本申請要求于2014年6月19日提交的名稱為“對應輻照度階躍響應輸出的LED驅動電流調節(LED DRIVE CURRENT ADJUSTMENT FOR IRRADIANCE STEP RESPONSE OUTPUT)”的美國專利申請No.14/309,772的優先權，出于所有目的，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本說明書涉及用于改善發光二極管(LED)的輻照度和/或照度響應的系統和方法。該方法和系統具體可用于以階躍方式命令輸出的照明陣列。

背景技術：

與白熾燈相比，固態照明裝置可以消耗相當少的功率。它們還可被設計為輸出不同波長的光。這些特性使固態照明在住宅和商業應用都具有吸引力。某些類型的固態照明裝置可包括激光二極管和發光二極管(LED)。紫外線(UV)固態照明裝置可用于諸如涂層得的感光介質固化，所述圖層包括墨水、粘合劑、防腐劑等。在某些應用中，可能期望從單個照明陣列提供不同級別的輻照度作為加工過程的一部分。例如，在一個加工過程中，可能期望LED在一段時間以100％的能力輸出光，然后在完成工件的剩余的固化周期中將LED輸出降低至60％的能力。在另一示例中，可通過向單個LED陣列提供具有不同光強度固化需要的兩個不同工件來增加加工靈活性。通過應對工件的類型來調節LED陣列輸出，可由LED陣列將兩個不同的工件單獨地固化。然而，當在不同的輻照度輸出級別之間改變時，LED陣列輻照度可能不經常一致的。因此，當在不同輻照度輸出級別之間切換時，可能需要由LED陣列提供更一致且均勻的輸出。

技術實現要素：

發明人在此已經意識到提供期望的照明輸出的挑戰，并且已經開發了用于操作一個或多個發光裝置的方法，包括：響應所述一個或多個發光裝置的期望輻照度輸出的變化，選擇對應于所述一個或多個發光裝置的期望輻照度輸出的電流；以及將經過線性化電流調節來修改的電流輸出至所述一個或多個發光裝置。

通過經由線性化電流調節來修改或調節供應給一個或多個照明裝置的電流，可以在響應期望輻照度的變化而調節照明系統輻照度之后提供基本上恒定的輻照度。例如，操作者或控制器可請求由照明陣列提供的輻照度的階躍增加或減小。可通過線性化電流調節來調節提供給陣列的電流，以提供新的輻照度(例如，輻照度的階躍增)級別，而輻照度級別的變化很小。以這種方式，可以在實現階躍增加之后從一個輻照度級別改變至下一個輻照度級別而沒有較大的輻照度變化。

本說明書可提供多種有益效果。具體地，該方法可以提高照明系統的輸出一致性。此外，該方法可簡化照明系統的計算處理。此外，該方法可以提供不同的照明輸出級別之間的快速和準確的變化。

單獨通過下文中的詳細描述或與附圖結合時，本說明書的上述及其他優點，以及特征將是顯而易見的。

應當理解，提供本發明內容是為了以簡化的形式介紹概念選擇，這些概念將在具體實施方式中進一步描述。這并不意在標識所要求保護的主題的關鍵或必要特征，該要求保護的主題的保護范圍由具體實施方式之后的權利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題并不限于解決上述或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實現。

附圖說明

圖1示出了照明系統的示意圖；

圖2-3示出了用于圖1中的照明系統的示例性電流調節系統的示意圖；

圖4示出了照明裝置輻照度與電流之間的線性關系；

圖5示出了歸一化的照明裝置輸出與照明裝置溫度之間的線性關系；

圖6示出了圖1-3所示的照明系統的示例性模擬響應曲線圖；以及

圖7和圖8示出了控制照明系統輸出的示例性方法。

具體實施方式

本說明書涉及一種具有多個級別的輻照度輸出的照明系統。圖1示出了一個示例性照明系統，其中提供調節的可變電流控制。可根據如圖2-3所示的示例性電路提供照明電流控制。可根據圖4和圖6所示的線性關系提供照明系統電流調節。如本文所述的對照明系統電流進行控制可提供如圖6所示的照明響應。照明系統可根據圖7和圖8中的方法來工作。在各種電氣圖的部件之間顯示的電氣互連表示所示的裝置之間的電流路徑。

現在參照圖1，示出了根據本文所述的系統和方法的光反應系統10的框圖。在該示例中，光反應系統10包括照明子系統100、控制器108、電源102以及冷卻子系統18。照明子系統100可包括多個發光裝置110。例如，發光裝置110可以是LED裝置。選定的多個發光裝置110實施為提供輻射輸出24。輻射輸出24被引導至工件26。返回的輻射28可從工件26被引導回照明子系統100(如，通過輻射輸出24的反射)。

輻射輸出24可通過耦合光學器件30被引導至工件26。耦合光學器件30，如有使用的話，可以有多種不同的方式實現。作為示例，耦合光學器件可包括一個或多個插設在提供輻射輸出24的發光裝置110和工件26之間的層、材料或其他結構。作為示例，耦合光學器件30可包括微透鏡陣列，以增強輻射輸出24的采集、凝聚、準直或其他方面的質量或有效量。作為另一示例，耦合光學器件30可包括微反射鏡陣列。在采用這種微反射鏡陣列的情況下，每個提供輻射輸出24的半導體裝置可一對一地設置在相應的微反射鏡中。

