用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統的製作方法
2023-10-26 05:20:27 2
專利名稱：用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及發光二極體供電的發光系統。具體來說，本發明涉及用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統。
背景技術：
在通用的照明應用中，發光二極體(LED)的使用越來越頻繁，在照明應用中發光二極體必須提供高強度、恆定不變的用戶規定的顏色。為了提供高強度的光，必須使用包含多個發光二極體晶片(具有相同顏色或者具有不同顏色)的組件來避免使用龐大的燈。下面我們將稱這些組件為「多晶片發光二極體組件」。
光強度和其它的性質在發光二極體晶片之間是變化的。這可能引起多晶片發光二極體組件的光輸出的顏色的變化。利用光傳感器和支持電路以及定位在組件中與發光二極體晶片分開的位置的控制系統，可以測量多晶片發光二極體組件的光強度和顏色並使其保持不變。為了獲得結構緊湊的、光輸出均勻一致的、使用多晶片發光二極體組件的燈設計人員所需的設計工作最小的發光二極體燈，期望將傳感器(以及可能的其它電路)集成在發光二極體組件中。設置傳感器以使它們可以提供對於控制光輸出有用的信號，這可能是至關重要的。
發明內容
因此期望提供一種能夠克服這些和其它缺點的、用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統。
本發明的一個方面提供一種用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統。這個系統可以包括用於限制發射到至少一個光傳感器的光以產生一個受限光信號的裝置；和通過至少一個光傳感器測量受限光信號以產生檢測光信號的裝置。所說的系統還包括用於比較檢測光信號與期望光信號的裝置以及用於根據比較結果調節流到多晶片發光二極體組件上的至少一個發光二極體的電流的裝置。
本發明的另一方面提供一種結構，用於維持多晶片發光二極體組件的光特性。所說的結構包括多個發光二極體；至少一個外殼(enclosure)，它的位置適於接收從多個發光二極體輸出的一定量的光；定位在外殼中的至少一個光傳感器，用於測量從多個發光二極體輸出的光；和一個控制器，按可操作方式連接到發光二極體晶片以便根據所測的光控制流到發光二極體晶片的電流。
從結合附圖對當前的優選實施例的下述的詳細描述，本發明的上述的和其它的特徵和優點都將變得更加清楚明白。詳細描述和附圖只是對本發明的說明，而不是限制，本發明的範圍由所附的權利要求書及其等效物限定。
圖1是按照本發明的用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統的一個實施例的示意圖；圖2是按照本發明的用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統的一個實施例的流程圖；圖3-圖6是按照本發明的用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統的各個實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1表示按照本發明的用於維持多晶片發光二極體組件的光特性的系統100的一個實施例。在這個實施例中，系統100可以包括多晶片發光二極體組件102和輸入設備140。
多晶片發光二極體組件102可以包括控制系統130、溫度檢測設備120、發光二極體(LED)150、和光檢測設備110。
多晶片發光二極體組件102包括至少一個發光二極體晶片150以及連接電路135。發光二極體的顏色例如可以是紅、綠、或藍色，在另外的例中，多個發光二極體可以全是一種顏色，或者是多種顏色的組合。系統100的另外的實施例可以包括白色發光二極體晶片，其它顏色的發光二極體晶片，或者彩色的和白色的發光二極體晶片的組合。
