CN101889476A - Led灯颜色控制***和方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED灯颜色控制***和方法，包括：具有LED控制器58的LED灯；以及可操作地连接到LED控制器58的多条LED通道60，该多条LED通道60中的每一条具有通道开关62与至少一个分路LED电路83串联，该分路LED电路83具有分流开关68与LED源80并联。LED控制器58确实LED源80是否在反馈可控范围内，当LED源80在反馈可控范围内时存储测量的LED源80的光通量，而当LED源80不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储。

Description

LED灯颜色控制***和方法
技术领域
本发明在由美国能源部颁发的合同号为DE-FC26-05NT42342的美国政府支持下做出。美国政府在本发明中拥有某些权利。
此公开内容的技术领域为供电领域，具体地，是LED灯颜色控制***和方法。
背景技术
传统上，白炽或荧光照明设备已经被用作汽车及其他交通工具中的光源。然而，在发光二极管(LED)技术方面的重大进步使得LED由于它们的长的运行寿命、高效率以及小体积而在交通工具中的使用具有吸引力。LED现在能够几乎如紧凑型荧光灯一般高效地产生白光，并且其效率被期待会进一步提高。为了充分实现LED的节能，驱动它们的电子器件也必须是高效的。
正在开发用于普通照明应用的完备的LED灯，比如LED模块***(LED SIM)，其使用具有一个或有限数量的集成电路的多个不同颜色的LED。集成电路包括用于LED灯的检测电路、驱动电路以及控制电路。用户能够控制灯的颜色和强度。
为了产生可见光谱上的光，来自不同颜色LED的光输出可以特定的比例进行组合以从LED灯产生期望的颜色。例如，一个LED可以产生红光，一个LED可以产生绿光，而一个LED可以产生蓝光。红-绿-蓝(RGB)组合可以产生任何期望的颜色并且能够由产生琥珀色(A)光或白(W)光的LED进行补充，以调节灯的显色指数(CRI)。CRI指示出，相较于标准照明源(比如日光或白炽灯)，灯渲染物体的颜色的优劣。RGBA和RGBW相应地表示红-绿-蓝-琥珀和红-绿-蓝-白四LED灯。
四LED灯中的每个LED源的电流被独立地控制以允许灯覆盖颜色和CRI的整个范围。一种用于四LED灯的电源布置是在每条LED通道中串联两个LED源的两条并行LED通道。基本电子拓扑可以为具有控制流经每条通道的电流的通道开关的迟滞降压转换器。流经每条通道的电流的脉冲宽度和幅度都是可变的。迟滞操作上限和下限设定脉冲幅度。与每个LED源并联的分路开关通过短接特定的LED源来控制流经每个LED源的电流。迟滞限度可以被设定以最大化每条通道中的一个LED源的占空比。通道电流可以被降低以在每条通道中的一个LED源的占空比被最大化的情况下产生所需数量的光。这样实现了电子器件中的节能并使得LED高效地产生光，LED通常在较低电流上比在较高电流上发光效率更高。
当今这一代LED灯能够产生一系列颜色的光，但是在对多色LED***中的一些或全部颜色的控制为不可行的特定条件下会出现问题。因为有限的设置电流水平和脉冲宽度的能力，以及因为各个部件和供应值的容差，能够获得的颜色控制的准确度取决于众多项目，比如调光水平、颜色坐标、LED光谱以及控制算法。如果在接近问题区域时没有采取措施以释放控制，那么LED灯很可能展现出不可预测的行为以及颜色和强度的不稳定性。
一个问题是光通量测量误差。灯***分别测量来自产生每一种颜色的LED源的光的光通量，其中LED源操作在PWM模式中。在特定的时间，LED电流波形发生改变，从而仅一个LED源颜色被打开并且执行针对那个LED源颜色的通量测量。此外，在全部LED源关闭的情况下测量背景通量水平。光通量测量设备，比如光电二极管，具有在进行测量时必须被顾及的响应时间。当光通量测量对LED电流频率的反应非常灵敏时，光通量信号对电流波形中的波动敏感，其可以导致来自于未能代表真实的平均光级的光通量测量的颜色误差。当光通量测量对LED电流频率的反应不是非常灵敏时，光通量信号需要相当长的上升时间才能稳定于测量的最终数值。当LED脉冲宽度太窄时，LED源在作出测量前可能就会被关闭，导致不稳定的颜色控制。
这一问题可通过考虑这样的灯***来演示，该灯***操作在1kHz上，从而最大脉冲宽度为1ms。假设光通量测量设备在20μs内稳定，光通量测量可在脉冲起始后20μs时(即，进入最大脉冲宽度的2％)进行。灯的用户可以选择颜色/强度组合，其将会导致一种或多种颜色的占空比小于最大脉冲宽度的2％，例如，黄色包括非常小部分的蓝色；青色包括非常小部分的红色；以及粉色/紫色包括非常小部分的绿色。当特定颜色的占空比小于2％时，出现在特定LED源之后的通量测量是关闭的，而控制***将会获得对光通量的虚假读数。
在针对当今这一代LED灯的光通量测量以及颜色控制中时常出现许多额外问题：
●与每个LED源并联的分路开关的上升和下降时间可能是整个脉冲的相当大的部分；
●迟滞周期可以大约为PWM脉冲宽度的量级，从而在每个PWM脉冲中存在这样的部分迟滞周期，其不具有与全周期的平均电流相同的平均电流；
●迟滞电流波形的上升或下降时间可以如此之短，以至于在电流波形中的上冲或下冲是显著的；
●锁相可能在PWM周期(period)和迟滞电流波形周期之间出现，导致光通量测量在迟滞电流波形的固定相位处规则地发生；
●大的光学传感器误差可能发生自低的光级上的高信噪比、传感器的温度相关性，等等；
●错误的光通量测量读数可能发生自光电二极管故障、干扰，等等；
●由迟滞降压转换器所引起的LED电流的波动可以具有如此低的频率以至于光电二极管过滤不再有效并且通量测量不再代表平均通量；以及
●过大的LED效率可能发生在LED源颜色之一，导致针对那个特定颜色的短的占空比。
具有能够克服以上缺点的LED灯颜色控制***和方法是被期望的。
发明内容
本发明的一个方面提供一种LED灯，具有：LED控制器；以及多条LED通道，可操作地连接到LED控制器，该多条LED通道中的每一条具有与至少一个分路LED电路串联的通道开关，该分路LED电路具有与LED源并联的分路开关。LED控制器确实LED源是否在反馈可控范围内，当LED源在反馈可控范围内时存储测量的LED源的光通量，而当LED源不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储。
本发明的另一方面提供一种LED灯颜色控制方法，包括：提供具有多条LED通道的LED灯，多条LED通道中的每一条都具有与至少一个分路LED电路串联的通道开关，该分路LED电路具有与LED源并联的分路开关；为LED灯初始化LED灯设置；确实LED源是否在反馈可控范围内；当LED源在反馈可控范围内时存储测量的LED源的光通量；以及当LED源不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储。
本发明的另一方面提供一种LED灯颜色控制***，其包括：具有多条LED通道的LED灯，该多条LED通道中的每一条都具有与至少一个分路LED电路串联的通道开关，该分路LED电路具有与LED源并联的分路开关；用于为LED灯初始化LED灯设置的装置；用于确实LED源是否在反馈可控范围内的装置；用于当LED源在反馈可控范围内时存储测量的LED源的光通量的装置；以及用于当LED源不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储的装置。
附图说明
本发明的前述的以及其他的特征和优点通过结合附图阅读以下的对当前是优选的实施方式的详细说明将会进一步明显。详细说明和附图仅是对本发明的示例说明而不是限定本发明的范围，本发明的范围由随附的权利要求书及其等价来限定。
图1是依照本发明的一个LED灯颜色控制***的示意图；
图2A-图2B是依照本发明的LED灯颜色控制方法的流程图；以及
图3是依照本发明的LED灯颜色控制***的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
图1是依照本发明的一个LED灯颜色控制***的示意图。在这个范例中，该LED灯为双通道电路、双LED电路灯，即，该LED灯具有两条LED通道，每一条LED通道有两个分路LED电路。
LED灯30采用颜色控制***，该灯包括LED控制器58，控制器58具有微控制器50，可操作地连接到专用集成电路(ASIC)迟滞控制40，控制到两条LED通道60的功率。每条LED通道60具有在电压和公共点(common)之间串联连接的通道开关62和LED电路64。每个通道开关62接收来自ASIC迟滞控制40的通道开关控制信号63以控制流经LED通道60的电流。在这个范例中，每个LED电路64包括二极管67与下面的电路并联：电感器66与两个分路LED电路83和电阻器81串联。每个分路LED电路83包括分路开关68与LED源80并联。LED源80包括相互串联和/或并联连接以产生期望的颜色或波长的光的一个或多个LED。每个分路开关68接收来自ASIC迟滞控制40的分路开关控制信号69。分路开关68围绕它的相关的LED源短接通道电流以控制相关LED源的光输出。在这个范例中，基本电子拓扑为迟滞降压转换器。LED控制器58包括数据存储器，用于存储操作数据，比如测量的LED源80的光通量。本领域技术人员将会明白，LED控制器58可以是提供期望的功能单独的集成电路或者数个可操作地连接的集成电路。例如，LED控制器58可以是包括具有内建存储器的微处理器的单个集成电路，或者可以是一个包括微处理器而另一个包括存储器的两个集成电路。
每个LED源80的颜色输出可被选择以从LED灯30中产生为特定目的所期望的光输出。在一种实施方式中，LED源为红-绿-蓝-琥珀色(RGBA)。在另一种实施方式中，LED源为红-绿-蓝-白色(RGBW)。在一种实施方式中，产生绿色和蓝色光的LED源80可以在一条LED通道60中，而产生琥珀色和红色光的LED源80可以在另一条LED通道60中。
微控制器50接收用户输入信号42，比如颜色指令信号、调光指令信号，等等。微控制器50还能够接收微控制器反馈信号44，比如温度传感器信号、光学传感器信号，等等，如根据特定应用所期望的那样。在一种实施方式中，反馈信号44由ASIC迟滞控制40根据控制反馈信号52来产生，反馈信号52比如是温度传感器信号、光学传感器信号，等等，如为特定应用所期望的那样。响应于用户输入信号42，以及，可选地，微控制器反馈信号44，微控制器50产生高侧(highside，简称HS)使能信号46和低侧脉宽调制(low side pulse widthmodulation，简称LS PWM)信号48，其被提供给ASIC迟滞控制40。
ASIC迟滞控制40还接收指示经过每条LED通道60的电流的电流反馈信号54，并且响应于电流反馈信号54来调节通道开关控制信号63。ASIC迟滞控制40响应于HS使能信号46、LS PWM信号48、电流反馈信号54，以及，可选地，控制反馈信号52，产生通道开关控制信号63和分路开关控制信号69。
在操作中，用户向微控制器50提供用户输入信号42，微控制器50产生HS使能信号46和LS PWM信号48。ASIC迟滞控制40接收HS使能信号46和LS PWM信号48并产生通道开关控制信号63和分路开关控制信号69。LED控制器58通过产生通道开关控制信号63和分路开关控制信号69，能够实现如在以下联系图2描述的LED颜色控制方法。参照图1，通道开关控制信号63被提供给每个通道开关62以控制流经LED通道60的电流，而分路开关控制信号69被提供给每个分路开关68以控制相关的LED源的光输出。在一种实施方式中，ASIC迟滞控制40接收并且响应于来自LED通道60的电流反馈信号54。在另一种实施方式中，ASIC迟滞控制40接收并且响应于控制反馈信号52，比如来自温度传感器51的温度反馈信号53和/或来自一个或多个光通量传感器56的光通量反馈信号55。光通量传感器56可以是放大的光电二极管，其具有几个离散的光电二极管放大器增益值，以允许在不同的LED光输出水平上实现光通量测量的良好信噪比。本领域技术人员将会明白，LED控制器58能够如根据特定照明***应用的需要接收***控制信号。***控制信号可以通过以及/或者依照比如DALI协议、DMX协议等有线控制方案或者比如Zigbee协议等无线控制方案来产生。在一种实施方式中，LED控制器58能够向照明***中的其他灯发送***控制信号以命令这些灯进行与起始灯所进行的相同变化。例如，LED控制器58可以发送***控制信号，命令房间中的其他灯改变光色输出，以匹配在起始灯中的颜色变化，可能需要这样的变化以降低起始灯中的能耗。
