1.本公开总体上涉及发光设备，更具体地，涉及包括光引擎的光照系统。
背景技术：
2.发光二极管（“led”）通常在各种应用中用作光源。例如，led比传统光源更节能，提供比白炽灯和荧光灯高得多的能量转换效率。此外，与传统光源相比，led向照射区域辐射的热量更少，对亮度、发射颜色和光谱的控制范围更广。这些特性使led成为从室内光照到汽车照明等各种照明应用的绝佳选择。
技术实现要素：
3.公开了一种光照系统，其提供控制信号接口，该控制信号接口被配置为经由控制通道提供电压控制信号。提供了一种光引擎，其包括：第一信号发生器，被配置为经由第一通道基于控制信号提供第一脉宽调制（pwm）信号，第二信号发生器，被配置为经由第二通道基于控制信号提供第二pwm信号；以及第三信号发生器，被配置为经由第三通道基于第一pwm信号和第二pwm信号提供第三pwm信号。
附图说明
4.以下描述的图纸仅用于说明目的。附图不旨在限制本公开的范围。在各种实施例中，图中所示的相同附图标记表示相同的部件。
5.图1是根据本公开各方面的光照系统的示意图；图2是根据本公开的各方面的pwm信号发生器的示例的示意图；图3是根据本公开的各方面，由图2的pwm信号发生器生成的pwm信号的示例的图；图4是示出根据本公开的各方面，图2的pwm发生器对控制电压变化的响应的曲线图；图5是根据本公开的各方面的光照系统的示例的图；图6a是示出根据本公开的各方面、根据本公开的各方面的不同pwm信号之间的关系的曲线图；图6b是示出根据本公开的各方面、根据本公开的各方面、根据本公开的各方面的不同pwm信号之间的关系的曲线图；图7是示出根据一种可能配置的图5的光照系统的操作的曲线图；图8是示出根据另一可能配置的图5的光照系统的操作的曲线图；图9是示出根据本公开的各方面的图5的光照系统中不同控制信号之间的关系的曲线图；图10是根据本公开的各方面的过程的示例的流程图；图11是根据一个实施例的集成led照明系统的电子板的俯视图；图12a是在一个实施例中，在led设备附着区域，led阵列附着到基板的电子板的俯
视图；图12b是双通道集成led照明系统的一个实施例的图，其中电子组件安装在电路板的两个表面上；图12c是led照明系统的实施例的图，其中led阵列位于与驱动器和控制电路分离的电子板上；图12d是led照明系统的框图，该led照明系统具有led阵列以及与驱动器电路分离的电子板上的电子器件的一些电子器件；图12e是示出多通道led驱动器电路的示例led照明系统的图；图13是示例应用系统的图；图14a是示出led设备的图；和图14b是示出多个led设备的图。
具体实施方式
6.下文将参考附图更全面地描述不同光的光照系统和/或发光二极管（“led”）实现的示例。这些示例并不相互排斥，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征相组合，以实现另外的实现。因此，应当理解，附图中所示的示例仅是为了说明的目的而提供的，它们并不旨在以任何方式限制本公开。贯穿全文，相似的数字指代相似的元件。
7.应该理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语可以用来将元件彼此区分。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”可以包括相关列出项目的一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
8.应当理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为在另一元件上或延伸到另一元件上时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一元件上或“直接延伸到”另一元件上时，不可能存在中间元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件和/或经由一个或多个中间元件连接或耦合到另一元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，在该元件和另一元件之间不存在中间元件。应当理解，除了附图中描绘的任何方向之外，这些术语旨在包含元件的不同方向。
9.诸如“下面”、“上面”、“以上”、“以下”、“水平”或“垂直”之类的相对术语在本文中可以用来描述一个元件、层或区域与图中所示的另一元件、层或区域的关系。应当理解，除了附图中所示的方向之外，这些术语还旨在包含设备的不同方向。
10.此外，led、led阵列、电气组件和/或电子组件是否被容纳在一个、两个或更多个电子板上也可能取决于设计约束和/或应用。
11.半导体发光设备（led）或光学功率发射设备，诸如发射紫外（uv）或红外（ir）光学功率的设备，是目前可用的最高效的光源之一。这些设备（以下称为“led”）可以包括发光二极管、谐振腔发光二极管、垂直腔激光二极管、边缘发射激光器等。例如，由于其紧凑的尺寸和较低的功率要求，led可能是许多不同应用的有吸引力的候选者。例如，它们可以用作手
持电池供电设备（诸如照相机和手机）的光源（例如闪光灯和照相机闪光灯）。例如，它们也可以用于汽车照明、平视显示器（hud）照明、园艺照明、街道照明、视频火炬、一般照明（例如，家庭、商店、办公室和工作室照明、剧院/舞台照明和建筑照明）、增强现实（ar）照明、虚拟现实（vr）照明、显示器背光以及ir光谱。单个led提供的光可能不如白炽光源亮，因此，多结设备或led阵列（诸如单片led阵列、微型led阵列等）可以用于需要或要求更高亮度的应用。
12.可调光照在消费者和商业照明中非常理想。可调光照系统通常能够相互独立地改变其颜色和亮度。根据本公开的各方面，公开了一种可调光照系统，其通过电流控制和/或时分复用技术将单通道输出分成三个。更具体地，可调光系统可以将输入电流分成三个脉宽调制（pwm）通道。可以基于经由控制信号接口接收的控制信号来调整pwm通道的各个占空比。控制信号接口可以包括开关和/或其他电路，当用户想要改变光照系统输出的光的颜色时，该开关和/或其他电路由用户操纵。
