专利名称：把具有多led的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法
技术领域：
本发明涉及基于发光二极管(LED)的灯，尤其涉及对由包括多个LED的灯产生的光的颜色进行调谐(tune)的过程。
背景技术：
由于白炽灯产生的热比光更多，世界需要更有效的人造光源。LED是有前途的技术并且已经广泛地发展用于各种目的，诸如交通信号和闪光灯。然而，用于一般照明的基于LED的灯的发展已经遇到各种困难。这些困难中包括大批量生产的灯产生不一致的色温。如本领域中已知的，并不是全部的白色光都是相同的。白色光的质量可以由色温来表征，色温的范围从标准钨丝灯泡的温暖鲜艳(略微带红色或黄色)到荧光灯的冷淡朴 实(略带蓝色)。对于已有的LED制造工艺，大量制造具有一致色温的白色LED已经被证明是一项挑战。已经尝试了各种解决方案。例如，白色LED可以被按照色温来分级(bin)并且用于特定灯的LED可以从期望的级别中选择。然而，人眼对于色温足够敏感，使得需要大量的级别，这使得任何具体级别中的产量相对低。另一个解决方案依赖于混合不同颜色的光以产生期望的温度。例如，LED灯可以包括大量的白色LED加上一些红色LED。红色LED的亮度可以被增加以将光加温到期望的色温。这种灯一般需要主动反馈机构以保持期望的色温，部分原因是所使用的LED的色温特性随着时间而不稳定。主动反馈机构需要传感器来检测所产生的光，需要分析仪来判断光是否处于期望的颜色并且需要调整机构来调整白色和红色LED的相对亮度以保持期望的颜色。这些反馈环元件可能是系统中的弱点；例如，如果光传感器随着时间漂移(大部分都会这样)，光的颜色也会漂移。此外，将主动反馈组件结合到灯中使得制造(以及操作)灯的成本上升。
发明内容
本发明的实施例涉及用于将基于LED灯的颜色调谐到期望的颜色或色温的技术。具体实施例适于与下述灯一起使用该灯包括可独立地寻址的两个以上LED组，每个LED组产生不同颜色或色温的光。灯也可以包括全内反射(TIR)混色透镜以通过把来自不同的LED组的光混合而产生均匀颜色的光。从灯输出的均匀颜色或色温可以通过在LED组之间可控制地划分输入电流来调谐。对于使用LED(这些的颜色随时间是稳定的)的灯，可以例如在灯的制造和/或工厂测试期间执行一次颜色调谐，随后灯可以以稳定的色温工作而不需要主动反馈组件。例如，在一些实施例中，灯包括两个截然不同的白色LED组一个组(“暖色白色”)产生具有比期望的色温更暖的白色光并且另一组(“冷色白色”)产生具有比期望的色温更冷的白色光。在这种灯中，可以通过在暖色白色组与冷色白色组之间可控制地划分输入电流来调谐色温。在一些实施例中，可以基于提供到每个组的电流的部分的移动与在颜色空间中的相关(小)区域上获得的颜色空间坐标(其对应于色温)的移动之间的线性关系来确定输入电流的最佳划分；这种处理简单，需要最少三个测量，并且可以是高度自动化的以方便经颜色调谐的灯的大批量生产。在其它实施例中，灯包括三个截然不同的LED组，例如，暖色白色、冷色白色和红色(也可以使用其他非白色颜 色)。在一些实施例中，在红色(或其他非白色)LED组关闭的状态下执行暖色白色和冷色白色组之间的调谐。之后可以执行“经调谐的白色”光与红色LED组之间的调谐，其依赖于只要在暖色白色与冷色白色LED之间的电流分割没有改变，“经调谐的白色”颜色将不会随着供应到白色LED的总电流移动而移动的事实。或者，可以将三角内插用于调谐，其依赖于在颜色空间中的小区域中，两个LED组之间的电流划分的改变量与颜色空间坐标的改变量线性相关的事实。在其他实施例中，灯包括四个截然不同的LED组，例如，暖色白色、冷色白色、红色和绿色(也可以使用其他非白色颜色；为了产生白色光，非白色颜色有利地互补)。在其他非白色LED组关闭的状态下执行暖色白色和冷色白色组之间的调谐。之后可以执行“经调谐的白色”光与红色和/或绿色LED组之间的调谐，其依赖于只要在暖色白色与冷色白色LED之间的电流分割没有改变，“经调谐的白色”颜色将不会随着供应到白色LED的总电流移动而移动的事实。