每一層、材料或其他結構可具有選定的折射率。通過適當地選擇每個折射率，可以選擇性地控制在輻射輸出24(和/或返回的輻射28)的路徑中的層、材料和其他結構之間的界面處的反射。作為示例，通過控制設置在半導體裝置與工件26之間的選定界面處的折射率的差異，可以減少、消除、或最小化該界面處的反射，從而增強在該界面處的輻射輸出的透射，以最終傳送至工件26。

可出于各種目的采用耦合光學器件30。示例性的目的包括，其中，保護發光裝置110，保持與冷卻子系統18相關聯的冷卻流體，采集、凝聚和/或準直輻射輸出24，采集、引導或拒絕返回的輻射28，或出于其他單獨的目的，或目的的結合。作為進一步的示例，光反應系統10可采用耦合光學器件30，以便增強輻射輸出24的有效量或質量，特別是當傳送至工件26時進行增強。

選定的多個發光裝置110可通過耦合電子器件22耦合至控制器108，以便向控制器108提供數據。如下文進一步描述的，控制器108還可實施為例如通過耦合電子器件22控制這些提供數據的半導體裝置。

優選地，控制器108還連接至每一個電源102和冷卻子系統18，并且實施為控制每一個電源102和冷卻子系統18。如下進一步的描述，控制器108可接收來自電源102和冷卻系統18的數據。

控制器108從電源102、冷卻子系統18、照明子系統100之中的一個或多個系統中接收的數據可以是各種類型。作為示例，該數據可分別表示與耦合的半導體裝置110相關的一個或多個特性。作為另一示例，該數據可以表示與提供數據的相應部件12、102、18相關聯的一個或多個特性。作為再一示例，該數據可以表示與工件26相關的一個或多個特性(如，表示被引導至工件的輻射輸出能量或光譜分量)。此外，該數據可以表示這些特性的某種組合。

在接收到任何此類數據時，控制器108可實施為響應該數據。例如，響應來自任何此類部件的這些數據，控制器108可以實施為控制電源102、冷卻子系統18、和照明子系統100中的一個或多個系統(包括一個或多個此類耦合半導體裝置)。作為示例，響應來自照明子系統的數據表明在與工件相關聯的一個或多個點處的光能不足，控制器108可實施為：(a)增加對一個或多個半導體裝置110的電流和/或電壓的電源供給，(b)通過冷卻子系統18增加照明子系統的冷卻(即，某些發光裝置，如果被冷卻，將提供更大的輻射輸出)，(c)增加向這些裝置供電的時間，或(d)上述的組合。

照明子系統100的獨立半導體裝置110(如，LED裝置)可由控制器108獨立地控制。例如，控制器108可控制第一組一個或多個獨立LED裝置，以發射第一強度、波長等的光，同時控制第二組一個或多個獨立LED裝置，以發射不同強度、波長等的光。第一組一個或多個獨立LED裝置可以處在半導體裝置110的同一陣列中，或可以來自半導體裝置110的多個陣列。還可以從照明子系統100中由控制器108控制的其他半導體器件110的陣列中的控制器108來獨立地控制此半導體裝置110的陣列。例如，可控制第一陣列的半導體裝置發射第一強度、波長等的光，同時，可控制第二陣列的半導體裝置發射第二強度、波長等的光。

作為另一示例，在第一設定條件下(如，對于特定工件、光反應和/或操作條件的設定)，控制器108可操作光反應系統10實施第一控制策略，而在第二設定條件下(如，對于特定工件、光反應和/或操作條件的設定)，控制器108可操作光反應系統10實施第二控制策略。如上所述，第一控制策略可包括操作包括一個或多個獨立半導體裝置(如，LED裝置)的第一組發射第一強度、波長等的光，而第二控制策略可包括操作包括一個或多個獨立LED裝置的第二組發射第二強度、波長等的光。第一組LED裝置可與第二組LED裝置是同一LED裝置組，并且可跨越一個或多個LED裝置的陣列，或可與第二組LED裝置是不同的LED裝置組，并且不同的LED裝置組可包括來自第二組的一個或多個LED裝置的子集。

冷卻子系統18實施為管理照明子系統100的熱行為。例如，通常，冷卻子系統18為這種子系統12提供冷卻，并且更具體地，為半導體裝置110提供冷卻。冷卻子系統18還可實施為對工件26，和/或對工件26與光反應系統10(如，具體地，照明子系統100)之間的空間進行冷卻。例如，冷卻子系統18可以是空氣或其他流體(如，水)的冷卻系統。

光反應系統10可用于各種應用。示例包括但不限于從噴墨印刷到DVD制造和光刻工藝的固化應用。通常，采用光反應系統10的應用具備相關參數。即，某一應用可包括如下相關的操作參數：以一個或多個波長提供一個或多個級別的輻射功率，并持續實施的一個或多個時間段。為了適當地完成與該應用相關的光反應，可能需要以高于或等于一個或多個這些參數(和/或用于特定時間、時長或時間范圍)的一個或多個預定級別，將光功率傳送至工件或其附近。

