微型led幅度控制系统
1.相关申请本技术要求2019年8月23日提交的题为“微型led幅度控制系统”的第62/890853号美国临时专利申请和2020年8月19日提交的题为“微型led幅度控制系统”的第16/997058号美国专利申请的优先权的权益，它们的内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
2.本发明总体上涉及改善图像性能的微型发光二极管（led）脉宽调制（pwm）电路和幅度控制系统。该技术在基于大的微型led像素阵列的照明系统中是可使用的。
背景技术：
3.用于显示或成像的微型led阵列是照明和显示行业中的新兴技术。微型led阵列包含数千到数百万个微观led像素的一个或多个阵列，这些微观led像素主动发射光并且可以被单独控制。与传统的液晶显示器（lcd）或有机led（有机发光二极管）显示器相比，微型led可以具有更高的亮度和更好的能效，使其对于诸如电视、机动车前灯、移动电话、家庭、房屋、或建筑照明的应用具有吸引力。
4.为了显示图像，调节阵列上不同位置处的各个微型led像素的电流水平。可以使用以特定频率打开和关闭像素的脉宽调制（pwm）控制系统。通常，每个led模块由pwm电流源驱动，该pwm电流源以特定频率并以打开时间与周期的特定比率（常常称为占空比）接通和关断。在pwm操作期间，通过像素的平均直流（dc）是电流幅度与导通时间和周期或循环时间之间比率（称为占空比）的乘积，如下面的等式中所描述：（等式1）在该等式中，i
avg
是平均像素电流，i
ampi
是图像幅度，并且di是像素占空比。电流源的pwm占空比和电流幅度可以不同，以实现应用所需的每个led模块的单独控制。在传统的基于pwm的成像技术中，系统控制单元基于图像确定每个像素的占空比值，并通过图像数据帧将它们发送到led像素、像素控制单元、和各种驱动电路。电流幅度可以对所有像素保持相同，并且可以在不同图像之间变化。因此，单独的占空比设定了图像的图案，而幅度是用于调节整个阵列的亮度的一个常量或一个集合变量（collective variable），从而提供全局调光。调光功能也可以通过调节占空比来实现。
5.不幸地，当选定的电流密度与提供峰值外部量子效率（eqe）的电流密度不匹配时，这种类型的传统pwm调光可以导致低效的功率利用。eqe是从led发射的光子数与穿过器件的电子数之比的度量。对于已经面临严重功率问题的led的大矩阵像素阵列来说，器件的低eqe可以具有特别的重要性。数千个发光像素的单独的光强度可能需要用节能技术来控制，该节能技术使浪费的功率使用最小化并减少不利的热效应。
技术实现要素：
6.在一个实施例中，用于led阵列的控制系统依赖于定义第一组单独寻址的led像素
和第二组单独寻址的led像素，其中第一组包括平均电流不小于q点处的电流的像素并且第二组包括平均电流小于q点处的电流的像素。选择性地调制提供给第一组单独寻址的led像素的幅度信号，同时进一步提供固定占空比脉宽调制信号。在一些实施例中，占空比可以是dc模式100%占空比。提供给第二组单独寻址的led像素的幅度信号被固定，并且还提供了调制占空比。
7.在一些实施例中，单独寻址的led像素还包括矩阵像素阵列。
8.在一些实施例中，第一组的幅度信号被设定为i
ampi
×di
。
9.在一些实施例中，第二组的幅度信号被设定在q点处，并且占空比被设定为di×iampi
/iq。
10.在一些实施例中，确定单独寻址的led像素的附加的组，每组具有定义的幅度。
11.在一些实施例中，用于led阵列的控制系统包括第一组单独寻址的led像素和第二组单独寻址的led像素、以及能够选择性地调节幅度信号的dac模块。与dac模块一起作用的脉宽调制器可以用于向第一组led像素供应与固定占空比和调制幅度对应的第一信号。在一些实施例中，占空比可以是dc模式100%占空比。第二组led像素被供应有第二信号，该第二信号被调制以通过用dac模块设定信号幅度并调制占空比来维持到led像素的平均像素电流不变。
12.在一些实施例中，dac模块还包括多个dac单元。dac模块可以被配置成选择性地调节提供给多组单独寻址的led像素中的每一组的幅度信号。