13.根据本公开的各方面，公开了一种光照系统，包括：第一信号发生器，被配置为基于第一控制信号生成第一脉宽调制（pwm）信号；第二信号发生器，被配置为基于参考信号和第一控制信号之间的电压差生成第二pwm信号；第三信号发生器，被配置为基于第一pwm信号和第二pwm信号生成第三pwm信号，第三pwm信号具有与第一pwm信号和第二pwm信号中的至少一个不同的占空比；第一发光二极管（led），使用第一pwm信号供电，第一led被配置为发射第一类型的光；第二led使用第二pwm信号供电，第二led具有第二cct，第二led被配置为发射第二类型的光；以及第三led使用第三pwm信号供电，第三led被配置成发射第三类型的光。
14.根据本公开的各方面，公开了一种用于操作光照系统的方法，包括：基于第一控制信号生成第一脉宽调制（pwm）信号；基于参考信号和第一控制信号之间的差生成第二pwm信号；基于第一pwm信号和第二pwm信号生成第三pwm信号，第三pwm信号具有与第一pwm信号和第二pwm信号中的至少一个不同的占空比；基于第一pwm信号控制第一发光二极管，第一led被配置为输出第一类型的光；基于第二pwm信号控制第二led，第二led被配置为输出第二类型的光；以及基于第三pwm信号控制第三led，第三led被配置为输出第三类型的光。
15.图1是根据本公开的各方面的光照系统100的示例的图。光照系统100可以包括控制信号接口110、光装置120和光引擎130。在操作中，光照系统100可以经由控制信号接口110接收用户输入，并基于该输入改变由光装置120输出的光的颜色。例如，如果接收到第一用户输入，光装置120可以输出具有第一颜色的光。相反，如果接收到第二用户输入，光装置120可以输出具有不同于第一颜色的第二颜色的光。在一些实现中，用户可以通过转动旋钮或移动作为控制信号接口110的一部分的滑块来向光照系统提供输入。另外地或替代地，在一些实现中，用户可以通过使用他或她的智能电话和/或另一电子设备向光照系统提供输入，以向控制信号接口110发送期望颜色的指示。
16.控制信号接口110可以包括被配置成生成电压信号ctrl并将电压信号ctrl提供给光引擎130的任何合适类型的电路或设备。尽管在本示例中，控制信号接口110和光引擎130被描绘为分离的设备，但是控制信号接口110和光引擎130被一起集成在同一设备中的替代实现是可能的。例如，在一些实现中，控制信号接口110可以包括耦合到旋钮或滑块的电位计，该电位计可操作来基于旋钮（或滑块）的位置生成控制信号ctrl。作为另一示例，控制信
号接口可以包括无线接收器（例如，蓝牙接收器、zigbee接收器、wi-fi接收器等），该无线接收器可操作用于从远程设备（例如，智能电话或zigbee网关）接收一个或多个数据项，并基于该数据项输出控制信号ctrl。在一些实现中，一个或多个数据项可以包括标识要由光装置120输出的期望相关色温（cct）的数字。
17.光装置120可以包括光源122（例如暖白色）、光源124（例如冷白色）和光源126（例如中性白色）。光源122（例如暖白光）可以包括一个或多个led，其被配置为输出具有大约2700k的cct的白光。光源124（例如，冷白光）可以包括一个或多个led，其被配置为输出具有大约6500k的cct的白光。光源126（例如，中性白色）可以包括一个或多个led，其被配置为输出具有大约4000k的cct的白光。
18.光引擎130可以被配置为通过三个不同的通道向光装置120供电。更具体地，光引擎130可以被配置为：通过第一通道向光源122（例如，暖白色）提供第一pwm信号pwr1；通过第二通道向光源124提供第二pwm信号pwr2（例如，冷白色）；并且通过第三通道将第三pwm信号pwr3提供给光源126（例如，中性白色）。信号pwr1可以用于给暖白光光源供电，其占空比可以确定暖白光光源的亮度。信号pwr2可以用于为冷白光光源供电，其占空比可以确定冷白光光源的亮度。信号pwr3可以用于给中性白光光源供电，其占空比可以确定中性白光光源的亮度。在操作中，可调光引擎可以改变信号pwr1、pwr2和pwr3的占空比的相对大小，以调节光源122-126中的每一个的相应亮度。很容易理解，改变光源122-126的各个亮度可以导致光装置120的输出改变颜色（和/或cct）。如上所述，光装置120的光输出可以是由光源122-126产生的光发射的组合（例如，混合）。
19.根据本公开的各方面，光引擎130可以包括被配置成生成信号pwr1、pwr2和pwr3的任何合适类型的电子设备和/或电子电路。尽管在本示例中，信号pwr1-pwr3是pwm信号，但是信号pwr1是电流信号、电压信号和/或任何其他合适类型的信号的替代实现是可能的。此外，尽管在本示例中，光源122-126是白色光源，但是光源122-126各自被配置成发射不同颜色的光的替代实现是可能的。例如，光源122可以被配置成发射红光，光源126可以被配置成发射绿光，并且光源124可以被配置成发射蓝光。
20.图2是根据本公开的各方面的pwm发生器200的示例的示意图。pwm发生器200可以包括任何合适类型的pwm发生器。在一些实现中，pwm发生器200可以包括加电端子210、接地端子220、控制端子230和输出端子240。在操作中，pwm发生器200可以在加电端子210处接收功率，并在控制端子230接收电压控制信号vctrl。基于控制信号vctrl，pwm发生器200可以生成pwm信号，并从输出端子240输出pwm信号。
21.图3是示出可以由pwm发生器200生成的pwm信号的示例的曲线图。pwm信号可以具有时段p和脉冲宽度w。pwm信号的占空比可以是pwm信号导通（例如，高）的每个时段p的比例，并且可以由下面的等式1来描述：
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等式1图4是示出根据本公开的各方面的pwm发生器200的响应的曲线图。如图所示，当控制信号vctrl具有第一值（例如，大约0v）时，由pwm发生器200生成的pwm信号的占空比可以是100%，并且当控制信号vctrl具有第二值vc时，pwm发生器200可以被去激活。虽然在图4中未示出，但是在一些实现中，当控制信号vctrl的值在预定范围内（例如，0v-0.4v）时，pwm发
