TWI498049B - 藉由可變頻率調變之三色ｒｇｂ發光二極體色彩混合及控制 - Google Patents

藉由可變頻率調變之三色ｒｇｂ發光二極體色彩混合及控制 Download PDF

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Description

藉由可變頻率調變之三色RGB發光二極體色彩混合及控制
本發明係關於發光二極體(LED)之控制，且更特定言之係關於藉由具有固定脈衝寬度及固定電壓信號之三個通道，且藉由增加或減少該等信號之各者之頻率以變化跨越該三個LED元件(RGB)之各者之平均電流而控制一個三元件紅-綠-藍(RGB)LED組合之感知色彩及強度(亮度)。
本申請案主張2008年12月12日所申請之Charles R. Simmers之標題為「Three-Color RGB Led Color Mixing and Control by Variable Frequency Modulation」的共同擁有之美國臨時專利申請案第61/121,969號之優先權，且本申請案是有關2009年10月9日申請之Charles R. Simmers之標題為「LED Intensity Control by Variable Frequency Modulation」的美國專利申請案第12/576,346號，其中為了所有目的，該二案以引用的方式併入本文中。
脈衝寬度調變(PWM)係一種控制LED強度的已知技術。但是，在對輻射雜訊放射及/或閃爍敏感的某些應用中，控制LED色彩及強度(亮度)的一PWM方法之實施有時顯示會有問題。
所需要的係一種在變化一三元件RGB LED之感知輸出色彩及強度(亮度)的同時最小化輻射雜訊放射及閃爍的方式。可變頻率調變(VFM)提供一種基於三個紅-綠-藍(RGB)LED之特定系統需求且可較易為一終端使用者實施的控制該三個紅-綠-藍(RGB)LED之強度的替代程序。驅動信號(RGB)之所得三個通道比先前技術PWM設計展現出更低的功率需求及更低的EMI輻射二者。
根據本發明之教示，可藉由使用各具固定脈衝寬度及電壓振幅的三個脈衝列信號，且接著增加或減少此等脈衝列信號之頻率(增加或減少在一時間週期上之脈衝數量)以便變化通過該等RGB發光二極體之各者的平均電流而控制一個三元件RGB LED及/或三個LED(紅、綠及藍)之光學組合的感知色彩及強度(亮度)。此藉由在複數個頻率上變化脈衝列能量頻譜而減小在任意一頻率處的電磁干擾(EMI)之位準。
根據本發明之一特定實例實施例，一種用於控制來自一群組紅、綠及藍發光二極體(LED)之亮度及色彩的裝置包括：紅、綠及藍脈衝產生電路，該等紅、綠及藍脈衝產生電路具有觸發輸入及脈衝輸出，其中將複數個觸發信號施加至該等觸發輸入之各者處且在該等紅、綠及藍脈衝輸出之各者處從該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生複數個脈衝，其中該複數個脈衝之各者具有一恆定寬度及一恆定振幅；紅、綠及藍脈衝導通時間積分器，該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器各具有耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之一各別脈衝輸出的一脈衝輸入及一積分時間間隔輸入，其中該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器產生與在一積分時間間隔上當該等紅、綠及藍脈衝輸出之各者之該複數個脈衝之振幅為導通時之百分數成比例的輸出電壓；紅、綠及藍運算放大器，該等紅、綠及藍運算放大器各具有負輸入與正輸入及一輸出，該等負輸入之各者係耦合至來自該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器之一各別者的輸出電壓處且該等紅、綠及藍運算放大器之該等正輸入之各者係耦合至表示來自紅、綠及藍發光二極體(LED)之所需色彩及光亮度的電壓信號處；及紅、綠及藍壓控頻率產生器，該等紅、綠及藍壓控頻率產生器具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中該等頻率控制輸入之各者係耦合至該等紅、綠及藍運算放大器之一各別輸出處，且產生該複數個觸發信號的該等頻率輸出係耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等觸發輸入處，憑此，該等紅、綠及藍壓控頻率源引起該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生複數個脈衝，該複數個脈衝係產生來自該等紅、綠及藍LED之所需色彩及光亮度所需要的。
