CN105050240A - 集成式光谱可调节的led器件 - Google Patents

Abstract

本发明为一种集成式光谱可调的LED器件。该器件由外部接口，控制芯片，调光驱动芯片以及由不同峰值波长的LED裸芯片组成的LED阵列封装于一体构成。外部接口有三根引脚，其中一根引脚接地，第二根引脚为通讯线，连接控制芯片，用于接收外部串行信号，并传递给控制芯片，第三根引脚接外部高电平，为控制芯片、调光驱动芯片与LED阵列提供电源。所述控制芯片与调光驱动芯片进行双向连接，调光驱动芯片连接LED阵列。控制芯片解码外部信号后，控制调光驱动芯片产生相应的动作，完成对LED阵列的调节，从而产生不同的光谱输出。本发明通过控制芯片将内部的控制集成化，同时借由调光驱动芯片完成对LED的恒流与精确调光控制，实现可任意调节的光谱输出。

Description

集成式光谱可调节的LED器件

技术领域

本发明属于照明控制领域，具体为一种集成式光谱可调的LED器件。

背景技术

理想的光谱可调光源能够根据实际需求模拟产生任意形状的目标光谱分布，在光辐射测量与定标中被广泛应用。传统的光谱可调光源大多由一种或多种光源配合多组滤色片构成，结构庞大且光谱匹配范围受使用光源限制不能做得很宽。LED的出现为制造小型化、快速化、寿命长、光谱匹配范围宽的光谱可调光源创造了可能。LED是由半导体材料制成的光电器件，具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等特点。目前的LED所能实现的发光波长几乎涵盖了远紫外到远红外整个区段的光谱，峰值波长越来越稳定，可以稳定在±2nm，半值全宽度达到20nm。因此，选用不同峰值波长的LED进行组合，可以很好地匹配出除了具有极窄发射峰结构的光谱以外的几乎所有目标光谱。另一方面，LED作为半导体发光器件，使用恒流驱动，仅需调整其电流的占空比信号，就能快速精确地调整其发光功率，以实现光谱的能量匹配。近年来，有越来越多的学者将目光聚焦于基于LED的光谱可调光光源，但其研究成果多为基于分立元件的LED灯具。本发明提出了一种集成式的光谱可调的LED器件，将光源的发光与控制部分集成封装于一个器件内部，对外仅引出三根连接线，通过外部引脚，可以方便地单独调节每一个LED芯片的工作电流占空比，实现可调节的光谱输出。

发明内容

本发明的目的在于提出一种集成式光谱可调节的LED器件。

一种集成式光谱可调的LED器件，由外部接口1、控制芯片2、调光驱动芯片3以及由不同峰值波长的LED裸芯片组成的LED阵列4封装于一体构成。外部接口1有三根引脚，其中一根引脚接地，第二根引脚为通讯线，连接控制芯片2，用于接收外部串行信号，并传递给控制芯片2，第三根引脚接外部高电平，分别连接控制芯片2、调光驱动芯片3与LED阵列4，为控制芯片2、调光驱动芯片3与LED阵列4提供电源。所述控制芯片2与调光驱动芯片3进行双向连接，调光驱动芯片3连接LED阵列4，控制芯片2解码外部信号后，控制调光驱动芯片3产生相应的动作，完成对LED阵列4的调节，从而产生不同的光谱输出。

本发明中，所述LED器件采用平面式或层状式封装，采用平面式封装，外部接口1、控制芯片2、调光驱动芯片3和LED阵列4均固定于一块基板上；采用层状式封装，外部接口1、控制芯片2和调光驱动芯片3均固定于一块基板或多块基板上，LED阵列4固定于另一块基板上，基板间通过导线完成电气连接。

本发明中，外部接口1在进行反馈控制时可增加一条或多条反馈线，所述外部接口1通过反馈线连接外部传感器，外部传感器的种类包括但不限于色度传感器，照度传感器或亮度传感器等中任一种。

本发明中，所述调光驱动芯片3对于LED阵列4的每个LED芯片进行单独控制，调光方式为恒流PWM调光。

本发明中，LED阵列由多种不同峰值波长的单色LED芯片组成。

本发明中，调光驱动芯片具有恒流，调节LED工作电流大小，单独改变LED电流占空比，更新内部数据寄存器等功能。

本发明的有益效果在于：将LED器件的光源部分与控制电路部分封装于一体，对外仅显露出三根引脚。通过控制芯片将内部的控制集成化，同时借由调光驱动芯片完成对LED的恒流与精确调光控制，从而实现可任意调节的光谱输出。该器件体积小，在使用和控制上都十分便利，并且能够在很大的范围内，良好地匹配出任意的目标光谱。符合现代照明智能化，人性化的发展趋势。于生产研究，城市照明，舞台灯光等众多领域都能发挥强大的作用。

