fā)明就允許使用任何數(shù)量的發(fā)光二極管(LED)。
光檢測器450和455是響應整個可見光譜中的光信號的光電子器件，每個光檢測器都產(chǎn)生預定光譜內(nèi)的接收光信號。在一個實施例中，光檢測器450和455是兩個獨立的單結(jié)型光電二極管，例如，PacificSilicon Sensor，Inc生產(chǎn)的PSS 1-2CH。在這個實施例中，光檢測器450包括用于提供一部分接收光信號的輸出信號終端(Rec1)，光檢測器455包括用于提供另一部分接收光信號的輸出信號終端(Rec2)。
在另一個實施例中，光檢測器450和455是多結(jié)型光電二極管，例如，Pacific Silicon Sensor，Inc生產(chǎn)的PSS-WS 7.56。在這個實施例中，光檢測器450代表多結(jié)型光電二極管的第一結(jié)點，光檢測器455代表多結(jié)型光電二極管的第二結(jié)點。一個結(jié)點對紅光波長更加敏感，另一個結(jié)點對藍光波長更加敏感。通過比較兩個結(jié)點的測量結(jié)果提供光譜移動的量。
在一個例子中，對于規(guī)定為大于600nm的光譜中的光信號來說，光檢測器450比光檢測器455做出更強烈的反應。在這個例子中，對于規(guī)定為小于600nm的光譜中的光信號來說，光檢測器455比光檢測器450做出更強烈的反應。
光檢測器450和455響應單源和多源光信號，并在輸出信號終端(Rec1和Rec2)產(chǎn)生接收光信號。在一個實施例中，每個接收光信號包括單個或多個強度值。在這個實施例中，每個強度值包括一個離散頻率。
在另一個實施例中，每個接收光信號包括單個或多個頻率分量。在這個實施例中，每個分量對應于多源光信號中一個光源的強度。
每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)包括多個鎖定裝置(475，477，485，487，495和497)，每個鎖定裝置如上面圖3中所述那樣工作。在一個實施例中，每個鎖定系統(tǒng)中的鎖定裝置的數(shù)量與光檢測器的數(shù)量相等。在一個例子中，鎖定裝置(475，485和495)通過輸入信號終端(Rec1)與光檢測器450連接，鎖定裝置(477，487和497)通過輸入信號終端(Rec2)與光檢測器455連接。
每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)進一步包括相關(guān)聯(lián)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)。每個相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)(470，480和490)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)與每個相關(guān)聯(lián)的控制單元(110，120和130)的輸出參考終端(Ref1，Ref2和Ref3)連接。在一個例子中，控制單元110的輸出參考終端(Ref1)與鎖定系統(tǒng)470中的鎖定裝置(475和477)的每個輸入?yún)⒖冀K端(Ref1)連接?？刂茊卧?20的輸出參考終端(Ref2)與鎖定系統(tǒng)480中的鎖定裝置(485和487)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1)連接?？刂茊卧?30的輸出參考終端(Ref3)與鎖定系統(tǒng)490中的鎖定裝置(495和497)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref3)連接。
每個鎖定裝置(475，477，485，487，495和497)進一步包括多個輸出強度信號終端(Int1/1，Int2/1，Int1/2，Int2/2，Int1/3和Int2/3)。在一個實施例中，每個鎖定系統(tǒng)中的輸出強度信號終端的數(shù)量與鎖定裝置的數(shù)量相等，因此與光檢測器的數(shù)量相等。
每個鎖定裝置接收來自相關(guān)聯(lián)的光檢測器的一部分接收光信號并接收來自相關(guān)聯(lián)的控制單元的參考信號。每個鎖定系統(tǒng)基于接收到的輸入信號及參考信號在相關(guān)聯(lián)的輸出強度信號終端(Int1/1，Int2/1，Int1/2，Int2/2，Int1/3和Int2/3)產(chǎn)生輸出強度信號。
在又一個實施例中，感測器件100包括在每個控制單元(110，120和130)的輸出參考終端(Ref1，Ref2和Ref3)與相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)(470，480和490)的輸入?yún)⒖冀K端(Ref1，Ref2和Ref3)之間連接的高通濾波器。在一個實施例中，在控制單元和鎖定系統(tǒng)之間連接高通濾波器降低了影響參考信號的寄生直流分量。
圖5是描述根據(jù)本發(fā)明用于感測光源強度的示例性方法的流程圖。方法500可以利用一個或多個在上面圖1-4中詳細示出的系統(tǒng)。
方法500以方框510開始，在方框510中，光源的控制系統(tǒng)確定感測光源中一個或多個發(fā)光二極管(LED)或LED組的強度的需求。通過向控制系統(tǒng)提供每個LED或每組獨立驅(qū)動的LED的強度值，方法500使控制系統(tǒng)確定每個LED的功率需求。然后方法500前進到方框510。
