[发明专利]控制发射不同颜色的光的半导体的装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于控制发射明显不同颜色的光的发光半导体装置的方法。本发明还涉及一种依照权利要求6的前序部分的照明系统。

发明背景

US6,441,558公开了一种LED发光体系统，用于向LED光源提供功率以生成一种期望的光颜色。该系统包括用于控制提供给这些LED的电源或者功率的控制器。该控制器包括两个部件。第一部件测量LED装置的温度，其确定针对每种不同颜色的半导体的结区温度，并且其确定前馈结区温度补偿以便供应被提供到流明输出模块的中间控制信号，所述流明输出模块针对每种颜色发射想要的输出功率或者光输出。该控制器的第二部件包括反馈环路，其接收该流明输出模块的输出作为设定点值。测量光输出并且从该流明输出模块提供的设定点值中减去已测量的值来提供差值或者误差信号。该误差信号被提供到流明输出控制器，所述流明输出控制器调整被提供给相应不同颜色的LED的功率的脉冲宽度调制(PWM)。因而，所述第一、前馈结区温度相关部件和第二、流明反馈部件被串联连接。利用这种控制器，所发射的光的输出被控制成与该前馈部件的流明输出模块所提供的设定点值一致。

可使用仅提供前馈结区温度补偿的控制器来补偿由于结区温度的变化而引起的光输出差异和波长偏移。

可使用控制器来补偿由于温度的影响和LED的老化而引起的光输出的变化，所述控制器包括流明反馈，用于控制流明或者光输出使之仅与某一设定点值一致。

该现有技术控制器包括用于该前馈部件和该反馈部件的算法，其包括许多计算步骤。这种LED装置的温度可能会十分快速地变化，因此，使得光输出功率和波长偏移也快速变化。所以这种算法的计算必须以很高的速度进行，其实际上与对所述LED的电源进行调制的脉冲宽度调制周期相一致。为了避免在该模块的光输出中出现看得见的闪烁，该脉冲宽度调制周期通常短于20毫秒。因此，用于执行所述计算的处理器必须功能强大，因而会十分昂贵。一个复杂的因素是：当使用单个光敏元件来测量每种颜色的光输出时需要针对每种颜色的接通时间进行时间偏移。其还要求在每个PWM周期期间针对每种颜色使用最低接通时间，使得所有颜色的组合光输出总是包含每种颜色的一小部分。为了最小化这种小部分的杂色并且由此最大化针对每种颜色的光输出的控制范围，对应每种颜色的光输出必须甚至更快速地被感测和估算，这需要甚至功能更加强大和更昂贵的处理器。

发明人发现不需要以如此高的速度来为由于老化而引起的变化而补偿光输出。另外，发明人认为不应当使用前馈结区温度补偿部件的输出本身来提供期望光输出的设定点。

本发明的一个目的是解决如上所述的现有技术的缺点并且补偿由于半导体结区温度的变化而引起的针对每种不同颜色的所发射光的光输出的变化和波长偏移，并且组合地，补偿由于老化引起的所发射光功率的变化。

发明简述

本发明的上述目标是通过提供如权利要求1所述的方法而得以实现的。

利用权利要求所述的方法，补偿由于老化而引起的光输出的变化所需要的计算可以以一个相当长的间隔来执行，所述间隔的范围为数百或者数千小时。因此，用于执行全部计算的处理器可能功能较低，所以比以前的便宜得多。因为所述长时间间隔，用于感测和处理所发射的光的时段不需要像以前一样短，并且不需要落在单个PWM周期内。这就允许使用价格比较低廉的光感测元件。

本发明的目标还可以通过提供如权利要求6所述的照明系统来实现。

附图说明

通过下面结合附图的示例性描述，本发明将逐渐更加明显。附图中：

图1示出根据本发明的照明系统的第一实施例的示意图；

图2示出了根据本发明的照明系统的第二实施例的示意图；

具体实施方式

如图1所示的照明系统包括发光半导体装置的组件2，以及用于从电源驱动这些半导体的驱动器，所述发光半导体比如为二极管(LED)。该半导体装置包括用于发射不同颜色的光的半导体。举例来说(但不限于此)，可以使用三种不同颜色，特别是红色、绿色和蓝色，它们分别被缩写成R、G和B，它们用作数字的后缀来表示该系统的各个部件和信号。

在半导体装置的某些位置(比如散热器)，测量温度，以虚线箭头4来表示。结区温度估算器6使用所检测温度的值来确定每一颜色的结区温度8R、8G和8B。该估算器6包括一个包含发光半导体装置的发光体的热模型。这种估算器的使用本身是已知的，因此在这里将省略其详细的描述。