為了遵循預期應用的參數，可根據與該應用的參數(如，溫度、光譜分布以及輻射功率)相關的各種特性來操作用于提供輻射輸出24的半導體裝置110。同時，半導體裝置110可具有與該半導體裝置的制造相關的特定操作規范，其中，可遵循該規范以防止該裝置的損壞和/或預先阻止該裝置的退化。光反應系統10的其他部件也可以具有相關操作規范。除了其他參數規范之外，這些規范可包括用于操作溫度和應用的電功率的范圍(如，最大值和最小值)。

因此，光反應系統10支持對應用參數的監測。此外，光反應系統10可提供對半導體裝置110的監測，包括對他們各自的特性和規范的監測。此外，光反應系統10還可提供對光反應系統10選定的其他部件的監測，包括對他們各自的特性和規范的監測。

提供這樣的監測能夠驗證系統的正確操作，從而可靠地評估光反應系統10的操作。例如，該系統10可以相對于一個或多個應用的參數(如溫度，輻射功率等)，與這些參數相關的任何部件特性和/或任何部件的相應操作規范以非期望的方式操作。監測的提供可響應由控制器108通過一個或多個系統的部件接收的數據，并根據上述數據實施監測。

監測還可支持對系統操作的控制。例如，控制策略可通過控制器108接收并響應來自一個或多個系統部件的數據來實現。如上所述，這種控制，可以是直接地(如，基于與部件操作相關的數據，通過經由針對部件的控制信號來控制部件)或間接地(如，通過經由針對調節其他部件的操作的控制信號來控制部件的操作)實現。作為示例，可通過針對電源102的控制信號和/或通過針對冷卻子系統18的控制信號間接地來調節半導體裝置的輻射輸出，其中，所述針對電源102的控制信號用于調節施加給照明子系統100的功率，所述針對冷卻子系統18的控制信號用于調節施加給照明子系統100的冷卻。

可以采用控制策略來實現和/或增強系統的正確操作和/或應用的性能。在更具體的示例中，還可以采用控制來實現和/或增強陣列的輻射輸出與其工作溫度之間的平衡，從而例如防止將半導體裝置110或半導體裝置110的陣列加熱至超出其規范，同時還將輻射能量引導至工件26，足以正確地完成應用的光反應。

在某些應用中，高輻射功率可被傳送至工件26。相應地，可使用發光半導體裝置110的陣列來實現子系統12。例如，可使用高密度的發光二極管(LED)陣列來實現子系統12。盡管可使用LED陣列并且在本文中對其進行了詳細描述，但應當理解，在不脫離本發明的原理的情況下，可以使用其它發光技術來實現半導體裝置110及其陣列，其他發光技術的示例包括但不限于有機發光二極管、激光二極管、其他半導體激光器。

可以用陣列20或多陣列的陣列形式來提供多個半導體裝置110。陣列20可實施為使得一個或多個、或大多數半導體器件被配置成提供輻射輸出。然而，同時，一個或多個陣列的半導體裝置110實施為提供對選定的陣列特性的監測。監測裝置36可從陣列20的裝置中選定，例如可具有與其他發射裝置相同的結構。例如，發射和監測之間的差異可由與特定半導體裝置相關的耦合電子器件22決定(如，在一基本形式中，LED陣列可以具有監測LED和發射LED，在監測LED中耦合電子器件提供反向電流，在發射LED中耦合電子器件提供正向電流處)。

此外，基于耦合電子器件，陣列20中選定的半導體裝置可以是多功能裝置和/或多模裝置，其中(a)多功能裝置能夠檢測多個特性(如，輻射輸出、溫度、磁場、振動、壓力、加速度和其他機械力或變形)，并且可根據應用參數或其他決定性因素在這些檢測功能之間切換，并且(b)多模裝置能夠具有發射、檢測和其他模式(如關閉)，并且可根據應用參數或其他決定性因素在這些模式之間切換。

參照圖2，示出了可提供電流的變化量的第一照明系統電路的示意圖。照明系統100包括與散熱器101熱連通的一個或多個發光裝置110。在該示例中，發光裝置110為發光二極管(LED)。每個LED 110包括陽極201和陰極202。圖1中所示的開關電源102通過路徑或導線264向電壓調節器204提供48V直流電源。電壓調節器204通過導線或路徑242向LED 110的陽極201提供直流電源。電壓調節器204還通過導線或路徑240電耦合至LED 110的陰極202。電壓調節器204被示為被引至接地端260，并且在一個示例中可以是降壓調節器。電壓調節器204向LED 110提供可調電壓。

所示的控制器108與電壓調節器204電氣通信。在其他示例中，如果需要，離散的輸入生成裝置(如，開關)可替換控制器108。控制器108包括用于執行指令的中央處理單元290。控制器108還包括用于操作電壓調節器204和其他裝置的輸入和輸出件(I/O)288。非暫時性可執行指令可存儲在只讀存儲器292中(如，非暫時性存儲器)，而變量可存儲在隨機存取存儲器294中。控制器108可與用戶接口212電氣通信，其允許用戶調節照明子系統100的輻照度輸出。在某些示例中，用戶接口212可包括存儲在非暫時性存儲器中的指令，用于提供數字電位計，其允許在0-255或更多離散電流級別之間調節流經半導體裝置110的電流。因此，照明子系統100的輻照度輸出可實現256個級調節。

可變電阻器220以場效應晶體管(FET)或其他裝置的形式從控制器108或通過其他輸入裝置接收強度信號電壓。盡管本示例將可變電阻器描述為FET，但必須注意的是，該電路可采用其他形式的可變電阻器。

在該示例中，陣列20的至少一個元件包括諸如發光二極管(LED)或激光二極管的固態發光元件產生光。所述元件可配置為基板上的單個陣列、基板上的多個陣列、連接在一起的幾個基板上的單個或多個陣列等。在一個示例中，發光元件陣列可由鋒翔科技公司(Phoseon Technology,Inc)制造的Silicon Light Matrix^TM(SLM)產品構成。

圖2中所示的電路是閉環電流控制電路208。在閉環電路208中，可變電阻器220經由驅動電路222通過導線或路徑230接收強度電壓控制信號。可變電阻器220從驅動器222接收其驅動信號。可變電阻器220和陣列20之間的電壓被控制為由電壓調節器204決定的期望電壓。期望電壓值可由控制器108或其他裝置提供，并且電壓調節器204將電壓信號242控制到在陣列20和可變電阻器220之間的電流路徑中提供期望電壓的級別。可變電阻器220控制從陣列20沿箭頭245的方向流至電流感測電阻器255的電流。還可響應照明裝置的類型、工件的類型、固化參數，以及各種其他操作條件來調節期望電壓。

電流信號可沿著導線或路徑236反饋至控制器108或另一裝置，控制器108或另一裝置響應由路徑236提供的電流反饋來調節提供給驅動電路222的強度電壓控制信號。特別地，如果電流信號不同于期望電流，通過導線230傳遞的強度電壓控制信的增加或減小，以調節流經陣列20的電流。表示流經陣列20的電流的反饋電流信號通過導線236用作電壓級別，該電壓級別隨著流經電流感測電阻255的電流的變化而變化。

在一個示例中，可變電阻器220和陣列20之間的電壓被調節為恒定電壓，通過調節可變電阻器220的阻值來調節流經陣列20和可變電阻器220的電流。因此，在該示例中，沿導線240攜帶的來自可變電阻器220電壓信號不到達陣列20。相反，陣列20和可變電阻器220之間的電壓反饋跟隨導線240，并且到達電壓調節器204。電壓調節器204隨后將電壓信號242輸出至陣列20。因此，電壓調節器204響應陣列20下游的電壓來調節其輸出電壓，并且通過可變電阻器220調節流經陣列20的電流。控制器108可包括響應作為通過導線236的電壓反饋的陣列電流來調節可變電阻器220的阻值的指令。導線240允許LED 110的陰極202、可變電阻器220的輸入299(如，N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的漏極)和電壓調節器204的電壓反饋輸入293之間的電氣通信。因此，LED 110的陰極202、可變電阻器220的輸入側299和電壓反饋輸入293的電壓電位相同。

可變電阻器可采取FET、雙極型晶體管、數字電位計或任何電可控的限流裝置的形式。根據所使用的可變電阻器，可采用不同形式的驅動電路。閉環系統操作使得輸出電壓調節器204保持在比操作陣列20的電壓高大約0.5V的電壓。調節器輸出電壓調節施加至陣列20的電壓，并且可變電阻器控制流經陣列20的電流至期望級別。與其他方法相比，本電路可增加照明系統效率并減少照明系統產生的熱量。在圖2的示例中，可變電阻器220通常產生在0.6V范圍內的電壓降。然而，根據可變電阻器的設計，可變電阻器220處的電壓降可小于或大于0.6V。

因此，圖2中所示的電路向電壓調節器提供電壓反饋以控制陣列20上的電壓降。例如，由于陣列20的操作導致陣列20上的電壓降，因此電壓調節器204輸出的電壓是陣列20和可變電阻器220之間的期望電壓加上陣列220上的電壓降。如果增加可變電阻器220的阻值以減小流經陣列20的電流，則調節(如減小)電壓調節器的輸出以保持陣列20和可變電阻器20之間的期望電壓。另一方面，如果減小可變電阻器220的阻值以增加流經陣列20的電流，則調節(如增加)電壓調節器的輸出以保持陣列20和可變電阻器20之間的期望電壓。以這種方式，可同時調節陣列20上的電壓和通過陣列20的電流，以提供來自陣列20的期望的光強度輸出。在該示例中，通過位于或定位于陣列20下游(如，在電流方向上)和接地參考260上游的裝置(如，可變電阻器220)來調節流經陣列20的電流。

在該示例中，示出了陣列20，其中一同對所有LED供電。然而，可通過增加附加的可變電阻器220來單獨地控制通過不同組的LED的電流(如，為每個陣列提供一個可變電阻器以控制電流)。控制器108調節通過每個可變電阻器的電流，以控制通過類似于陣列20的多個陣列的電流。