根據本發明之另一特定實例實施例，一種用於控制一群組紅、綠及藍發光二極體(LED)之亮度及色彩的裝置包括：紅、綠及藍脈衝產生電路，該等紅、綠及藍脈衝產生電路具有觸發輸入及脈衝輸出，其中將複數個觸發信號施加至該等觸發輸入之各者處且在該等紅、綠及藍脈衝輸出之各者處從該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生複數個脈衝，其中該複數個脈衝之各者具有一恆定寬度及一恆定振幅；一光亮度偵測器，該光亮度偵測器經調適以從紅、綠及藍發光二極體(LED)處接收彩色光且輸出與來自該等紅、綠及藍發光二極體(LED)之色彩光亮度成比例的一電壓；一亮度控制運算放大器，該亮度控制運算放大器具有耦合至該光亮度偵測器的一負輸入及耦合至表示來自該等紅、綠及藍LED之一所需色彩光亮度的一電壓信號處的一正輸入；紅、綠及藍增益控制放大器，該等紅、綠及藍增益控制放大器各具耦合至表示來自該等紅、綠及藍光LED之所需色彩及光亮度的紅、綠及藍控制信號處的一各別信號輸入，及耦合至該亮度控制運算放大器之一輸出的一增益控制輸入；及紅、綠及藍壓控頻率產生器，該等紅、綠及藍壓控頻率產生器具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中該等頻率控制輸入之各者係耦合至該等紅、綠及藍增益控制放大器之一各別輸出，且產生該複數個觸發信號的該等頻率輸出係耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等觸發輸入處，憑此，該等紅、綠及藍壓控頻率源引起該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生複數個脈衝，該複數個脈衝係產生來自該等紅、綠及藍LED之所需色彩及光亮度所需要的。
根據本發明之又另一特定實例實施例，一種用於控制來自一群組紅、綠及藍發光二極體(LED)之亮度及色彩的微控制器包括：一微控制器，該微控制器具有紅、綠及藍輸出，一亮度控制輸入及紅、綠及藍控制輸入，該等紅、綠及藍輸出係耦合至一紅、綠及藍發光二極體(LED)處，該亮度控制輸入係耦合至一色彩光亮度控制信號處且該等紅、綠及藍控制輸入係耦合至紅、綠及藍控制信號處；且該微控制器產生複數個紅、綠及藍脈衝，其中該複數個紅、綠及藍脈衝之各者具有一恆定寬度及一恆定振幅，且來自該等紅、綠及藍LED各者之光亮度係與在一積分時間間隔上該複數個恆定寬度及恆定振幅之紅、綠及藍脈衝為導通的一時間百分數成比例。
對本發明之一更完整的理解可在結合附圖參考以下敘述後獲得。
雖然本發明係易於以容許多種修改及替換代形式呈現，但是其特定實例實施例已顯示在圖式中並將於本文中予以詳細描述。但是，應理解，本文之特定實例實施例之描述並非旨在將本發明限制於本文所揭示之特定形式，恰相反，本發明係欲涵蓋如附加申請專利範圍所界定義之全部修改及均等效物。
現參考圖式，概念性繪示特定實例實施例之細節。圖式中之相似元件將由相似數字表示，且相似元件將由具一不同小寫字母下標的相似數字表示。
參考圖1，所繪為脈衝寬度調變(PWM)驅動信號與根據本發明之教示之用於控制一發光二極體(LED)之百分數亮度的可變頻率調變(VFM)驅動信號相比較的一示意方塊圖。繪示LED亮度等級為12.5%、37.5%、62.5%及87.5%的PWM脈衝列。亮度等級百分數對應於在一邏輯高(即，「導通「on」」)之PWM脈衝列之百分數，藉此將電流供應至該LED中(參看圖3)。該PWM脈衝列在各PWM脈衝之開始(由垂直箭頭指示)之間包括相同時間間隔(頻率)，且變化該等脈衝各者之(「導通「on」」)時間以便得到所要的LED亮度等級。此PWM LED強度控制方法雖然起作用但隨著時間的流逝其在一頻率處引起可導致一產品不符合嚴格歐洲及/或美國EMI放射限制的密集的EMI。
