[发明专利]LED光源和用于调节LED光源的色调或色温的方法

说明书

本申请公开了一种LED光源和用于调节LED光源的色调或色温的方法。在光源中，多个并联LED串或列R、G、B按时间共享同一电流源12.用与LED串串联连接的半导体开关Q1、Q2、Q3将电流分配至LED串。用专用的脉宽调制颜色控制信号C1、C2、C3控制各半导体开关和相应LED串。脉宽调制控制信号控制半导体开关Q1、Q2、Q3和LED串R、G、B每次一个顺序地激活，并在相应脉宽调制控制信号C1、C2、C3限定的时间从公共电流源12获取电流。该控制建立色调和色温调节，其不依赖于共享的电流源的工作。通过两个脉宽调制颜色信号A、B可控制光源的色温或色调调节，且在LED光源中由信号A、B通过逻辑运算(如NOR、XOR、AND运算)形成所需数量的脉宽调制颜色控制信号C1、C2、C3。

技术领域

本发明涉及LED光源，特别地，涉及调节LED光源的色调和色温。

背景技术

LED(发光二极管)照明在各种各样的使用中越来越常见.特别地，LED光源的优点包括它们的能量效率和长的服务寿命。LED光源还可以在车内使用，作为主要照明和夜间照明。另外，LED光源还非常适于实现建筑、船只和其它类似物的安全照明。

RGB(红-绿-蓝)指光的三原色：红、绿和蓝，由这三种颜色可以形成其它颜色和白色。传统的单个LED可以仅发送可以是这三原色之一的单色(单颜色)光。为了产生更多颜色，三个LED可以一起用于RGB混合。原理上，RGBLED为彼此接近放置的三个单色LED，通常在同一封装中，并且LED的颜色为红、绿和蓝。当RGB-LED中的所有LED按比例发出相同的发光强度，并且使用正确类型的光学元件时，RGB-LED发出的光对人眼呈现白色。通过调节光源中不同颜色的LED的发射功率，可以容易地改变RGB-LED的色温.

通常，多数调节方法旨在影响正向电流(forward current)的值。用于调节LED光源的光强的常用方法是使用脉宽调制(PWM)，即调制给送到光源的电力。当通过脉宽调制进行控制时，给送至LED的电流的最大值是恒定的，而电流的平均值通过相对于循环时间调节电流脉冲的长度(导通时间)来控制.典型地，使用高于至少200Hz的开关频率，使得人眼不能检测到光的闪烁。在RGB光源的情况下，每个单色LED或LED串的发光强度被单独地调节，并且每个单色LED或LED串具有自己的恒流调节器。因此，RGB-LED光源的颜色改变和调光(dimming)需要三个PWM信号，每个信号调制给送到一个LED串的电力。这种方案存在一些缺点和问题。光源的电力输入非常像脉冲，并且电流输入在光源的额定电流的0-300％的范围内变化。每个单独的PWM信号的脉冲比率的改变影响色调和调光二者。仅在100％电力(PWM信号的组合脉宽(combined pulse width)为100％)处存在色调的全分辨率。当LED调光时，色调的分辨率变得较差，并且色调在每个步骤处改变.根据恒定电流调节器的容差，相邻LED串的色调和强度不同。LED灯具的升温使得这种现象恶化。

另一种已知的方案是恒流衰减(constant current reduction，CCR)，其中LED正向电流的幅度被线性调节.在这种方案中，每个LED光源的LED串中的每个颜色组件具有其自己的可调节的电流调节器，电流调节器被用来通过单独地调节每个颜色组件的LED串的电流来实现光源的颜色改变和调光。这种方案也存在一些缺点和问题。仅在100％功率处存在色调的全分辨率。当LED光源调光时，色调的分辨率变得较差，并且色调在每个步骤处改变.甚至在100％功率时，颜色的分辨率也差，这是因为LED具有特定的最小电流，LED的工作低于该电流。随着电流的变化，LED的强度并不是线性变化，这使得难以计算色调，并且部分地由于这一现象，色调随着调光而改变。控制光源的微控制器需要检查LED光源中的任一颜色组件的电流不在LED的最小电流之下.如果电流即将低于最小值，则必须关闭有问题的颜色组件，或者将其电流提升至最小水平。由于每个颜色的LED必须具有至少最小电流，因而LED光源中白光的最小强度被限制为LED最小电流的三倍.相邻的LED串的色调和强度根据它们的恒流调节器的容差而不同.LED光源的不均匀的升温使得这一现象恶化。

发明内容