13.在一些实施例中，单独寻址的led像素呈现由图像处理单元提供的图像。
14.在一些实施例中，确定多组单独寻址的led像素。
15.在一些实施例中，第二组具有低于提供给第一组的幅度信号的固定的幅度信号。第二组也可以具有固定的幅度，以接近峰值eqe效率并降低整体系统功率使用。
16.在一些实施例中，用于led阵列的控制方法包括提供第一组单独寻址的led像素和第二组单独寻址的led像素。第一组被供应有与固定占空比对应的脉宽调制信号、和调制幅度信号。在一些实施例中，固定占空比是dc模式100%占空比。第二组被供应有与调制占空比对应的脉宽调制信号、和固定幅度信号。可以确定单独寻址的led像素的附加的组，每组具有定义的幅度。
附图说明
17.图1a示出了具有eqe对电流密度曲线的传统曲线图；图1b是流程图，其示出了诸如相对于图1a所见的、呈现了各个像素的eqe对电流密度曲线的led矩阵阵列的控制过程；图2a是曲线图，其示出了选择性地调制的占空比和幅度的曲线图；图2b是流程图，其示出了诸如相对于图2a所见的led矩阵阵列的控制过程；图3a是曲线图，其示出了各种分组的选择性地调制的占空比和幅度的曲线图；图3b是流程图，其示出了诸如相对于图3a所见的led矩阵阵列的控制过程；以及图4是具有由图像处理模块驱动的pwm生成器的像素矩阵微型led阵列系统的一个实施例；以及图5是诸如相对于图4所讨论的矩阵微型led阵列系统的芯片级实施方式的一个实
施例。
具体实施方式
18.各种技术、设备或系统可以用于改善微型led阵列系统的整体功率效率。例如，在一些实施例中，可以使用不同的pwm电流幅度来驱动高流明像素的相应子集。又一种技术涉及定义适用于各种像素分组的多个幅度步长。除了修改led像素操作之外，在考虑到像素驱动器和互连设计之后，可以改变用于最小化总功率损耗的最佳操作电流。这些技术、设备或系统的使用可以由于较小的幅度而提供较低的最小平均电流，并有效地增加阵列的动态电流范围。
19.这些改善的功率效率技术中的一些相对于图1a的曲线图100进行了对比，这有助于说明led的传统pwm调光如何可能不一定以最高效率操作。如轴102所示的外部量子效率（eqe）是可以帮助确定led效率的参数。eqe是led电流密度的函数，如轴104所示。通常，eqe值越大，效率越高。图1a的曲线图100示出了eqe对电流密度曲线的示例。在这个示例中，曲线106具有eqe，其峰值被称为电流密度的q点110。在电流密度小于q点110（诸如l点112）的eqe值时，或者在电流密度大于q点110（诸如m点114和n点116）的电流密度时，eqe减小。如果pwm控制系统选择与q点110处的电流密度（等于像素区域上的电流幅度）对应的电流幅度，则像素阵列的效率被优化。然而，在许多应用中，情况往往并非如此。为了在有限的led管芯区域内实现最大的功率和光输出，pwm幅度通常被设计成让密度落在m点114或者甚至n点116，而不是q点110。由于在现有的微型led阵列中所有led像素的幅度都是相同的，因此所有像素的运行效率都低于它们的能力。
20.如前所述，在一个实施例中，通过使用与阵列的另一个像素子集不同的pwm电流幅度来使像素矩阵中的高流明像素子集被驱动，可以实现改善的功率效率。为了准确呈现图像，最高流明像素的操作模式（100%的占空比）不可以改变。高流明像素需要以最大幅度或以最大图像幅度在dc模式下运行。然而，对于占空比小于一的像素，有可能增加占空比并减小幅度，同时仍然维持由图像数据所需的相同平均电流。由于幅度减小，电流密度可以从图1a的曲线106的右侧朝向q点110移动，并且因此eqe可以改善。
21.在一些实施例中，可以朝向图1a中的q点110单独调节每个像素的幅度。同时，可以调制占空比以维持平均像素电流不变。参考等式（1）、图像占空比、和图1中的eqe曲线，像素可以分成两类：1）对于平均电流不小于q点处的电流或iq的像素：可以将幅度调制为i
ampi
×di
，其中占空比固定在（例如，80%、90%或100%，更小的百分比，或其间的某个百分比）。在一些实施例中，占空比可以是一（1）或dc模式。这是朝向q点的最大可实现调制；2）对于平均电流小于iq的像素：幅度可以固定在iq，因为进一步将其降低到iq以下会降低eqe。占空比变为di×iampi
/iq。
22.在一些实施例中，对系统的修改——包括但不限于像素驱动器和互连的改变——可以用于移动最佳操作电流以获得最小的总损耗。例如，将pwm信号改变为i
ampi
×di
的dc电流将导致互连的电阻损耗从i
ampi
^2
×di
减小到i
ampi
^2
×di
^2。这也意味着，尽管led eqe峰值在图1中的q点，但电阻损耗随着平均电流超过该点而保持降低。因此，取决于具体设计中相对于电阻损耗的形状的eqe曲线的形状，最佳平均电流可以从q点移动到较低值。
23.图1b是流程图120，其示出了诸如相对于图1a所见的、呈现了各个像素的eqe对电流密度曲线的led矩阵阵列的控制过程120。控制过程120的实施方式包括使用可控占空比对led矩阵阵列中的至少一些像素或像素组单独供电。控制过程可以被实施为在启动时、当图像改变时、以预定义的时间间隔、或持续地调节功率。在一些实施例中，pwm控制可以由连接到led管芯的印刷电路板上的控制器或功率管芯或者由附接到led管芯的互补金属氧化物半导体（cmos）或其他管芯上的控制器或功率管芯在外部提供。
24.如流程图120中所见，在步骤122中，识别平均电流不小于q点处的电流的第一组像素。在步骤124中，识别平均电流小于q点处的电流的第二组像素。在步骤126中，选择性地调制的幅度信号被提供给第一组像素，使得提供脉宽调制信号的固定占空比。在步骤128中，幅度信号被固定，以向第二组像素提供脉宽调制信号的调制占空比。必要时可以重复此过程。
25.相对于图2a和图2b描述了具有单独的、无级的（stepless）像素幅度调节的另一实施方式。可以提供微型led阵列，并且微型led阵列可以具有范围为1%至100%的图像占空比（di，轴202）和调制占空比（d
mod
，轴204）。iqn——在eqe达到峰值（0.35）的场合的最佳幅度——被归一化为图像幅度。为了简化，仅考虑led损耗。这在图2a的曲线图200中示出。
26.下表1示出了相对于图2a所示的系统的无级像素幅度调节的具体示例值：图像占空比，di调制幅度，i
ampmod
（归一化为图像幅度）调制占空比，d
moddi
≥35%di100%di《35%0.35di/0.35表1。
27.由于电流被归一化为图像幅度，因此等式（1）中的归一化平均电流变为1*di，等于di。因此，如图2a中所见，对于调制占空比212，当平均电流di高于0.35的iqn值时，像素以di的归一化幅度在dc模式下运行。当di低于35%时，调制幅度214固定在0.35，并且占空比变为di/0.35。
28.图2b是流程图220，其示出了诸如相对于图2a讨论的led矩阵阵列的控制过程220。类似于相对于图1b讨论的实施方式，控制过程220的实施方式包括使用可控占空比对led矩阵阵列中的至少一些像素或像素组单独供电。控制过程可以被实施为在启动时、当图像改变时、以预定义的时间间隔、或持续地调节功率。在一些实施例中，脉宽调制控制可以由连接到led管芯的印刷电路板上的控制器或功率管芯或者由附接到led管芯的cmos或其他管芯上的控制器或功率管芯在外部提供。
29.如流程图220中所见，在步骤222中，为具有占空比的像素识别iqn设定点。在步骤224中，当像素的平均电流di高于iqn设定点时，调制幅度被设定为具有100%调制占空比的di的归一化幅度。在步骤226中，当像素的平均电流di低于iqn设定点时，调制幅度被固定并且占空比被设定为di除以iqn。必要时可以重复此过程。
30.另一种方法可以基于在与图1中m点114或n点116对应的图像幅度以及最佳q点110之间定义多个幅度步长。可以基于图像占空比将像素分成几组，并且每组可以具有一个共同的幅度值。对于每个像素组，幅度调制可以通过在dc模式下操作具有最高图像占空比的像素来确定。否则，如果调制幅度进一步减小，则该组内那些最亮像素的平均电流将低于图像水平。其余像素可以以调制的幅度和占空比在pwm模式下操作。