現在參照圖3，示出了可提供電流的變化量的第二照明系統電路的示意圖。圖3包括與圖2所示的第一照明系統電路相同的一些元件。在圖3與圖2中，相同的元件以相同的附圖標記來標識。為了簡潔起見，省略了圖2和圖3之間相同元件的描述；然而，圖2中的元件的描述適用于圖3中具有相同附圖標記的元件。

圖3中所示的照明系統包括SLM區域301，SLM區域301包括陣列20，陣列20包括多個LED 110。SLM還包括開關308和電流感測電阻器255。然而，如果需要，開關308和電流感測電阻器可包括在電壓調節器304中或者作為控制器108的一部分。電壓調節器304包括由電阻器313和電阻器315組成的分壓器310。導線340使分壓器310與LED 110和開關308的陰極202電氣通信。因此，LED 110的陰極202、開關308的輸入側305(如，N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的漏極)，以及電阻器313和315之間的節點321的電壓電平相同。開關308僅在打開或閉合狀態下操作，并且其并不作為具有能夠線性或成比例調節阻值的可變電阻器操作。此外，在一個示例中，與圖2所示的可變電阻器220的0.6V的Vds相比，開關308具有0V的Vds。

圖3中的照明系統電路還包括誤差放大器326，其中誤差放大器326接收指示由電流感測電阻器255所測量的經由導線340通過陣列20的電流的電壓。誤差放大器326還通過導線319從控制器108或另一裝置接收參考電壓。來自誤差放大器326的輸出被提供給脈沖寬度調制器(PWM)328的輸入。來自PWM的輸出被提供給降壓級(buck stage)調節器330，并且降壓級調節器330調節在被調節的直流電源(如圖1中的102)和陣列20之間從陣列20的上游位置提供的電流。

在一些示例中，可能需要通過位于陣列20或位于陣列20上游(如，在電流方向上)的裝置而不是如圖2中所示的陣列20的下游位置來調節電流至陣列。在圖3的示例性照明系統中，通過導線340提供反饋信號的電壓直接到達電壓調節器304。可以從控制器108通過導線319來提供電流需求，其中該電流需求可以是強度電壓控制信號的形式。該信號變為參考信號Vref，并且其被施加至誤差放大器326而不是可變電阻器的驅動電路。

電壓調節器304從陣列20的上游位置直接控制SLM電流。具體地，電阻分壓網絡310使得降壓級調節器330作為傳統的降壓調節器操作，當SLM通過斷開開關308而被禁用時，該降壓調節器監測降壓級調節器330的輸出電壓。SLM可選擇性地從導線302接收使能信號，其中導線302關閉開關308并且激活SLM以提供光線。當SLM使能信號施加至導線302時，降壓級調節器330操作方式不同。特別地，與更典型的降壓調節器不同，該降壓調節器控制負載電流、流至SLM的電流以及通過SLM的電流量。特別地，當開關308閉合時，由基于在節點321形成的電壓決定通過陣列20的電流。

節點321處的電壓是基于流經電流感測電阻器255的電流和流進分壓器310的電流。因此，節點321處的電壓表示流經陣列20的電流。將表示SLM電流的電壓與由控制器108通過導線319提供的表示流經SLM的期望電流的參考電壓進行比較。如果SLM電流不同于期望的SLM電流，則在誤差放大器326的輸出處產生誤差電壓。誤差電壓用以調節PWM發生器328的占空比并且調節來自PWM發生器328的脈沖串控制降壓級330內的線圈充電時間和放電時間。線圈充電和放電時序調節電壓調節器304的輸出電壓。可通過調節從電壓調節器304輸出并提供給陣列20的電壓來調節流經陣列20的電流。如果需要附加陣列電流，則增加從電壓調節器304輸出的電壓。如果需要減小陣列電流，則減小從電壓調節器304輸出的電壓。

因此，圖1-3所示的系統提供了一種用于操作一個或多個發光裝置的系統，該系統包括：電壓調節器，其包括反饋輸入，所述電壓調節器與一個或多個發光裝置電氣通信；以及控制器，其包括非瞬態指令，以對提供給所述一個或多個發光裝置的電流提供線性化校正。在所述系統中，所述線性化校正是基于歸一化的光輸出和照明裝置溫度的校正。在所述系統中，所述線性化校正基于斜率和偏移量。

在一些示例中，該系統還包括附加指令，其通過所述線性化校正來劃分提供給一個或多個發光裝置的電流。

該系統還包括附加指令，其響應一個或多個發光裝置的溫度變化來修改所述線性化校正。該系統還包括附加指令，其響應一個或多個發光裝置的溫度沒有變化而不修改所述線性化校正。該系統還包括附加指令，其以固定時間間隔修改所述線性化校正。

現在參照圖4，圖中示出了輻照度(如，照明陣列輸出)和照明陣列電流之間的線性關系。該圖可通過調節提供給如圖1-3所示的照明陣列的電流、記錄由照明陣列產生的輻照度、以及繪制輻照度與電流的關系來產生。因此，可觀察到在照明陣列電流和輻照度(例如，照明陣列輸出)之間存在線性關系。具體地，輻照度隨著提供給照明陣列的電流增加而線性增加。