图2A-图2B是依照本发明的LED灯颜色控制方法的流程图，在其中相似元件共享相似的参考标号。图2A是针对具有恒定LED电流的LED灯的流程图。图2B是针对具有可变LED电流的LED灯的流程图。在一种实施方式中，LED灯是如图1中所示的双通道电路、双LED电路的灯。在另一种实施方式中，LED灯是如图3中所示的四通道电路、单LED电路的灯。本领域技术人员将会明白，图2A-图2B的LED颜色控制方法能够被使用在其中任意数量的被独立控制的LED源产生离散颜色的任意LED灯配置中。在一种实施方式中，LED灯采用专用集成电路(ASIC)。在另一种实施方式中，LED灯采用分立部件。
LED颜色控制方法在灯输入参数被改变到其中一种或多种LED颜色的通量测量不再可行的条件时，即，当用于LED颜色的LED源在反馈可控范围之外时，防止颜色控制的丧失。LED灯存储最新的有效的每种颜色的测量的光通量并且仅在条件允许有效通量测量时以测量的光通量的新数值刷新存储的数值。在LED灯控制器上运行的软件监测用以确实在何时能够进行有效的光通量测量的条件。光通量反馈主要被用以修正LED源在延长的时间上的性能恶化，而恶化对于在全输出上驱动的LED源最可能发生，因此临时使用所存储的针对在低输出上驱动的LED源的测量光通量值对LED灯的性能具有最小的影响。
参照图2A，方法200包括一种或多种确实LED源是否在反馈可控范围220内的途径。在此定义的反馈可控范围为LED灯中的LED源的这样的运行范围，在其中反馈信号(比如指示光通量的光通量反馈信号)提供有效反馈给控制器以允许实现LED源的响应操作。确实LED源是否在反馈可控范围之内220的范例包括确实LED源的脉冲宽度是否大于脉冲宽度极限206，确实测量的LED源的光通量的强度是否大于强度极限210，确实测量的LED源的光通量的信噪比是否大于信噪比极限212，等等。这些范例可被单独地、在组合中，或者以任何期望的顺序来使用。本领域技术人员将会明白，确实LED源是否在反馈可控范围220之内的具体方式可以随具体应用的需要和LED灯配置来选择。
方法200从201开始，并且包括为LED灯初始化LED灯设置202以及在n秒之后开始光学测量循环204。本领域技术人员将会明白，在进入光学测量循环时的第一光学测量可在任意时间施行而不必要n秒的延迟，而在那之后光学测量可以周期性地每n秒施行一次。确实第i颜色的脉冲宽度PW(i)是否大于脉冲极限PW lim 206。当第i颜色的脉冲宽度PW(i)不大于脉冲宽度极限PW lim时，确实第i颜色PW(i)是否为最后的i颜色216。当第i颜色是最后的i颜色时，方法200返回以在n秒之后开始光学测量循环204。当第i颜色不是最后的i颜色时，第i颜色递增至第i+1颜色，而光学测量循环继续针对下一种颜色确实第i颜色的脉冲宽度PW(i)是否大于脉冲宽度极限PW lim206。方法200可以继续，LED控制器58针对多条LED通道60中的每个LED源80确实LED源80是否在反馈可控范围内。
当第i颜色的脉冲宽度PW(i)大于脉冲宽度极限PW lim时，第i颜色的光通量被测量208并且针对该光通量确实第i颜色的强度Int(i)是否大于强度极限Int lim 210。当针对该光通量，第i颜色的强度Int(i)不大于强度极限Int lim时，确实第i颜色是否为最后的i颜色216，并且方法200继续。当针对该光通量，第i颜色的强度Int(i)大于强度极限Int lim时，针对该光通量确实第i颜色的信噪比S/N(i)是否大于信噪比极限S/N lim 212。当针对该光通量，第i颜色的信噪比S/N(i)不大于信噪比极限S/N lim时，确实第i颜色是否为最后的i颜色216，并且方法200继续。当针对该光通量，第i颜色的信噪比S/N(i)大于信噪比极限S/N lim时，第i颜色的光通量被存储以备使用214。确实第i颜色是否为最后的i颜色216，并且方法200继续。