根據本發明之教示，可變頻率調變(VFM)係用於在控制LED光亮度的同時減小在任意一頻率處產生的EMI。繪示LED亮度等級為12.5%、39%、50%及75%的VFM脈衝列。亮度等級百分數對應於在某一時間間隔(使用者可選擇)上於一邏輯高(即，「導通「on」」)之VFM脈衝列之百分數，藉此將電流供應至該等LED中(參看圖3)。該VFM脈衝列包括複數個脈衝，各脈衝具有可發生在多個時間間隔(即，多個頻率)上的相同脈衝寬度(「導通「on」」或邏輯高持續時間)。各脈衝之開始由一垂直箭頭表示。由此可藉由調整在某些時間間隔上發生了多少VFM脈衝而控制LED強度。可藉由使用更短脈衝寬度(邏輯高持續時間)且藉此使用每時間間隔的更多脈衝而改良光亮度控制之粒度。控制LED光亮度的最終結果係各時間間隔期間脈衝為「導通「on」」的百分數。
參考圖2，所繪為脈衝寬度調變(PWM)驅動信號與根據本發明之教示之用於控制來自一個三元件紅-綠-藍(RGB)發光二極體(LED)組合之光之色彩的可變頻率調變(VFM)驅動信號相比較的示意時序圖。當以一三像素關係將來自紅、綠及藍(RGB)LED之相等光強度(亮度)聚集在一起時，所得LED紅-綠-藍色彩混合產生白光。其他色彩可藉由變化三像素RGB LED間的光強度關係而產生。
當使用PWM以用於該等三像素RGB LED的色彩控制時，白色需要該等RGB LED各者在其各別紅、綠及藍色處具有相同強度(假定對於一給定電流而言所有三個RGB LED具有相同的光輸出)。由此PWM驅動信號的三個通道全部須在相同頻率及脈衝寬度處。當在一PWM驅動系統中改變色彩時，PWM脈衝寬度改變以產生來自三個RGB LED的所要色彩混合。此操作在PWM頻率處產生極高位準的EMI。
另一方面，可變頻率調變(VFM)可在複數個不同且大範圍變化的頻率處產生固定寬度及固定振幅脈衝以便減小在任意一頻率處的射頻雜訊功率，如當使用PWM驅動RGB LED時的情形。
參考圖3，所繪為根據本發明之教示之驅動一三元件RGB-LED組合的可變頻率調變(VFM)脈衝產生器之一示意方塊圖。VFM RGB脈衝產生器302包括三個獨立VFM脈衝列輸出。該等VFM脈衝列輸出之各者將紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308之一各別者驅動至一所要亮度以產生一所要的光色彩。光亮度控制信號及色彩控制信號對該等VFM RGB脈衝產生器302指示何種光亮度及色彩係所要的。VFM脈衝列可從每時間間隔無脈衝(0%光亮度)獨立變化至每時間間隔100%導通(最大光亮度)，及小於100%導通時間之脈衝數量的每時間間隔之一脈衝數量。由此藉由控制至紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308的VFM脈衝列，藉此達成所要光亮度及色彩。
參考圖4，所繪為根據本發明之一特定實例實施例之驅動一三元件RGB LED組合的可變頻率調變(VFM)脈衝產生器之一示意方塊圖。VFM脈衝產生器302a包括具固定脈衝寬度(邏輯高持續時間)輸出的RGB單穩態單擊電路406、脈衝導通時間積分器414、具差動輸入的運算放大器412、壓控頻率產生器410及跨零偵測器408。只要在該等單擊電路406各者之各別輸入處偵測到一開始脈衝，該等單擊電路406之各者被「激發「fired」」(輸出轉到一邏輯高達固定持續時間)。此等開始脈衝由跨零偵測器408以由壓控頻率產生器410之頻率決定的重複速率(每持續時間之脈衝)供應。壓控頻率產生器410可為壓控振盪器(VCO)、電壓至頻率轉換器等。電阻器416可用於控制至紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308的電流數量。