生器200可以被配置为将pwm信号的占空比设置为100%。以这种方式配置pwm发生器200可以确保输出具有100%占空比的pwm信号总是可能的，因为获得精确为0v的控制信号在模拟电路中可能不总是可行的。根据本公开的各方面，当pwm发生器被去激活时，它可以被视为产生占空比为0%的pwm信号。根据本公开，值vc可以被称为pwm发生器的截止电压。值vc可以取决于pwm发生器200的内部设计。根据设计规范，本领域普通技术人员可以获得任何合适的vc值图5是光照系统500的示例的电路图，其使用pwm发生器，诸如pwm发生器200作为其构建模块之一。如图所示，光照系统500可以包括光装置510、控制信号接口520和光引擎530。
22.光装置510可以包括光源512、光源514和光源516。每个光源可以包括一个或多个相应的led。例如，光源512可以包括一个或多个发光二极管（led），其被配置成产生第一类型的光。光源514可以包括一个或多个被配置成产生第二种类型的光的led。光源516可以包括一个或多个被配置成产生第三种光的led。这三种类型的光在波长、显色指数（cri）、相关色温（cct）和/或颜色中的一个或多个方面可以彼此不同。在一些实现中，第一类型的光可以是暖白光，第二类型的光可以是冷白光，第三类型的光可以是中性白光。另外地或替代地，在一些实现中，第一类型的光可以是红光，第二类型的光可以是绿光，第三类型的光可以是蓝光。
23.根据本示例，光装置510可以被布置成通过混合光源512-516中每个光源的相应输出来产生可调白光。在这种实例下，光源512可以被配置成发射具有大约2700k的cct的暖白光；光源514可以被配置成发射具有大约6500k的cct的冷白光；并且光源516可以被配置成发射具有大约4000cct的cct的中性白光。如上所述，光装置510的输出可以是作为来自光源512-516的发射相互混合的结果而产生的复合光输出。可以通过基于控制信号vcrl1改变每个光源的相应亮度来改变复合光输出的cct，该控制信号vcrl1由控制信号接口520生成并经由第一通道521提供。
24.控制信号接口520可以包括被配置成生成电压控制信号vctrl1并将控制信号vctrl1提供给光引擎530的任何合适类型的电路或设备。尽管在本示例中，控制信号接口520和光引擎530被描绘为分离的设备，但是控制信号接口520和光引擎530一起集成在同一设备中的替代实现是可能的。例如，在一些实现中，控制信号接口520可以包括耦合到旋钮或滑块的电位计，该电位计可操作来基于旋钮（或滑块）的位置生成控制信号vctrl1。作为另一示例，控制信号接口可以包括无线接收器（例如，蓝牙接收器、zigbee接收器、wi-fi接收器等），这些无线接收器可操作用于从远程设备（例如，智能电话或zigbee网关）接收一个或多个数据项，并基于该数据项输出控制信号vctrl1。作为另一示例，控制信号接口520可以包括自主或半自主控制器，其被配置为基于各种控制标准生成控制信号vctrl1。那些控制标准可以包括一天中的时间、当前日期、当前月份、当前季节等中的一个或多个。
25.光引擎530可以是三通道光引擎。光引擎530可以被配置为通过不同的相应通道522、523和524向光源512-516中的每一个供电。光引擎530可以包括电流源532、电压调节器534和参考电压发生器536。如所示出的，电压调节器534可以被配置成生成用于给光引擎530的各种组件供电的电压vdd。参考电压发生器536可以被配置成生成参考电压信号vref。信号vref对光引擎530的操作的影响将在下面进一步讨论。
26.光引擎530可以通过使用第一pwm信号pwr1来进行操作以驱动光源512，该第一pwm信号pwr1通过第一通道522提供给光源512。信号pwr1可以通过使用第一信号发生器gen 1 525和第一开关sw1来生成。发生器gen 1 525可以与参考图2讨论的pwm发生器200相同或相似，并且它可以具有截止电压vc1。开关sw1可以是mosfet晶体管。光源512可以跨mosfet晶体管sw1的漏极-源极连接到电流源532，并且mosfet晶体管sw1的栅极可以被布置成接收由信号发生器gen 1 525生成的pwm信号vgate1。很容易理解，这种布置可以导致开关sw1在信号pwr1上赋予与信号vgate1相同或相似的占空比。如图3所示，信号vgate1的占空比可以取决于控制信号vctrl1的幅度（例如，电平）。
27.光引擎530可以通过使用第二pwm信号pwr2来进行操作以驱动光源514，第二pwm信号pwr2通过第二通道523提供给光源514。信号pwr2可以通过使用第二信号发生器gen 2 526和第二开关sw2来生成。发生器gen 2 526可以与参考图2讨论的pwm发生器200相同或相似，并且它可以具有截止电压vc2。信号发生器gen 2 526的截止电压vc2可以与信号发生器gen 1 525的截止电压vc1相同或不同。开关sw2可以是mosfet晶体管。光源514可以跨mosfet晶体管sw2的漏极-源极连接到电流源532，并且mosfet晶体管sw2的栅极可以被布置成接收由信号发生器gen 2 526生成的pwm信号vgate2。很容易理解，这种布置可以导致开关sw2在信号pwr2上赋予与信号vgate2相同或相似的占空比。如图3所示，信号vgate2的占空比可以取决于电压控制信号vctrl2的幅度（例如，电平）。