为LED灯初始化LED灯设置202可包括初始化LED灯设置，比如颜色设置、调光设置，等等。初始值可以由制造商、照明设计师预先设定，或者可以是来自前次使用的存储的用户输入。当用户输入在操作中被改变时，方法200可以重新开始为LED灯初始化LED灯设置202，以反映改变的用户输入。
在n秒之后开始光学测量循化204可包括在预先设定数量的秒数之后开始光学测量循环。在一个范例中，测量循环每大约7毫秒开始光学测量循环，此相当于大约140赫兹的频率。本领域技术人员将会明白，该时间可被选择以防止觉察到颜色伪像(闪烁)，尽管在采用了其他手段以最小化闪烁的情况下也可以使用在分钟量级的较慢的时间。
确实第i颜色的脉冲宽度PW(i)是否大于脉冲宽度极限PW lim206将在脉冲宽度低于脉冲宽度极限时(即，在颜色的占空比低于最大占空比的特定百分比比如2％时)，禁用针对任何颜色的新的光通量测量和/或存储。当LED源的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限时，LED源不在反馈可控范围内。最近的有效光通量测量被保留，以便颜色控制能够继续，即使在短占空比的情况下也能继续。存储的光通量测量被使用，直到LED灯返回到反馈可控范围，在该范围中可以进行新的有效通量测量并且可以恢复完全的颜色控制。对于具有在脉冲宽度极限之上的脉冲宽度的颜色(即使一种或多种颜色具有低于脉冲宽度极限的脉冲宽度)，可以保持完全的颜色控制。在反馈可控范围之外，LED源一般不被猛烈地驱动，比如低占空比以及/或者低光输出的区域。
测量第i颜色的光通量208可包括利用产生光通量信号的光学传感器(比如光电二极管)来测量光通量。
针对光通量确实第i颜色的强度Int(i)是否大于强度极限Int lim210将在强度小于强度极限时(即，在颜色/强度选择导致一种或多种LED颜色落入反馈可控范围之外时)，禁用针对任何颜色的新的光通量存储。当针对LED源的测量的光通量的强度不大于强度极限时，LED源不在反馈可控范围内。存储的光通量测量被使用，直到LED灯返回到反馈可控范围，从而可以进行新的通量测量并且可以恢复完全的颜色控制。
针对光通量确实第i颜色的信噪比S/N(i)是否大于信噪比极限S/Nlim 212将在信噪比小于信噪比极限时(即，在颜色/强度选择导致一种或多种LED颜色落入反馈可控范围之外时)，禁用对任何颜色的新的光通量存储。当针对LED源的测量的光通量的信噪比不大于信噪比极限时，LED源不在反馈可控范围内。存储的光通量被使用，直到LED灯返回到反馈可控范围，从而可以进行新的光通量测量并且可以恢复完全的颜色控制。在一种实施方式中，确实212包括进行预先设定数量比如100次的光通量测量，计算光通量测量的标准差，使用该标准差作为第i颜色的信噪比S/N(i)，以及确实针对光通量第i颜色的信噪比S/N(i)是否大于信噪比极限S/N lim。使用数个光通量测量来检测信噪比的削弱，同时避免虚假的光通量测量。
存储第i颜色的光通量以备使用214可包括在LED控制器中存储第i颜色的光通量。在LED灯操作于反馈可控范围之外时存储的光通量可被用作反馈信号。在一种实施方式中，存储的光通量可对于预定LED电流而被随时间跟踪。当存储的光通量小于存储的光通量极限时，LED控制器能够产生指示用户更换LED灯的LED灯寿命终结信号。
LED灯可包括用于减少在LED灯的电子器件中的可能影响颜色控制的功耗的措施。LED电流频率可以通过增加迟滞极限之间的差异而被降低。当光通量过滤不足以滤除较低频率时，较低频率可能不利地影响颜色控制。方法200可包括在LED电流频率低于LED电流频率极限或者在迟滞值之间的差异大于迟滞值差异极限时，禁用针对任何颜色的新的光通量存储。
方法200还可包括保持LED灯操作于反馈可控范围内的措施。LED灯可以降低显色指数(CRI)以保持特定LED颜色的较高强度并从而保持那些LED颜色的颜色反馈控制。在红-绿-蓝-琥珀色(RGBA)LED灯的范例中，具有低占空比的LED颜色能够以牺牲CRI为代价而被关闭，而其他颜色重新平衡以保持正确的颜色坐标和反馈控制。类似地，色温能够与占空比相折衷以保持颜色反馈控制。目标是维持所有占空比在最小水平之上，以便所有LED源的光通量可在最长时间上被测量。
