光产生装置和控制该装置的方法

专利名称：光产生装置和控制该装置的方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管(LED)，更具体地，涉及光产生装置和控制该装置的方法。
背景技术：
发光二极管(LED)是以低电压和少量电流工作的光源。与其他光源，诸如电灯、荧光灯等相比，LED效率高并具有长寿命。近年来，随着高亮度LED的开发，还研究了照明装置采用高亮度LED。因为LED照明装置比采用诸如电灯荧光灯等的通常照明装置消耗更少的电力并使用时间也可相对长，因此，其应用将增加。例如，LED模块可以以将多个LED以矩阵形式设在基板(例如，印刷电路板(PCB)) 上的方式来制造。LED模块使得易于将多个LED应用于照明装置上。因为每个LED模块具有多个LED，因此每个LED具有高亮度。然而，传统LED的缺点在于，因为其制造工艺不稳定且它们在使用中老化，所以它们具有相对大的光波长变化。因此，当传统LED被用在峰值波长的特征特别重要的应用中时，它们需要用于控制峰值波长的系统。

发明内容
鉴于上述问题，本发明人做出本发明并提供能够由LED形成峰值波长并精确保持峰值波长的光产生装置。本发明进一步提供控制光产生装置的方法。本发明进一步提供校正根据LED模块中温度变化而变化了的光波长且因此保持 LED模块光波长恒定的技术。本发明进一步提供恒定保持LED模块温度在一定范围内且因此使从LED模块输出的光的波长变化最小化的技术。根据本发明的一个方面，提供了一种光产生装置，其包括LED模块、存储器、LED 模块驱动单元、电流控制器、温度传感器、操作单元、和键入单元。LED模块包括多个LED组， 每个LED组都具有多个LED，其中LED组分别具有不同类型的LED。每个LED组具有相同类型的LED。存储器存储分别用于多个LED组的驱动电流。LED模块驱动单元驱动选定的一个 LED组，以便选定LED组发射光。电流控制器控制流入LED模块驱动单元的驱动电流从而驱动选定LED组。温度传感器感测从选定LED组产生的热。操作单元在选定LED组中LED发射光时，通过参考驱动选定LED组的驱动电流和由温度传感器获得的温度来计算校正驱动电流。操作单元将校正驱动电流传输至电流控制器。键入单元选择一个LED组或多个LED 组。优选，LED模块包括具有以矩阵形式排列的LED的基板、附接至基板下部侧的散热层、和多个穿过基板到达散热层以便将热从LED传输至散热层的传热引脚。
根据本发明另一个方面，提供了控制具有LED模块的光产生装置的方法，该LED模块包括多个LED组，每个LED组具有多个LED，其中LED组分别具有不同类型的LED，每组具有相同类型的LED。该方法包括使用驱动电流来驱动选定LED组中LED ；感测来自被驱动 LED的热并获取对应于该热的温度；通过参考所获得的温度和从LED组发射的光波长来计算校正电流；通过将校正电流加入驱动电流来确定校正驱动电流；以及将校正驱动电流转换为选定LED组的驱动电流。根据本发明的一个方面，提供了控制具有LED模块的光产生装置的方法，该LED模块包括多个LED组，每组都具有多个LED，其中LED组分别具有不同类型的LED，每组具有相同类型的LED。该方法包括分别用驱动电流来驱动选定LED组中LED ；计算选定LED组中各个LED得波长；通过对计算的波长进行内插来计算合成波长；通过比较合成的波长和选定LED组中LED发射的光的最优峰值波长来计算校正电流；通过将校正电流加入各LED的驱动电流来计算各LED的校正驱动电流；以及将校正驱动电流转换为各个LED的驱动电流。结合附图，本发明上述和其他目的、特征、方面和优点根据本发明下面的详细说明将变得显而易见。


所包括的附图提供对本发明的进一步理解，其包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施方式并与说明一起用于解释本发明的原理。附图中图1是示出根据本发明的光产生装置的示意性框图；图2是示出图1中所示的光产生装置的LED模块的透视图；图3是描述用于控制从根据本发明实施方式的LED输出的光的波长的方法的流程图；图4是描述用于控制从根据本发明另一个实施方式的LED输出的光的波长的方法的流程图；图5A至图5C是根据波长内插法的图4中所示LED模块的波长；以及图6A至图6B是通过校正图5C中所示波形获得的波长。