28.控制信号vctrl2可以是电压信号。此外，如上所述，信号vctrl1和vref也可以是电压信号。在这点上，控制信号vctrl2可以通过从参考信号vref的电压中减去第一控制信号vctrl1的电压来生成。例如，当参考信号vref是10v并且控制信号vctrl1是3v时，控制信号vctrl2可以等于7v。控制信号vctrl2可以使用电压减法电路sub1生成。减法电路sub1可以包括被配置为作为电压减法器操作的运算放大器（opamp）540。此外，减法电路sub1可以包括电阻器552、554、556和558。电阻器552和554都可以具有电阻r2。电阻器556和558都可以具有电阻r1。电阻r2可能与电阻r1相同或不同。如图所示，电阻器552可以设置在运算放大器540的输出端和反相输入端之间。电阻器554可以耦合在运算放大器540的非反相输入端和地之间。电阻器556可以耦合在运算放大器540的反相端和控制信号接口520之间。电阻器558可以耦合在运算放大器540的非反相端和控制参考电压发生器536之间。在操作中，运算放大器540可以：（i）接收控制信号vctrl1作为第一输入，（ii）接收参考信号vref作为第二输入，并基于控制信号vctrl1和参考信号vref生成控制信号vctrl2。控制信号vctrl2的幅度可以由下面的等式2描述：
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等式2光引擎530可以通过使用第三pwm信号pwr3来进行操作以驱动光源516，该第三pwm信号pwr3通过第三通道524提供给光源516。信号pwr3可以通过使用第三信号发生器gen3和第三开关sw3来生成。开关sw2可以是mosfet晶体管。光源516可以跨mosfet晶体管sw3的漏极-源极连接到电流源532，并且mosfet晶体管sw3的栅极可以被布置成接收由信号发生器gen3生成的pwm信号vgate3。很容易理解，这种布置可以导致开关sw3在信号pwr3上赋予与信号vgate3相同或相似的占空比。信号vgate3可以由发生器ge3基于信号vgate1和vgate2生成。在一些实现中，信号发生器gen3可以包括或非（nor）门。如图5所示，或非门可以接收
信号vgate1和vgate2作为输入，并且通过对信号vgate1和vgate2执行或非门操作来生成信号vgate3。
29.如图6a-b所示，可以选择以下一个或多个：（i）电压信号vref的值（例如，电平），（ii）信号发生器gen 1 525的截止电压vc1的值（例如，电平），以及（iii）信号发生器gen 2 526的截止电压vc2的值（例如，电平），使得在任何给定时间只有信号vgate1和vgate2之一处于逻辑高电平。这可能是需要的，以便在任何给定时间，来自电流源532的电流可以仅转移到一个通道（例如，光源512-516中的仅一个）。在一些实现中，在任何给定时间将电流从电流源532转移到仅一个通道可能是有利的，因为它可以允许对光源512-516的亮度进行更精确的控制。
30.在一些实现中，如图6a-b所示，信号vgate1和vgate2中的一个可以总是具有0%的占空比，而另一可以具有大于0%的占空比。在这种实例下，信号vgate3可以通过反相信号vgate1和vgate2中具有较大占空比的给定信号来生成。结果，信号vgate1和vgate2中的具有较大占空比的给定信号与信号vgate3的占空比之和可以等于100%。简而言之，在图6a-b的示例中，信号vgate3是信号vgate1和vgate2之一的反相。根据本公开的各方面，当一个pwm信号的值与另一pwm信号的值相反时，该信号是另一pwm信号的反相。例如，如图6a所示，信号vgate3可以被认为是信号vgate1的反相，因为当信号vgate1处于逻辑低时，信号vgate3始终处于逻辑高，反之亦然。
31.简而言之，在一些实现中，光引擎530可以将由电流源532生成的电流引导到三个pwm通道（例如，pwr1、pwr2、pwr3），它们的占空比之和为1。这种效果可以通过以下方式实现：（i）确保在任何给定时间只有信号vgate1和vgate2中的一个处于逻辑高值，（ii）确保信号vgate3是信号vgate1和vgate2中的具有较大占空比的一个的反相。以这种方式转移来自电流源532的电流可以帮助实现对来自光源512-516的光输出的亮度的更精确控制。
32.如上所述，光引擎530的操作可以取决于参考信号vref、信号发生器gen 1 525的截止电压vc1、信号发生器gen 2 526的截止电压vc2以及r2/r1比率中的大小的一个或多个。本公开不限于参考信号vref、信号发生器gen 1 525的截止电压vc1、信号发生器gen 2 526的截止电压vc2以及r2/r1比的任何具体值。这些变量中的任何一个的值可以在光照系统500的不同配置中变化，并且可以根据期望的设计规范来选择。
33.如上所述，控制信号vctrl1可以由控制信号接口520响应于用户输入生成，该用户输入指示由光装置510输出的光的期望cct（和/或颜色）。因此，控制信号vctrl1可以是指示从光装置510发射的光的期望cct（和/或颜色）的电压信号。
34.控制信号vctrl1可以确定光源512何时将被关闭。更具体地，当控制信号vctrl1的幅度超过信号发生器gen 1 525的截止电压vc1时，光源512可以被关闭。参考信号vref可以确定光源516何时将被打开。如果参考信号vref的值低于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1的两倍，光源514可以在光源512关闭之前打开。相反，如果参考信号vref的值高于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1的两倍，则光源514可以在光源512关闭之前被打开。类似地，当信号vref等于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1的两倍时，光源514可以在光源512关闭的同时被切换。
35.比率r2/r1可以确定光源514的亮度响应于信号vctrl1的变化而变化的速率。这又会影响光照系统500对用户输入的响应性。如上所述，在一些实现中，光源514可以是冷白光
光源，并且控制信号vcrl1可以由控制信号接口520响应于用户转动旋钮而生成。在这种实例下，当r2/r1比率高时，当旋钮转动时，光照系统500的光输出将变冷得更突然。相比之下，当r2/r1比率低时，当旋钮被致动时，光照系统500的光输出可能变冷得更慢。