多晶片發光二極體組件102還包括控制系統130。在一個實施例中，控制系統可以是任何合適的硬體或軟體，或者是執行邏輯處理的硬體或軟體的組合如具有RAM的計算機晶片。這個控制系統130利用控制系統的電路連線115、125、135或者本領域中公知的任何其它合適的連接按可操作方式連接到系統的組成部分110、120、140、150。控制系統130可以改變經過連線115、125、135流到各個系統組成部分的電流流動。例如，控制系統電路130可以改變經過電路連線135流入發光二極體晶片150的電流。在控制系統130中的計算機軟體可以包括通過本領域中公知的任何合適的裝置控制流到各個系統組成部分的電流流動的指令。
多晶片發光二極體組件102還可以包括一個外殼(enclosure)105，包圍光檢測設備110。現在參照附圖1和附圖3，它們表示出外殼105的一個典型實施例，外殼310包括向發光二極體開口的至少一個孔320，將光源(發光二極體)發出的光通向光檢測設備110。孔320可具有各種大小和形狀，取決於與每個外殼有關的發光二極體的位置和數目，下面相對於圖4-6還要進行更加詳細地討論。這些孔的大小可以確定達到光檢測設備的光的數量。在一個實施例中，外殼內部315是一個白色的內部，它能提供來自不同的期望光源的光的一個更加有效的組合。這些孔確定了來自哪些發光二極體的多少光將要進入外殼。一旦進入外殼，白色的內部表面將使導入的光進行混合。這種內部混合的目的是使光電二極體對於正在測量的發光二極體之間的變化不太敏感。
多晶片發光二極體組件102還可以包括定位在外殼105內部的至少一個光檢測設備110。光檢測設備可以是光電二極體、光敏電阻、或者在本領域中公知的任何其它合適的光檢測設備。光檢測設備的位置應使附近的發光二極體發出的光通過所說的孔到達光傳感器。光傳感器110將發出的光轉換成檢測光信號。光檢測設備110可以通過電路連線、光纖光路、或者在本領域中公知的任何其它合適的連接裝置115按可操作方式連接到控制系統130。可以限制或者允許發光二極體發出的光擊中光傳感器。為此目的，可以在外殼105的下方設置傳感器、設置發光二極體晶片、外殼的形狀、或者它們的組合。
多晶片發光二極體組件102可以包括按可操作方式連接到控制系統130的溫度檢測設備120。這個溫度檢測設備可以是熱電偶、或者在本領域中公知的用於測量一個部件的溫度的任何其它合適的裝置。溫度檢測設備可用於測量在這個多晶片發光二極體組件102中使用的發光二極體的溫度。可以對溫度檢測設備120進行配置，使其可以連續地測量發光二極體的溫度、或者在規定的時間間隔例如每2秒鐘測量一次這個溫度。在一個實施例中，溫度檢測設備可以包括在多晶片發光二極體組件102內。在另一個實施例中，可將溫度檢測設備連接到安裝多晶片發光二極體組件系統100的散熱器上並且測量所說散熱器的溫度。
所說的系統還可以包括輸入設備140，其中用戶可以預先確定期望的光輸出的顏色和強度。在一個實施例中，這個輸入設備140是具有電子選擇菜單的手持小鍵盤。輸入設備還可以是安裝在牆上的小鍵盤，或者是與控制系統130按可操作方式相連的個人計算機。在實踐中，用戶可以簡單地按壓小鍵盤上的按鈕來選擇期望的光的對應的分布。例如，用戶可以選擇非白色和高強度明亮光。輸入設備140可以是任何合適的硬體或軟體，或者是硬體和軟體的組合，使用戶可以選擇一種喜愛的光分布。
現在參照附圖2，其中總體表示維持多晶片發光二極體組件的光特性的一種方法200。在實踐中，用戶使用輸入設備140選擇了一種期望的光分布(框210)。期望的光分布包括發出的光的顏色和強度。
一旦多晶片發光二極體組件102開始發光，與每個發光二極體相關的傳感器110就開始測量所發出的光的顏色和強度(框215)。傳感器110將所測的發出的光轉換成檢測光信號(框220)。在一個實施例中，通過求出單個發光二極體的所有單個光強度的總和，可以確定總的光顏色和強度。在另一個實施例中，對於每個單個的顏色的單個值求和，從而可以獲得對於這種特定顏色的檢測光信號值。例如，對於每個紅色發光二極體的檢測光信號求和，可以得到總的檢測光信號值。
