專利名稱：借助可變頻率調(diào)制的三色紅色-綠色-藍(lán)色發(fā)光二極管色彩混合與控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制發(fā)光二極管(LED)，且更特定來說涉及通過使三個通道具有固定脈沖寬度及固定電壓信號來控制三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED組合的所感知色彩及強(qiáng)度(亮度)，且增加或減小其每一頻率以使跨越所述三個LED元素(RGB)中的每一者的平均電流變化。
背景技術(shù)：
脈沖寬度調(diào)制(PWM)是用以控制LED強(qiáng)度的已知技術(shù)。然而，用以控制LED色彩及強(qiáng)度(亮度)的PWM方法的實施有時已在對所輻射噪聲發(fā)射及/或閃爍敏感的一些應(yīng)用中已顯示問題。

發(fā)明內(nèi)容
需要一種使三元素RGB LED的所感知輸出色彩及強(qiáng)度(亮度)變化同時最小化所輻射噪聲發(fā)射及閃爍的方式?？勺冾l率調(diào)制(VFM)提供用以基于其特定系統(tǒng)要求來控制三個紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED的強(qiáng)度的替代過程，其可由終端用戶較容易地實施。驅(qū)動信號的所得三個通道(RGB)展現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)PWM設(shè)計低的電力要求以及EMI輻射兩者。根據(jù)本發(fā)明的教示，可通過使用三個脈沖序列信號來控制三元素RGB LED及/或三個LED (紅色、綠色及藍(lán)色)的光學(xué)組合的所感知色彩及強(qiáng)度(亮度)，所述三個脈沖序列信號每一者具有固定脈沖寬度及電壓振幅，且然后增加或減小這些脈沖序列信號的頻率 (增加或減少時間周期內(nèi)的脈沖的數(shù)目)以便使穿過所述LED (RGB)中的每一者的平均電流變化。此通過使脈沖序列能量譜在多個頻率上變化來減小任何一個頻率下的電磁干擾 (EMI)的等級。根據(jù)本發(fā)明的具體實例性實施例，一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個觸發(fā)信號被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個脈沖，其中所述多個脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器，其每一者具有耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的相應(yīng)脈沖輸出的脈沖輸入及積分時間間隔輸入，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器產(chǎn)生與當(dāng)所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者的所述多個脈沖的所述振幅在積分時間間隔內(nèi)接通時的百分比成比例的輸出電壓；紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器，其每一者具有負(fù)及正輸入及一輸出，所述負(fù)輸入中的每一者耦合到來自所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器中的相應(yīng)一者的所述輸出電壓且所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的所述正輸入中的每一者耦合到表示來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管 (LED)的所需色彩及光亮度的電壓信號；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個所述觸發(fā)信號的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個脈沖。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實例性實施例，一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個觸發(fā)信號被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個脈沖，其中所述多個脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；光亮度檢測器，其適于從紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)接收彩色光且從其輸出與色彩光亮度成比例的電壓；亮度控制運算放大器，其具有耦合到所述光亮度檢測器的負(fù)輸入及耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED的所需色彩光亮度的電壓信號的正輸入；紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器，其每一者具有耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色光LED的所需色彩及光亮度的紅色、綠色及藍(lán)色控制信號的相應(yīng)信號輸入及耦合到所述亮度控制運算放大器的輸出的增益控制輸入；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個所述觸發(fā)信號的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個脈沖。根據(jù)本發(fā)明的又一具體實例性實施例，一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的微控制器包含微控制器，其具有紅色、綠色及藍(lán)色輸出；一亮度控制輸入及紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入，所述紅色、綠色及藍(lán)色輸出耦合到紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)，所述亮度控制輸入耦合到色彩光亮度控制信號且所述紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入耦合到紅色、綠色及藍(lán)色控制信號；且所述微控制器產(chǎn)生多個紅色、綠色及藍(lán)色脈沖，其中所述多個紅色、綠色及藍(lán)色脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅，且來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的光亮度與所述多個恒定寬度及振幅紅色、綠色及藍(lán)色脈沖在一積分時間間隔內(nèi)接通的百分?jǐn)?shù)成比例。