进一步的颜色调谐可以通过将绿色增加到经调谐的白色/红色颜色来实现。同样，可以将三角内插和其他线性内插用于在颜色空间中的小区域中。可以使用任何数目的LED组。有利的是，不同组中的LED占据颜色空间中的不重叠的区域，并且目标颜色在由不同组占据的颜色空间区域之间的中途。将这里描述的处理应用于大量灯允许显著减小从一个灯到下一个灯的颜色变化。此外，可以将调谐处理局限于颜色空间中的相对小的区域，使得可以将作为从一个LED组到另一个LED组的电流移动的函数的颜色移动建模为线性关系。使用线性建模，对于给定灯的适当调整可以通过少量的测量来确定。因此，可以快速地完成灯地调谐，从而允许将调谐处理结合到大批量生产环境中。本发明的附加实施例涉及调谐设备，其对于调谐处理提供高度的自动化并且适合于用在大批量生产环境中。本发明的一个方面涉及一种用于对由具有多个LED组的灯产生的颜色进行调谐的方法，其中每个组包括至少一个LED。每个LED组产生具有不同颜色的光并且施加到每个LED组的电流能够被独立地改变。根据一个调谐方法,建立总电流在LED组之间的至少两个不同的测试分配。对于每个不同的总电流的测试分配，测量由灯产生的光的颜色。定义目标颜色，并且至少部分地基于所测量的颜色确定总电流的期望分配；总电流的期望分配产生具有目标颜色的光。在一些实施例中，LED组可以包括暖色白色LED组和冷色白色LED组。也可以包括附加的LED组，包括非白色LED组，输入红色和/或绿色LED。在一些实施例中，LED组可以包括至少两组冷色白色LED和至少一组暖色白色LED组。灯可以包括全内反射透镜，以将由多个LED产生的光混合并且可以基于从全内反射透镜的前表面出射的光测量光的颜色。可以通过在灯外部的光谱仪(或其他颜色测量装置)来执行光的颜色的测量，并且灯本身不需要包括光谱仪或用于调整颜色的其他主动反馈组件。
本发明的另一个方面涉及用于控制由具有可独立寻址的暖色白色LED和冷色白色LED的发射器产生的颜色的方法。可以在最大电流被提供给暖色白色LED并且最小电流被提供给冷色白色LED的第一工作条件下测量发射器的颜色特性的第一值。可以在最小电流被提供给暖色白色LED并且最大电流被提供给冷色白色LED的第二工作条件下测量发射器的颜色特性的第二值。可以在总电流的近似一半被递送给暖色白色LED并且总电流的其余部分被递送给冷色白色LED的第三工作条件下测量发射器的颜色特性的第三值；总电流有利地等于最大电流和最小电流的总和。基于颜色特性的第一、第二和第三值以及颜色特性的目标特性，可以计算工作电流，包括被提供到暖色白色LED的第一工作电流和被提供到冷色白色LED的第二工作电流。连接到发射器的电流控制可以被构造为使得第一工作电流被提供到暖色白色LED并且第二工作电流被提供到冷色白色LED。本发明的另一个方面涉及用于控制由具有可独立寻址的暖色白色LED和冷色白色LED的发射器产生的颜色的方法。可以在全部的总电流被提供给暖色白色LED并且没有电流被提供给冷色白色LED时测量灯的颜色特性的第一值。可以在全部的总电流被提供给冷色白色LED并且没有电流被提供给暖色白色LED时测量灯的颜色特性的第二值。可以在 总电流的一半被提供给暖色白色LED并且总电流的一半被提供给冷色白色LED时测量灯的颜色特性的第三值。在总电流等于被提供给暖色白色LED的第一工作电流和被提供给冷色白色LED的第二工作电流的总和的状态下，可以确定第一工作电流和第二工作电流以实现颜色特性的目标值。第一和第二工作电流的确定可以基于所测量的颜色特性的第一、第二和第三值以及将第一与第二工作电流之间的差异的单位改变与颜色特性的改变量线性相关联的比例常数。灯地控制电路可以被构造为使得当第一工作电流被提供到暖色白色LED时，第二工作电流被提供到冷色白色LED。本发明的另一方面涉及一种用于对由具有多个LED组的灯产生的颜色进行调谐的设备，每个LED组产生具有不同颜色的光并且施加到每个LED组的电流能够被独立地改变。该设备包括调整固定装置，其被构造为保持灯；光谱仪，其被构造为检测和测量由灯产生的光的颜色；电流供应子系统，其被构造为将电流递送到LED组的每一者，其中，被递送到LED组的每一者的电流能够被独立地改变；控制系统，其被连接到光谱仪和电流供应子系统。