[发明专利]具有由分段的光传感器上的图像映射产生的光学反馈的LED光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含发射不同颜色光的LED(发光二极管)阵列的光源，以及用于控制该光源的光输出的控制系统。

背景技术

由于若干种原因，人们对具有彩色LED阵列的光源，也称作RGB LED光源，诸如白色发光光源或色彩可调光源，感兴趣。例如，它们成本低而效率高，并且其光输出的色度可调节。

然而，在LED与LED之间，LED的光输出不同，并且对于每个LED的使用寿命也不同。另外，LED的光输出随着温度反向变化，并且对于不同的颜色该变化也不同。为了使这种光源实现稳定的光输出已经尝试了许多解决办法。在这些解决办法中，引入了不同类型的反馈控制。由此，检测光输出并将该检测用于控制LED的增能。在US6,127,783中披露了一种现有技术的解决办法，其中白色发光光源具有电调节的色彩平衡。该光源包括为红、绿和蓝色的每一种颜色的多个LED，并具有针对每种颜色的分离电源，以及设置为检测所有LED的光输出的光电二极管形式的光敏元件阵列。每种颜色的光输出通过电子控制电路测量，该电子控制电路使在一个序列的时间脉冲内没有被测量到的颜色的LED关断。每种颜色的被测量的光输出与所需要的输出进行比较，该比较可以由用户输入确定，并对每种颜色的电流进行相应的校正。

由此提供的LED光的光反馈控制需要时间脉冲测量以测量每种独立LED光颜色的光输出，或者甚至是对每个LED进行测量。这是由于这样的事实，即如果所有的LED都用于该混合，那么该光源的光输出被反射到光敏元件阵列。时间脉冲耗费时间并且严重地限制了光源的最大输出，特别是对于包含大量LED的光源。

发明内容

本发明的目的在于消除或减少现有技术的上述缺点，并提供一种光源，其中使不同的LED光颜色或各个LED的光输出分开而不必通过时间脉冲方法的方式使它们在时间上分离。

该目的通过如权利要求1所限定的根据本发明的光源来实现。

由此，根据其一个方面，本发明涉及一种光源，其包括发射不同颜色光的LED阵列，以及用于控制该光源的光输出的控制系统。该控制系统包含检测该光源的光输出的检测单元和利用来自检测单元的信息控制该阵列的各个LED的输出的控制单元。该检测单元包含光敏元件阵列，成像单元，以及处理单元。该成像单元设置在该光敏元件阵列的前面以便其将所述LED阵列的图像映射到所述光敏元件阵列上。将该光敏元件阵列分为多个子区域，每个子区域检测从单个所述LED输出的光。该处理单元连接到所述光敏元件阵列用于产生与所述子区域相对应的信号。

由于将光敏元件阵列分隔为多个子区域并以使源自单个LED的光照射到一个子区域的方式在其上映射LED阵列的图像，因此能够在检测该光输出的同时使所有的LED发射并且还能够分辨各种颜色的贡献，甚至是各个LED的贡献。每个子区域由一个或多个传感器阵列元件构成。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求2和3所分别限定的，所产生的信号可以是每一种颜色的总信号，或者是单个信号，其对于每个LED有一个信号。这些实施例在等价的应用中是有用的。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求5所限定的，每个子区域由多个像素构成，即，单个LED在若干个像素上成像。这为该控制提供了健壮性。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求6所限定的，将内反射，而不是直接照明或者外部反射器，用于进行成像。由于没有额外的组件并且在光路上没有遮挡物体是必需的，因此这是有利的。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求7所限定的，使用在两种不同折射率的介质之间的界面处的自然存在的部分反射。由此，不需要附加的反射器元件。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求8所限定的，使光敏元件阵列远离准直器，并因此远离准直器内的LED。由此与设置在准直器内部相比，简化了对LED阵列所产生的热的热绝缘。为了降低由于热波动而对光敏元件阵列产生的影响，该绝缘是合乎需要的。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求9所限定的，将光敏元件阵列与LED并排设置。这是有利的，因为在准直器外面没有光学组件，并且通过将这些光学组件提供为一个组件，它们更易于对准。

根据本发明的光源的实施例，如权利要求10所限定的，将成像光学元件设置在光敏元件阵列顶部或靠近光敏元件阵列设置。由此可实现光敏元件阵列面积的减小。这进而又减小了没有用于发光的有效面积。注意，尽管这样，光敏元件面积的减小可能以较小的像素尺寸为条件，其反过来可能取决于光敏元件阵列的类型。