具体实施例方式以下，参考附图详细说明本发明的示例性实施方式。全部附图中使用相同标号表示相同或类似部件。可省略本文中所包括的众所周知的功能和结构的详细描述，从而避免使本发明的主题不清楚。图1是示出根据本发明的光产生装置的示意性框图。图2是示出图1中所示的光产生装置的LED模块的透视图。参考图1，光产生装置包括键入单元110、操作单元120、存储器130、电流控制器 140、LED模块驱动单元150、LED模块160、和温度传感器180。LED模块160包括多个LED组，每个组都具有多个LED。该多个LED组分别具有不同类型的LED。存储器130存储分别用于多个LED组的驱动电流。LED模块驱动单元150驱动选定的一个LED组，使得选定的LED组发光。电流控制器140控制流入LED模块驱动单元150的驱动电流从而驱动选定LED组。温度传感器180感测选定LED组发出的热。当选定LED组中LED发光时，操作单元120通过参考用于驱动选定LED组的驱动电流和由温度传感器180获得的温度来计算校正驱动电流，并将该校正驱动电流传输至电流控制器140。 键入单元110选择一个LED组或多个LED组。在本发明实施方式中，操作单元120可以用微控制器单元(MCU)，如8051芯片实现。优选地，在制造光产生装置时，存储器130存储用于各LED组的驱动电流。然而， 驱动电流可由用户经键入单元110设定。在本发明的实施方式中，LED模块驱动电流150可以用DC-DC转换器来实现。如图2所示，LED模块160包括具有以矩阵形式排列的LED Ll L4的基板210、 附接至基板210下部侧的散热层220、和穿过基板210到达散热层220以便将热从LED传输至散热层220的多个传热引脚230。参考图2，LED模块是以这样的方式来实现，S卩，例如按照Ll L4这四种类型分类的多个LED排列在基板210上，且各个类型的LED形成LED组241 M4。也就是，LED组 241包括Ll类型的LED ；LED组242包括L2类型的LED ；LED组243包括L3类型的LED ；且 LED组244包括L4类型的LED。每组包括相同类型的LED，从而发射具有相应峰值波长的光。从LED模块160生成的光的峰值波长可适于治疗皮肤疾病、使植物生长、防止昆虫/防止植物疾病、或用于精确光学系统的光源。LED经印刷图案250焊接到基板210。优选的是，LED以芯片LED (chip LED)来实现，从而增加单位面积的集成度并发射
大量光。优选的是，散热层220装配有冷却器170从而增加散热效率。基板210以诸如单面、双面、或多层的印刷电路板(PCB)来实现。基板210形成有不影响其上印刷的电源布线和控制信号线的多个穿孔。这些穿孔允许传热引脚230分别穿过。优选的是，传热引脚230彼此以一定距离在基板210上间隔开。优选的是，传热引脚230具有与穿孔相同的横截面。在本发明实施方式中，虽然传热引脚230的横截面形状为圆形，但应该理解的是本发明不限于这样的实施方式。例如，传热引脚230的横截面可以形成为是矩形、三角形等等。传热引脚230将被安装在基板210上的四种类型的LED Ll L4所产生的热传输至散热层220。散热层220将热散发到外部。类似地，因为LED模块可经由传热引脚230和散热层220有效地散发LED所产生的热，所以可以防止LED过热并因此将LED保持在恒定温度。具体地，散热层220可进一步装配有冷却器170，以便散热层可更有效地将热散发到外部。当以发光模式来操作LED模块160，即LED组241 244中的一组被设定为被驱动时，LED模块160可用作显示面板以便显示该模式。另一方面，光产生装置可进一步包括用于显示当前设定的或已经设定的模式的其他显示面板。