31.在一个示例中，每个像素组的调制可以属于以下两类之一：1）对于最亮像素的平均电流不小于最佳电流iq的组，幅度可以被调制为i
ampi
×dimax
，其中d
imax
是该组的最大图像占空比。因此，每个像素的占空比被调节为di/d
imax
，其中di是每个像素的图像占空比；2）对于最亮像素的平均电流小于iq的组：幅度可以固定在iq。因此，每个像素的占空比被调节为di×iampi
/iq，其中di为每个像素的图像占空比。
32.由于多组调制依赖于幅度调制的有限水平，因此计算可以比相对于本文别处描述的图3a、图3b和图4而描述的计算更简单。然而，效率改善可能不太大，因为每组内的一些像素可以在pwm而不是dc模式下运行。随着步长增加到无穷大，这两种方法将是相同的。
33.图3a是曲线图300，其示出了基于为各种像素分组定义多个幅度步长的曲线图。下表2示出了具有四（4）组的基于步长的调制方法的具体示例值：
组号图像占空比，di调制幅度，i
ampmod
（归一化为图像幅度）调制占空比，d
mod
175%《di≤100%1di250%《di≤75%0.75di/0.75325%《di≤50%0.5di/0.541%《di≤25%0.35di/0.35
表2。
34.显然的是，组1至组3具有相同的25%的占空比增量，而组4具有24%的增量。对于组1、组2和组3，调制幅度是组内最亮像素的平均电流，分别为1、0.75和0.5。相应的调制占空比是平均电流di除以调制幅度，即di、di/0.75和di/0.5。对于组4，因为0.35的iqn值大于最亮像素的平均电流0.25，所以幅度设定为0.35。占空比变为di/0.35。这由图3a图示地（graphically）说明。
35.图3b是流程图320，其示出了诸如相对于图3a所讨论的led矩阵阵列的控制过程320。类似于相对于图1b和图2b讨论的实施方式，控制过程320的实施方式包括使用可控占空比对led矩阵阵列中的至少一些像素或像素组单独供电。控制过程可以被实施为在启动时、当图像改变时、以预定义的时间间隔、或持续地调节功率。在一些实施例中，pwm控制可以由连接到led管芯的印刷电路板上的控制器或功率管芯或者由附接到led管芯的cmos或其他管芯上的控制器或功率管芯在外部提供。
36.如流程图320中所见，在步骤322中，识别具有在定义的范围内的占空比的多组像素。在步骤324中，对于不同的调制幅度，最亮的像素具有设定为100%的占空比。在步骤326中，对于每组像素，占空比在定义的范围内被设定为di除以iqn。必要时可以重复此过程。
37.在前面描述的实施例中，通过使用合适的照明逻辑和控制模块和/或pwm模块为每个led像素设定适当的脉宽，可以单独控制和调节强度。这相对于图4说明，图4示出了适于控制像素矩阵微型led阵列的像素矩阵照明控制系统400，该像素矩阵微型led阵列可以包含主动发射光并被单独控制的数千到数百万个微观led像素。为了以导致图像显示的图案或序列发射光，根据具体图像单独调节阵列上不同位置处的微型led像素的电流水平。
38.图4中示出了促进系统400中的有效功率使用的处理模块。系统400包括能够实施幅度和占空比的像素或组像素级控制的控制模块402，诸如使用相对于图1a-图1b、图2a-图2b和图3a-图3b描述的过程所讨论的。在一些实施例中，系统还包括：用于生成、处理或传输
图像的图像处理模块404；以及被配置为传输所需要的控制数据或指令的数字控制接口406，诸如内部集成电路（i2c）、串行外围接口（spi）、控制器局域网（can）、通用异步传输器/接收器（uart）等。数字控制接口406和控制模块402可以包括系统微控制器和被配置为从外部设备接收控制输入的任何类型的有线或无线模块。举例来说，无线模块可以包括蓝牙、zigbee、z波、mesh、wifi、近场通信（nfc），和/或可以使用对等（peer to peer）模块。微控制器可以是任何类型的专用计算机或处理器，其可以嵌入在led照明系统中，并且被配置为或可配置为从有线或无线模块或led系统中的其他模块接收输入，并且基于此向其他模块提供控制信号。由微控制器或其他合适的控制模块402实施的算法可以在计算机程序、软件或固件中实施，所述计算机程序、软件或固件结合在非暂时性计算机可读存储介质中，用于由专用处理器执行。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器（rom）、随机存取存储器（ram）、寄存器、高速缓冲存储器、和半导体存储设备。该存储器可以作为微控制器的一部分被包括，或者可以在印刷电路或电子板之上或之外的其他地方被实施。
