一种用于控制LED单元的光输出的反馈控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制发射单元（１１）的光输出的控制系统（１３）和方法，该发射单元（１１）具有至少一个ＬＥＤ（１５）并发射至少一个颜色的光。控制系统（１３）包括基于检测发射单元（１１）的光输出的检测单元（１９）的反馈，检测脉冲发生器（２７），抑制在检测到的光中的环境光干扰的抑制单元（２３），以及用于基于表示发射单元的预期光输出的参考信号和抑制单元的输出信号之间的比较而控制发射单元的光输出的控制单元（２１）。检测脉冲发生器（２７）不定期地产生检测脉冲。因此，将不定周期引入了光输出的反馈处理中。这提供了一种可能性，即通过传统的抑制算法来消除或减少环境光特别是脉冲光的干扰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制LED(发光二极管)发射单元的光输出的控制系统，一种LED发射单元和一种用于控制LED发射单元的方法。
技术介绍
具有多个有色LED阵列的白光发射单元或颜色可调发射单元，例如RGB LED发光体和LED显示器，由于多个原因被关注。例如，它们是低成本和高效的，并且它们的光输出的色度是可调的。然而，LED的光输出在不同LED之间是变化的，还随着每个LED的寿命变化。加之，LED的光输出与温度反向变化，并且对于不同颜色该变化是不相同的。在单个LED发射单元中LED的变化的输出也是一个问题。已经尝试了许多从发射单元得到一个稳定的光输出的方法。在这些解决方案中已经引入了不同类型的反馈控制。因此，检测光输出并且将检测结果用于控制LED的激发。在US6,495,964中公开了一个现有技术的解决方案，其中通过关闭用于将要检测的颜色的LED，来对于不同颜色的组合检测发射单元的光输出。因此，当执行不同颜色的LED发射光的协同连续关闭时，在一个时间期间顺序产生几个检测脉冲。这个和其他现有技术解决方案在充分黑暗的环境下将非常好地工作，其中发射单元是唯一光源。然而在许多实际环境中，这种假定是不成立的。并且环境光的一部分常常能够到达嵌入在发射单元中的检测器。在控制系统的反馈部分，这些成分必须从由LED本身发出的光区别开来以防止颜色或亮度误差。在对色度和色点(color point)及时稳定性要求很高的应用中这是非常重要的。例如通过减法来去除这个区别。根据使用了这种LED发射单元的应用和特殊情况，标准连续的背景减法不能给出足够好的结果。当所有LED都关闭时，通过连续背景减法装置来检测任何剩余光。尤其是相邻的脉冲光源，例如TL管，监控器或其他LED模块能够引起问题。例如，假设当测量红光成分时TL管总是意外地发光。那么检测器将看到一个失真的光，其将导致提供错误信息给控制电路，从而其将引起颜色混合的错误设置。
技术实现思路
本专利技术的目的是消除或减小现有技术的所述缺点，并且提供一种更加与环境光条件无关的发射单元控制。通过根据权利要求1所述的本专利技术的用于控制LED发射单元的光输出的控制系统，通过如权利要求11所述的用于控制LED发射单元的方法，以及通过如权利要求10所述的LED发射单元来实现该目的。本专利技术基于一个认识，通过不定期测量输出光，显著减少由周期性脉冲的外部光源引起的干扰的可能性是高的。因此，在本专利技术的一个方面，提供了一种用于控制发射单元的光输出的控制系统，该发射单元包括至少一个LED并发射至少一种颜色光。控制系统包括检测发射单元的光输出并提供光输出信号的检测单元，提供检测脉冲给检测单元的检测脉冲发生器，以及抑制光输出信号中的环境光干扰并提供改进的光输出信号的抑制单元。该控制系统进一步包括用于基于表示发射单元的预期光输出的参考信号和改进的光输出信号之间的比较而控制发射单元的光输出的控制单元，其中检测脉冲发生器不定期地产生检测脉冲。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种用于控制发射单元的方法，其中该发射单元包括至少一个LED并发射至少一种颜色光。该方法包括步骤-不定期检测发射单元的光输出并且因此产生光输出信号；-抑制光输出信号中的环境干扰并且因此产生改进的光输出信号；-将改进的光输出信号与表示发射单元的预期光输出的参考信号进行比较；以及-基于所述比较控制发射单元的光输出。因此，根据本专利技术，用于发射单元的光反馈相对于现有技术进行了重大改进。光输出的色度的控制和稳定性也显著提高。需要注意的是，包含至少一个LED的发射单元意味着具有一个或多个各种类型的LED的任何单元。不同类型的发射单元和LED的一些实例是LED发光体，典型包括多个不同颜色的LED、单独的LED、LED灯、显示器和类显示器装置，例如像素化灯或光源、OLED(有机LED)显示器、聚合物LED显示器、发光织物、用于标志或照明的LED阵列等等。也需要注意的是，发射单元的光输出意味着开和关两个状态，即当LED处于开和处于关的两种状态。当然，在后一种情况中，如果检测到的光输出大于零，则检测到的为环境干扰光，或者背景光。根据本专利技术的控制系统的一个实施例，如权利要求2所述的，通过不规则(即，不定期)地产生检测脉冲来获得不定周期。需要注意的是，这个不定周期至少出现在一个相对较短的时间段内。因此，在几十个或几百个帧之后，也可能发生模式自身重复即变成周期性的。为了本申请的目的，将帧定义为与脉冲的起始时间相关的时间要素。因此，时间或者时间轴被分成相等的时间部分，其中每部分被称作帧。