图2B为针对具有可变LED电流的LED灯的流程图。确实第i颜色的脉冲宽度PW(i)是否大于脉冲宽度极限PW lim 206。当第i颜色的脉冲宽度PW(i)不大于脉冲宽度极限PW lim时，确实第i颜色的LED电流I(i)是否小于最低LED电流I min 232。当第i颜色的LED电流I(i)小于最低LED电流I min时，确实第i颜色是否为最后的i颜色216，并且方法200继续。当第i颜色的LED电流I(i)不小于最低LED电流I min时，降低第i颜色的LED电流I(i)并且增大第i颜色的脉冲宽度PW(i)234。方法200继续确实第i颜色的脉冲宽度PW(i)是否大于脉冲宽度极限PW lim 206。
确实第i颜色的脉冲宽度PW(i)是否大于脉冲宽度极限PW lim206允许在电流尚未在最低LED电流时实现对LED电流的调节。降低LED电流并增大脉冲宽度234将保持来自LED源的相同的光输出，同时由于更宽的脉冲宽度而改善测量光通量的能力。在一种实施方式中，在生产中在离散的电流水平上确定最低LED电流I min，因为LED源的光谱输出随电流而改变。
最低LED电流I min可取决于LED灯的设计并且可进一步取决于所请求的用户输入。
当LED灯中的每个LED源的操作独立于LED灯中的其他LED源时，比如在由图3所示的范例中，最低LED电流I min取决于LED灯设计。在这种情况下，最低LED电流I min通过诸如下述的因素来确定，比如LED灯电子器件产生稳定的通道电流的能力、LED源产生稳定的光输出的能力、光电二极管测量稳定的光通量的能力、对特定电流的校准，等等。在LED灯中的每个LED源的操作不独立于LED灯中的其他LED源时，这些因子也可以确定最低LED电流I min，只要用户输入不针对LED通道中的LED源之一要求最大占空比。
当LED灯中的每个LED源的操作不独立于LED灯中的其他LED源时，比如在由图1所示的范例中，最低LED电流I min可取决于用户输入，即，由用户所要求的颜色和调光输出。在这个范例中，LED灯包括LED通道，在每个LED通道中有多于一个LED电路，因此LED通道中的每个LED电路接收相同的通道电流。每个LED电路包括一个LED源。为了测量光通量，每个LED源的最大占空比被限制在低于100％，比如大约90％或更高，根据特定应用的要求而定。针对所要求的操作点的用户输入可能要求LED通道中的LED源之一随特定电流幅度操作于最大占空比，以满足用户输入的要求。在不降低来自最大占空比LED源的整体光输出的情况下不可能降低电流幅度。虽然对于用户输入，LED通道中的另一个LED源可能仅具有小的光输出，并且为具有小的光输出的LED源增大占空比并降低电流幅度可能是期望的，但是保持通道电流幅度以保持操作于最大占空比的另一LED源的所需的光输出。因此，对于LED通道中的全部LED源的最低LED电流I min是相同的，并且由操作于最大占空比的LED源所确定。
在一种实施方式中，降低LED电流和增大脉冲宽度234进一步包括调节光学传感器的增益。光学传感器的增益被改变以确保光学传感器的信号足够大，以协同模数(A/D)转换器提供光通量的准确测量。光学传感器的增益的改变与LED强度的变化相反，其中LED强度的变化取决于LED电流。
图3为依照本发明的LED灯颜色控制***的另一种实施方式的示意图，其中相似元件与图1共享相似参考标号。在这个范例中，LED灯为四通道电路、单LED电路灯，即，LED灯具有四条LED通道，每一条LED通道有一个分路LED电路。每条LED通道中可以提供不同颜色LED源，以便可以针对每种LED颜色来控制电流。分路开关的功耗可被最小化，因为在特定颜色不被需要时，经过LED通道的电流可由LED通道的通道开关关闭。
采用颜色控制***的LED灯30包括LED控制器58，其具有微控制器50，其可操作地连接到专用集成电路(ASIC)迟滞控制40，控制到四条LED通道60的功率。每条LED通道60具有串联连接于电压和公共点之间的通道开关62和LED电路64。每个通道开关62接收来自ASIC迟滞控制40的通道开关控制信号63，以控制流经LED通道60的电流。在这个范例中，每个LED电路64包括二极管67与下述电路并联：分路开关68和电感器66串联。每个分路开关68接收来自ASIC迟滞控制40的分路开关控制信号69并且与LED源80并联连接。分路开关68围绕它的相关LED源短接通道电流以控制相关LED源的光输出。在这个范例中，基本电子拓扑为迟滞降压转换器。每条LED通道60的电感器66可被确定大小以提供对于在那条LED通道60中的特定LED源80的期望的开关频率。在一种实施方式中，每条LED通道60中的LED源80能够产生不同颜色的光。