39.如本文使用的术语“模块”可以指设置在各个电路板上的电气和/或电子部件，这些电路板可以焊接到一个或多个电子板。然而，术语模块也可以指提供类似功能的电气和/或电子部件，但是电气和/或电子部件可以在相同区域中或在不同区域中单独焊接到一个或多个电路板。
40.如将要领会的，在一些实施例中，调制计算可以由控制模块402通过直接生成调制图像来完成。替代地，可以处理或以其他方式转换标准图像文件以提供调制。在图像处理模块404中为所有像素处理主要包含pwm占空比值的图像数据。由于幅度是固定值或很少改变的值，因此幅度相关的命令可以通过数字接口（诸如前面讨论的有线或无线接口）单独给出。控制模块402解释数字数据，该数字数据然后可以被pwm生成器412用来生成用于像素的调制pwm信号d
mod
，并且被dac模块410用来生成用于获得所需电流源幅度的控制信号。接下来，调制幅度和pwm占空比被耦合到包含m个像素单元的像素矩阵420。每个像素单元由微型led、具有调制占空比的pwm开关、和具有调制幅度的电流源构成。
41.在一些实施例中，dac模块410可以包含多个dac单元，其总数为n且不超过像素总数m。调制分辨率或步长确定dac模块410的操作所需要的位数。更精细的分辨率或增加的幅度步长数可以需要更多位和更大的dac模块。例如，相对于图2a-图2b说明的幅度分割方法可以包括多个2位dac单元，而相对于图3a-图3b说明的更复杂的分组幅度方案可以包括更多位并消耗更多处理功率。
42.图5更详细地示出了支持诸如相对于图4所讨论的功能的系统500的芯片级实施方式的实施例。系统500包括命令和控制模块516，该命令和控制模块516能够为诸如相对于图1b、图2b、图3b和图4讨论的电路和过程实施幅度和占空比的像素或组像素级控制。在一些实施例中，系统500还包括帧缓冲器510，用于保存可以供应给有源led矩阵520的生成的或处理的图像。其他模块可以包括被配置为传输控制数据或指令的数字控制接口，诸如内部集成电路（i2c）串行总线（512）或串行外围接口（spi）（514）。
43.在操作中，系统500可以从车辆或其他源接收经由spi接口514到达的图像或其他数据。连续的图像或视频数据可以存储在图像帧缓冲器510中。如果没有图像数据可用，则保存在备用图像缓冲器511中的一个或多个备用图像可以被引导到图像帧缓冲器510。这种备用图像可以包括例如与法律允许的车辆近光头灯辐射图案一致的强度和空间图案，或者
用于建筑照明或显示的默认光辐射图案。
44.在操作中，图像中的像素用于定义有源的（in the active）对应led像素的响应，其中led像素的强度和空间调制基于（多个）图像。为了减少数据速率问题，在一些实施例中，像素组（例如5
×
5块）可以作为单个块来控制。在一些实施例中，支持高速度和高数据速率操作，其中来自连续图像的像素值能够以30hz和100hz之间的——其中60hz是典型的——速率作为图像序列中的连续帧被加载。脉宽调制可以用于控制每个像素以至少部分地取决于保存在图像帧缓冲器510中的图像的图案和强度来发射光。
45.在一些实施例中，系统500可以经由v
dd
和v
ss
引脚接收逻辑功率。有源矩阵通过多个v
led
和v
cathode
引脚为led阵列控制供电。spi 514可以使用具有单个主设备的主从架构来提供全双工模式通信。主设备发起用于读取和写入的帧。通过利用各个从设备选择（ss）线进行选择来支持多个从设备。输入引脚可以包括主输出从输入（mosi）、主输入从输出（miso）、芯片选择（sc）和时钟（clk），所有这些都连接到spi接口514。spi接口514连接到地址生成器、帧缓冲器和备用帧缓冲器。像素可以通过命令和控制模块（例如，在输入到帧缓冲器之前通过功率门控，或者在从帧缓冲器输出之后经由脉宽调制或功率门控）进行参数设定以及信号或功率修改。spi接口514可以连接到地址生成器模块518，该地址生成器模块518进而向有源矩阵520提供行和地址信息。地址生成器模块518进而可以向帧缓冲器510提供帧缓冲器地址。