36.图7示出了图示根据光引擎530的一种可能配置的光照系统500的操作的曲线图700。在该配置中，信号发生器gen 1 525的截止电压vc1与信号发生器gen 2 526的截止电压vc2相同，并且参考信号vref的幅度等于截止电压vc1的两倍。曲线700示出了信号pwr1、pwr2和pwr3中的每一个的各自占空比与控制信号vctrl1之间的关系。此外，曲线700示出了光照系统500可以具有至少五种操作状态，在此列举为状态s0-s4。
37.当控制信号vctrl1等于0v（vctrl1=0v）时，光照系统500可以处于状态s0。当光照系统500处于状态s0时，光源512可以被打开（以最大能力），并且光源514和516可以被关闭。
38.当控制信号vctrl1大于0v并且小于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1（0《vctrl1《vc1）时，光照系统500可以处于s1状态。当光照系统500处于s1状态时，光源512和516可以打开，光源514可以关闭。
39.当控制信号vctrl1等于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1（vctrl1=vc1）时，光照系统500可以处于s2状态。当光照系统500处于s2状态时，光源516可以打开（以最大能力），并且光源512和514可以关闭。
40.当控制信号vctrl1大于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1并且小于参考信号vref（vc1《vctrl1《vref）时，光照系统500可以处于s3状态。当光照系统500处于s3状态时，光源514和516可以打开，光源512可以关闭。
41.当控制信号vctrl1大于或等于vref（vctrl1≥vref）时，光照系统500可以处于s4状态。当光照系统500处于s4状态时，光源514可以打开（以最大能力），并且光源512和516可以关闭。
42.图8示出了图示根据光引擎530的另一种可能配置的光照系统500的操作的曲线图800。在该配置中，信号发生器gen 1 525的截止电压vc1与信号发生器gen 2 526的截止电压vc2相同，并且参考信号vref的幅度大于截止电压vc1的幅度的两倍。曲线800示出了信号pwr1、pwr2和pwr3中的每一个的各自占空比与控制信号vctrl1之间的关系。此外，曲线800示出了光照系统500可以具有至少五种操作状态，在此列举为状态s0-s4。
43.当控制信号vctrl1等于0v（vctrl1=0v）时，光照系统500可以处于状态s0。当光照系统500处于状态s0时，光源512可以打开（以最大能力），并且光源514和516可以关闭。
44.当控制信号vctrl1大于0v并且小于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1（0《vctrl1《vc1）时，光照系统500可以处于s1状态。当光照系统500处于s1状态时，光源512和516可以打开，光源514可以关闭。
45.当控制信号vctrl1大于或等于信号发生器gen 1 525的截止电压vc1并且小于或等于vm（vc1≤vctrl1≤vm）时，光照系统500可以处于s2状态。当光照系统500处于s2状态时，光源516可以打开（以最大能力），并且光源512和514可以关闭。在一些实现中，值vm可以由下面的等式3定义：
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等式3当控制信号vctrl1大于vm且小于参考信号vref（vm《vctrl1《vref）时，光照系统
500可以处于s3状态。当光照系统500处于s3状态时，光源514和516可以打开，光源512可以关闭。因此，vm可以是光源514打开时的控制信号vctrl1的值。
46.当控制信号vctrl1大于或等于参考信号vref（vctrl1≥vref）时，光照系统500可以处于s4状态。当光照系统500处于s4状态时，光源514可以打开（以最大能力），并且光源512和516可以关闭。
47.图9示出了曲线图900，其示出了根据参照图8讨论的光照系统500的配置的控制信号vctrl1和vctrl2之间的关系。如图所示，当控制信号vctrl1达到信号发生器gen 1 525的截止电压vc1的值时，光源512可以关闭，光源516可以达到100%亮度。当控制信号vctrl1超过值vm时，光源516的亮度可能开始降低。此外，对于在vc1和vm之间的vctrl1的值，光源516可以在最大亮度下操作，并且光源512和514可以被关闭。
48.曲线700和800示出了光照系统500可以允许用户改变由光照系统500产生的光输出的颜色和/或cct，而不影响从光照系统500发射的光的总亮度。这个概念在曲线图700和800中示出。如曲线700和800所示，表示信号pwr1和pwr2的线可以具有与表示信号pwr3的线的斜率大小相等但符号相反的斜率。这意味着光源512和光源514之一的亮度的任何降低可以通过光源516的亮度的相等增加来匹配，反之亦然。因此，在一些实现中，当光照系统500的光输出的cct（或颜色）改变时（作为控制信号vctrl1改变的结果），该改变可以在光照系统500的光输出的亮度没有任何增加或减少的情况下发生。
49.图10是根据本公开各方面的过程示例的流程图。在一些实现中，过程1000中的所有步骤可以基于图10中提供的参考数字的序列同时执行。替代地，在一些实现中，过程1000中的一些或所有步骤可以顺序执行，例如，如图10中提供的流程箭头所概述的。过程1000可以由照明系统100、光照系统500和/或任何其他合适类型的电子设备来执行。例如，在一些实现中，过程1000中的至少一些步骤可以使用处理电路来执行，诸如微处理器{例如，基于arm的处理器、基于arduino的处理器等）。另外地或替代地，在一些实现中，过程1000中的至少一些步骤可以通过使用电子电路来执行，诸如图5所示的电子电路。