結(jié)合附圖參照以下說明可更完全地理解本發(fā)明，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制發(fā)光二極管(LED)的百分?jǐn)?shù)亮度的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動信號相比較的示意性時序圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制來自三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED組合的光的色彩的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動信號相比較的示意性時序圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的教示驅(qū)動三元素RGB-LED組合的可變頻率調(diào)制(VFM)脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的具體實例性實施例驅(qū)動三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一具體實例性實施例驅(qū)動三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖；及圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一具體實例性實施例經(jīng)配置及編程以用作驅(qū)動三元素 RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的微控制器的示意性框圖。盡管本發(fā)明易于作出各種修改及替代形式，但在圖式中是顯示并在本文中詳細(xì)描述其具體實例性實施例。然而，應(yīng)理解，本文對具體實例性實施例的說明并非打算將本發(fā)明限制于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本發(fā)明打算涵蓋所附權(quán)利要求書所界定的所有修改及等效形式。
具體實施例方式現(xiàn)在參照圖式，其示意性地圖解說明具體實例性實施例的細(xì)節(jié)。圖式中的相同元件將由相同編號來表示，且類似元件將由帶有不同小寫字母后綴的相同編號來表示。參照圖1，其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制發(fā)光二極管(LED)的百分?jǐn)?shù)亮度的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動信號相比較的示意性框圖。針對 12. 5%、37. 5%、62. 5%及87. 5%的LED亮度等級顯示PWM脈沖序列。所述亮度等級百分比對應(yīng)于PWM脈沖序列處于邏輯高(即，“接通”)從而將電流供應(yīng)到LED中的百分比(見圖 3)。所述PWM脈沖序列包含每一 PWM脈沖的開始(由垂直箭頭指示)之間的相同時間間隔 (頻率)且使所述脈沖中的每一者的“接通”時間變化以便獲得所需LED亮度等級。此PWM LED強(qiáng)度控制方法可行但導(dǎo)致一個頻率下的EMI隨時間集中，此可導(dǎo)致不滿足嚴(yán)格的歐洲及/或USA EMI發(fā)射限制的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的教示，使用可變頻率調(diào)制(VFM)來控制LED光亮度同時減小在任何一個頻率下產(chǎn)生的EMI。針對12. 5%、39%、50%及75%的LED亮度等級顯示VFM脈沖序列。所述亮度等級百分比對應(yīng)于VFM脈沖序列在某一時間間隔(用戶可選擇)內(nèi)處于邏輯高(即，“接通”)從而將電流供應(yīng)到LED中的百分比(見圖幻。VFM脈沖序列包含多個脈沖，每一脈沖具有相同脈沖寬度(“接通”或邏輯高持續(xù)時間)，其可在各種時間間隔(即， 各種頻率)內(nèi)發(fā)生。每一脈沖的開始由垂直箭頭表示。因此，可通過調(diào)整在某些時間間隔發(fā)生多少VFM脈沖來控制LED強(qiáng)度?？赏ㄟ^使用較短脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時間)且從而每時間間隔更多脈沖來改善光亮度控制的粒度。控制LED光亮度的最終結(jié)果是脈沖在每一時間間隔期間“接通”的百分?jǐn)?shù)。 參照圖2，其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示用于控制來自三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)LED組合的光的色彩的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號與可變頻率調(diào)制(VFM)驅(qū)動信號相比較的示意性時序圖。當(dāng)來自紅色、綠色及藍(lán)色(RGB)LED的相等光強(qiáng)度(亮度)以三像素關(guān)系分組在一起時，所得LED紅色-綠色-藍(lán)色色彩混合產(chǎn)生白色光?？赏ㄟ^使所述三像素 RGB LED之間的光強(qiáng)度關(guān)系變化來產(chǎn)生其它色彩。當(dāng)使用PWM來對三像素RGB LED進(jìn)行色彩控制時，白顏色需要所述RGB LED中的每一者在其相應(yīng)紅色、綠色及藍(lán)色色彩下具有相同強(qiáng)度(假設(shè)所有三個RGB LED對于給定電流具有相同光輸出)。因此，PWM驅(qū)動信號的三個通道全部必須處于相同頻率及脈沖寬度。 當(dāng)要在PWM驅(qū)動系統(tǒng)中改變色彩時，PWM脈沖寬度改變以從三個RGB LED產(chǎn)生所需色彩混合。此操作產(chǎn)生PWM頻率下的非常高等級的EMI。另一方面，可變頻率調(diào)制(VFM)可在多個不同且廣泛變化的頻率下產(chǎn)生固定寬度及振幅脈沖，以便減小任何一個頻率下的射頻噪聲功率，如同使用PWM來驅(qū)動RGB LED時的情形。參照圖3，其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示驅(qū)動三元素RGB-LED組合的可變頻率調(diào)制 (VFM)脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖。VFM RGB脈沖產(chǎn)生器302包含三個獨立VFM脈沖序列輸出。所述VFM脈沖序列輸出中的每一者將紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308中的相應(yīng)一者驅(qū)動到所需光亮度以產(chǎn)生所需光色彩。光亮度及色彩控制信號向VFM RGB脈沖產(chǎn)生器302指示需要何種亮度及色彩。所述VFM脈沖序列可獨立地從每時間間隔無脈沖 (0%光亮度)到每時間間隔100%接通(最大光亮度)變化，且每時間間隔的脈沖數(shù)目少于 100%接通時間的脈沖數(shù)目。因此，通過控制到紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308 的VFM脈沖序列，從而實現(xiàn)所需光強(qiáng)度及色彩。參照圖4，其描繪根據(jù)本發(fā)明的具體實例性實施例的驅(qū)動三元素RGB-LED組合的 VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖。VFM脈沖產(chǎn)生器30 包含具有固定脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時間)輸出的RGB單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)電路406、脈沖接通時間積分器414、具有差分輸入的運算放大器412、電壓控制的頻率產(chǎn)生器410及過零檢測器408。每當(dāng)檢測到其相應(yīng)輸入處的開始脈沖時“開火”單穩(wěn)電路406中的每一者(輸出變?yōu)檫壿嫺哌_(dá)固定持續(xù)時間)。以從電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的頻率確定的重復(fù)速率(每持續(xù)時間的脈沖)從過零檢測器408供應(yīng)這些開始脈沖。電壓控制的頻率產(chǎn)生器410可以是電壓控制的振蕩器(VCO)、電壓/頻率轉(zhuǎn)換器等。電阻器416可用于控制到紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的電流量。來自電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的輸出信號頻率由來自相應(yīng)運算放大器412的電壓控制。運算放大器412將紅色、綠色及藍(lán)色光亮度電壓輸入與來自脈沖接通時間積分器 414的相應(yīng)電壓相比較。來自脈沖接通時間積分器414的電壓表示單穩(wěn)電路406的輸出在某些持續(xù)時間期間接通的百分?jǐn)?shù)。運算放大器412具有增益且將致使電壓控制的頻率產(chǎn)生器410調(diào)整其頻率以使得VFM脈沖序列在某一持續(xù)時間內(nèi)的“接通”時間等于紅色、綠色及藍(lán)色光亮度電壓輸入(經(jīng)配置以與相應(yīng)紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308所需的每一光亮度的百分比成比例的電壓電平)。此布置產(chǎn)生對紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的獨立閉回路亮度控制。根據(jù)本發(fā)明的教示，任選的進(jìn)一步特征可使用偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418來在電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入處引入隨機(jī)電壓擾動。這些隨機(jī)電壓擾動可在較大(較寬廣)數(shù)目的頻率上進(jìn)一步擴(kuò)展EMI噪聲功率，且因此減小任何一個頻率下的EMI噪聲功率。當(dāng)必須滿足嚴(yán)格的EMI輻射標(biāo)準(zhǔn)時，這是非常有利的。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418可耦合在脈沖接通時間積分器414與運算放大器412之間、紅色、綠色及藍(lán)色光亮度輸入與運算放大器 412之間或運算放大器412的輸出與電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入之間。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418可將額外頻率提供給從來自脈沖接通時間積分器414的光亮度閉回路控制與輸出的組合產(chǎn)生的那些頻率。涵蓋且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，光強(qiáng)度輸入可直接耦合到電壓控制的頻率產(chǎn)生器410 的電壓輸入且因此控制每持續(xù)時間的脈沖數(shù)目產(chǎn)生從RGB LED中的每一者所需要的百分?jǐn)?shù)光亮度而不管脈沖序列接通時間平均值。此布置產(chǎn)生針對RGB LED中的每一者的開放回路亮度控制。參照圖5，其描繪根據(jù)本發(fā)明的另一具體實例性實施例驅(qū)動三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的示意性框圖。VFM脈沖產(chǎn)生器302b包含具有固定脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時間)輸出的RGB單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)電路406、具有可控制增益的放大器512、電壓控制的頻率產(chǎn)生器410、過零檢測器408、亮度檢測器514及用于控制放大器512的增益的差分放大器 520。每當(dāng)檢測到其相應(yīng)輸入處的開始脈沖時“開火”單穩(wěn)電路406中的每一者(輸出變?yōu)檫壿嫺哌_(dá)固定持續(xù)時間)。以從電壓控制的頻率產(chǎn)生器310的頻率確定的重復(fù)速率(每持續(xù)時間的脈沖)從過零檢測器408供應(yīng)這些開始脈沖。電壓控制的頻率產(chǎn)生器410可以是電壓控制的振蕩器(VCO)、電壓/頻率轉(zhuǎn)換器等。電阻器416可用于控制到紅色LED 304、 綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的電流量。來自電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的輸出信號頻率由來自相應(yīng)增益控制的放大器 512的電壓控制。增益控制的放大器512接收紅色、綠色及藍(lán)色控制信號輸入以用于產(chǎn)生所需色彩，且增益控制的放大器512的增益由來自差分放大器520的輸出控制。在正輸入處接收光亮度控制信號且在差分放大器520的負(fù)輸入處接收光亮度(強(qiáng)度)檢測的信號。來自光強(qiáng)度檢測器514的光亮度(強(qiáng)度)檢測的信號電壓表示來自紅色LED 304、綠色LED 306 及藍(lán)色LED 308的經(jīng)組合色彩亮度。增益由差分放大器520控制的放大器512將致使電壓控制的頻率產(chǎn)生器410調(diào)整其頻率以使得來自紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308 的經(jīng)組合色彩亮度等于光亮度控制電壓輸入(經(jīng)配置為與經(jīng)組合色彩亮度的所需百分?jǐn)?shù)成比例的電壓電平)。此布置產(chǎn)生針對來自紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的經(jīng)組合色彩亮度的閉回路亮度控制。