來自壓控頻率產生器410之輸出信號頻率由來自各別運算放大器412之電壓控制。該等運算放大器412將紅、綠及藍光亮度電壓輸入與來自脈衝導通時間積分器414的各別電壓相比較。來自該等脈衝導通時間積分器414之電壓代表該等單擊電路406之輸出在某些持續時間期間為導通的百分數。該等運算放大器412具有增益且將引起該等壓控頻率產生器410調整其等之頻率以使在某一持續時間上的VFM脈衝列之「導通「on」」時間等於紅、綠及藍光亮度電壓輸入(電壓水準經組態成與各別紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308所要之各光亮度之百分數成比例)。此配置產生該等紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308之獨立閉路亮度控制。
根據本發明之教示，一可選之另一特徵可使用偽隨機偏移產生器418以在壓控頻率產生器410之電壓輸入處引入隨機電壓擾動。此等隨機電壓擾動可在一更大(更寬)數量頻率上進一步延展EMI雜訊功率，且由此減小在任意一功率處之EMI雜訊功率。此在須符合嚴格EMI輻射標準時係極為有利的。可將該等偽隨機偏移產生器418耦合在脈衝導通時間積分器414與運算放大器412之間，在紅、綠及藍光亮度輸入與運算放大器412之間或在運算放大器412之輸出與壓控頻率產生器410之電壓輸入之間。該等偽隨機偏移產生器418可向由組合光亮度閉路控制及來自該等脈衝導通時間積分器414之輸出而導致的該等頻率提供額外的頻率。
所涵蓋且在本發明之範圍內的是，光強度輸入可被直接耦合至壓控頻率產生器410之電壓輸入且由此控制每持續時間之脈衝數量導致期望來自該等RGB LED之各者的光亮度百分數而不考慮脈衝列導通時間平均。此配置產生該等RGB LED之各者之開路亮度控制。
參考圖5，所繪為根據本發明之另一特定實例實施例之驅動一三元件RGB-LED組合的可變頻率調變(VFM)脈衝產生器之一示意方塊圖。VFM脈衝產生器302b包括具固定脈衝寬度(邏輯高持續時間)輸出的RGB單穩態單擊電路406、具可控增益的放大器512、壓控頻率產生器410、跨零偵測器408、一亮度偵測器514及用於控制放大器512之增益的差動放大器520。只要在該等單擊電路406各者之各別輸入處偵測到一開始脈衝，該等單擊電路406之各者被「激發「fired」」(輸出轉到一邏輯高處達固定持續時間)。此等開始脈衝由跨零偵測器408以由壓控頻率產生器410之頻率決定的重複速率(每持續時間之脈衝)供應。壓控頻率產生器410可為壓控振盪器(VCO)、電壓至頻率轉換器等。電阻器416可用於控制至紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308的電流數量。
來自壓控頻率產生器410之輸出信號頻率由來自各別增益控制放大器512之電壓控制。該等增益控制運算放大器512接收待產生之所要色彩之紅、綠及藍控制信號輸入，且該等增益控制放大器512之增益由來自該差動放大器520之一輸出控制。一光亮度控制信號係在該差動放大器520之正輸入處接收且一光亮度(強度)偵測信號係在該差動放大器520之負輸入處接收。來自光強度偵測器514之光亮度(強度)偵測信號電壓代表來自紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308的組合色彩亮度。具由差動放大器520控制之增益的放大器512將引起該等壓控頻率產生器410調整其等之頻率以使來自該等紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308之組合色彩亮度等於光亮度控制電壓輸入(電壓水準經組態成與組合色彩亮度所要的百分數成比例)。此配置產生來自該等紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308之組合色彩亮度之一閉路亮度控制。此組態之一優點在於該等脈衝可經調整以補償該等紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308之光亮度輸出衰減。