50.在步骤1010，接收第一控制信号，该第一控制信号指示光输出的期望cct和/或期望颜色。控制信号可以从控制信号接口接收，诸如控制信号接口110或520。在一些实现中，控制信号可以是电压信号，诸如控制信号vctrl1。在一些实现中，控制信号可以是数字或字母数字串的数位表示，其指示期望的cct和/或颜色。在步骤1020，生成参考信号。在一些实现中，参考信号可以是电压信号，诸如信号vref。另外地或替代地，在一些实现中，参考信号可以是数字和/或字母数字串的数位表示。在步骤1030，基于参考信号和第一控制信号中的至少一个生成第二控制信号。在一些实现中，可以通过从参考信号中减去第一控制信号来生成第二控制信号。
51.在步骤1040，基于第一控制信号生成第一pwm信号。在一些实现中，第一pwm信号可以具有基于第一控制信号的占空比。在一些实现中，第一pwm信号的占空比可以与第一控制信号的幅度成比例（例如，与第一控制信号的电平成比例）。
52.在步骤1050，生成第二pwm信号。在一些实现中，可以基于第一控制信号和参考信号中的至少一个来生成第二pwm信号的占空比。另外地或替代地，在一些实现中，可以基于第二控制信号生成第二控制信号。另外地或替代地，在一些实现中，第二pwm信号可以具有与第二控制信号的幅度成比例的占空比。
53.在步骤1060，基于第一pwm信号和第二pwm信号中的至少一个生成第三pwm信号。在一些实现中，第三pwm信号可以具有不同于第一pwm信号和第二pwm信号的占空比。在一些实现中，第三pwm信号可以通过反相第一pwm信号和第二pwm信号中具有较大占空比的一个来生成。另外地或替代地，在一些实现中，第三pwm信号可以通过对第一pwm信号和第二pwm信号执行或非（nor）操作来生成。
54.在步骤1070，基于第一pwm信号控制第一光源。第一光源可以包括一个或多个led和/或任何其他合适类型的光源。在一些实现中，控制第一光源可以包括基于第一pwm信号打开和/或关闭第一光源。另外地或替代地，在一些实现中，控制第一光源可以包括增加和/或降低第一光源的亮度。另外地或替代地，在一些实现中，控制第一光源可以包括基于第一pwm信号改变开关的状态，该开关控制第一光源上的电流。
55.在步骤1080，基于第二pwm信号控制第二光源。第二光源可以包括一个或多个led和/或任何其他合适类型的光源。在一些实现中，控制第二光源可以包括基于第二pwm信号打开和/或关闭第二光源。另外地或替代地，在一些实现中，控制第二光源可以包括增加和/或降低第二光源的亮度。另外地或替代地，在一些实现中，控制第二光源可以包括基于第二pwm信号改变开关的状态，该开关控制第二光源上的电流。
56.在步骤1090，基于第三pwm信号控制第三光源。第三光源可以包括一个或多个led和/或任何其他合适类型的光源。在一些实现中，控制第三光源可以包括基于第三pwm信号打开和/或关闭第三光源。另外地或替代地，在一些实现中，控制第三光源可以包括增加和/或降低第三光源的亮度。另外地或替代地，在一些实现中，控制第三光源可以包括基于第三pwm信号改变开关的状态，该开关控制第三光源上的电流。
57.图1-10仅作为示例提供。尽管在图5的示例中，开关sw1和sw2被实现为mosfet晶体管，但是可以替代地使用任何合适类型的开关，诸如固态继电器、pmos晶体管等。尽管在图5的示例中，减法器sub1使用运算放大器来实现，但是任何合适类型的电子电路都可以代替地用于实现减法器。尽管在图3的示例中，发生器gen3使用或非门来实现，但是也可以使用任何其他合适类型的电路来代替。例如，信号发生器gen3可以通过使用或（or）门和一个或多个反相器等来实现。关于这些附图讨论的元件的至少一些元件可以以不同的顺序布置、组合和/或完全省略。
58.图11是根据一个实施例的集成led照明系统的电子板310的俯视图。在替代实施例中，两个或更多电子板可以用于led照明系统。例如，led阵列可以在单独的电子板上，或者传感器模块可以在单独的电子板上。在示出的示例中，电子板310包括功率模块312、传感器模块314、连接和控制模块316和为将led阵列附着到基板320而保留的led附着区域318。图11的功率模块312可以包括本文公开的光引擎（例如，图5的光引擎530）。
59.基板320可以是能够使用导电连接器（诸如，轨道、迹线、焊盘、通孔和/或导线）机械支撑电气组件、电子组件和/或电子模块并向其提供电耦合的任何板。基板320可以包括设置在一层或多层非导电材料（诸如介电复合材料）之间或之上的一层或多层金属化层。功率模块312可以包括电气和/或电子元件。在示例实施例中，功率模块312包括ac/dc转换电路、dc/dc转换电路、调光电路和led驱动器电路。
60.传感器模块314可以包括要实现led阵列的应用所需的传感器。示例传感器可以包括光学传感器（例如，ir传感器和图像传感器）、运动传感器、热传感器、机械传感器、接近传
感器或者甚至计时器。举例来说，街道照明、普通光照和园艺照明应用中的led可以基于多个不同的传感器输入来关闭/打开和/或调节，诸如检测到用户的存在、检测到的环境照明条件、检测到的天气条件，或者基于白天/夜晚的时间。这可以包括，例如，调节光输出的强度、光输出的形状、光输出的颜色，和/或打开或关闭灯以节约能量。对于ar/vr应用，运动传感器可用于检测用户运动。运动传感器本身可以是led，诸如ir检测器led。作为另一示例，对于照相机闪光灯应用，图像和/或其他光学传感器或像素可以用于测量要捕捉的场景的照明，使得闪光灯照明颜色、强度光照模式和/或形状可以被最佳地校准。在替代实施例中，电子板310不包括传感器模块。
61.连接和控制模块316可以包括系统微控制器和被配置为从外部设备接收控制输入的任何类型的有线或无线模块。举例来说，无线模块可以包括蓝牙、zigbee、z波、网状网络、wi-fi、近场通信（nfc）和/或对等模块。微控制器可以是任何类型的专用计算机或处理器，其可以嵌入在led照明系统中，并且被配置或可配置为从有线或无线模块或led系统中的其他模块接收输入（诸如传感器数据和从led模块反馈的数据），并且基于此向其他模块提供控制信号。本文公开的控制信号接口110可以是微控制器的一部分，或者可以接收输入或者向微控制器提供输出。由专用处理器实现的算法可以在计算机程序、软件或固件中实现，所述计算机程序、软件或固件包含在由专用处理器执行的非暂时性计算机可读存储介质中。非暂时性计算机可读存储介质（rom）的示例包括只读存储器、随机存取存储器（ram）、寄存器、高速缓冲存储器和半导体存储设备。存储器可以被包括作为微控制器的一部分，或者可以在别处实现，或者在电子板310上或者在电子板310之外。