在方框510，光源發(fā)出光信號。參考圖1和2，光源包括至少一個發(fā)光二極管(LED)或LED組，每個獨立驅(qū)動的LED或LED組發(fā)射包括LED光譜帶內(nèi)的強度值的光信號，并且用離散頻率處的電流波形來驅(qū)動。
在一個例子中，光源包括3個LED或LED組，每個LED或LED組都與相關(guān)聯(lián)的控制單元(110，120和130)連接并接收來自該控制單元的驅(qū)動信號，將所述信號混合從而產(chǎn)生“白”光輸出。即，用頻率為ωR的交流電流驅(qū)動LED(115)并使其發(fā)出紅色光譜的光，用頻率為ωG的交流電流驅(qū)動LED(125)并使其發(fā)出綠色光譜的光，用頻率是ωB的交流電流驅(qū)動LED(135)并使其發(fā)出藍色光譜的光。利用余弦波形進行說明。那么最后得到的光信號表示為ARcosωRt+AGcosωGt+ABcosωBt其中A是相關(guān)信號的幅值，ω是相關(guān)信號的頻率。
在這個例子中，控制單元(110)和LED(115)產(chǎn)生ARcosωRt分量，控制單元(120)和LED(125)產(chǎn)生AGcosωGt分量，控制單元(130)和LED(135)產(chǎn)生ABcosωBt分量。在這個例子中，參考圖1，以400Hz(ωR)驅(qū)動紅光LED(115)，以500Hz(ωG)驅(qū)動綠光LED(125)，以600Hz(ωB)驅(qū)動藍光LED(135)。
在一個實施例中，當波形特性包括將波形的較低部分設定為零安培的能力時使用方波。將波形的較低部分設定為零的能力是很重要的，因為它能夠消除在輸出強度信號產(chǎn)生過程中的不需要的分量。
在一個實施例中，參考上面的圖1和3，光檢測器150接收光信號，并將其作為接收光信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)(170，180和190)。在另一個實施例中，參考上面的圖3和4，光檢測器450和455接收光信號，并將其作為接收光信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)。
在這個實施例中，將光檢測器450接收到的一部分接收光信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)中的一個鎖定裝置(475，485和495)。另外，將光檢測器455接收到的另一部分信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)中的其他鎖定裝置(477，487和497)。然后方法500前進到方框520。
在方框520中，控制單元把參考信號傳送到相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)。在一個實施例中，參考圖1，每個控制單元(110，120和130)都將相關(guān)聯(lián)的參考信號傳送到相關(guān)聯(lián)的鎖定系統(tǒng)(170，180和190)。在這個實施例中，每個參考信號都由相關(guān)聯(lián)的控制單元產(chǎn)生，并以離散頻率傳送。
在一個例子中，參考圖1和2，控制單元210接收時鐘信號并基于該時鐘信號產(chǎn)生參考信號。可替換的，并且在上面的圖2中詳細示出，頻率可在每個控制器內(nèi)部產(chǎn)生，從而不需要外部時鐘。另外，利用余弦波進行圖解說明。那么，最后得到的參考信號表示為Irefcosωreft其中Iref是參考信號的幅值，ωref是參考信號的頻率。
在這個例子中，控制單元120產(chǎn)生的參考信號表示為IrefcosωGt然后將參考信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)。在一個實施例中，將該參考信號作為上面圖1中的參考信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)(170，180和190)。在另一個實施例中，將該參考信號作為上面圖4中的參考信號傳送到每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)。然后方法500前進到方框530。
在方框530中，鎖定系統(tǒng)基于接收到的光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號而產(chǎn)生一個強度值。在一個實施例中，參考圖1，每個鎖定系統(tǒng)(170，180和190)接收來自光檢測器150的接收光信號，并接收來自相關(guān)聯(lián)的控制單元(110，120和130)的相關(guān)聯(lián)的參考信號。
