專利名稱：借助可變頻率調(diào)制的三色紅色-綠色-藍(lán)色發(fā)光二極管色彩混合與控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制發(fā)光二極管(LED)，且更特定來說涉及通過使三個(gè)通道具有固定脈沖寬度及固定電壓信號(hào)來控制三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED組合的所感知色彩及強(qiáng)度(亮度)，且增加或減小其每一頻率以使跨越所述三個(gè)LED元素(RGB)中的每一者的平均電流變化。
背景技術(shù)：
脈沖寬度調(diào)制(PWM)是用以控制LED強(qiáng)度的已知技術(shù)。然而，用以控制LED色彩及強(qiáng)度(亮度)的PWM方法的實(shí)施有時(shí)已在對(duì)所輻射噪聲發(fā)射及/或閃爍敏感的一些應(yīng)用中已顯示問題。

發(fā)明內(nèi)容
需要一種使三元素RGB LED的所感知輸出色彩及強(qiáng)度(亮度)變化同時(shí)最小化所輻射噪聲發(fā)射及閃爍的方式?？勺冾l率調(diào)制(VFM)提供用以基于其特定系統(tǒng)要求來控制三個(gè)紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED的強(qiáng)度的替代過程，其可由終端用戶較容易地實(shí)施。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的所得三個(gè)通道(RGB)展現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)PWM設(shè)計(jì)低的電力要求以及EMI輻射兩者。根據(jù)本發(fā)明的教示，可通過使用三個(gè)脈沖序列信號(hào)來控制三元素RGB LED及/或三個(gè)LED (紅色、綠色及藍(lán)色)的光學(xué)組合的所感知色彩及強(qiáng)度(亮度)，所述三個(gè)脈沖序列信號(hào)每一者具有固定脈沖寬度及電壓振幅，且然后增加或減小這些脈沖序列信號(hào)的頻率 (增加或減少時(shí)間周期內(nèi)的脈沖的數(shù)目)以便使穿過所述LED (RGB)中的每一者的平均電流變化。此通過使脈沖序列能量譜在多個(gè)頻率上變化來減小任何一個(gè)頻率下的電磁干擾 (EMI)的等級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例，一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個(gè)觸發(fā)信號(hào)被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個(gè)脈沖，其中所述多個(gè)脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器，其每一者具有耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的相應(yīng)脈沖輸出的脈沖輸入及積分時(shí)間間隔輸入，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器產(chǎn)生與當(dāng)所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者的所述多個(gè)脈沖的所述振幅在積分時(shí)間間隔內(nèi)接通時(shí)的百分比成比例的輸出電壓；紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器，其每一者具有負(fù)及正輸入及一輸出，所述負(fù)輸入中的每一者耦合到來自所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器中的相應(yīng)一者的所述輸出電壓且所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的所述正輸入中的每一者耦合到表示來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管 (LED)的所需色彩及光亮度的電壓信號(hào)；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個(gè)所述觸發(fā)信號(hào)的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個(gè)脈沖。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)例性實(shí)施例，一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個(gè)觸發(fā)信號(hào)被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個(gè)脈沖，其中所述多個(gè)脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；光亮度檢測(cè)器，其適于從紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)接收彩色光且從其輸出與色彩光亮度成比例的電壓；亮度控制運(yùn)算放大器，其具有耦合到所述光亮度檢測(cè)器的負(fù)輸入及耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED的所需色彩光亮度的電壓信號(hào)的正輸入；紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器，其每一者具有耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色光LED的所需色彩及光亮度的紅色、綠色及藍(lán)色控制信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)輸入及耦合到所述亮度控制運(yùn)算放大器的輸出的增益控制輸入；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個(gè)所述觸發(fā)信號(hào)的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個(gè)脈沖。根據(jù)本發(fā)明的又一具體實(shí)例性實(shí)施例，一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的微控制器包含微控制器，其具有紅色、綠色及藍(lán)色輸出；一亮度控制輸入及紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入，所述紅色、綠色及藍(lán)色輸出耦合到紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)，所述亮度控制輸入耦合到色彩光亮度控制信號(hào)且所述紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入耦合到紅色、綠色及藍(lán)色控制信號(hào)；且所述微控制器產(chǎn)生多個(gè)紅色、綠色及藍(lán)色脈沖，其中所述多個(gè)紅色、綠色及藍(lán)色脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅，且來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的光亮度與所述多個(gè)恒定寬度及振幅紅色、綠色及藍(lán)色脈沖在一積分時(shí)間間隔內(nèi)接通的百分?jǐn)?shù)成比例。