62.本文使用的术语“模块”可以指设置在各个电路板上的电气和/或电子组件，这些电路板可以焊接到一个或多个电子板310上。然而，术语模块也可以指提供类似功能的电气和/或电子组件，但是它们可以单独焊接到同一区域或不同区域中的一个或多个电路板。
63.图12a是在一个实施例中，电子线路板310的顶视图，其中led阵列410在led设备附着区域318附着到基板320。电子板310与led阵列410一起代表led照明系统400a。此外，功率模块312通过迹线418b接收vin 497处的电压输入和来自连接和控制模块316的控制信号，并通过迹线418a向led阵列410提供驱动信号。led阵列410通过来自功率模块312的驱动信号打开和关闭。在图12所示的实施例中，连接和控制模块316通过迹线418从传感器模块314接收传感器信号。图12的功率模块312可以包括本文公开的光引擎（例如，图5的光引擎530），并且可以向led阵列410中的led提供本文公开的pwm信号。
64.图12b示出了具有安装在电路板499的两个表面上的电子组件的双通道集成led照明系统的一个实施例。如图12b所示，led照明系统400b包括第一表面445a和安装在其上的ac/dc转换器电路412，第一表面445a具有接收调光信号和ac功率信号的输入。led系统400b包括具有调光器接口电路415的第二表面445b、dc-dc转换器电路440a和440b、具有微控制器472的连接和控制模块416（在该示例中为无线模块）以及安装在其上的led阵列410。led阵列410由两个独立的通道411a和411b驱动。在替代实施例中，可以使用单个通道来向led阵列提供驱动信号，或者可以使用任意数量的多个通道来向led阵列提供驱动信号。例如，图12e示出了具有3个通道（例如，如本文所公开的图5的通道522、523和524）的led照明系统400d，并且将在下面进一步详细描述。
65.led阵列410可以包括两组或更多组led设备。在一示例实施例中，组a的led设备电
494c的中性白光光源。经由第一组led 494a的暖白光光源可以包括一个或多个led，其被配置为提供具有大约2700k的相关色温（cct）的白光。经由第二组led 494b的冷白光光源可以包括一个或多个led，其被配置为提供具有大约6500k的cct的白光。经由第三组led 494c的中性白光光源可以包括一个或多个led，其被配置为提供具有大约4000k的cct的光。虽然在该示例中描述了各种白色led，但是本领域普通技术人员将认识到，与本文描述的实施例一致的其他颜色组合也是可能的，以提供具有各种整体颜色的led阵列491的复合光输出。
71.功率模块452可以包括可调光引擎（未示出），其可以被配置为通过三个单独的通道（在图12e中表示为led1+、led2+和led3+）向led阵列491供电。更具体地，可调光引擎可以被配置为经由第一通道向第一组led 494a（诸如暖白光光源）提供第一pwm信号，经由第二通道向第二组led 494b提供第二pwm信号，并且经由第三通道向第三组led 494c提供第三pwm信号。经由相应通道提供的每个信号可以用于给相应的led或led组供电，并且信号的占空比可以确定每个相应led的开和关状态的总持续时间。开和关状态的持续时间可以导致总体光效果，其可以具有基于持续时间的光属性（例如，相关色温（cct）、色点或亮度）。在操作中，可调光引擎可以改变第一、第二和第三信号的占空比的相对大小，以调节每组led的相应的光属性，从而提供具有来自led阵列491的期望发射的复合光。如上所述，led阵列491的光输出可以具有基于来自每组led 494a、494b和494c的光发射的组合（例如，混合）的色点。
72.在操作中，功率模块452可以接收基于用户和/或传感器输入生成的控制输入，并且经由各个通道提供信号，以基于控制输入控制由led阵列491输出的光的复合颜色。在一些实施例中，用户可以通过转动旋钮或移动滑块向led系统提供输入，用于控制dc/dc转换器电路，该旋钮或滑块可以是例如传感器模块（未示出）的一部分。另外地或替代地，在一些实施例中，用户可以使用智能电话和/或其他电子设备向led照明系统400提供输入，以向无线模块（未示出）发送期望颜色的指示。
73.图13示出了示例系统950，其包括应用平台960、led照明系统952和956以及辅助光学器件954和958。led照明系统952产生箭头961a和961b之间所示的光束961。led照明系统956可以产生箭头962a和962b之间的光束962。在图13所示的实施例中，从led照明系统952发射的光穿过次级光学器件954，从led照明系统956发射的光穿过次级光学器件958。在替代实施例中，光束961和962不穿过任何次级光学器件。辅助光学器件可以是或可以包括一个或多个光导。一个或多个光导可以是边缘照亮的，或者可以具有限定光导的内部边缘的内部开口。led照明系统952和/或956可以插入一个或多个光导的内部开口中，使得它们将光注入一个或多个光导的内部边缘（内部开口光导）或外部边缘（边缘照亮光导）。led照明系统952和/或956中的led可以围绕作为光导的一部分的基座的圆周布置。根据一种实现，基座可以是导热的。根据一种实现，基座可以耦合到设置在光导上的散热元件。散热元件可以被布置成经由导热基底接收由led生成的热量并消散接收到的热量。一个或多个光导可以允许由led照明系统952和956发射的光以期望的方式成形，例如具有梯度、倒角分布、窄分布、宽分布、角分布等。
74.在示例实施例中，系统950可以是照相机闪光灯系统的移动电话、室内住宅或商业照明、诸如街道照明的室外照明、汽车、医疗设备、ar/vr设备和机器人设备。图12所示的集成led照明系统400a、图12b所示的集成led照明系统400b、图12c所示的led照明系统400c以