在一個例子中，參考圖1和3，鎖定裝置370的信號倍增器375接收該接收光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號。在這個例子中，信號倍增器375通過使接收光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號相乘而產(chǎn)生一個乘積信號。那么，最后得到的乘積信號表示為Iref*ARcosωreftcosωRt+Iref*AGcosωGt*cosωRt+Iref*ABcosωBt*cosωRt余弦項相乘產(chǎn)生乘積信號，表示為Iref*ARcos(ωref-ωR)t+Iref*ARcos(ωref+ωR)t+Iref*AGcos(ωref-ωG)t+Iref*AGcos(ωref+ωG)t+Iref*ABcos(ωref-ωB)t+Iref*ABcos(ωref+ωB)t在上面描述的這個例子中，鎖定裝置370代表上面圖1的鎖定系統(tǒng)180中的鎖定裝置。因此，控制單元120產(chǎn)生最后得到的參考信號，并表示為Irefcosωreft＝IrefcosωGt帶入之后得到該乘積信號，表示為Iref*ARcos(ωG-ωR)t+Iref*ARcos(ωG+ωR)t+Iref*AG+Iref*AGcos2ωGt+Iref*ABcos(ωG-ωB)t+Iref*ABcos(ωG+ωB)t在這個例子中，然后將乘積信號傳送到濾波器377。濾波器377可以是具有截止頻率的低通濾波器，去掉非直流項。當利用上面示例性頻率時，截止頻率必須小于(ωG-ωR)或者(ωG-ωB)，例如，小于100Hz。過濾乘積信號的結(jié)果是去掉非直流項，并表示為1/2Iref*AG在這個例子中，參考圖1和3，最后得到的信號是強度值。可以去掉該參考強度值，例如將其“約去”?？商鎿Q的是，將不變的強度值返回到該控制系統(tǒng)。
在另一個實施例中，參考圖4，每個鎖定系統(tǒng)(470，480和490)接收來自光檢測器450和455的接收光信號，并接收來自相關(guān)聯(lián)的控制單元(110，120和130)的相關(guān)聯(lián)的參考信號。在這個實施例中，每個鎖定系統(tǒng)的一個鎖定裝置，例如，鎖定系統(tǒng)480的鎖定裝置485，接收一部分接收光信號。每個鎖定系統(tǒng)的第二個鎖定裝置，例如，鎖定系統(tǒng)480的鎖定裝置487，接收另一部分接收光信號。每個鎖定裝置(485和487)在相關(guān)聯(lián)的強度信號終端(Int1/2，Int2/2)產(chǎn)生一個分量強度值，如上面描述的那樣。在一個例子中，將這些分量強度值相加以為相關(guān)聯(lián)的光譜(如綠色)產(chǎn)生單個強度值。在一個例子中，兩個分量值之比提供了在光源工作時產(chǎn)生的任何光譜移動的量。然后方法500前進到方框550，在方框550中，將強度值返回到控制系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)利用這些強度值決定提供給光源的LED的功率量。在一個實施例中，參考圖1，控制系統(tǒng)通過將每個提供的LED強度值與發(fā)熱值(已經(jīng)接收)進行對照索引來決定功率調(diào)整需要。在一個例子中，將每個提供的LEI強度值和發(fā)熱值在一個查找表中進行對照索引，所述查找表包括制造商提供的數(shù)據(jù)和/或根據(jù)制造廠的LED校準得到的數(shù)據(jù)。然后，控制系統(tǒng)利用從查找表獲得的每個LED的結(jié)果值來決定每個LED或獨立驅(qū)動的LED組對光源的實際貢獻。然后相應地調(diào)整提供給每個LED的功率。
在另一個實施例中，參考圖4，控制系統(tǒng)通過將查找表中每個提供的總計LED強度值與各個分量強度值之比進行對照索引來決定功率調(diào)整需要，所述查找表包括制造商提供的數(shù)據(jù)和/或根據(jù)制造廠的LED校準得到的數(shù)據(jù)。然后，控制系統(tǒng)利用從查找表獲得的每個LED或獨立驅(qū)動的LED組的結(jié)果值來決定每個LED對光源的實際貢獻。然后相應地調(diào)整提供給每個LED的功率。
用于感測同時從多個光源發(fā)出的光的上述裝置和方法是示例性方法和裝置。這些方法和裝置說明了用于感測同時從多個光源發(fā)出的光的一種可能方案。實際的裝置可能不同于所討論的方法。此外，對本領域技術(shù)人員來說，存在對本發(fā)明的各種其他改進和修改，這些改進和修改都將落入下面權(quán)利要求書所闡述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本發(fā)明能夠以不背離本發(fā)明的精神和基本特性的其他特定形式實施。所述實施例應該理解為在各個方面都僅僅是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種光源控制系統(tǒng)，包括至少一個光源，每個光源在離散頻率處發(fā)射光信號和參考信號；與光源光學連接的光檢測器，該光檢測器設計為接收光信號；以及與光檢測器和每個光源連接的至少一個鎖定系統(tǒng)，每個鎖定系統(tǒng)接收來自于光檢測器的光信號和來自于光源的參考信號；其中每個鎖定系統(tǒng)基于光信號和參考信號產(chǎn)生光源的強度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中每個光源包括控制單元；和彩色光源，該彩色光源設計為接收來自控制單元的驅(qū)動信號，并根據(jù)該驅(qū)動信號產(chǎn)生光信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中控制單元設計為接收時鐘信號和功率信號，根據(jù)該時鐘信號產(chǎn)生離散頻率的參考信號，并根據(jù)該參考信號和功率信號產(chǎn)生驅(