46.在一些实施例中，命令和控制模块516可以经由i2c串行总线512进行外部控制。可以支持具有7位寻址的时钟（scl）引脚和数据（sda）引脚。命令和控制模块516可以包括一个数模转换器（dac）和两个模数转换器（adc）。这些分别用于为连接的有源矩阵设定v
bias
，帮助确定最大vf，以及确定系统温度。还连接了振荡器（osc），以设定有源矩阵520的脉宽调制振荡（pwmosc）频率。在一个实施例中，还存在旁路线路，以允许出于诊断、校准或测试目的对有源矩阵中的各个像素或像素块进行寻址。有源矩阵520可以进一步由用于寻址各个像素的行和列选择来支持，这些像素被供应有数据线、旁路线、pwmosc线、v
bias
线和vf线。
47.如将要理解的，在一些实施例中，所描述的电路和有源矩阵led 520可以被封装，并可选地包括连接用于供电和控制由半导体led产生的光的底座或印刷电路板。在某些实施例中，印刷电路板还可以包括电过孔、散热器、接地层（ground plane）、电迹线、和倒装芯片，或其他安装系统。底座或印刷电路板可以由任何合适的材料（诸如陶瓷、硅、铝等）形成。如果底座材料是导电的，则在基板材料之上形成绝缘层，并且在绝缘层之上形成金属电极图案。底座可以充当机械支撑，在led上的电极和电源之间提供电接口，并且还提供散热。
48.在一些实施例中，有源矩阵520可以由各种类型、大小和布局的发光元件形成。在一个实施例中，可以使用单独可寻址的发光二极管（led）的一维或二维矩阵阵列。通常可以使用n
×
m阵列，其中n和m分别在二和一千之间。各个led结构可以具有正方形、矩形、六边形、多边形、圆形、弓形或其他表面形状。led组件或结构的阵列可以布置在几何上笔直的行和列、交错的行或列、弯曲的线、或者半随机或随机布局中。led组件可以包括多个led，也支持这些led形成为单独可寻址的像素阵列。在一些实施例中，可以使用到led的导线的径向或其他非矩形网格布置。在其他实施例中，可以使用到led的导电线的弯曲、缠绕、蜿蜒、和/或其他合适的非线性布置。
49.在一些实施例中，可以使用微型led（
µ
led或uled）的阵列。uled可以支持横向尺寸
小于100
ꢀµ
m乘100
ꢀµ
m的高密度像素。在一些实施例中，可以使用具有直径或宽度约为50
ꢀµ
m或更小的尺寸的uled。这种uled可以用于通过将包括红色、蓝色和绿色波长的uled紧密排列来制造彩色显示器。在其他实施例中，uled可以被限定在单片氮化镓（gan）或其他半导体基板上，形成在分段的、部分或完全分开的半导体基板上，或者单独形成或面板组装为uled的分组。在一些实施例中，有源矩阵520可以包括位于厘米级面积或更大的基板上的少量uled。在一些实施例中，有源矩阵520可以支持具有数百、数千或数百万个led的uled像素阵列，这些led一起位于厘米级面积的基板或更小的基板上。在一些实施例中，uled可以包括大小在30微米和500微米之间的led。在一些实施例中，发光像素阵列中的每个发光像素可以被定位成相隔至少1毫米，以形成稀疏的led阵列。在其他实施例中，发光像素的稀疏led阵列可以被定位成相隔小于1毫米，并且可以相隔开范围从30微米至500微米的距离。led可以嵌入固体或柔性基板中，该基板可以是至少部分透明的。例如，发光像素阵列可以至少部分地嵌入玻璃、陶瓷或聚合材料中。
50.诸如本文所讨论的发光矩阵像素阵列可以支持从光分布的细粒度（fine-grained）强度、空间、和时间控制中获益的应用。这可以包括但不限于从像素块或各个像素发射的光的精确空间图案化。取决于应用，发射的光可以是光谱上截然不同的、随时间自适应的、和/或环境响应的。发光像素阵列可以以各种强度、空间或时间图案提供预编程的光分布。发射的光可以至少部分地基于接收的传感器数据，并且可以用于光学无线通信。相关联的光学器件在像素、像素块或器件级别上可以是截然不同的。示例发光像素阵列可以包括具有高强度像素的共同控制的中心块的器件，该高强度像素具有相关联的公共光学器件，而边缘像素可以具有单独的光学器件。由发光像素阵列支持的常见应用包括视频照明、机动车前灯、建筑和区域照明、街道照明、和信息显示。