此配置的優(yōu)點在于，可調(diào)整脈沖以補(bǔ)償紅色LED 304、 綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的光亮度輸出降級。根據(jù)本發(fā)明的教示，任選的進(jìn)一步特征可使用偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418來在電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入處引入隨機(jī)電壓擾動。這些偽隨機(jī)電壓擾動可在較大(較寬廣)數(shù)目的頻率上進(jìn)一步擴(kuò)展EMI噪聲功率，且因此減小隨時間任何一個頻率下的EMI 噪聲功率。當(dāng)必須滿足嚴(yán)格的EMI輻射標(biāo)準(zhǔn)時，這是非常有利的。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418 可耦合在電壓控制的頻率產(chǎn)生器410的電壓輸入與增益控制的放大器512的輸出之間。如果耦合在光亮度控制信號線與到運算放大器520的輸入之間、亮度檢測器514與運算放大器520的另一輸入之間或運算放大器520的輸出與放大器512的增益控制輸入之間則僅需要一個偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418。偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器418可將額外頻率提供給從來自光亮度檢測器514的光強(qiáng)度閉回路控制與輸出的組合產(chǎn)生的那些頻率。參照圖6，其描繪根據(jù)本發(fā)明的又一具體實例性實施例的經(jīng)配置及編程以用作驅(qū)
9動三元素RGB-LED組合的VFM脈沖產(chǎn)生器的微控制器的示意性框圖。微控制器302c可配置為用于驅(qū)動紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的RGB VFM脈沖產(chǎn)生器。微控制器302c可具有用于控制來自光強(qiáng)度檢測器514的色彩(RGB)、色彩強(qiáng)度(亮度)及光強(qiáng)度 (亮度)檢測的模擬及/或數(shù)字輸入。微控制器302c經(jīng)由電流限制電阻器416以軟件程序產(chǎn)生驅(qū)動紅色LED 304、綠色LED 306及藍(lán)色LED 308的固定脈沖寬度(邏輯高持續(xù)時間) 輸出。也通過在微控制器302c中運行的軟件程序來控制每持續(xù)時間的固定寬度脈沖的數(shù)目(頻率)。 雖然已參照本發(fā)明的實例性實施例來描繪、描述及界定本發(fā)明的實施例，但此參照并不意味著限制本發(fā)明，且不應(yīng)推斷出存在此限制。所揭示的標(biāo)的物能夠在形式及功能上具有大量修改、更改及等效形式，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明將會聯(lián)想到這些修改、 更改及等效形式并受益于本發(fā)明。所描繪及描述的本發(fā)明的實施例僅作為實例，而并非是對本發(fā)明范圍的窮盡性說明。
權(quán)利要求
1.一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備，其包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個觸發(fā)信號被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個脈沖，其中所述多個脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器，其每一者具有耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的相應(yīng)脈沖輸出的脈沖輸入及積分時間間隔輸入，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器產(chǎn)生與當(dāng)所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者的所述多個脈沖的所述振幅在積分時間間隔內(nèi)接通時的百分比成比例的輸出電壓；紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器，其每一者具有負(fù)輸入及正輸入以及輸出，所述負(fù)輸入中的每一者耦合到來自所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器中的相應(yīng)一者的所述輸出電壓且所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的所述正輸入中的每一者耦合到表示來自紅色、 綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的所需色彩及光亮度的電壓信號；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個所述觸發(fā)信號的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED分別耦合到所述紅色、 綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED經(jīng)由電流限制電阻器而分別耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述紅色、綠色及藍(lán)色頻率輸出之間的紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測器，其中所述多個觸發(fā)信號是從所述紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測器產(chǎn)生的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器的紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的所述負(fù)輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的所述紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述頻率控制輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色運算放大器的所述正輸入中的相應(yīng)者與表示所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的所述所需亮度的所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓信號之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓控制的振蕩器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器。