在操作中，用户向微控制器50提供用户输入信号42，微控制器50产生HS使能信号46和LS PWM信号48。ASIC迟滞控制40接收HS使能信号46和LS PWM信号48并产生通道开关控制信号63和分路开关控制信号69。LED控制器58能够通过产生通道开关控制信号63和分路开关控制信号69来实现如上关于图2所描述的LED颜色控制方法。参照图3，通道开关控制信号63被提供给每个通道开关62以控制流经LED通道60的电流，而分路开关控制信号69被提供给每个分路开关68以控制相关LED源的光输出。
在一种实施方式中，每条LED通道60的电感器66包括两个或更多个电感器，其中一个电感器被确定大小以在高电流时饱和。在产生最佳颜色和CRI的白光的设计操作点的正常操作中电流是高的，所以每条LED通道60中的一个电感器通常是饱和的。当LED通道60中的电流较低时，比如在不同于设计操作点的颜色和/或CRI上运行时，每条LED通道60中的那一个饱和的电感器变得不饱和。这样增加了电感器66的总电感并且降低了LED通道60的开关频率。用于每条LED通道60的两个或更多个电感器66可被选择为使得迟滞窗口为经过LED通道60的电流水平的固定百分比，从而使得开关频率随着电流水平的降低平滑地变化。在一种实施方式中，实际的频率上限为大约2MHz。频率下限取决于PWM频率并且可以远高于PWM频率，比如比PWM频率的大小高两个或更多个数量级。
尽管在此处公开的本发明的实施方式目前认为是优选的，但是可以在不背离本发明的范围的情况下做出各种变化和改进。本发明的范围在附随的权利要求书中指出，并且在等效的意义和范围之内的所有变化都被旨在囊括于其中。

Claims (20)

1.一种LED灯，包括：
LED控制器58；以及
多条LED通道60，可操作地连接到LED控制器58，该多条LED通道60中的每一条具有通道开关62与至少一个分路LED电路83串联，分路LED电路83具有分路开关68与LED源80并联；
其中LED控制器58确实LED源80是否在反馈可控范围内，当LED源80在反馈可控范围中时存储测量的LED源80的光通量，并且当LED源80不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储。
2.依照权利要求1的LED灯，其中LED控制器58通过确实LED源80的脉冲宽度是否大于脉冲宽度极限来确实LED源80是否在反馈可控范围内，其中当LED源80的脉冲宽度大于脉冲宽度极限时，LED源80在反馈可控范围内，而当LED源80的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限时，LED源80不在反馈可控范围内。
3.依照权利要求1的LED灯，其中LED控制器58在LED源的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限并且LED源80的LED电流小于最低LED电流时忽略对测量的光通量的存储。
4.依照权利要求1的LED灯，其中LED控制器58在LED源80的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限并且LED源80的LED电流不小于最低LED电流时降低LED源80的LED电流并增大LED源80的脉冲宽度。
5.依照权利要求4的LED灯，进一步包括可操作地连接的光学传感器56，用以测量LED源80的光通量，其中在LED控制器58降低LED源80的LED电流时，LED控制器58增大光学传感器56的增益。
6.依照权利要求1的LED灯，其中LED控制器58通过确实针对LED源80的测量的光通量的强度是否高于强度极限来确实LED源80是否在反馈可控范围内，其中当针对LED源80的测量的光通量的强度高于强度极限时，LED源80在反馈可控范围内，而当针对LED源80的测量的光通量的强度不高于强度极限时，LED源80不在反馈可控范围内。