例如，电流供应子系统可以包括电流源，其产生总电流；以及可编程电位计，其在向灯的不同电流输入之间分配总电流，每个电流输入与LED组中的不同的一个相关联。控制系统被构造为从光谱仪接收所测量的光的颜色并且向电流控制电路提供电流控制信号。控制系统也包括控制处理器，其被构造为操作电流供应子系统和光谱仪，以对于总电流在LED组之间的至少两个不同的测试分配进行光的颜色的至少两个初始测量；基于至少两个初始测量确定总电流在LED组之间的目标分配，其中，总电流的目标分配使得灯产生具有与目标颜色紧密近似的颜色的光。控制处理器可以指示电流供应子系统来将总电流的目标分配提供到LED组。在一些实施例中，设备还包括机器人系统，其被构造为将灯放置在调整固定装置上并且从调整固定装置移除灯，并且控制系统还被构造为操作机器人系统。在一些实施例中，灯包括全内反射透镜以将由多个LED产生的光混合，光谱仪被构造为接收从全内反射透镜的前表面出射的光。各种技术可以被用来确定总电流的目标分配。例如，初始测量可以包括在全部的总电流被提供给第一个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行第一测量，以及在全部的总电流被提供给第二个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行第二测量。在一些实施例中，还可以在总电流的近似相等比例被提供给LED组的每一者时进行第三测量。控制电路还被构造为使得确定总电流的目标分配包括基于第一、第二和第三测量来计算向总电流的目标分配的近似。在一些实施例中，可以使用线性内插技术来计算近似。本发明的另一个方面涉及一种用于调谐由具有多个可独立寻址的LED组的灯产生的颜色的设备，每个LED组产生具有不同颜色的光并且板载控制单元能够将可变的电流提供给每个LED组。该设备可以包括调整固定装置，其被构造为保持灯；光谱仪，其被构造为检测和测量由灯产生的光的颜色；电流源，其被构造为连接到灯并且将电流递送到灯的板载控制单元；以及控制系统，其被连接到光谱仪、电流源和灯地板载控制单元。控制系统也包括控制处理器，其被构造为操作光谱仪、电流源和灯地板载控制单元，以对于总电流在LED组之间的至少两个不同的测试分配进行光的颜色的至少两个初始测量；基于至少两个初始测量确定总电流在LED组之间的目标分配，其中，总电流的目标分配使得灯产生 具有紧密地近似目标颜色的颜色的光；并且将表示目标分配的信息发送到灯地板载控制单元。在一些实施例中，板载控制单元可以存储用于灯中的连续操作的信息。可以使用各种灯。在一些实施例中，可独立寻址的LED组包括与第一色温相关的暖色白色LED组和与第二色温相关的冷色白色LED组；目标颜色有利地对应于第一色温与第二色温之间的中途的色温。在其他实施例中，可独立寻址的LED组可以包括至少三个白色LED组，每个组产生不同颜色的光，并且目标颜色可以对应于颜色空间中的黑体曲线上的点。本发明的另一个方面涉及用于对由具有暖色白色LED和冷色白色LED的灯产生的颜色进行调谐的设备，同时板载控制单元能够独立地向暖色白色LED提供第一电流并且向冷色白色LED提供第二电流。设备可以包括调整固定装置，其被构造为保持灯；光谱仪，其被构造为检测和测量由灯产生的光的颜色；外部控制装置，其被构造为与灯的板载控制单元通信；以及控制系统，其被连接到光谱仪和外部控制装置。控制系统被构造为从光谱仪接收所测量的光的颜色并且将电流控制信号发送到外部控制装置。控制系统可以被构造为操作光谱仪和外部控制装置，以对于第一电流和第二电流的至少两个不同的测试分配进行光的颜色的至少两个初始测量；以及基于至少两个初始测量确定第一电流和第二电流的目标值；并且指示外部控制装置来设置板载控制单元以将第一电流的目标值提供给暖色白色LED并且将第二电流的目标值提供给冷色白色LED。以下的具体描述与附图一起将会提供对于本发明的特性和优点的更佳的理解。