10.一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的設(shè)備，其包含紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路，其具有觸發(fā)輸入及脈沖輸出，其中多個觸發(fā)信號被施加到所述觸發(fā)輸入中的每一者且在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出中的每一者處從其產(chǎn)生多個脈沖，其中所述多個脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅；光亮度檢測器，其適于從紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)接收彩色光且從其輸出與色彩光亮度成比例的電壓；亮度控制運算放大器，其具有耦合到所述光亮度檢測器的負(fù)輸入及耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED的所需色彩光亮度的電壓信號的正輸入；紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器，其每一者具有耦合到表示來自所述紅色、綠色及藍(lán)色光LED的所需色彩及光亮度的紅色、綠色及藍(lán)色控制信號的相應(yīng)信號輸入及耦合到所述亮度控制運算放大器的輸出的增益控制輸入；及紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器，其具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中所述頻率控制輸入中的每一者耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的相應(yīng)輸出，且產(chǎn)生所述多個所述觸發(fā)信號的所述頻率輸出耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入，借此紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率源致使所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于從所述紅色、綠色及藍(lán)色LED產(chǎn)生所述所需色彩及光亮度所必需的所述多個脈沖。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED分別耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色LED經(jīng)由電流限制電阻器而分別耦合到所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色脈沖產(chǎn)生電路的所述觸發(fā)輸入中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述紅色、綠色及藍(lán)色頻率輸出之間的紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測器，其中所述多個觸發(fā)信號是從所述紅色、綠色及藍(lán)色過零檢測器產(chǎn)生的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在紅色、綠色及藍(lán)色脈沖接通時間積分器的紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的所述負(fù)輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的紅色、綠色及藍(lán)色輸出中的相應(yīng)者與所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器的所述頻率控制輸入中的相應(yīng)者之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含耦合在所述紅色、綠色及藍(lán)色增益控制的放大器的正輸入中的相應(yīng)者與表示所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的所述所需亮度的所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓信號之間的紅色、綠色及藍(lán)色偽隨機(jī)偏移產(chǎn)生器。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓控制的振蕩器。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述紅色、綠色及藍(lán)色電壓控制的頻率產(chǎn)生器為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器。
19.一種用于控制來自紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)的群組的亮度及色彩的微控制器，其包含微控制器，其具有紅色、綠色及藍(lán)色輸出、亮度控制輸入以及紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入，所述紅色、綠色及藍(lán)色輸出耦合到紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)，所述亮度控制輸入耦合到色彩光亮度控制信號且所述紅色、綠色及藍(lán)色控制輸入耦合到紅色、綠色及藍(lán)色控制信號；且所述微控制器產(chǎn)生多個紅色、綠色及藍(lán)色脈沖，其中所述多個紅色、綠色及藍(lán)色脈沖中的每一者具有恒定寬度及振幅，且來自所述紅色、綠色及藍(lán)色LED中的每一者的光亮度與所述多個恒定寬度及振幅的紅色、綠色及藍(lán)色脈沖在積分時間間隔內(nèi)接通的時間百分?jǐn)?shù)成比例。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的微控制器，其進(jìn)一步包含所述微控制器以偽隨機(jī)頻率產(chǎn)生所述多個紅色、綠色及藍(lán)色脈沖。
全文摘要
通過三個脈沖序列信號控制來自三元素紅色-綠色-藍(lán)色(RGB)發(fā)光二極管(LED)或三個LED(紅色、綠色及藍(lán)色)的光學(xué)組合的光的所感知輸出色彩及強(qiáng)度(亮度)，所述三個脈沖序列信號每一者具有固定脈沖寬度及電壓振幅，且然后增加或減小這些脈沖序列信號的頻率(增加或減少時間周期內(nèi)的脈沖的數(shù)目)以便使穿過所述RGB-LED中的每一者的平均電流變化。此通過使脈沖序列能量譜在多個頻率上變化來減小任何一個頻率下的電磁干擾(EMI)的等級。
文檔編號H05B33/08GK102239745SQ200980148997
公開日2011年11月9日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者查理·R·西莫爾 申請人:密克羅奇普技術(shù)公司