附图说明

图1是集成式光谱可调节的LED器件构成示意图。

图2是集成式光谱可调节的LED器件的一种结构图。

图3是集成式光谱可调节的LED器件的另一种结构图。

图4是使用8种单色光LED阵列合成目标光谱的示意图。

图中标号：1是外部接口，2是控制芯片，3是调光驱动芯片，4是由不同峰值波长的LED芯片组成的LED阵列，5为基板。

具体实施方式

在以下给出的详细说明和实施例中，可以对本发明更全面了解，这些说明和附图并不仅限于特定实施例，而只是起到解释和理解的作用。

实施例1：本实施例采用层状式的封装结构，控制芯片2与调光驱动芯片3位于下层基板，LED芯片阵列4位于上层。两层基板间通过导线进行电气连接。阵列选用8块单色LED芯片构成，波长分别为410nm、450nm、495nm、520nm、600nm、635nm、660nm以及740nm。外部接口1位于下层基板，有三根引脚，其中两根为电源线，连接到控制芯片2与调光驱动芯片3上。LED阵列4的共阳极一起接入到电源的正极上，阴极分别接入到调光驱动芯片3的不同输出通道上。调光驱动芯片3外接采样电阻，配合内部控制寄存器，可以调节LED阵列4的工作电流大小。外部串行信号通过通讯线传入到控制芯片2内部，并被其进行解码。之后控制芯片2向调光驱动芯片3发送控制命令，完成相应的指令。

本发明器件的工作原理如下，控制芯片2通过外部接口1的通讯线接收到外部的调光信号，要求匹配出某种特定的光谱，并将光通量维持在一个特定值。此时的通讯信号中包含了8种LED各自的电流占空比信号，控制芯片2接到这些信息后通过与调光驱动芯片3间的串行时钟线和数据线，将数据载入到调光驱动芯片3的数据缓存寄存器当中。当所有数据再入完毕后，调光驱动芯片更新数据寄存器，载入缓存数据，完成对光谱的输出调节。

Claims (5)

1.一种集成式光谱可调的LED器件，由外部接口（1）、控制芯片（2）、调光驱动芯片（3）以及由不同峰值波长的LED裸芯片组成的LED阵列（4）封装于一体构成，其特征在于外部接口（1）有三根引脚，其中一根引脚接地，第二根引脚为通讯线，连接控制芯片(2)，用于接收外部串行信号，并传递给控制芯片（2），第三根引脚接外部高电平，分别连接控制芯片(2)、调光驱动芯片(3)与LED阵列(4)，为控制芯片(2)、调光驱动芯片(3)与LED阵列(4)提供电源；所述控制芯片(2)与调光驱动芯片(3)进行双向连接，调光驱动芯片(3)连接LED阵列(4)，控制芯片（2）解码外部信号后，控制调光驱动芯片（3）产生相应的动作，完成对LED阵列（4）的调节，从而产生不同的光谱输出。

2.根据权利要求1所述的集成式光谱可调的LED器件，其特征在于所述LED器件采用包括但不仅限于平面式或层状式封装；采用平面式封装时，外部接口(1)、控制芯片(2)、调光驱动芯片(3)和LED阵列(4)均固定于一块基板上；采用层状式封装时，外部接口(1)、控制芯片(2)和调光驱动芯片(3)固定于一块基板或多块基板上，LED阵列(4)固定于另一块基板或多块基板上，基板间通过导线完成电气连接。

3.根据权利要求1所述的集成式光谱可调的LED器件，其特征在于外部接口（1）在进行反馈控制时可增加一条或多条反馈线，所述外部接口(1)通过反馈线连接外部传感器，外部传感器的种类包括但不限于色度传感器，照度传感器或亮度传感器中任一种。

4.根据权利要求1所述的集成式光谱可调的LED器件，其特征在于所述调光驱动芯片（3）对于LED阵列（4）的每个LED芯片进行单独控制，调光方式为恒流PWM调光。

5.根据权利要求1所述的集成式的光谱可调的LED器件，其特征在于LED阵列由多种不同峰值波长的单色LED芯片组成。