結(jié)合附圖參照以下說明可更完全地理解本發(fā)明，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制發(fā)光二極管(LED)的百分?jǐn)?shù)亮度的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)相比較的示意性時(shí)序圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制來自三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED組合的光的色彩的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)相比較的示意性時(shí)序圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的教示驅(qū)動(dòng)三元素RGB-LED組合的可變頻率調(diào)制(VFM)脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例驅(qū)動(dòng)三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)例性實(shí)施例驅(qū)動(dòng)三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖；及圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一具體實(shí)例性實(shí)施例經(jīng)配置及編程以用作驅(qū)動(dòng)三元素 RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的微控制器的示意性框圖。盡管本發(fā)明易于作出各種修改及替代形式，但在圖式中是顯示并在本文中詳細(xì)描述其具體實(shí)例性實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，本文對(duì)具體實(shí)例性實(shí)施例的說明并非打算將本發(fā)明限制于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本發(fā)明打算涵蓋所附權(quán)利要求書所界定的所有修改及等效形式。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照?qǐng)D式，其示意性地圖解說明具體實(shí)例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖式中的相同元件將由相同編號(hào)來表示，且類似元件將由帶有不同小寫字母后綴的相同編號(hào)來表示。參照?qǐng)D1，其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制發(fā)光二極管(LED)的百分?jǐn)?shù)亮度的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)相比較的示意性框圖。針對(duì) 12. 5%、37. 5%、62. 5%及87. 5%的LED亮度等級(jí)顯示PWM脈沖序列。所述亮度等級(jí)百分比對(duì)應(yīng)于PWM脈沖序列處于邏輯高(即，“接通”)從而將電流供應(yīng)到LED中的百分比(見圖 3)。所述PWM脈沖序列包含每一 PWM脈沖的開始(由垂直箭頭指示)之間的相同時(shí)間間隔 (頻率)且使所述脈沖中的每一者的“接通”時(shí)間變化以便獲得所需LED亮度等級(jí)。此PWM LED強(qiáng)度控制方法可行但導(dǎo)致一個(gè)頻率下的EMI隨時(shí)間集中，此可導(dǎo)致不滿足嚴(yán)格的歐洲及/或USA EMI發(fā)射限制的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的教示，使用可變頻率調(diào)制(VFM)來控制LED光亮度同時(shí)減小在任何一個(gè)頻率下產(chǎn)生的EMI。針對(duì)12. 5%、39%、50%及75%的LED亮度等級(jí)顯示VFM脈沖序列。所述亮度等級(jí)百分比對(duì)應(yīng)于VFM脈沖序列在某一時(shí)間間隔(用戶可選擇)內(nèi)處于邏輯高(即，“接通”)從而將電流供應(yīng)到LED中的百分比(見圖幻。VFM脈沖序列包含多個(gè)脈沖，每一脈沖具有相同脈沖寬度(“接通”或邏輯高持續(xù)時(shí)間)，其可在各種時(shí)間間隔(即， 各種頻率)內(nèi)發(fā)生。每一脈沖的開始由垂直箭頭表示。因此，可通過調(diào)整在某些時(shí)間間隔發(fā)生多少VFM脈沖來控制LED強(qiáng)度。可通過使用較短脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時(shí)間)且從而每時(shí)間間隔更多脈沖來改善光亮度控制的粒度?？刂芁ED光亮度的最終結(jié)果是脈沖在每一時(shí)間間隔期間“接通”的百分?jǐn)?shù)。 參照?qǐng)D2，其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制來自三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED組合的光的色彩的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)相比較的示意性時(shí)序圖。當(dāng)來自紅色、綠色及藍(lán)色(RGB)LED的相等光強(qiáng)度(亮度)以三像素關(guān)系分組在一起時(shí)，所得LED紅色-綠色-藍(lán)色色彩混合產(chǎn)生白色光?？赏ㄟ^使所述三像素 RGB LED之間的光強(qiáng)度關(guān)系變化來產(chǎn)生其它色彩。當(dāng)使用PWM來對(duì)三像素RGB LED進(jìn)行色彩控制時(shí)，白顏色需要所述RGB LED中的每一者在其相應(yīng)紅色、綠色及藍(lán)色色彩下具有相同強(qiáng)度(假設(shè)所有三個(gè)RGB LED對(duì)于給定電流具有相同光輸出)。因此，PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的三個(gè)通道全部必須處于相同頻率及脈沖寬度。 當(dāng)要在PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中改變色彩時(shí)，PWM脈沖寬度改變以從三個(gè)RGB LED產(chǎn)生所需色彩混合。此操作產(chǎn)生PWM頻率下的非常高等級(jí)的EMI。另一方面，可變頻率調(diào)制(VFM)可在多個(gè)不同且廣泛變化的頻率下產(chǎn)生固定寬度及振幅脈沖，以便減小任何一個(gè)頻率下的射頻噪聲功率，如同使用PWM來驅(qū)動(dòng)RGB LED時(shí)的情形。參照?qǐng)D3，其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示驅(qū)動(dòng)三元素RGB-LED組合的可變頻率調(diào)制 (VFM)脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖。VFM RGB脈沖產(chǎn)生器302包含三個(gè)獨(dú)立VFM脈沖序列輸出。