根據本發明之教示，一可選之另一特徵可使用偽隨機偏移產生器418以在壓控頻率產生器410之電壓輸入處引入隨機電壓擾動。此等偽隨機電壓擾動可在一更大(更寬)數量頻率上進一步延展EMI雜訊功率，且由此隨著時間的流逝減小在任意一功率處之EMI雜訊功率。此在須符合嚴格EMI輻射標準時係極為有利的。可將該等偽隨機偏移產生器418耦合在壓控頻率產生器410之電壓輸入與增益控制放大器512之輸出之間。若被耦合在光亮度控制信號導線與至運算放大器520之輸入之間、光亮度偵測器514與該運算放大器520之其他輸入之間或該運算放大器520之輸出與該等放大器512之增益控制輸入之間，則僅需一個偽隨機偏移產生器418。該(等)偽隨機偏移產生器418可向由組合光亮度閉路控制及來自該光亮度偵測器514之輸出而導致的該等頻率提供額外的頻率。
參考圖6，所繪為根據本發明之又另一特定實例實施例的一種微控制器之一示意方塊圖，該微控制器經組態且經程式化以作為驅動一三元件RGB-LED組合之VFM脈衝產生器。一微控制器302c可組態成用於驅動紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308的RGB VFM脈衝產生器。該微控制器302c可具有用於色彩(RGB)、色彩強度(亮度)之控制及來自一光強度偵測器514之光強度(亮度)偵測的類比及/或數位輸入。該微控制器302c用一軟體程式產生通過限流電阻器416而驅動紅LED 304、綠LED 306及藍LED 308的固定脈衝寬度(邏輯高持續時間)輸出。每持續時間的固定寬度脈衝數量(頻率)亦用運行在該微控制器302c中之軟體程式控制。
雖然已藉由參考本發明之實例實施例描繪、描述及界定本發明之實施例，此等參考非暗示對本發明的一限制，且無此種限制之推斷。所揭示之標的能夠具有在形式及功能上之重要的修改、變更及均等物，如相關技術的一般技術者處且從本發明獲益者將想到。本發明之所繪及所述實施例僅為實例，且對本發明之範圍而言係非詳盡的。
302、302a、302b．．．VFM RGB脈衝產生器
302c．．．微控制器
304．．．紅LED
306．．．綠LED
308．．．藍LED
406．．．RGB單穩態單擊電路
408．．．跨零偵測器
410．．．壓控頻率產生器
412r、412g、412b、512r、512g、512b．．．運算放大器
414．．．脈衝導通時間積分器
416a、416b、416c、416r、416g、416b．．．限流電阻器
418．．．偽隨機偏移產生器
514．．．亮度偵測器
520．．．差動放大器
圖1係脈衝寬度調變(PWM)驅動信號與根據本發明之教示之用於控制一發光二極體(LED)之百分數亮度的可變頻率調變(VFM)驅動信號相比較的示意時序圖；
圖2係脈衝寬度調變(PWM)驅動信號與根據本發明之教示之用於控制來自一個三元件紅-綠-藍(RGB)發光二極體(LED)組合之光之色彩的可變頻率調變(VFM)驅動信號相比較的示意時序圖；
圖3係根據本發明之教示之驅動一個三元件RGB LED組合的可變頻率調變(VFM)脈衝產生器之一示意方塊圖；
圖4係根據本發明之一特定實例實施例之驅動一個三元件RGB LED組合的可變頻率調變(VFM)脈衝產生器之一示意方塊圖；
圖5係根據本發明之另一特定實例實施例之驅動一個三元件RGB LED組合的可變頻率調變(VFM)脈衝產生器之一示意方塊圖；及
圖6係根據本發明之又另一特定實例實施例的一種微控制器之一示意方塊圖，該微控制器經組態且經程式化以作為驅動一個三元件RGB-LED組合之VFM脈衝產生器。
302a．．．VFM RGB脈衝產生器
304．．．紅LED
306．．．綠LED
308．．．藍LED
406．．．RGB單穩態單擊電路
408．．．跨零偵測器
410．．．壓控頻率產生器
412r、412g、412b．．．運算放大器
414．．．脈衝導通時間積分器
416a、416b、416c．．．限流電阻器
418．．．偽隨機偏移產生器

Claims (19)