图3是描述用于控制从根据本发明实施方式的LED输出的光的波长的方法的流程图。参考图3，在步骤Si，当设定了发光模式，即LED组241 M4中的一组被选择为被驱动时，则在步骤S3，操作单元120从存储器130读取选定的LED组中的LED的驱动电流，然后将它们输出至电流控制器140。在步骤S5，电流控制器140将该电流输出至对应于选定的LED组的LED，以使这些LED工作并发光。在步骤S7和S9，温度传感器180感测产生自LED的热。操作单元120通过利用对应于感测的热的温度和从LED模块160产生的光的波长来计算输出具有预定最优波长的光的LED的校正电流。操作单元120通过将计算的校正电流加入从存储器130读取的驱动电流来计算校正驱动电流。电流控制器140基于该校正驱动电流来控制LED模块驱动单元 150，从而调整在选定的LED组中的LED的光波长。在步骤S11，操作单元120参考从温度传感器180输出的温度来计算当前被驱动的 LED的校正电流，然后在步骤S13将计算的校正电流加入LED的驱动电流，因而获得LED的校正驱动电路。校正电流可经由经验值或通过利用由温度传感器180获得的温度和存储在存储器130中的LED驱动电流的公式来计算。电流控制器140控制LED模块驱动单元150以基于校正驱动电流校正LED的光波长，因此使LED产生具有预定的最优光波长的光。因为通过利用上述方法，每个LED组发射预定的最优光波长，所以LED模块160发射预定的最优光波长。因此，由于根据本发明的光产生装置可准确控制和保持选定的LED组中LED的光波长，所以其可被应用于光波长的特性被(例如)用于治疗皮肤病、使植物生长、防止昆虫、 防止植物疾病、以及要求准确光源的应用中。如上所述，该方法的第一实施方式通过控制电流使LED产生最优光波长，这会消耗大量电力。参考图4给出关于通过内插或合成邻近LED的峰值光波长来建立和调整LED的相应光波长的方法的下列描述。图4是描述用于控制从根据本发明另一个实施方式的LED输出的光波长的方法的流程图。执行该方法的第二实施方式，以校正由于制造工艺的不稳定(士5nm)和在使用中老化引起的在LED的峰值波长中的偏差。在灵敏度高的应用中，要求调整LED的峰值波长。在该方法的第二实施方式中，峰值波长控制算法基于这样的原理，其中当两个LED 的两个峰值波长之间的间隔约小于LED的半高半宽(half width at half maximum,HWHM) 的1. 698倍时，可产生一个峰值。光波长函数，f (λ)，可被表达为如下等式(1)。[等式1]
权利要求
1.一种光产生装置，包括LED模块，包括多个LED组，每个所述LED组具有多个LED，其中所述多个LED组分别具有不同类型的LED，每组具有相同类型的LED ；存储器，用于分别存储多个LED组的驱动电流；LED模块驱动单元，用于驱动选定的一个所述LED组，使得所述选定LED组发光； 电流控制器，用于控制流入所述LED模块驱动单元以驱动所述选定LED组的驱动电流；温度传感器，用于感测从所述选定LED组生成的热；操作单元，用于在所述选定LED组中的LED发光时，通过参考驱动所述选定LED组的驱动电流和由所述温度传感器获得的温度来计算校正驱动电流，并将所述校正驱动电流传输至所述电流控制器；以及键入单元，用于选择一个LED组或多个LED组。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，从LED模块产生的光的峰值波长可适于治疗皮肤疾病、使植物生长、防止昆虫/防止植物疾病、或应用于精确光学系统的光源。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述LED模块包括 基板，具有以矩阵形式排列的LED ；散热层，附接至所述基板的下部侧；以及多个传热引脚，穿过所述基板到达所述散热层，以便将热从所述LED传输至所述散热层。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述LED包括 芯片LED0