所述VFM脈沖序列輸出中的每一者將紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308中的相應(yīng)一者驅(qū)動(dòng)到所需光亮度以產(chǎn)生所需光色彩。光亮度及色彩控制信號(hào)向VFM RGB脈沖產(chǎn)生器302指示需要何種亮度及色彩。所述VFM脈沖序列可獨(dú)立地從每時(shí)間間隔無脈沖 (0%光亮度)到每時(shí)間間隔100%接通(最大光亮度)變化，且每時(shí)間間隔的脈沖數(shù)目少于 100%接通時(shí)間的脈沖數(shù)目。因此，通過控制到紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308 的VFM脈沖序列，從而實(shí)現(xiàn)所需光強(qiáng)度及色彩。參照?qǐng)D4，其描繪根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)三元素RGB-LED組合的 VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖。VFM脈沖產(chǎn)生器30 包含具有固定脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時(shí)間)輸出的RGB單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)電路406、脈沖接通時(shí)間積分器414、具有差分輸入的運(yùn)算放大器412、電壓控制的頻率產(chǎn)生器410及過零檢測(cè)器408。每當(dāng)檢測(cè)到其相應(yīng)輸入處的開始脈沖時(shí)“開火”單穩(wěn)電路406中的每一者(輸出變?yōu)檫壿嫺哌_(dá)固定持續(xù)時(shí)間)。以從電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的頻率確定的重復(fù)速率(每持續(xù)時(shí)間的脈沖)從過零檢測(cè)器408供應(yīng)這些開始脈沖。電壓控制的頻率產(chǎn)生器410可以是電壓控制的振蕩器(VCO)、電壓/頻率轉(zhuǎn)換器等。電阻器416可用于控制到紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的電流量。來自電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的輸出信號(hào)頻率由來自相應(yīng)運(yùn)算放大器412的電壓控制。運(yùn)算放大器412將紅色、綠色及藍(lán)色光亮度電壓輸入與來自脈沖接通時(shí)間積分器 414的相應(yīng)電壓相比較。來自脈沖接通時(shí)間積分器414的電壓表示單穩(wěn)電路406的輸出在某些持續(xù)時(shí)間期間接通的百分?jǐn)?shù)。運(yùn)算放大器412具有增益且將致使電壓控制的頻率產(chǎn)生器410調(diào)整其頻率以使得VFM脈沖序列在某一持續(xù)時(shí)間內(nèi)的“接通”時(shí)間等于紅色、綠色及藍(lán)色光亮度電壓輸入(經(jīng)配置以與相應(yīng)紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308所需的每一光亮度的百分比成比例的電壓電平)。此布置產(chǎn)生對(duì)紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的獨(dú)立閉回路亮度控制。根據(jù)本發(fā)明的教示，任選的進(jìn)一步特征可使用偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418來在電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入處引入隨機(jī)電壓擾動(dòng)。這些隨機(jī)電壓擾動(dòng)可在較大(較寬廣)數(shù)目的頻率上進(jìn)一步擴(kuò)展EMI噪聲功率，且因此減小任何一個(gè)頻率下的EMI噪聲功率。當(dāng)必須滿足嚴(yán)格的EMI輻射標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這是非常有利的。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418可耦合在脈沖接通時(shí)間積分器414與運(yùn)算放大器412之間、紅色、綠色及藍(lán)色光亮度輸入與運(yùn)算放大器 412之間或運(yùn)算放大器412的輸出與電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入之間。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418可將額外頻率提供給從來自脈沖接通時(shí)間積分器414的光亮度閉回路控制與輸出的組合產(chǎn)生的那些頻率。涵蓋且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，光強(qiáng)度輸入可直接耦合到電壓控制的頻率產(chǎn)生器410 的電壓輸入且因此控制每持續(xù)時(shí)間的脈沖數(shù)目產(chǎn)生從RGB LED中的每一者所需要的百分?jǐn)?shù)光亮度而不管脈沖序列接通時(shí)間平均值。此布置產(chǎn)生針對(duì)RGB LED中的每一者的開放回路亮度控制。參照?qǐng)D5，其描繪根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)例性實(shí)施例驅(qū)動(dòng)三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖。VFM脈沖產(chǎn)生器302b包含具有固定脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時(shí)間)輸出的RGB單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)電路406、具有可控制增益的放大器512、電壓控制的頻率產(chǎn)生器410、過零檢測(cè)器408、亮度檢測(cè)器514及用于控制放大器512的增益的差分放大器 520。每當(dāng)檢測(cè)到其相應(yīng)輸入處的開始脈沖時(shí)“開火”單穩(wěn)電路406中的每一者(輸出變?yōu)檫壿嫺哌_(dá)固定持續(xù)時(shí)間)。以從電壓控制的頻率產(chǎn)生器310的頻率確定的重復(fù)速率(每持續(xù)時(shí)間的脈沖)從過零檢測(cè)器408供應(yīng)這些開始脈沖。電壓控制的頻率產(chǎn)生器410可以是電壓控制的振蕩器(VCO)、電壓/頻率轉(zhuǎn)換器等。電阻器416可用于控制到紅色LED 304、 綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的電流量。來自電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的輸出信號(hào)頻率由來自相應(yīng)增益控制的放大器 512的電壓控制。增益控制的放大器512接收紅色、綠色及藍(lán)色控制信號(hào)輸入以用于產(chǎn)生所需色彩，且增益控制的放大器512的增益由來自差分放大器520的輸出控制。在正輸入處接收光亮度控制信號(hào)且在差分放大器520的負(fù)輸入處接收光亮度(強(qiáng)度)檢測(cè)的信號(hào)。