[发明专利]用于脉宽调制照明控制的设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及控制多个光源的系统和方法。更具体地，本文公开的各种发明性方法和设备涉及控制多个固态光源，以提供具有较低闪烁率的光。

背景技术

数字照明技术，例如，基于半导体光源诸如发光二极管(LED)的照明，提供对传统荧光灯、HID和白炽灯的可行替代。LED的功能性优势和益处包括：能量转化和光学效率高，耐用；运行成本较低及许多其他优点。LED技术的最近的进步已经提供了高效和耐久的全光谱照明光源，其使得能够在很多应用中实现各种照明效果。一些具体实践这些光源的固定设备的特征在于一种照明模块，其包括：能够产生不同的颜色例如红、绿和蓝的一个或者更多LED；以及处理器，其独立控制LED的输出以便产生各种颜色和变色的照明效果，例如，通过引用并入本文的美国专利6,016,038和6,211,626中所详细论述的。

LED的亮度和色点能够基于许多条件改变。例如，LED的亮度水平和光谱分布将随着LED的温度变化而变化。此外，LED的通量和峰值波长将随着LED的老化而变化。通常，使用脉宽调制(PWM)信号控制LED的运行。已知的方法采用控制回路，其使用提供给PWM控制器的LED温度和通量测量值，来保持LED的期望色点和亮度水平。另外，一些光模块允许用户设置用于该模块的色点调光合调光水平。

然而，使用PWM控制能够导致基于计算出的占空比而迅速开关LED。这些开关周期会产生高闪烁率，并且导致用于相关电源单元的峰值负载高。电源单元的可变负载也导致电-机械应力，产生听得见的噪音和另外的电磁干扰。在特定照明应用中，该高闪烁率会降低光的质量，并且会导致不想要的可见假象。例如，如果在相机中使用该光源，该噪音和电磁干扰会导致不期望的图像抖动。

已知的方法通过将PWM周期除以系统中LED串的数目，而对LED串的PWM控制信号排序。这些系统是静态的，并且不在LED输出中引起变化。这些系统也不关于彼此基于信号的占空比来调节PWM控制信号。

因而，在本领域中，存在一种对提供下列照明系统和方法的需求，其向光源提供可动态调节的脉宽调制电流信号，以降低组合峰值电流，使得闪烁率、噪音和电磁干扰降低。

发明内容

本公开涉及从光源提供照明的发明性方法和设备。例如，多个发光的固态光源。控制具有占空比的脉宽调制信号，以发出具有期望色点和期望光通量的光。该脉宽调制信号被移相，以降低提供给多个固态光源的组合峰值电流。

一方面，大致提供一种产生光的照明系统。该照明系统包括多个固态光源和多个驱动器，多个驱动器中的每个驱动器都分别电耦合至多个固态光源中的每个固态光源。该照明系统也包括控制器，其被配置成产生具有分别用于该多个驱动器中的每个驱动器的占空比的脉宽调制信号，其中每个驱动器都被配置成基于该各自的脉宽调制信号而向多个固态光源中的关联光源供电。该控制器还被配置成确定分别用于该多个固态光源中的每个光源的脉宽调制信号的第一占空比，从而提供该多个固态光源期望的色点和期望的光通量。该控制器还被配置成对该各自的脉宽调制信号进行移相，以降低提供给该多个驱动器的用于使所述多个固态光源的每个光源操作在所述各自的占空比下的组合峰值电流。

在一些实施例中，该控制器包括输入，其被配置成从该多个固态光源接收温度反馈和光通量反馈。在至少一个实施例中，该照明系统也包括电源单元，其被配置成向该多个驱动器供电。

在至少一个实施例中，该控制器还包括占空比模块，其被配置成通过确定用于该多个固态光源中的每个固态光源的脉宽调制信号的第二占空比，而对温度和光通量至少其中之一的变化做出响应。该控制器还包括移相模块，其被配置成自动地对具有第二占空比的该各自脉宽调制信号进行移相，以降低该组合峰值电流。在一些实施例中，该占空比模块被配置成自动响应于期望的色点和期望的光通量至少其中之一的变化，而确定第二占空比。

在各种实施例中，该控制器包括移相模块，其被配置成对该各自的脉宽调制信号进行移相，并且将该组合峰值电流确定为该各自脉宽调制信号总和的平均值。在至少一个实施例中，移相模块被配置成使组合峰值电流最小化。在一些实施例中，该移相模块被配置成使该照明系统的闪烁率最小化。在包括耦合至该多个固态光源的每个固态光源的电源的实施例中，该移相模块被配置成使该电源单元的操作所产生的电磁干扰最小化。