然後，比較所說確定的檢測光信號與一個期望的光信號值(框225)，所說的期望的光信號值與用戶選擇的期望的光分布有關。比較的結果將確定是否需要調節流到一個或多個發光二極體的電流(框230)。如果檢測光信號值在期望的光信號值的一個預定的可接受的範圍內，該方法返回到框215。然而，如果檢測光信號值不在期望的光信號值的這個預定的範圍內，則調節流到一個或多個發光二極體的電流(框235)，並且該方法返回到框215，繼續監視多晶片發光二極體組件。
改變流到發光二極體的電流流動會改變多晶片發光二極體組件發出的光的顏色和強度。根據所選的期望光分布，控制系統確定要排放到多晶片發光二極體組件中的各個組成部分的電流的數量。可以使用期望的光特性分布來評估由光傳感器測量的光。然後，通過控制系統130調節流到系統的各個部件的電流以改變發光二極體發出的光。這一過程可以繼續到不再要求有期望的光時為止。
在另一個實施例中，溫度檢測器120還可以測量發光二極體的溫度。只要特定的多晶片發光二極體組件的溫度在可接受的限值內保持不變，就能由控制系統維持流到各個部件的電流的流動速率。然而，如果所測的溫度不在可接受的限值之內，控制系統130將要按照需要改變流到發光二極體的電流流動。
現在參照附圖4，其中總體表示一個多晶片發光二極體組件的發光二極體晶片、外殼、和光傳感器的典型安排400。可將光傳感器412定位在多晶片發光二極體組件中，以便測量定位在組件上的發光二極體晶片的光強度。傳感器412的位置應使它們可以監視組件上的多個發光二極體。可以通過外殼402部分覆蓋傳感器412，以使入射光可以通到傳感器412。在一個實施例中，外殼可以控制入射到傳感器上的光的數量。外殼402可以具有面對相鄰的發光二極體晶片403、405、411的多個孔。通過對於每個發光二極體晶片的強度求和，可以確定多晶片發光二極體組件401的總強度和顏色。
外殼可以具有面對發光二極體晶片411的較小的孔。在發光二極體組件401中，控制系統可以測量發光二極體晶片403、405、411的強度。通過可由外殼402覆蓋的4個傳感器412，可以測量發光二極體晶片411。因為這一測量可以導致對於發光二極體晶片411的過多考慮，所以可以將面對發光二極體晶片411的外殼402的孔減小到面對邊角的發光二極體晶片403的其它孔的大小的1/4。這一比例等於測量特定發光二極體晶片的次數的倒數。例如，通過2個傳感器412測量發光二極體晶片405，所以可以將面對發光二極體晶片405的孔減小到面對邊角發光二極體晶片403的其它孔的大小的1/2。這些比例不是嚴格的，並且可能取決於由發光二極體實際發出的光的分布。可以假定，發光二極體晶片403、405、411可具有相等的大小並且可定位在距傳感器412相等的距離。
如果在這個系統中使用帶有濾波的光電二極體，可以同時採樣從各種顏色的發光二極體晶片發出的光。如果在發光二極體晶片上使用不帶濾波的光電二極體，則使用時分多路復用採樣方法一次只能測量一種顏色。例如，在包含紅、綠、和藍色發光二極體的組件中，可以使綠和藍色的發光二極體截止，同時測量紅色發光二極體的光強度。在這個步驟之後，馬上使紅和綠色發光二極體截止，同時測量藍色發光二極體的光強度。在這個步驟之後，馬上使紅和藍色發光二極體截止，同時測量綠色發光二極體的光強度。將這些測量的結果發送到控制系統130，並且用於確定是否需要改變流到各個設備的電流以實現期望的光輸出。
現在參照附圖5，其中總體表示一個多晶片發光二極體組件的發光二極體晶片、外殼、和光傳感器的另一種典型安排500。
因為在多晶片發光二極體組件的陣列中的每個發光二極體晶片503隻面對外殼502的一個孔，所以發光二極體只測量一次。還有，因為每個發光二極體晶片503可以具有相同的大小，並且距每個外殼502的距離相等，所以外殼502的孔可以具有相同的大小。