來自光強(qiáng)度檢測(cè)器514的光亮度(強(qiáng)度)檢測(cè)的信號(hào)電壓表示來自紅色LED 304、綠色LED 306 及藍(lán)色LED 308的經(jīng)組合色彩亮度。增益由差分放大器520控制的放大器512將致使電壓控制的頻率產(chǎn)生器410調(diào)整其頻率以使得來自紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308 的經(jīng)組合色彩亮度等于光亮度控制電壓輸入(經(jīng)配置為與經(jīng)組合色彩亮度的所需百分?jǐn)?shù)成比例的電壓電平)。此布置產(chǎn)生針對(duì)來自紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的經(jīng)組合色彩亮度的閉回路亮度控制。此配置的優(yōu)點(diǎn)在于，可調(diào)整脈沖以補(bǔ)償紅色LED 304、 綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的光亮度輸出降級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的教示，任選的進(jìn)一步特征可使用偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418來在電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入處引入隨機(jī)電壓擾動(dòng)。這些偽隨機(jī)電壓擾動(dòng)可在較大(較寬廣)數(shù)目的頻率上進(jìn)一步擴(kuò)展EMI噪聲功率，且因此減小隨時(shí)間任何一個(gè)頻率下的EMI 噪聲功率。當(dāng)必須滿足嚴(yán)格的EMI輻射標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這是非常有利的。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418 可耦合在電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入與增益控制的放大器512的輸出之間。如果耦合在光亮度控制信號(hào)線與到運(yùn)算放大器520的輸入之間、亮度檢測(cè)器514與運(yùn)算放大器520的另一輸入之間或運(yùn)算放大器520的輸出與放大器512的增益控制輸入之間則僅需要一個(gè)偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418可將額外頻率提供給從來自光亮度檢測(cè)器514的光強(qiáng)度閉回路控制與輸出的組合產(chǎn)生的那些頻率。參照?qǐng)D6，其描繪根據(jù)本發(fā)明的又一具體實(shí)例性實(shí)施例的經(jīng)配置及編程以用作驅(qū)
9動(dòng)三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的微控制器的示意性框圖。微控制器302c可配置為用于驅(qū)動(dòng)紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的RGB VFM脈沖產(chǎn)生器。微控制器302c可具有用于控制來自光強(qiáng)度檢測(cè)器514的色彩(RGB)、色彩強(qiáng)度(亮度)及光強(qiáng)度 (亮度)檢測(cè)的模擬及/或數(shù)字輸入。微控制器302c經(jīng)由電流限制電阻器416以軟件程序產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的固定脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時(shí)間) 輸出。也通過在微控制器302c中運(yùn)行的軟件程序來控制每持續(xù)時(shí)間的固定寬度脈沖的數(shù)目(頻率)。 雖然已參照本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例來描繪、描述及界定本發(fā)明的實(shí)施例，但此參照并不意味著限制本發(fā)明，且不應(yīng)推斷出存在此限制。所揭示的標(biāo)的物能夠在形式及功能上具有大量修改、更改及等效形式，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明將會(huì)聯(lián)想到這些修改、 更改及等效形式并受益于本發(fā)明。所描繪及描述的本發(fā)明的實(shí)施例僅作為實(shí)例，而并非是對(duì)本發(fā)明范圍的窮盡性說明。
權(quán)利要求
1.一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備，其包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個(gè)觸發(fā)信號(hào)被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個(gè)脈沖，其中所述多個(gè)脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器，其每一者具有耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的相應(yīng)脈沖輸出的脈沖輸入及積分時(shí)間間隔輸入，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器產(chǎn)生與當(dāng)所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者的所述多個(gè)脈沖的所述振幅在積分時(shí)間間隔內(nèi)接通時(shí)的百分比成比例的輸出電壓；紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器，其每一者具有負(fù)輸入及正輸入以及輸出，所述負(fù)輸入中的每一者耦合到來自所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器中的相應(yīng)一者的所述輸出電壓且所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的所述正輸入中的每一者耦合到表示來自紅色、 綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的所需色彩及光亮度的電壓信號(hào)；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個(gè)所述觸發(fā)信號(hào)的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個(gè)脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED分別耦合到所述紅色、 綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED經(jīng)由電流限制電阻器而分別耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述紅色、綠色及藍(lán)色頻率輸出之間的紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測(cè)器，其中所述多個(gè)觸發(fā)信號(hào)是從所述紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測(cè)器產(chǎn)生的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器的紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的所述負(fù)輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的所述紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述頻率控制輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色運(yùn)算放大器的所述正輸入中的相應(yīng)者與表示所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的所述所需亮度的所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓信號(hào)之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓控制的振蕩器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器。
10.一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備，其包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個(gè)觸發(fā)信號(hào)被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個(gè)脈沖，其中所述多個(gè)脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；光亮度檢測(cè)器，其適于從紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)接收彩色光且從其輸出與色彩光亮度成比例的電壓；亮度控制運(yùn)算放大器，其具有耦合到所述光亮度檢測(cè)器的負(fù)輸入及耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED的所需色彩光亮度的電壓信號(hào)的正輸入；紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器，其每一者具有耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色光LED的所需色彩及光亮度的紅色、綠色及藍(lán)色控制信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)輸入及耦合到所述亮度控制運(yùn)算放大器的輸出的增益控制輸入；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個(gè)所述觸發(fā)信號(hào)的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個(gè)脈沖。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED分別耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED經(jīng)由電流限制電阻器而分別耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述紅色、綠色及藍(lán)色頻率輸出之間的紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測(cè)器，其中所述多個(gè)觸發(fā)信號(hào)是從所述紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測(cè)器產(chǎn)生的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時(shí)間積分器的紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的所述負(fù)輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述頻率控制輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的正輸入中的相應(yīng)者與表示所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的所述所需亮度的所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓信號(hào)之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓控制的振蕩器。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器。
19.一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的微控制器，其包含微控制器，其具有紅色、綠色及藍(lán)色輸出、亮度控制輸入以及紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入，所述紅色、綠色及藍(lán)色輸出耦合到紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)，所述亮度控制輸入耦合到色彩光亮度控制信號(hào)且所述紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入耦合到紅色、綠色及藍(lán)色控制信號(hào)；且所述微控制器產(chǎn)生多個(gè)紅色、綠色及藍(lán)色脈沖，其中所述多個(gè)紅色、綠色及藍(lán)色脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅，且來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的光亮度與所述多個(gè)恒定寬度及振幅的紅色、綠色及藍(lán)色脈沖在積分時(shí)間間隔內(nèi)接通的時(shí)間百分?jǐn)?shù)成比例。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的微控制器，其進(jìn)一步包含所述微控制器以偽隨機(jī)頻率產(chǎn)生所述多個(gè)紅色、綠色及藍(lán)色脈沖。
全文摘要
通過三個(gè)脈沖序列信號(hào)控制來自三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)發(fā)光二極管(LED)或三個(gè)LED(紅色、綠色及藍(lán)色)的光學(xué)組合的光的所感知輸出色彩及強(qiáng)度(亮度)，所述三個(gè)脈沖序列信號(hào)每一者具有固定脈沖寬度及電壓振幅，且然后增加或減小這些脈沖序列信號(hào)的頻率(增加或減少時(shí)間周期內(nèi)的脈沖的數(shù)目)以便使穿過所述RGB-LED中的每一者的平均電流變化。此通過使脈沖序列能量譜在多個(gè)頻率上變化來減小任何一個(gè)頻率下的電磁干擾(EMI)的等級(jí)。
文檔編號(hào)H05B33/08GK102239745SQ200980148997
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者查理·R·西莫爾 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司