  1. 一種用於控制來自一群組紅、綠及藍發光二極體(LED)之亮度及色彩的裝置，該裝置包括：紅、綠及藍脈衝產生電路，該等紅、綠及藍脈衝產生電路具有觸發輸入及脈衝輸出，其中將複數個觸發信號施加至該等觸發輸入之各者處且在該等紅、綠及藍脈衝輸出之各者處從該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生複數個脈衝，其中該複數個脈衝之各者具有一恆定寬度及一恆定振幅；紅、綠及藍脈衝導通時間積分器，該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器各具有耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之一各自脈衝輸出的一脈衝輸入及一積分時間間隔輸入，其中該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器產生與在一積分時間間隔上當該等紅、綠及藍脈衝輸出之各者之該複數個脈衝之該等振幅為導通時之百分數成比例的輸出電壓；紅、綠及藍運算放大器，該等紅、綠及藍運算放大器各具有負輸入與正輸入及一輸出，該等負輸入之各者係耦合至來自該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器之一各自脈衝導通時間積分器的該輸出電壓處，且該等紅、綠及藍運算放大器之該等正輸入之各者係耦合至表示來自紅、綠及藍發光二極體(LED)之所需色彩及光亮度的電壓信號處；及紅、綠及藍壓控頻率產生器，該等紅、綠及藍壓控頻 率產生器具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中該等頻率控制輸入之各者係耦合至該等紅、綠及藍運算放大器之一各自輸出處，且產生該複數個觸發信號的該等頻率輸出係耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等觸發輸入處，藉此，該等紅、綠及藍壓控頻率源引起該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生該複數個脈衝，該複數個脈衝係產生來自該等紅、綠及藍LED之該所需色彩及光亮度所需要的。
  2. 如請求項1之裝置，其中該等紅、綠及藍LED係分別耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路的該等紅、綠及藍脈衝輸出。
  3. 如請求項2之裝置，其中該等紅、綠及藍LED係透過限流電阻器分別耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等紅、綠及藍脈衝輸出。
  4. 如請求項1之裝置，其進一步包括紅、綠及藍跨零偵測器，該等紅、綠及藍跨零偵測器係耦合在該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等觸發輸入之各自輸入與該等紅、綠及藍壓控頻率產生器之該等紅、綠及藍頻率輸出之間，其中該複數個觸發信號係從該等紅、綠及藍跨零偵測器處產生。
  5. 如請求項1之裝置，其進一步包括紅、綠及藍偽隨機偏移產生器，該等紅、綠及藍偽隨機偏移產生器係耦合在該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器之該等紅、綠及藍輸出之各自輸出與該等紅、綠及藍運算放大器之該等負 輸入之各自輸入之間。
  6. 如請求項1之裝置，其進一步包括紅、綠及藍偽隨機偏移產生器，該等紅、綠及藍偽隨機偏移產生器係耦合在該等紅、綠及藍運算放大器之該等紅、綠及藍輸出之各自輸出與該等紅、綠及藍壓控頻率產生器之該等頻率控制輸入之各自頻率控制輸入之間。
  7. 如請求項1之裝置，其進一步包括紅、綠及藍偽隨機偏移產生器，該等紅、綠及藍偽隨機偏移產生器係耦合在該等紅、綠及藍運算放大器之該等正輸入之各自輸入與表示該等紅、綠及藍LED之各者之該等所需亮度的該等紅、綠及藍電壓信號之間。
  8. 如請求項1之裝置，其中該等紅、綠及藍壓控頻率產生器係壓控振盪器。
  9. 如請求項1之裝置，其中該等紅、綠及藍壓控頻率產生器係電壓至頻率轉換器。
