LED光源和用于调节LED光源的色调或色温的方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】
LED光源和用于调节LED光源的色调或色温的方法
本专利技术涉及LED光源，特别地，涉及调节LED光源的色调和色温。
技术介绍
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(forwardcurrent)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(combinedpulsewidth)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(constantcurrentreduction，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。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种具有色调或色温调节的LED光源，其中减轻或至少部分地避免了现有技术的问题和缺点。利用根据所附独立权利要求的LED光源和调节方法可以实现本专利技术的目的。从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施例。本专利技术的一个方面是一种LED光源，其包括LED串和半导体开关装置的至少三个串联连接，这些串联连接为并联配置，并且适于按照时间共享公共电流源，并且该LED光源还包括色调或色温控制器，其适于提供至少三个脉宽调制控制信号，从而控制LED串和半导体开关的所述至少三个串联连接每次一个顺序地激活，并且在由所述脉宽调制控制信号中相应的一个信号限定的时间从所述公共电流源获取电流，所述色调或色温控制器适于由两个脉宽调制颜色控制信号形成所述至少三个脉宽调制颜色控制信号。在一个实施例中，所述公共电流源的电流可调节以用于调节光强。在一个实施例中，所述至少三个LED串适于分别发出至少两种不同的颜色。在一个实施例中，所述至少三个LED串包括基本发出两种、三种或四种不同颜色的LED串。在一个实施例中，所述光源为RGB-LED光源，并且所述至少三个LED串包括基本发出红光的第一LED串、基本发出绿光的第二LED串和基本发出蓝光的第三LED串。在一个实施例中，所述光源为RGBW-LED光源，并且其中所述至少三个LED串包括基本发出红光的第一LED串、基本发出绿光的第二LED串、基本发出蓝光的第三LED串和基本发出白光的第四LED串。在一个实施例中，所述至少三个LED串包括基本发出白光的第一LED串和第二LED串，以及至少一个发出非白光的LED串。在一个实施例中，LED光源包括：第一LED组以及至少一个并联的LED组，第一LED组具有并联配置的LED串和半导体开关装置的所述至少三个串联连接，至少一个并联的LED组具有相应的并联配置的LED串和半导体开关装置的至少三个串联连接，所述至少一个并联的LED组每个都具有其自己的公共的时间共享的电流源，并且其中色调或色温控制器的所述至少三个脉宽调制颜色控制信号适于并行地同时控制所有LED组，由此同时控制所有LED组中相应的LED串和半导体开关装置的串联连接以将其激活并且在由相应的脉宽调制控制信号限定的时间从所述公共电流源获取电流。本专利技术的一个方面是一种用于调节根据本专利技术的任何实施例的LED光源的色调或色温的方法，该方法包括通过所述两个脉宽调制颜色控制信号来控制LED光源的色调或色温，以及在LED光源中由所述两个脉宽调制颜色控制信号形成所述至少三个脉宽调制颜色控制信号.在一个实施例中，所述两个脉宽调制颜色控制信号的状态顺序地形成至少三个状态组合，其中每个状态组合表示所述至少三个脉宽调制颜色控制信号中的一个.在一个实施例中，所述两个脉宽调制颜色控制信号的上升沿基本同时，并且其中由所述两个脉宽调制颜色控制信号通过逻辑运算形成所述至少三个脉宽调制颜色控制信号，其中该逻辑运算优选为逻辑或非(NOR)、异或(XOR)以及与(AND)运算.在一个实施例中，所述两个脉宽调制颜色控制信号的上升沿基本一致，并且其中由所述两个控制信号通过逻辑运算形成四个脉宽调制颜色控制信号，在每个控制循环中，所述四个脉宽调制颜色控制信号中的两个是可用的，而所述四个脉宽调制颜色控制信号中的另外两个是选择性地可选的。在一个实施例中，所述两个脉宽调制颜色控制信号的上升沿具有相位差，并且其中由所述两个控制信号通过逻辑运算形成四个脉宽调制颜色控制信号。本专利技术的一个方面是一种灯具，包括根据本专利技术的一个实施例的LED光源。本专利技术的一个方面是一种发光系统，包括根据本专利技术的一个实施例的LED光源以及用于通过根据本专利技术的一个实施例的方法来调节LED光源的色调或色温的控制装置。附图说明现在将结合优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED光源，包括LED串和半导体开关装置的至少三个串联连接，这些串联连接为并联配置，并且适于按照时间共享公共电流源，并且所述LED光源还包括色调或色温控制器，所述色调或色温控制器适于提供至少三个脉宽调制控制信号，以控制LED串和半导体开关装置的所述至少三个串联连接每次一个顺序地激活，并且在由所述脉宽调制控制信号中相应的一个限定的时间从所述公共电流源获取电流，其中，所述色调或色温控制器适于由两个脉宽调制颜色控制信号形成所述至少三个脉宽调制颜色控制信号。

【技术特征摘要】
2016.02.24 FI 201651431.一种LED光源，包括LED串和半导体开关装置的至少三个串联连接，这些串联连接为并联配置，并且适于按照时间共享公共电流源，并且所述LED光源还包括色调或色温控制器，所述色调或色温控制器适于提供至少三个脉宽调制控制信号，以控制LED串和半导体开关装置的所述至少三个串联连接每次一个顺序地激活，并且在由所述脉宽调制控制信号中相应的一个限定的时间从所述公共电流源获取电流，其中，所述色调或色温控制器适于由两个脉宽调制颜色控制信号形成所述至少三个脉宽调制颜色控制信号。2.如权利要求1所述的LED光源，其中，所述公共电流源的电流能够调节以用于调节光强。3.如权利要求1所述的LED光源，其中，所述至少三个LED串适于分别发出至少两种不同的颜色。4.如权利要求1所述的LED光源，其中，所述至少三个LED串包括基本发出两种、三种或四种不同颜色的LED串。5.如权利要求1所述的LED光源，其中，所述光源为RGB-LED光源，并且其中所述至少三个LED串包括基本发出红光的第一LED串、基本发出绿光的第二LED串以及基本发出蓝光的第三LED串。6.如权利要求1所述的LED光源，其中，所述光源为RGBW-LED光源，并且其中所述至少三个LED串包括基本发出红光的第一LED串、基本发出绿光的第二LED串、基本发出蓝光的第三LED串以及基本发出白光的第四LED串。7.如权利要求1所述的LED光源，其中，所述至少三个LED串包括基本发出白光的第一LED串和第二LED串以及至少一个发出非白光的LED串。8.如权利要求1所述的LED光源，包括第一LED组以及至少一个并联的LED组，所述第一LED组具有并联配置的LED串和半导体开关装置的所述至少三个串联连接，所述至少一个并联的LED组具有并联配置的LED串和半导体开关装置的相应的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·图仑尼，
申请(专利权)人：泰克诺维尔有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI