用于减少光传感装置的噪音的照明系统和方法
【专利说明】用于减少光传感装置的噪音的照明系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2014年10月24日提交的、名称为“低反馈LED功率监控系统(LOff-FEEDBACK LED POWER MONITOR SYSTEM) ”的美国临时专利申请N0.62/068，552 的优先权，上述申请的全部内容出于所有目的通过引用结合于此。
技术领域
[0003]本说明书涉及用于增加照明系统的效率和有效性的系统和方法，所述照明系统包括发光装置和光传感装置。
【背景技术】
[0004]感光表面的固化包括监控由固态照明装置(例如，发光二极管(LED))发射的辐照光线辐照到所述感光表面，以证实所述照明装置的操作和性能。通常，照明系统包括设置为与LED尽可能近的光传感装置(例如，光电二极管)，以检测从固态照明装置发射的最大量的光。例如，为了测量所发射的光强度，光电二极管可以直接位于LED阵列上。
[0005]本发明在这里已经意识到上述照明系统的潜在问题。也就是，感光表面可能具有反射性能，这会引起一定量的光被反射回LED阵列和光电二极管。当从感光表面反射回到LED阵列和光电二极管的光(这里被称为回归反射(retro-reflected)光)被光电二极管感知到时，会引起对所发射的光的测量错误。并且，将光电二极管放置得特别接近LED(例如直接放在LED阵列上)，使得照明系统非常容易受回归反射光的影响，从而极大地降低了照明系统的操作和性能。还并且，当LED阵列的控制基于光电二极管测量时，由光电二极管处的回归反射光引起的测量错误能够引起照明系统控制问题。
【发明内容】
[0006]至少部分地解决前述问题的一种途径包括一种方法。所述方法包括:利用发光装置提供大体上沿第一轴线的光；利用沿第二轴线定向的光传感装置感知所述光能，其中，所述第二轴线被大体上被定向为与所述第一轴线正交；以及响应于所感知的光能来调整所述光能。
[0007]在另一个示例中，所述方法可以包括:利用发光装置提供沿第一轴线的光能，用于对可固化工件进行固化；经由沿第二轴线定向的光传感装置感知所述光能，所述第二轴线大体上与所述第一轴线正交；以及响应于所感知的光能来调整所述工件的固化。
[0008]在另一个示例中，一种照明系统可以包括:定向为发射大体上沿着第一轴线的光能的发光装置，所述光能用于对固化工件进行固化；沿第二轴线方向定向的光传感装置，用于测量从所述发光装置发射的所述光能，所述第二轴线大体上与所述第一轴线正交；以及控制器，包括非暂时性可执行指令，以响应于所测量的光能来调整所述工件的固化。
[0009]以这种方式，能够达到减小光传感装置上的回归反射光的量、减少所述光传感装置的测量错误、以及增加所述照明系统的控制和整体性能的技术效果。
[0010]应该理解的是，上述
【发明内容】
简要地形成思想的选择，该思想在说明书中进一步详细描述。这并不意味着识别出的关键或重要的特征，所主张权利的主题由权利要求书唯一地确定，接下来是详细的说明。并且，所主张权利的主题并不限于解决以上记录的任何缺陷的实施方式或者本公开的任意部分中。
【附图说明】
[0011]图1示出照明系统的示意图。
[0012]图2示出包括发光装置和光传感装置的照明系统的示例。
[0013]图3示出用于图2的照明系统的互阻抗放大器的示例性电路图。
[0014]图4示出用于操作图2中示出的照明系统的示例性方法的流程图。
[0015]图5A-5C示出如图2中描述的照明系统的一部分的示意图。
【具体实施方式】
[0016]本说明书涉及到一种具有发光装置的方法，该方法包括一个或多个发光二极管(LED)和光传感装置(例如光电二极管)。图1是光反应系统10的框图，光反应系统10包括发光子系统12、控制器108、电源102和冷却子系统18。光反应系统也可以包括至少一个发光装置(例如LED阵列20)和至少一个光传感装置，该光传感装置具有一个或多个光传感表面。图2示出照明系统的一个示例，所述照明系统包括发光装置(例如LED阵列20)和光传感装置，所述发光装置发射出大体上沿着第一轴线方向的光能，所述光传感装置被定位或定向于大体上沿着与第一轴线正交的第二轴线。图3举例说明了监控光伏电流并将可变前向偏置电位应用到控制器的电路的示例，控制器将电流提供到发光装置。图4示出实施这里描述的发光子系统12的方法的示例。图5A-5C示出图2的照明系统的部分。
[0017]现在参考图1和图2，发光子系统12可以包括一个或多个发光装置110。发光装置110例如可以是发光二极管(LED)元件。选择多个发光装置110以提供辐照输出24。辐照输出24指向工件26。返回的辐照28 (例如回归反射光260)可以从工件26回到发光子系统12，或者回到邻近发光装置110的位置。回归反射光260可以指任何反射回发光装置110的光，并且可以包括从工件26、反射表面218、折射透镜250反射的光，来自除了发光装置I1之外的光源的光，以及其他回归反射光。从被辐照的工件26回归反射的光的量可以取决于工件26的被辐照表面的特性。例如，，对于较多的镜面辐照表面而言，返回到发光装置110的回归反射光比较少的镜面辐照表面要多；对于来自较多漫反射表面的回归反射光将更多地被扩散，并且朝向发光装置110的回归反射光可能就减少了。