現在參照附圖6，其中總體表示一個多晶片發光二極體組件的發光二極體晶片、外殼、和光傳感器的另一種典型安排600。
與在400所示的多晶片發光二極體組件類似，這個系統可以包括具有連接電路的發光二極體晶片603、605、609、611，外殼612和至少一個光傳感器602，所有的光傳感器602按可操作方式連接在一起並且安裝在多晶片發光二極體組件601上。這個系統的操作方式與圖4中的用400總體表示的系統的操作方式相同。然而，使用2個外殼而不是4個。與圖4類似，可以確定一個發光二極體與測量發光二極體的次數之比來計算面對在多晶片發光二極體組件601上的每個發光二極體晶片603、605、609、611的孔的相對大小。
雖然這裡公開的本發明的實施例在當前認為是優選的，但在不偏離本發明的構思和範圍的情況下還可以進行各種各樣的變化和改進。本發明的範圍由所附的權利要求書表示，期望落在等效物的含義和範圍內的所有變化都包括在權利要求書內。
權利要求
1.一種用於維持多晶片發光二極體(LED)組件(102)的光特性的系統，包括用於限制發射到至少一個光傳感器(110)的光以產生一個受限光信號的裝置；和通過至少一個光傳感器測量受限光信號以產生檢測光信號的裝置；用於比較檢測光信號與期望光信號的裝置；以及用於根據比較結果調節流到多晶片發光二極體組件(102)上的至少一個發光二極體的電流的裝置。
2.權利要求1的系統，進一步還包括用於經過輸入設備向控制設備(130)提供期望的光信號的裝置。
3.權利要求1或2的系統，進一步還包括用於測量多晶片發光二極體組件內的溫度的裝置；用於比較所測溫度與期望的溫度的裝置；用於根據比較結果調節流向至少一個發光二極體的電流的裝置。
4.權利要求1的系統，其中光傳感器是從包括光電二極體和光敏電阻的組中選擇出來的。
5.權利要求1、2、3、或4的系統，其中為系統提供濾波器，用於對光傳感器進行濾波。
6.權利要求1的系統，其中所述用於限制發光的裝置包括在外殼(105)內定位至少一個光傳感器。
7.權利要求6的系統，其中外殼(105)包括至少一個孔(320)。
8.權利要求5或6的系統，其中外殼(105)包括一個白色的內壁。
9.權利要求1的方法，其中在多晶片發光二極體組件(102)中的發光二極體(150)包括可發射紅、綠、和藍色光的多個發光二極體。
10.權利要求9的系統，其中用至少一個光傳感器測量發射出的光包括用於時分多路復用採樣的裝置。
11.權利要求1的系統，其中用於調節電流的裝置包括使用控制系統(130)調節流到所選的發光二極體的電流。
12.一種結構，用於維持多晶片發光二極體組件的光特性，所說的結構包括多個發光二極體(150)；至少一個外殼(105)，它的位置適於接收從多個發光二極體輸出的一定量的光；定位在外殼中的至少一個光傳感器(110)，用於測量從多個發光二極體輸出的光；和一個控制器(130)，按可操作方式連接到發光二極體晶片以便根據所測的光控制流到發光二極體晶片的電流。
13.權利要求12的結構，進一步還包括至少一個溫度傳感器(120)；和一個控制器，按可操作方式連接到發光二極體晶片以便根據所測的溫度控制流到發光二極體晶片的電流。
全文摘要
本發明提供一種用於維持多晶片發光二極體組件(102)的光特性的方法、系統、和結構。為此目的，要選擇一個期望的光輸出並且限制來自多晶片發光二極體組件中的多個發光二極體的光。為此目的，還要測量受限的光、比較測量的輸出光和期望的光，並且要根據測量的光調節流到多晶片發光二極體組件中的發光二極體(150)的電流。
文檔編號H05B33/08GK1663323SQ03814939
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月12日 優先權日2002年6月25日
發明者J·M·蓋內斯, M·D·帕施萊伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司