一個或多個LED的操作可從簡化的熱力學視角表示為：

Power_in＝Light_out+Heat

其中Power_in為輸入至照明陣列的電功率，Light_out為光能輸出，以及Heat為熱能輸出。因此，如果光輸出隨著熱量變化而保持基本上恒定，則輸入功率需要變化。注意，在熱量和電輸入功率之間成正比例關系，使得在照明陣列散熱器處增加的熱耗散需要增加照明陣列的輸入功率以提供恒定的光輸出。供給照明陣列的電輸入功率是提供給照明陣列的電流和電壓的乘積。在表示操作照明陣列的光輸出關于電流的曲線的區域中，照明輸出遵循與照明陣列電流的正線性關系。因此，照明輸出、熱量和輸入功率之間的線性關系由上述的功率方程和圖4來描述。

現在參照圖5，其示出了歸一化照明陣列輸出(如，輻照度)與照明陣列溫度或照明陣列散熱器溫度的曲線圖。實線502表示實際或模擬的光輸出的曲線，虛線504表示光輸出關于照明陣列溫度或照明陣列散熱器溫度的線性近似。光輸出和溫度的值可通過施加電流至照明陣列并記錄照明陣列溫度和輻照度來確定。線504的方程可表示為y＝mx+b，其中y為輻照度，m為斜率，x為照明陣列溫度，以及b為偏移量。由于線504是線性的，因此可通過以下方程修改提供給照明陣列的驅動電流：

其中I(T)為命令驅動電流；I₀為初始驅動電流，其可以是在某一預定溫度下的期望輻照度級別的經驗確定值；以及Drive_current_adjustment為從方程y＝mx+b或m·T(℃)+b確定的驅動電流調節。m值和b值由實驗來確定。通過將對應于期望的光輸出的驅動電流除以驅動電流調節，可以上下滑動線504以調節提供給照明陣列的電流并獲得期望的光輸出級別。

現在參照圖6，示出了根據圖7和圖8的方法的照明系統的示例性模擬響應的曲線圖。圖6中的曲線圖包括在曲線圖左側上的第一Y軸和曲線圖右側上的第二Y軸。第一Y軸表示歸一化輻照度且第二Y軸表示LED結溫。X軸表示時間并且時間由曲線圖左側至曲線圖右側增加。時間從時間T₀開始并且增加至X軸的右側。當圖7和圖8的方法不用于控制照明陣列輸出時，陣列的照明輸出在時間T₁達到穩態值。

該曲線圖包括三條曲線602-606。當根據圖7和圖8的方法控制照明陣列電流時，曲線602表示陣列20的輻照度，其響應所請求的照明陣列輸出的階躍變化。當沒有根據圖7和圖8的方法進行電流控制的情況下將功率施加至陣列20時，曲線604表示陣列20的輻照度，其響應所請求的照明陣列輸出的階躍變化，與曲線602所請求的照明陣列輸出的階躍變化相同。最后，曲線606表示陣列20的LED結溫，其響應與曲線602所請求的照明陣列輸出相同的階躍變化。所請求的照明陣列輸出的階躍變化在時間T₀開始。

可以觀察到，曲線602緊密跟隨所請求的照明陣列輸出的階躍變化。然而，曲線604顯示，照明陣列輻照度最初超過期望輸出(如，值1)，然后隨著LED結溫增加而衰減至期望輸出。因此，當未根據圖7和圖8中的方法控制照明陣列電流時，照明陣列輸出可以大于響應增加照明陣列輸出的請求所期望的照明陣列輸出。因此，如果響應對附加照明陣列輸出的請求而簡單地增加電壓和/或電流，則當不采用圖7和圖8中的方法時，照明陣列輸出可能超過期望級別。

因此，從圖6表現出，圖7和圖8的方法提供了更準確的光輸出，其更緊密地跟隨期望光輸出的階躍變化。圖7和圖8的方法響應期望的照明陣列輸出的階躍變化而提供輻照度輸出中的近似階躍。

現在參照圖7，示出了用于控制照明系統輻照度輸出的方法。圖7的方法可應用于如圖1-3所示的系統。該方法可作為可執行指令存儲于控制器的非暫時性存儲器中。此外，圖7的方法可操作如圖6所示的照明系統。進一步，圖7的方法可響應所請求的輻照度的階躍增加和減小，來調節照明陣列的電流。

在步驟702中，方法700判斷LED陣列當前是否被命令或LED陣列是否已經被激活。在一個示例中，方法700可響應控制器輸入來判斷LED是否被命令或已經被激活。控制器輸入可以與按鈕或操作控件相連接。如果LED正在被命令或如果LED已經被激活，則控制器輸入可以為值1。如果方法700判斷LED正在被命令，或LED已經開啟，則回應為是，并且方法700進行至步驟704。否則，回應為否，并且方法700進行至步驟716。

在步驟704中，方法700確定對應于從照明陣列請求的期望輻照度級別的數字值，并且期望的輻照度級別與期望照明陣列電流(I)相關，如圖4所示。在一個示例中，數字值可以在0和255之間變化。然而，在其他示例中，數字值可以在更少或更多值(如，0和511)之間變化。方法700可確定從控制器108中的變量請求的期望輻照度級別。該變量可以被稱為數字電位計變量，并且操作者可以通過鍵盤或其他接口輸入該變量的值。在其他示例中，輸出對應于0和255之間的數字值的物理電位計可以為所請求的照明陣列輻照度的期望級別提供數字值。該數字值可以被稱為POT₀，是與從照明陣列輸出的期望輻照度級別相關的數字電位計值。在確定期望的輻照度級別之后，方法700進行至步驟706。