qū)動信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中光檢測器包括單結(jié)型光電二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中強度值是相關(guān)聯(lián)的離散頻率的光信號的強度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中每個鎖定系統(tǒng)包括頻率倍增器；和濾波器，該濾波器與頻率倍增器連接；其中強度值是接收信號和參考信號的乘積，所述參考信號通過頻率倍增器處理，且經(jīng)過濾去掉非直流分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中濾波器是低通濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中光檢測器包括多結(jié)型光電二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中多結(jié)型光電二極管的每個結(jié)點接收一部分光信號，所接收的這一部分光信號是基于光信號的相關(guān)聯(lián)的光譜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中至少一個鎖定系統(tǒng)包括多個鎖定裝置，每個鎖定裝置與光檢測器連接以接收一部分光信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中每個鎖定裝置包括頻率倍增器；和濾波器，該濾波器與頻率倍增器連接；其中通過鎖定裝置接收到的部分光信號與參考信號的乘積得到部分強度值，所述參考信號通過頻率倍增器處理，并經(jīng)過濾去掉非直流部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中強度值是部分強度值的總和。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中濾波器是低通濾波器。
14.一種用于感測光源強度的方法發(fā)射至少一個光信號，所述每個光信號是在離散頻率處發(fā)射的；傳送與每個相應的離散頻率處的光信號相關(guān)的參考信號；和基于該光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號而產(chǎn)生一個強度值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中發(fā)射光信號包括接收時鐘信號；接收功率信號；和基于該時鐘信號和功率信號產(chǎn)生光信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中傳送至少一種參考信號包括接收時鐘信號；和基于該時鐘信號產(chǎn)生參考信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中產(chǎn)生光信號包括將光信號接收到鎖定系統(tǒng)中；將該光信號與相關(guān)聯(lián)的參考信號相乘；和從乘積信號中濾除非直流部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中接收光信號包括光檢測器收集光信號；和將收集到的光信號傳送到鎖定系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中接收光信號包括用光檢測器的第一部分收集光信號的第一部分；用光檢測器的第二部分收集光信號的第二部分；將光信號的第一部分傳送到鎖定系統(tǒng)中的第一鎖定裝置；將光信號的第二部分傳送到鎖定系統(tǒng)中的第二鎖定裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中產(chǎn)生光信號進一步包括將過濾的光信號的第一部分和第二部分相加。
21.一種用于感測光源強度的系統(tǒng)用于發(fā)射至少一個光信號的裝置，所述每個光信號在離散頻率處發(fā)射；用于傳送參考信號的裝置，所述參考信號與每個相應離散頻率處的光信號相關(guān)聯(lián)；用于產(chǎn)生強度值的裝置，所述強度值是基于光信號和相關(guān)聯(lián)的參考信號而產(chǎn)生的。
全文摘要
一種用于控制光源的裝置，所述裝置提供至少一個光源，所述光源在離散頻率處發(fā)射光信號和參考信號。該裝置包括一光檢測器，所述光檢測器與光源光學連接，并設計為接收光信號。該裝置包括至少一個鎖定系統(tǒng)，所述鎖定系統(tǒng)與光檢測器和每個光源連接，以接收來自光檢測器的光信號和來自于光源的參考信號。根據(jù)該光信號和參考信號，每個鎖定系統(tǒng)產(chǎn)生光源的強度值。鎖定系統(tǒng)可包括頻率倍增器以及與該頻率倍增器連接的濾波器，其中強度值是光信號和參考信號的乘積，所述參考信號通過頻率倍增器處理，且經(jīng)過濾去掉非直流分量。
文檔編號G06G7/19GK1729721SQ200380106591
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者M·J·茲萬恩伯, J·M·蓋恩斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司