  10. 一種用於控制來自一群組紅、綠及藍發光二極體(LED)之亮度及色彩的裝置，該裝置包括：紅、綠及藍脈衝產生電路，該等紅、綠及藍脈衝產生電路具有觸發輸入及脈衝輸出，其中將複數個觸發信號施加至該等觸發輸入之各者處且在該等紅、綠及藍脈衝輸出之各者處從該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生複數個脈衝，其中該複數個脈衝之各者具有一恆定寬度及一恆定振幅；一光亮度偵測器，該光亮度偵測器經調適以從紅、綠 及藍發光二極體(LED)處接收彩色光且輸出與來自該等紅、綠及藍發光二極體(LED)之該色彩光亮度成比例的一電壓；一亮度控制運算放大器，該亮度控制運算放大器具有耦合至該光亮度偵測器的一負輸入及耦合至表示來自該等紅、綠及藍LED之一所需色彩光亮度的一電壓信號處的一正輸入；紅、綠及藍增益控制放大器，該等紅、綠及藍增益控制放大器各具有耦合至表示來自該等紅、綠及藍光LED之所需色彩及光亮度的紅、綠及藍控制信號處的一各自信號輸入，及耦合至該亮度控制運算放大器之一輸出的一增益控制輸入；及紅、綠及藍壓控頻率產生器，該等紅、綠及藍壓控頻率產生器具有頻率控制輸入及頻率輸出，其中該等頻率控制輸入之各者係耦合至該等紅、綠及藍增益控制放大器之一各自輸出，且產生該複數個觸發信號的該等頻率輸出係耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等觸發輸入處，藉此，該等紅、綠及藍壓控頻率源引起該等紅、綠及藍脈衝產生電路產生該複數個脈衝，該複數個脈衝係產生來自該等紅、綠及藍LED之該所需色彩及光亮度所需要的。
  11. 如請求項10之裝置，其中該等紅、綠及藍LED係分別耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路的該等紅、綠及藍脈衝輸出。
  12. 如請求項11之裝置，其中該等紅、綠及藍LED係透過限流電阻器分別耦合至該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等紅、綠及藍脈衝輸出。
  13. 如請求項10之裝置，其進一步包括紅、綠及藍跨零偵測器，該等紅、綠及藍跨零偵測器係耦合在該等紅、綠及藍脈衝產生電路之該等觸發輸入之各自輸入與該等紅、綠及藍壓控頻率產生器之該等紅、綠及藍頻率輸出之間，其中該複數個觸發信號係從該等紅、綠及藍跨零偵測器處產生。
  14. 如請求項10之裝置，其進一步包括紅、綠及藍偽隨機偏移產生器，該等紅、綠及藍偽隨機偏移產生器耦合在該等紅、綠及藍脈衝導通時間積分器之該等紅、綠及藍輸出之各自輸出與該等紅、綠及藍增益控制放大器之該等負輸入之各自輸入之間。
  15. 如請求項10之裝置，其進一步包括紅、綠及藍偽隨機偏移產生器，該等紅、綠及藍偽隨機偏移產生器係耦合在該等紅、綠及藍增益控制放大器之該等紅、綠及藍輸出之各自輸出與該等紅、綠及藍壓控頻率產生器之該等頻率控制輸入之各自頻率控制輸入之間。
  16. 如請求項10之裝置，其進一步包括紅、綠及藍偽隨機偏移產生器，該等紅、綠及藍偽隨機偏移產生器係耦合在該等紅、綠及藍增益控制放大器之該等正輸入之各自輸入與表示該等紅、綠及藍LED之各者之該等所需亮度的該等紅、綠及藍電壓信號之間。
  17. 如請求項10之裝置，其中該等紅、綠及藍壓控頻率產生器係壓控振盪器。
  18. 如請求項10之裝置，其中該等紅、綠及藍壓控頻率產生器係電壓至頻率轉換器。
  19. 一種用於控制來自一群組紅、綠及藍發光二極體(LED)之亮度及色彩的微控制器，該微控制器包括：一微控制器，該微控制器具有紅、綠及藍輸出、一亮度控制輸入及紅、綠及藍控制輸入，該等紅、綠及藍輸出係耦合至一紅、綠及藍發光二極體(LED)處，該亮度控制輸入係耦合至一色彩光亮度控制信號處且該等紅、綠及藍控制輸入係耦合至紅、綠及藍控制信號處；且該微控制器產生紅、綠及藍控制信號，各控制信號包含複數個脈衝，其中各控制信號包含複數個時間週期，並且經調變以改變出現在各時間週期之脈衝的數目，以及其中包含於一各別的紅、綠及藍控制信號中之該複數個脈衝之各者具有一恆定寬度及一恆定振幅，且來自該等紅、綠及藍LED之各者之光亮度係與在一積分時間間隔上該複數個恆定寬度及恆定振幅之紅、綠及藍脈衝為導通的一時間百分數成比例，其中該微控制器在偽隨機頻率處產生該複數個脈衝。
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