在步驟706中，方法700判斷照明陣列是否被激活。在一個示例中，如果變量是大于零的值，則方法700可判斷照明陣列被激活。在其他示例中，可以感測流經照明陣列的電流，并且如果該電流大于閾值電流，則可確定照明陣列是激活的。如果方法700判斷照明陣列是激活的，則回應為是，并且方法700進行至步驟710。否則，回應為否，并且方法700進行至步驟708。

在步驟708中，方法700在步驟704請求的期望輻照度下激活照明陣列。在一個示例中，該數字值被轉換為提供給照明陣列的電流量。例如，如果操作者請求的POT值為200，而該值對應于三安培，則將三安培的電流提供給照明陣列。該電流可通過如圖2所示的可變電阻器來調節。可基于值為200的POT值來調節可變電阻器，或者可將值200轉換為模擬電壓，該模擬電壓調節可變電阻器的阻值以控制照明陣列電流。在照明陣列在期望的輻照度級別POT₀被激活之后，方法700進行至步驟710。

在步驟710中，方法700確定照明陣列溫度。照明陣列溫度可在散熱器或在照明陣列中的LED的結點處確定。在一個示例中，熱敏電阻或熱電偶可感測照明陣列溫度并且向控制器提供電壓或電流。控制器通過傳遞函數將電壓轉換為溫度。在確定照明陣列溫度之后，方法700進行至步驟712。

在步驟712中，方法700通過將在步驟704中確定的POT₀值除以圖5中所描述的驅動電流調節來調節照明陣列電流。具體地，值POT₀除以斜率乘以在步驟710確定的溫度加上如圖5所述確定的偏移量。所得電流POT被命令輸出至照明陣列。以這種方式，響應照明陣列溫度或照明陣列散熱器溫度來調節照明陣列電流的初始POT₀值，以提供所請求的輻照度級別。在照明陣列電流被調節并命令輸出至照明陣列之后，方法700進行至步驟714。

在步驟714中，方法700判斷是否存在關閉照明陣列的請求。照明陣列可響應手動或自動的照明陣列關閉請求而進行關閉。如果方法700判斷照明陣列正被請求至關閉狀態，則回應為是并且方法700進行至步驟716。否則，回應為否，并且方法700返回至步驟704。

在步驟716中，方法700命令POT值為零，從而命令零電流傳送至照明陣列。在停止流向照明陣列的電流后，方法700結束。

因此，方法700響應照明陣列輻照度和照明陣列溫度之間的線性關系，連續地確定照明陣列溫度并調節供應至照明陣列的電流，如圖5所示。因此，圖7的方法可更準確地遵循期望的輻照度。進一步，圖7的方法可以通過固定或變化的時間間隔執行。

現在參照圖8，示出了控制照明系統的輻照度輸出的另一種方法。圖8的方法可作為可執行指令被包括存儲于圖1-3所示的系統的非暫時性存儲器中。此外，圖8的方法可操作如圖6所示的照明系統。進一步，圖8的方法可響應所請求的輻照度的階躍增加和減小，來調節照明陣列電流。

在步驟802中，方法800判斷LED陣列當前是否被命令或LED陣列是否已經被激活。在一個示例中，方法800可響應控制器輸入來判斷LED是否被命令或已經被激活。控制器輸入可以與按鈕或操作控件相連接。如果LED正在被命令或如果LED已經被激活，則控制器輸入可以為數值1。如果方法800判斷LED正在被命令，或LED已經開啟，則回應為是并且方法800進行至804。否則，回應為否，并且方法800進行至816。

在步驟804中，方法800確定對應于從照明陣列請求的期望輻照度級別的數字值，并且期望的輻照度級別與期望照明陣列電流(I)相關，如圖4所示。方法800可確定從控制器108中的變量請求的期望輻照度級別。該變量可以被稱為數字電位計，并且操作者可通過鍵盤或其他接口輸入該變量的值。在其他示例中，輸出對應于0和255之間的數字值的實際電位計可以為所請求的照明陣列輻照度的期望級別提供數字值。該數字值可以被稱為POT₀，是與從照明陣列輸出的期望輻照度級別相關的數字電位計值。在確定期望的輻照度級別之后，方法800進行至步驟806。

在步驟806中，方法800判斷照明陣列是否被激活。在一個示例中，如果變量是大于零的值，則方法800可判斷照明陣列被激活。在其他示例中，可以感測流經照明陣列的電流，并且如果該電流大于閾值電流，則可確定照明陣列是激活的。如果方法800判斷照明陣列是激活的，則回應為是，并且方法800進行至步驟810。否則，回應為否，并且方法800進行至步驟808。