7.依照权利要求1的LED灯，其中LED控制器58通过确实针对LED源80的测量的光通量的信噪比是否大于信噪比极限来确实LED源80是否在反馈可控范围内，其中当针对LED源80的测量的光通量的信噪比大于信噪比极限时，LED源80在反馈可控范围内，而当针对LED源80的测量的光通量的信噪比不大于信噪比极限时，LED源80不在反馈可控范围内。
8.依照权利要求7的LED灯，其中信噪比是预定数量的光通量测量的标准差。
9.依照权利要求1的LED灯，其中在该多条LED通道60中的每个LED源80产生不同颜色的光。
10.依照权利要求1的LED灯，其中LED控制器58针对该多条LED通道60中的每个LED源80确实LED源80是否在反馈可控范围内。
11.一种LED灯颜色控制方法，包括：
提供具有多条LED通道的LED灯，该多条LED通道中的每一条具有通道开关与至少一个分路LED电路串联，该分路LED电路具有分路开关与LED源并联；
为LED灯初始化LED灯设置202；
确实LED源是否在反馈可控范围内220；
当LED源在反馈可控范围内时存储测量的LED源的光通量214；以及
当LED源不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储。
12.依照权利要求11的方法，其中确实220包括确实LED源的脉冲宽度是否大于脉冲宽度极限206，其中当LED源的脉冲宽度大于脉冲宽度极限时，LED源在反馈可控范围内，而当LED源的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限时，LED源不在反馈可控范围内。
13.依照权利要求11的方法，进一步包括：
确实LED源的脉冲宽度是否大于脉冲宽度极限206；
确实LED源的LED电流是否低于最低LED电流232；以及
当LED源的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限并且LED源的LED电流小于最低LED电流时，忽略对测量的光通量的存储。
14.依照权利要求11的方法，进一步包括：
确实LED源的脉冲宽度是否大于脉冲宽度极限206；
确实LED源的LED电流是否小于最低LED电流232；以及
当LED源的脉冲宽度不大于脉冲宽度极限并且LED源的LED电流不小于最低LED电流时，降低LED源的LED电流并增大LED源的脉冲宽度234。
15.依照权利要求14的方法，其中LED灯具有可操作地连接的光学传感器，用以测量LED源的光通量，所述方法进一步包括响应于LED源的LED电流的降低而增大光学传感器的增益。
16.依照权利要求11的方法，其中确实220包括确实针对LED源的测量的光通量的强度是否大于强度极限210，其中当针对LED源的测量的光通量的强度大于强度极限时，LED源在反馈可控范围内，而当针对LED源的测量的光通量的强度不大于强度极限时，LED源不在反馈可控范围内。
17.依照权利要求11的方法，其中确实220包括确实针对LED源的测量的光通量的信噪比是否大于信噪比极限212，其中当针对LED源的测量的光通量的信噪比大于信噪比极限时，LED源在反馈可控范围内，而当针对LED源的测量的光通量的信噪比不大于信噪比极限时，LED源不在反馈可控范围内。
18.依照权利要求17的方法，其中信噪比为预定数量的光通量测量的标准差。
19.依照权利要求11的方法，进一步包括针对该多条LED通道中的每个LED源确实LED源是否在反馈可控范围内。
20.一种LED灯颜色控制***，包括：
具有多条LED通道的LED灯，该多条LED通道中的每一条具有通道开关与至少一个分路LED电路串联，该分路LED电路具有分路开关与LED源并联；
用于为LED灯初始化LED灯设置的装置；
用于确实LED源是否在反馈可控范围内的装置；
用于当LED源在反馈可控范围内时存储测量的LED源的光通量的装置；
用于当LED源不在反馈可控范围内时忽略对测量的光通量的存储的装置。
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