及图12d所示的led照明系统400d示出了示例实施例中的led照明系统952和956。
75.在示例实施例中，系统950可以是照相机闪光系统的移动电话、室内住宅或商业照明、诸如街道照明的室外照明、汽车、医疗设备、ar/vr设备和机器人设备。图12所示的集成led照明系统400a、图12b所示的集成led照明系统400b、图12c所示的led照明系统400c以及图12d所示的led照明系统400d示出了示例实施例中的led照明系统952和956。
76.应用平台960可以通过线路965的电源总线或其它适用的输入向led照明系统952和/或956供电，如本文所述。此外，应用平台960可以经由线路965为led照明系统952和led照明系统956的操作提供输入信号，该输入可以基于用户输入/偏好、所感测的读数、预编程或自主确定的输出等。一个或多个传感器可以在应用平台960的外壳内部或外部。
77.在各种实施例中，应用平台960传感器和/或led照明系统952和/或956传感器可以收集数据，例如视觉数据（例如，lidar数据、ir数据、通过照相机收集的数据等）、音频数据、基于距离的数据、运动数据、环境数据等或其组合。该数据可以与物理项目或实体相关，诸如物体、个人、车辆等。例如，感测设备可以为基于adas/av的应用收集物体接近度数据，这可以基于对物理项目或实体的检测来区分检测和后续动作的优先级。可以基于例如由led照明系统952和/或956发射的光学信号（诸如红外信号）来收集数据，并且基于发射的光学信号来收集数据。数据可以由与发射用于数据收集的光学信号的组件不同的组件来收集。继续该示例，感测设备可以位于汽车上，并且可以使用垂直腔表面发射激光器（vcsel）发射光束。一个或多个传感器可以感测对发射光束或任何其他适用输入的响应。
78.在示例实施例中，应用平台960可以代表汽车，并且led照明系统952和led照明系统956可以代表汽车前灯。在各种实施例中，系统950可以表示具有可控光束的汽车，其中可以选择性地激活led以提供可控光。例如，led阵列可用于限定或投射形状或图案，或者仅照亮道路的选定部分。在一示例性实施例中，led照明系统952和/或956内的红外照相机或检测器像素可以是识别需要光照的场景的部分（道路、人行横道等）的传感器。
79.图14a是示例实施例中的led设备201的图。led设备201可以包括基板202、有源层204、波长转换层206和主光学器件208。在其他实施例中，led设备可以不包括波长转换器层和/或主光学器件。各个led设备201可以包括在led照明系统中的led阵列中，诸如上述的任何led照明系统。
80.如图14a所示，有源层204可以与基板202相邻，并且当被激励时发光。用于形成基板202和有源层204的合适材料包括蓝宝石、sic、gan、硅氧烷，并且更具体地，可以由iii-v族半导体形成，所述iii-v族半导体包括但不限于ain、aip、aias、alsb、gan、gap、gaas、gasb、inn、inp、inas、insb，由ii-vi族半导体形成，所述ii-vi族半导体包括但不限于zns、znse、cdse、cdte，由iv族半导体形成，所述iv族半导体包括但不限于ge、si、sic，以及它们的混合物或合金。
81.波长转换层206可以远离、接近或直接位于有源层204之上。有源层204将光发射到波长转换层206中。波长转换层206用于进一步修改有源层204发射的光的波长。包括波长转换层的led设备通常被称为磷光体转换led（“pcled”）。波长转换层206可以包括任何发光材料，例如透明或半透明粘合剂或基质中的磷光体颗粒，或陶瓷磷光体元件，其吸收一种波长的光并发射不同波长的光。
82.主光学器件208可以在led设备201的一层或多层之上，并允许光从有源层204和/
或波长转换层206穿过主光学器件208。主光学器件208可以是透镜或封装体，其被配置为保护一个或多个层，并且至少部分地成形led设备201的输出。主光学器件208可以包括透明和/或半透明材料。在示例实施例中，经由主光学器件的光可以基于朗伯分布图案发射。应当理解，主光学器件208的一个或多个属性可以被修改以产生不同于朗伯分布图案的光分布图案。
83.图14b示出了示例实施例中的照明系统221的截面图，该照明系统221包括具有像素201a、201b和201c的led阵列211以及次级光学器件212。led阵列211包括像素201a、201b和201c，每个像素包括相应的波长转换层206b、有源层204b和基板202b。led阵列211可以是使用晶片级处理技术制造的单片led阵列、具有亚500微米尺寸的微型led等。led阵列211中的像素201a、201b和201c可以使用阵列分割或者可选地使用拾取和放置技术来形成。
84.在led设备200b的一个或多个像素201a、201b和201c之间示出的空间203可以包括气隙，或者可以由诸如金属材料的材料填充，该材料可以接触部（例如，n-接触部）。
85.次级光学器件212可以包括透镜209和波导207中的一个或两个。应当理解，尽管根据所示的示例讨论了次级光学器件，但是在示例实施例中，次级光学器件212可以用于扩展入射光（发散光学器件），或者将入射光聚集成准直光束（准直光学器件）。在示例实施例中，波导207可以是聚光器，并且可以具有任何适用的形状来聚光，例如抛物线形状、圆锥形状、斜面形状等。波导207可以涂覆有用于反射或重定向入射光的介电材料、金属化层等。在替代实施例中，照明系统可以不包括以下一个或多个：转换层206b、主光学器件208b、波导207和透镜209。
86.透镜209可以由任何适用的透明材料形成，例如但不限于sic、氧化铝、金刚石等或其组合。透镜209可以用于修改输入到透镜209中的光束，使得来自透镜209的输出光束将有效地满足期望的光度规格。另外，透镜209可以服务于一个或多个美学目的，诸如通过确定led阵列211的像素201a、201b和/或201c的照亮和/或不照亮的外观。
87.已经详细描述了实施例，本领域技术人员将理解，给定本说明书，在不脱离本发明概念的精神的情况下，可以对本文描述的实施例进行修改。因此，本发明的范围并不局限于所示出和描述的特定实施例。