帧包括至少一个该/每个LED的发射周期。根据这个实施例，在该帧的相同时间部分期间，经常发生的脉冲环境光不可能干扰发射单元输出光的检测。根据本专利技术的控制系统的一个实施例，如权利要求3所述的，在帧的一些时间间隔中，重复特定的检测脉冲，并且在同一帧的其他时间间隔中，其根本不产生。这给出了及时检测的进一步扩展，其加强了对周期性环境光的抑制。根据本专利技术的控制系统的一个实施例，如权利要求4所述的，在一些帧中，重复特定的检测脉冲，并且在其他帧中，其根本不产生。这给出了及时检测的进一步扩展，其加强了对周期性环境光的抑制。根据如权利要求5和6中所述的控制系统的实施例，提供了不同类型的不定期LED发射。因为存在LED光的特定颜色组合的时间周期从一个帧转移到另外一个，与特定颜色组合相关联的检测脉冲不定周期发生。因此，这些实施例也被认为是涉及不定期的检测脉冲发生，或者其等同，即使在每个帧中的相同时间产生完全相同的脉冲。根据本专利技术的控制系统的一个实施例，如权利要求7所述的，抑制单元包括求平均值单元。从而不定期波动达到平均值而提供一个余数给与实际LED光相关联的增量部分。根据本专利技术的控制系统的一个实施例，如权利要求7所述的，抑制单元包括减法单元。从而使得可以从光输出信号中减去背景光信号。在与实际LED光相关联的光输出信号部分获得一个增量。优选地减法单元与求平均值单元结合来获得将要被减去的好的背景光信号。根据本专利技术的方法的相应实施例与相应的优点相关联。参考下面所述的实施例来阐明和揭示本专利技术的这些和其他方面以及优点。附图说明下面将参考附图来更加具体地说明本专利技术，其中图1为根据本专利技术的实施例的发射单元和控制系统的示意性框图；以及图2a-g示出了本专利技术的控制系统和方法的不同实施例的时序图。具体实施例方式在图1中，示意性示出了发射单元11和其中控制系统13。发射单元11包括具有多个LED15的阵列和用于激发LED15的供电单元17。多个LED15发射不同颜色的光；主要是蓝、绿和红光。典型地，如本领域普通技术人员所知，控制系统13、供电单元17和多个LED15全部排列在PCB(印刷电路板)上。然而，图1中仅示出了用于描述一部分实施例的那些部分。控制系统包括检测单元19，其用于检测从发射单元11发出的光，和控制单元21，其基于检测到的光来控制发射单元11的光输出。更具体地，控制系统包括抑制单元23，其具有连接到检测单元19的输出的输入和连接到控制单元21的输出，该输入用于从检测单元19接收光输出信号，该输出用于向该控制单元馈送改进的光输出信号。控制系统13进一步包括连接到控制单元21的参考发生单元25和连接到检测单元19的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制发射单元的光输出的控制系统，该发射单元包括至少一个ＬＥＤ并发射至少一种颜色的光，其中控制系统包括检测发射单元的光输出并提供光输出信号的检测单元，提供检测脉冲给检测单元的检测脉冲发生器，抑制光输出信号中的环境光干扰并提供改进的光输出信号的抑制单元，以及用来基于表示发射单元的预期光输出的参考信号和改进的光输出信号之间的比较来控制发射单元的光输出的控制单元，其中所述检测脉冲发生器不定期地产生检测脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-11-19 04105921.31.一种用于控制发射单元的光输出的控制系统，该发射单元包括至少一个LED并发射至少一种颜色的光，其中控制系统包括检测发射单元的光输出并提供光输出信号的检测单元，提供检测脉冲给检测单元的检测脉冲发生器，抑制光输出信号中的环境光干扰并提供改进的光输出信号的抑制单元，以及用来基于表示发射单元的预期光输出的参考信号和改进的光输出信号之间的比较来控制发射单元的光输出的控制单元，其中所述检测脉冲发生器不定期地产生检测脉冲。2.根据权利要求1的控制系统，其中，将时间分成多个帧，并且其中在不同的帧中，检测脉冲在相对于帧的起始的不同时间开始。3.根据权利要求2的控制系统，其中产生每个检测脉冲来检测LED光颜色的预定组合，该组合在每个帧的时间间隔中发生，并且其中，配置检测脉冲发生器以便在帧的一些时间间隔中重复用于这种组合的检测脉冲，并且在同一帧的一些其他时间间隔中省略那个检测脉冲。4.根据权利要求2的控制系统，其中产生每个检测脉冲来检测LED光颜色的预定混合，该组合在每个帧的时间间隔中发生，并且其中，配置检测脉冲发生器以便在一些帧中重复用于这种组合的检测脉冲，并且在其他帧中省略那个检测脉冲。5.根据前述权利要求任一个的控制系统，其中该控制单元进一步被配置来控制LED的激发，并且其中所述激发是不定期的。6.根据权利要求5的控制系统，其中将时间分成多个帧，并且在多个帧中的每个时间窗口内，LED被激发以发射光，并且其中，根据从一个帧到另一个帧相对于帧的起始而移动时间窗口以及在一个帧和另一个帧之间的边界内镜像该时间窗口之一来执行所述激发。7.根据前述权利要求任一个的控制系统，其中该抑制单元包括求平均值单元。8.根据前述权利要求任一个的控制系统，其中该抑制单元包括配置来从光输出信号中减去背景光信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：R库特，EJ梅杰，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]