图IA是根据本发明的实施例的具有可调谐发光器的基于LED的灯的简化截面侧视图。图IB是可以用在图IA的灯中的衬底保持LED的俯视图。图2A和图2B示出了可以用于提供暖白色和冷白色LED的独立寻址能力的电连接的示例。
图3是示出了用在本发明的一些实施例中的灯的操作特性的图。图4示出了根据本发明的实施例的用于调谐灯的操作原理。图5是示出了对于大量灯的一系列电流移动关于色温影响的图。图6是根据本发明的实施例的调谐处理的流程图。图7A和图7B示出了根据图6的处理调谐的一组基于LED的灯的预测和实际行为的比较。图8示出了根据本发明的实施例的关于选择LED来实现期望的经调谐色温的操作原理。图9示出了根据本发明的实施例的基于经调谐的色温将灯分级别的操作原理。 图10是根据本发明的实施例的具有三个LED组的LED发射器封装的俯视图。图11示出了根据本发明的实施例的用于对包括具有三个LED组的发射器封装的灯进行调谐的操作原理。图12示出了根据本发明的实施例的用于具有三个LED组的灯的调谐处理。图13示出了根据本发明的实施例的用于对包括具有三个LED组的发射器封装的灯进行调谐的操作原理。图14示出了根据本发明的实施例的在图13中示出的具有LED组的灯进行调谐的处理。图15是根据本发明的实施例的具有四个LED组的LED发射器封装的俯视图。图16示出了根据本发明的实施例的用于对具有四个LED组的灯进行调谐的操作原理。图17示出了根据本发明的实施例的具有四个LED组的灯的处理操作。图18是根据本发明的实施例的调谐设备的简化图。图19示出了根据本发明的实施例的可以用于对灯内的电位计进行编程的测试设备。图20示出了根据本发明的实施例的调谐操作。
具体实施例方式本发明的实施例涉及用于将基于LED的灯的颜色调谐到期望色温的技术和设备。具体实施例适合于用于包括两个以上独立可寻址LED组的灯，每个灯都可以产生不同颜色或色温的光。灯也可以包括全内反射(TIR)混色透镜以通过将来自不同LED组的光混合而产生均匀颜色的光。从灯输出的均匀颜色或色温可以通过在LED组之间可控制地划分输入电流来调谐。对于使用颜色对于时间稳定的LED的灯，可以例如在灯的制造和/或工厂测试期间执行一次颜色调谐，并且灯之后可以以稳定的色温工作而不需要主动反馈组件。首先将会考虑用于对具有两个可独立寻址的LED组的灯进行调谐的实施例，之后将其扩展到大量的组。如这里所使用的，LED “组”指的是占据色彩空间中所定义的区域的一个或多个LED的任何组；该区域被定义为使得由相同灯中的不同组占据的区域不重叠。该灯被有利地设计为使得提供到每个LED组的电流可以被与提供到其他LED的电流独立地控制，并且该组因此被称作为“可独立寻址的”。图IA是根据本发明的实施例的具有可调谐发射器的、基于LED的灯100的简化截面侧视图。灯100可以是绕轴线101的圆柱形(也可以使用其他形状)，具有壳体102，壳体可以由铝、其他金属、塑料和/或其他合适的材料制成。壳体102将灯100的各个组件保持在一起并且可以对于用户提供方便的结构以在安装或移除光固定装置期间抓握灯100。壳体102的外部可以包括机械的和/或电的安装件(未示出)以将灯100固定到光固定装置和/或提供用于产生光的电功率。在一些实施例中，壳体102可以包括鳍片或其他结构以有助于消散在灯100工作期间产生的热量。LED封装104处于壳体102内。封装104包括安装有各个LED 108的衬底106。每个LED 108可以是分离的半导体管芯结构，其被制造成响应于电流而产生特定颜色的光。在一些实施例中，每个LED 108被涂布有含有移色(color-shifting)磷光体的材料，使得LED 108产生期望颜色的光。例如，发射蓝光的LED管芯可以涂布有含有黄色磷光体的材料；出射的蓝色光和黄色光的混合体被感觉为具有特定色温的白色光。在一些实施例中，灯100还包括控制从外部电源(未示出)提供到LED 108的电 力的控制电路116。如下所述，有利的是，控制电路116允许不同量的功率被提供到不同的LED 108。初级透镜110(其可以由玻璃、塑料或其他可选透明材料制成)被定位为将从LED108发射的光引导到次级光学元件112。次级光学元件112有利地包括全内反射(TIR)透镜，其也提供从LED 108发射的光的颜色的混合，使得通过前表面114离开的光束具有均匀颜色。美国专利申请公开No. 2010/0091491中描述了合适透镜的示例；也可以使用其他的颜色混合透镜设计。如下所述，有利地基于通过TIR透镜112的前表面114出射的光的颜色来执行调谐。在一些实施例中，LED 108有利地包括“暖色”和“冷色”的白色LED。图IB中示出了示例，其为根据本发明的实施例的衬底106的俯视图。如图所示，十二个LED 108a-l被布置在衬底106上的凹陷156中。六个LED是冷色白色(“CW”)LED 108a-f ;其他六个是暖色白色(“WW”)LED 108g-l。这里使用的“冷色”白色和“暖色”白色指的是所产生的光的色温。冷色白色例如可以对应于在例如约4000K以上的色温，而暖色白色可以对应于例如在约3000K以下的色温。期望冷色白色LED 108a-f具有比灯100的目标色温更冷的色温，而暖色白色LED 108g-l具有比目标色温更暖的色温。当来自冷色白色LED 108a_f和暖色白色LED IOSg-I的光由混合透镜112混合时，可以实现目标温度。更一般地，为了提供可调谐的灯，灯可以包括划分到任何数目的“组”中的LED，每一组被定义为产生处于不同色温或色温范围(或者“级别”)内的光；与不同组相关的范围有利地彼此不重叠，要被调谐的灯的期望的颜色或色温处于与这些LED组相关的颜色或色温之间的某个位置。为了有助于实现期望的色温，灯100的LED 108有利地被连接成使得冷色白色LED108a-f和暖色白色LED IOSg-I是可独立寻址的，S卩，不同的电流可以被提供到不同的LED。图2A和图2B示意性地示出了可以用于提供独立暖白色和冷白色LED的独立寻址能力的电连接的示例。这些电连接可以例如使用布置在衬底106的表面上和/或在衬底106的电绝缘层之间的电迹实施。美国专利申请公开No. 2011/0259930中描述了对于LED组提供独立寻址能力的衬底的示例。在图2A中，冷色白色LED 108a_f在第一输入节点202与第一输出节点204之间串联连接；暖色白色LED 108g-l在第二输入节点206与第二输出节点208之间串联连接。因此，一个电流(Ic)可以被递送到冷色白色LED 108a-f，而另一个电流(Iw)被递送到暖色白色LED 108g-l。电流Ic和Iw可以被独立地控制，从而允许冷色白色LED 108a_f和暖色白色LED108g-l的相对亮度得到控制；这对于由灯100产生的光的色温提供控制。例如，控制电路116 (图1A)可以被连接到节点202和206和连接到节点204和208，以递送期望的电流I。和Iw。图2B示出了用于实施每组的电流控制的一个具体技术。如图2A所示，冷色白色LED 108a-f串联连接并且暖色白色LED 108g_l也串联连接。在图2B中，每个串联中的最后的LED(LED 108f和1081)连接到公共输出节点228。公共输入节点222使用电位计(或者可变电阻器)224、226接收在冷色白色LED 108a-f与暖色白色LED 108g-l之间划分的总电流ITOT。电位计224可以被设置成电阻Rc，电位计226可以被独立地设置成电阻Rw ；因此，电流Ic被递送到冷色白色LED 108a-f，而电流Iw被递送到暖色白色LED 108g_l。通过控制仏和Rc，可以以可控制的比例(其对应于Iw/Ic = Rc/Rff的特性)在^和1。之间划分ITOT。因此，如图2A，冷色白色LED 108a-f与暖色白色LED 108g_l之间的相对亮度可以被