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述散热层包括 冷却器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述LED模块驱动单元包括 DC-DC转换器。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述操作单元通过参考由所述温度传感器获得的温度来计算所述校正驱动电流，并通过将计算的所述校正电流加入所述驱动电流来确定所述校正驱动电流。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述操作单元通过对从所述选定LED组中的 LED发射的光的波长进行内插来计算合成的波长；通过参考将算出的所述合成波长与预定的最优峰值波长进行比较后获得的波长差来计算所述校正电流；以及通过将所述校正电流加入所述LED的驱动电流来确定所述LED的校正驱动电流。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述校正电流是通过调整所述LED发射的光的波长的幅度而合成的波长与从所述LED发射的光的波长之间的差来计算的。
10.根据权利要求1或3所述的装置，其中，所述LED模块用作显示LED组的设定模式的显示器。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括 用于设定所述LED模块中的一个LED组的显示面板。
12.—种控制具有LED模块的光产生装置的方法，所述LED模块包括多个LED组，每个所述LED组具有多个LED，其中，所述多个LED组分别具有不同类型的LED，每组具有相同类型的LED，所述方法包括使用驱动电流来驱动选定LED组中的LED ；感测来自被驱动的所述LED的热并获得对应于所述热的温度；通过参考获得的所述温度和从所述LED组发射的光的波长来计算所述校正电流；通过将所述校正电流加入所述驱动电流来确定所述校正驱动电流；以及将所述校正驱动电流转换为所述选定LED组的驱动电流。
13.—种控制具有LED模块的光产生装置的方法，所述LED模块包括多个LED组，每个所述LED组具有多个LED，其中，所述多个LED组分别具有不同类型的LED，每组具有相同类型的LED，所述方法包括分别用驱动电流来驱动选定LED组中的LED ； 计算所述选定LED组中的各个LED的波长； 通过对计算的所述波长进行内插来计算合成的波长；通过将合成的所述波长与所述选定LED组中的LED发射的光的最优峰值波长进行比较来计算所述校正电流；通过将所述校正电流加入所述各个LED的驱动电流来计算校正驱动电流；以及将所述校正驱动电流转换为所述各LED的所述驱动电流。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述校正电流是通过调整所述LED发射的光的波长的幅度而合成的波长与所述LED发射的光的波长之间的差来计算的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述幅度是通过各个LED的光强比(C)来调整的；以及所述光强比(C)符合如下条件其中C = A1A2 和A2表示波长函数的幅度汍=λ「λ pl ;d2 = λ ρ2- λ = Δ λ -Cl1 ； Ζ""" —\.屯和(12表示组合函数的峰值波长和光波长函数的峰值波长之间的距离；且Δ λ是两个LED峰值波长之间的间隔。
全文摘要
本发明提供了一种光产生装置和控制该装置的方法。该光产生装置包括LED模块、存储器、LED模块驱动单元、电流控制器、温度传感器、操作单元、和键入单元。该LED模块包括多个LED组，每个LED组具有多个LED，其中LED组分别具有不同类型的LED。每个LED组具有相同类型LED。存储器分别存储多个LED组的驱动电流。LED模块驱动单元驱动选定的一个LED组，以便选定LED组发光。电流控制器控制流入LED模块驱动单元的驱动电流从而驱动选定LED组；温度传感器感测由选定LED组产生的热。操作单元在选定LED组中LED发光时，通过参考驱动选定LED组的驱动电流和温度传感器获得的温度来计算校正驱动电流。操作单元将校正驱动电流传输至电流控制器。键入单元选择一个LED组。
文档编号H05B37/02GK102404915SQ20111026819
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者丁恒根, 李正元 申请人:半导体解法株式会社