51.发光矩阵像素阵列可以用来选择性地和自适应地照亮房屋或区域，以改善视觉显示或降低照明费用。另外，发光像素阵列可以用来投影用于装饰性运动或视频效果的媒体立面（media facades）。与追踪传感器和/或相机结合，选择性照亮行人周围的区域可以是可能的。光谱上截然不同的像素可以用来调节照明的色温，以及支持具体波长的园艺照明。
52.街道照明是可以受益于发光像素阵列的使用的应用。单个发光阵列可以用来模拟各种街灯类型，从而允许例如通过适当地激活或停用选定像素来在类型i线性街灯和类型iv半圆形街灯之间切换。另外，可以通过根据环境条件或使用时间而调节光束强度或分布来降低街道照明费用。例如，当不存在行人时，可以减少光强度和分布区域。如果发光像素阵列中的像素在光谱上截然不同，则可以根据相应的白天、黄昏、或夜晚条件来调节光的色温。
53.发光阵列也适用于支持要求直接或投影显示的应用。例如，警告、紧急情况、或信息标志都可以使用发光阵列来显示或投影。这允许例如颜色改变的或闪烁的出口标志被投影。如果发光阵列由大量像素构成，则可以呈现文字或数字信息。也可以提供方向箭头或类似指示符。
54.车辆头灯是一种要求大像素数量和高数据刷新速率的发光阵列应用。仅主动照亮道路的选定部分的机动车前灯可以用来减少与迎面而来的驾驶员的眩光或目眩相关联的问题。将红外相机用作传感器，发光像素阵列仅激活照亮道路所需要的那些像素，同时停用可能使行人或迎面而来的车辆的驾驶员目眩的像素。另外，可以选择性地照亮道路外的行
人、动物、或标志，以改进驾驶员的环境意识。如果发光像素阵列中的像素在光谱上截然不同，则可以根据相应的白天、黄昏、或夜晚条件来调节光的色温。一些像素可以用于光学无线的车辆对车辆通信。
55.led光模块可以包括单独的或者与初级或次级光学器件（包括透镜或反射镜）结合的矩阵led。为了降低总的数据管理要求，光模块可以限于开/关功能或者在相对少的光强度水平之间切换。不一定支持光强度的全像素级控制。
56.在操作中，图像中的像素用于定义像素模块中对应led像素的响应，其中led像素的强度和空间调制基于（多个）图像。为了减少数据速率问题，在一些实施例中，像素组（例如5
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5块）可以作为单个块来控制。支持高速度和高数据速率操作，其中来自连续图像的像素值能够以30hz和100hz之间的——其中60hz是典型的——速率作为图像序列中的连续帧被加载。与脉宽调制模块结合，像素模块中的每个像素可以被操作，从而以至少部分地取决于保存在图像帧缓冲器中的图像的图案和强度来发射光。
57.受益于前述描述和相关联附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到本发明的许多修改和其他实施例。因此，要理解的是，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。还要理解的是，本发明的其他实施例可以在缺少本文没有具体公开的元件/步骤的情况下实践。在支持软件控制的硬件的那些实施例中，本文描述的方法、过程和实施方式可以在计算机程序、软件或固件中实现，所述计算机程序、软件或固件结合在计算机可读介质中，用于由计算机或处理器执行。计算机可读介质的示例包括电子信号（通过有线或无线连接传输）和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器（rom）、随机存取存储器（ram）、寄存器、高速缓冲存储器、半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移动盘的磁介质、磁光介质、以及诸如cd-rom盘和数字多功能盘（dvd）的光介质。