控制，从而对于由灯100产生的光的色温提供控制。在一个实施例中，控制电路116可以被连接到节点222和228，以提供电流ITOT，并且还连接到控制电阻Rc和Rw。也可以使用其他的解决方案；例如，LED 108a_l中的每一者可以是可独立寻址的。将会理解这里描述的灯100是示意性的并且可以进行改变和修改。在一个实施例中，灯100可以类似于由本发明的受让人LedEngin Inc.制造的LuxSpot 灯。获得本教导的本领域技术人员将会认识到也可以使用具有可独立寻址的暖色白色和冷色白色LED的任何灯；因此，灯的细节对于理解本发明并非关键。根据本发明的一些实施例，电流1。和Iw(在图2A和图2B中示出)可以被有效地调谐，使得从灯100输出的光具有期望的色温。调谐处理有利地仅需要少量(例如，三个或四个)的测量结果并且不依赖于试错法。该操作可以被自动进行以允许在大批量生产环境中进行大量灯的调谐；因此，颜色调谐可以被结合到灯制造中，例如，作为生产线的一个阶段。此外,应当注意,在所示出的实施例中,灯100不包括任何主动反馈组件。如下所述，灯100可以被布置在调谐设备中，在制造期间调谐颜色。之后，灯100可以被构造为仅通过保持在调谐处理中确定的电流划分(或分配)来在期望的色温下工作。假设灯100中的LED可以保持对于时间稳定的色温，在一般灯操作期间不需要进一步的调谐或主动反馈。因为不需要主动反馈，可以相比于需要主动反馈来保持稳定色温的灯减小制造成本。为了理解调谐处理，首先考虑未调谐的灯的行为是有利的。图3是示出了用在本发明的一些实施例中的灯的操作特性的图。图表300表示CIR颜色空间的部分，其关于亮度(CIE y)和色度(CIE x)坐标来确定光的特征。所表示的CIE颜色空间的部分包围与白色光相关的大部分范围。各种数据点(黑色菱形)表示在各种操作条件下从大量具有可独立寻址的暖色白色和冷色白色LED组的基于LED的灯(例如，如上文中参照灯100描述的)测量的颜色。更具体地，为了这些测量的目的，IOOmA的总电流Itot被提供到灯，并且保持约束条件Ic+Iw = ITOT。通过对于每个灯设定为I。= Itot并且L = O,测量由点302表示的“冷色白色”数据。通过对于每个灯设定为Ic = O并且Iw = Itot，测量由点304表示的“暖色白色”数据。通过对于每个灯设定为I。= Iw = O. 5*ITOT，测量由点306表示的“平衡的”数据。目标颜色由圆形308表示，我们的目的是产生尽可能接近该目标的颜色。如可以看到的，仅将相等的电流施加到暖色白色和冷色白色LED导致在目标308附近分散的平衡的数据点306。虽然相比于通过使用单白色的LED容易获得的，经平衡的颜色在不同的灯之间更加一致，但是可以通过基于每个灯对相对电流Ic和Iw(以及因此的颜色)进行调谐来实现颜色一致性的进一步改善。这种一般情况下的调谐可以导致被提供到暖色白色和冷色白色LED的电流不相等，同时电流被选择为通过使得来自每个灯的光更接近目标308来选择减小灯与灯之间的变化。图4示出了根据本发明的实施例的用于调谐灯的操作原理。在CIE颜色空间中的坐标(Xc;，y。)处的点402表示对于特定灯的“冷色白色”数据点(例如，图3中的数据点302·中的一个)的位置。类似地，在CIE颜色空间中的坐标(xw，yw)处的点404表示对于相同灯的“暖色白色”数据点(例如，图3中的数据点304中的一个)的位置。在坐标(xB，yB)处的点406表示对于该灯的经平衡的数据(例如,数据点306中的一个)。在坐标(xs, ys)处的点408表示将该灯调谐到该点处的单色点。(可以对应于图3中的目标308的该点可以由灯的制造商或者可以执行调谐处理的任何实体规定。)将对应于点402和404的颜色的光混合产生沿着线401的某个位置的颜色。因此，不能够产生具有精确地对应于单色点408的经混合的光。因此，目的改为到达与线410上的点408最接近的点，S卩，在坐标(xt，yt)处的“经调谐的”点412。在一般情况下，(xt, yt)与(xB，Yb)不相同，并且(xt，yt)可以对于不同的灯而不同；因此，期望基于每个灯进行调谐。—般来说，提供到暖色和冷色LED的相对电流(例如测量为Iw/I。)的改变与所导致的色温移动之间的关系是非线性的。此外，由相对电流的改变导致的色温的移动的大小在一个灯到另一个灯之间改变。然而，如图5所示，在非常狭窄的颜色空间范围内，该关系可以是线性的。图5是示出了对于大量灯的一系列电流的50mA移动关于色温影响的图。