[0018]发光子系统12的单个半导体元件或发光装置110 (例如LED)可以由控制器108来控制。在一实施方式中，控制器108包括信息处理系统，该信息处理系统包括暂时的随机存取存储器(RAM) 231、一个或多个处理资源(例如中央处理单元(CPU) 230或硬件或软件控制逻辑)、非暂时性ROM 232、和/或其他类型的非易失性存储器。控制器108可以经由输出(例如，输出信号)235来控制第一组的一个或多个单个的LED元件以发射第一强度、波长等的光，同时控制第二组的一个或多个单个的LED元件以发射不同的第二强度、波长等的光，其中，输出235包括电流控制装置(例如场效应晶体管和/或双极晶体管)。第一组的一个或多个单个的LED元件可以在同一阵列的半导体元件内，或者可以来自多于一个阵列的半导体元件中。
[0019]辐照输出24可以经由耦合光学器件30指向工件26。如果使用耦合光学器件30的话，耦合光学器件30可以被实施为各种不同形式。例如，耦合光学器件可以包括插在提供辐照输出24的发光装置110和工件26之间的一个或多个层、材料或其他结构。作为一种实施例，耦合光学器件30可以包括一个或多个透镜，以提高辐照输出24的聚集、收缩、准直或者其它方面的质量或有效数量。作为另一种实施例，耦合光学器件30可以包括一个或多个反射表面(例如反射镜)以反射和/或准直福照输出24的部分或全部。例如，反射镜204的反射表面218可以安置于发光装置110和工件26之间，并且可以将辐照输出24的部分或全部向工件26反射和/或准直。并且，折射透镜250可以安置在反射镜204的反射表面218和工件26之间的位置。耦合光学器件30还可以包括微反射镜阵列和微透镜阵列，微反射镜阵列设置在发光装置110和工件26之间，微透镜阵列设置在微反射镜阵列和工件26之间。在使用这些微反射镜阵列和微透镜阵列时，提供辐照输出24的每个发光装置110可以以一一对应的方式设置在各自的微反射镜中，每个微反射镜可以包括对应的微透镜。每个微反射镜可以将来自每个各自的发光装置110的辐照输出的部分或全部进行反射和/或准直，并且每个微透镜还可以将来自每个各自的发光装置110的辐照输出的部分或全部进行准直。
[0020]—个或多个光传感装置36可以用于对来自发光装置110的辐照输出24进行监控、传感或测量。如图1所示，光传感装置可以安置在耦合光学器件30处，以下进行详细描述。
[0021]耦合光学器件30的每个层、材料或其他结构可以具有所选择的折射率。通过适当地选择每个折射率，辐照输出24的路径中的层、材料或其他结构之间的界面处的反射可以被选择性地控制。例如，通过经由耦合光学器件(例如，锥形反射镜)来控制插在半导体元件和工件26之间的所选界面处的这些折射率之间的差别，可以减小、消除或最小化在那些界面上的反射，从而加强了辐照输出24在那些界面处的传输，使得最大程度地传递到工件
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[0022]耦合光学器件30可以用于各种目的。除了别的以外，示例性的目的包括:保护发光装置110，保持与冷却系统18有关的冷却液，聚集、收缩和/或准直辐照输出24，聚集、指向或拒绝返回的辐照28，或者用于其他目的，耦合光学器件30可以单独用于上述各个目的或同时用于多个目的。又例如，光反应系统10可以采用耦合光学器件30以加强辐照输出24的有效质量或数量，特别是当传递到工件26的目标区域时。
[0023]所选的多个发光装置110可以经由耦合电子设备22被耦合到控制器108，以将数据提供到控制器108，控制器108包括CPU 230,ROM 232,RAM 231以及一个或多个输入(例如，输入信号)236和输出(例如，输出信号)235。在一个不例中，控制器108可以从输入236接收数据，其中输入236可以包括从互阻抗放大器275接收的数据。在一个示例中，互阻抗放大器275可以将来自一个或多个光传感装置202的电流转换成电压。在一个示例中，控制器108也可以被实施为经由通过一个或多个输出235送出的非暂时性可执行指令控制发光装置110。控制器108也可以被连接到每个电源102和冷却子系统18，并且可以被实施为控制每个电源102和冷却子系统18。并且，控制器108可以接收来自电源102和冷却子系统18的数据。
[0024]由控制器108从电源102、冷却子系统18、以及发光子系统12中的一个或多个接收的数据可以是各种类型的。例如，所述数据可以代表与所耦合的半导体元件(例如，发光装置110和光传感装置202)关联的一个或多个特性。又例如，所述数据可以代表与各自的冷却子系统18、电源102、或提供数据的冷却子系统18关联的一个或多个特性。又例如，所述数据可以代表与工件26关联的一个或多个特性(例如，指向工件的辐照输出能量或光谱成分)。并且，所述数据可以代表这些特性的一些组合。
[0025]在收到任何这些数据后，控制器108可以被实施为响应那些数据。例如，响应于来自任何这些组件的数据，控制器108可以被实施为控制电源102、冷却子系统18、以及发光子系统12中的一个或多个(包括一个或多个这些所耦合的半导体元件)。例如，响应于来自发光子系统12的光传感装置202的光传感表面255的数据(该数据表明工件26的一个或多