在步驟808中，方法800在步驟804請求的期望輻照度下激活照明陣列。在一個示例中，該數字值被轉換為提供給照明陣列的電流量。例如，如果操作者請求的POT值為200，而該值對應于三安培，則將三安培的電流提供給照明陣列。該電流可通過如圖2所示的可變電阻器來調節。可基于值為200的POT值來調節可變電阻器，或者可將值200轉換為模擬電壓，該模擬電壓調節可變電阻器的阻值以控制照明陣列電流。在照明陣列在期望的輻照度級別POT₀被激活之后，方法800進行至步驟810。

在步驟810中，方法800確定照明陣列溫度。照明陣列溫度可在散熱器或在照明陣列中的LED的結點處確定。在一個示例中，熱敏電阻或熱電偶可感測照明陣列溫度并且向控制器提供電壓或電流。控制器通過傳遞函數將電壓轉換為溫度。在確定照明陣列溫度之后，方法800進行至步驟812。

在步驟812中，方法800通過將在步驟804中確定的POT₀值除以圖5中所描述的驅動電流調節來調節照明陣列電流。具體地，值POT₀除以斜率乘以在步驟810確定的溫度加上如圖5所述確定的偏移量。所得電流POT被命令輸出至照明陣列。以這種方式，響應照明陣列溫度或照明陣列散熱器溫度來調節照明陣列電流的初始POT₀值，以提供所請求的輻照度級別。在照明陣列電流被調節并命令輸出至照明陣列之后，方法800進行至步驟814。

在步驟814中，方法800判斷是否存在關閉照明陣列的請求。照明陣列可響應手動或自動的照明陣列關閉請求而進行關閉。如果方法800判斷照明陣列正被請求至關閉狀態，則回應為是，并且方法800進行至步驟816。否則，回應為否，并且方法800進行至步驟820。

在步驟816中，方法800命令POT值為零，從而命令零電流傳送至照明陣列。在停止流向照明陣列的電流后，方法800結束。圖8的方法可以通過固定或變化的時間間隔執行。

在步驟820中，方法800確定照明陣列溫度并將溫度變量T調節至當前確定的照明陣列溫度。換言之，存儲在存儲器中的照明陣列溫度被調節至照明陣列溫度的當前值。在照明陣列溫度被更新至照明陣列或照明陣列散熱器的當前溫度之后，方法800進行至步驟822。

在步驟822中，方法800判斷照明陣列溫度或照明陣列散熱器溫度的變化量(如，T-T₀)的絕對值是否大于-1/(m·POT₀+1)或者判斷所請求的輻照度請求是否存在變化(如，在步驟804確定的POT₀的值的)。如果是，則回應為是，并且方法800返回至步驟810。否則，回應為否，并且方法800返回至步驟820。如果輻照度的變化被請求，則基于所請求的輻照級別來輸出新的POT₀值。以這種方式，直到照明陣列溫度的變化量足夠大以導致POT值增加或減小才調節照明陣列電流。

確定照明陣列溫度的變化量以調節照明陣列電流的根據可由如下確定：

POT₁＝POT₀+1

其中POT₁為POT₀加上增量1(如，如果POT₀為200，則POT₁為201)，m為如前所述的斜率，T₀為與POT₀相關的溫度，T₁為與POT₁相關的溫度，b為如前所述的偏移量，以及ΔΤ為照明陣列溫度的變化量，其將導致POT₀的值增加1，以便保持恒定的光輸出。可以假定，照明陣列在兩種情況下輸出相同的輻照度級別。由POT₁值產生的驅動電流大于由POT₀產生的驅動電流，其偏移量T₁大于偏移量T₀。

因此，圖7和圖8提供了用于操作一個或多個發光裝置的方法，包括：響應所述一個或多個發光裝置的期望輻照度輸出的變化，選擇對應于所述一個或多個發光裝置的期望輻照度輸出的電流；以及將通過線性化電流調節來修改的電流輸出至所述一個或多個發光裝置。所述方法包括所述線性化電流調節基于所述一個或多個發光裝置的溫度。

在一些示例中，所述方法包括使電流受到線性化電流調節分流。所述方法包括所述線性化校正基于斜率和偏移量。所述方法包括所述斜率和偏移量基于歸一化的輻照度和所述一個或多個發光裝置的溫度。所述方法包括調節可變電阻器以將通過線性化電流調節來修改的電流提供給所述一個或多個發光裝置。所述方法還包括所述變化為階躍增加的變化。所述方法還包括所述變化為階躍減小的變化。

在另一個示例中，圖7和圖8提供了用于操作一個或多個發光裝置的方法，包括：響應所述一個或多個發光裝置的溫度變化小于閾值時，繼續監測所述一個或多個發光裝置的溫度，并且不修改提供給所述一個或多個發光裝置的電流；以及響應所述一個或多個發光裝置的溫度變化大于閾值時，響應基于溫度的線性化電流調節來修改提供給所述一個或多個發光裝置的電流。所述方法包括所述閾值基于斜率。所述方法包括所述斜率基于所述一個或多個發光裝置的輻照度與所述一個或多個發光裝置的溫度之間的線性關系。所述方法包括所述輻照度是歸一化的。所述方法包括提供給一個或多個發光裝置的電流由電流調節器分流。

描述到此結束。本領域技術人員通過閱讀本說明書，將會想到不背離本發明的精神和保護范圍的多種替換和修改。例如，可以利用本說明書創想不同波長的光的光源。