数据点502表示对于类似构造的大量灯的冷色白色颜色(即，当Ic= Itot并且Iw = O时的颜色)；并且数据点504表示对于相同灯的暖色白色颜色(即，当Ic = O并且Iw = Itot时的颜色)。数据点506a-i表示在不同的相对电流下的连续测量结果。具体地，每个数据点506a_i表示从I。到1 的Λ I=50mA的电流移动。例如，如果点506c对应于(Ic = Iff = O. 5*ITQT)，那么506b将会对应于(Ic = O. 5*ΙΤ0Τ+ΔΙ ;iw = o.5*ITOT-AI)。类似地，点 506d 将对应于(Ic = O. 5*1而-Λ I ；Iff = O. 5*ΙΤ0Τ+Δ I)，点 506e 对应于(Ic = O. 5*ΙΤ0Τ_2*Δ I ；Iff = O. 5*ΙΤ0Τ+2*Δ I)等。如图5所示，至少在CIE空间的一些范围内，由于冷色和暖色LED之间的相对电流的具体移动△ I (在总电流保持恒定的状态下)导致的CIEx坐标(Ax)的移动对于给定灯基本恒定。虽然没有具体地示出，但是恒定CIE移动Ax的大小对于一个灯和另一个灯而言并不恒定。然而，对于灯中的LED具有恒定通量密度的这些灯，已经发现以下参数对于不同的灯非常接近恒定
{ I^Ct =――(公式 I)
Vxw-xC AAl J其中，α约为O. 000805211^'在其它实施例中，可以通过测量灯的样本来确定可适用的比率α。因此，参照图4，假设对于具体灯的(Xc;，y。)和(xw，yw)以及期望的颜色(xs，ys)，可以计算在线410上的可调谐的点(xt，yt)。如果也测量(xB，yB)，那么将会对灯进行调谐的CIE X坐标的期望的移动是(xt_yB)。可以使用以下公式计算制造该坐标移动所需的电流移动的大小
权利要求
1.一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的方法，所述多个LED包括多个LED组，其中，各个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述方法包括 建立总电流在所述LED组之间的至少两个不同的测试分配； 对于总电流的每个不同的测试分配，测量由所述灯产生的光的颜色；定义目标颜色；以及 至少部分地基于所测量的颜色来确定所述总电流的期望分配，其中，所述总电流的期望分配产生具有所述目标颜色的光。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述多个LED组包括暖色白色LED组和冷色白色LED 组。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，这些测试分配中的第一个测试分配包括把所述总电流全部递送到所述暖色白色LED组并将零电流递送到所述冷色白色LED组，这些测试分配中的第二个测试分配包括把所述总电流全部递送到所述冷色白色LED组并将零电流递送到所述暖色白色LED组。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少两个测试分配还包括第三测试分配，所述第三测试分配包括把所述总电流的近似一半递送到所述暖色白色LED组并将所述总电流的近似一半递送到所述冷色白色LED组。
5.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述多个LED组还包括红色LED组。
6.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述多个LED组还包括绿色LED组。
7.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述多个LED组还包括红色LED组和绿色LED 组。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述多个LED组包括至少两个冷色白色LED组和至少一个暖色白色LED组。
9.根据权利要求I所述的方法，其中，对所述总电流的期望分配进行的确定至少部分地基于在至少两个所测量的颜色之间进行的线性内插。
10.根据权利要求1、2、8、9中任一项所述的方法，其中，对所述光的颜色进行的测量是用所述灯外部的光谱仪来执行的。
11.根据权利要求1、2、8、9中任一项所述的方法，其中，所述灯包括全内反射透镜以把由所述多个LED产生的光混合，并且其中，对所述光的颜色进行的测量基于从所述全内反射透镜的前表面出射的光。
12.一种用于对由具有多个发光二极管(LED)的灯产生的颜色进行调谐的设备，所述多个LED包括多个LED组，其中，每个LED组产生具有不同颜色的光，施加到每个LED组的电流能够被独立地改变，所述设备包括 调整固定装置，其被构造来保持所述灯； 光谱仪，其被构造来检测和测量由所述灯产生的光的颜色； 电流供应子系统，其被构造来把电流递送到这些LED组中每一组，其中，被递送到这些LED组中每一组的电流能够被独立地改变；以及 控制系统，其被连接到所述光谱仪和所述电流供应子系统，所述控制系统被构造来从所述光谱仪接收所测量的光的颜色并向所述电流控制电路提供电流控制信号，其中，所述控制系统包括控制处理器，该处理器被构造来 操作所述电流供应子系统和所述光谱仪，以对于总电流在这些LED组之间的至少两个不同的测试分配进行对所述光的颜色的至少两个初始测量；以及 基于所述至少两个初始测量来确定所述总电流在这些LED组之间的目标分配，其中，所述总电流的目标分配使得所述灯产生具有与目标颜色紧密近似的颜色的光。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述控制处理器还被构造来指示所述电流供应子系统把所述总电流的目标分配提供到这些LED组。
14.根据权利要求12所述的设备，还包括 机器人系统，其被构造来把所述灯放置在所述调整固定装置上以及从所述调整固定装置移除所述灯， 其中，所述控制系统还被构造来操作所述机器人系统。
15.根据权利要求12所述的设备，其中，所述电流供应子系统包括 电流源，其被构造来产生所述总电流；以及 可编程的电位计，其连接到所述电流源并被构造来在所述灯的多个电流输入端之间分配所述总电流，其中，每个电流输入端被关联到这些LED组中不同的一组。
16.根据权利要求12所述的设备，其中，所述灯包括全内反射透镜以将由所述多个LED产生的光混合，并且其中，所述光谱仪被构造来接收从所述全内反射透镜的前表面出射的光。
17.根据权利要求12-16中的任一项所述的设备，其中，所述至少两个初始测量包括 第一测量，在所述总电流全部被提供给第一个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行；以及 第二测量，在所述总电流全部被提供给第二个LED组并且没有电流被提供给任何其他的LED组时进行。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述至少两个初始测量还包括第三测量，所述第三测量是在所述总电流被以近似相等的比例提供给这些LED组中每一组的时候进行的。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述控制电路还被构造成使得对所述总电流的目标分配进行的确定包括基于所述第一、第二和第三测量来计算对于所述总电流的目标分配进行的近似。
全文摘要
本申请涉及把具有多LED的发射器调谐到单颜色级别的设备和方法。灯可以包括两个以上的可独立寻址的LED组，其与不同的颜色或色温相关。输出光的颜色(或色温)可以通过在LED组之间划分输入电流来控制。基于所测量的由输入电流的至少两个不同划分产生的颜色或色温的值之间的线性内插来确定输入电流的最佳划分。可以例如在制造期间执行一次调谐，并且灯不需要用于维持色温的主动反馈组件。
文档编号H05B37/02GK102781140SQ20121015235
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月14日 优先权日2011年5月12日
发明者严贤涛, 李家骏, 梅泽群 申请人:里德安吉公司