CN101737701A - 发光二级体照明系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发光二级体照明系统及其控制方法，该照明系统包含第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体、第三颜色发光二极体和控制电路。控制电路电性连接于第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体和第三颜色发光二极体，控制电路控制在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序驱动第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，在颜色循环帧中的至少一个过渡时期内，同一时间仅驱动第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体中的其中两个。本发明既可提高发光二级体光源的投影机的画面亮度，且相比同时点亮三个发光二级体的技术，更加节能和利于散热。

Description

发光二级体照明系统及其控制方法

技术领域

本发明关于一种发光二级体(LED)照明系统及其控制方法，特别是有关于一种应用于投影机的发光二级体照明系统及其控制方法。

背景技术

目前LED技术的发展已使LED能够在需要高亮度的应用(诸如许多投影显示系统)中用作光源。请参见图1，图1为现有技术中一种使用LED光源的投影显示系统1的示意图。投影显示系统1包括LED驱动器电路11、LED数组12、照明光学器件13、成像装置14、投影光学器件15、观看屏幕16及控制电路17。LED驱动器11包含至少三个不同电流源用以提供功率至LED数组12的红色、绿色及蓝色LED，从而形成每一色彩的各自电路。LED数组12发出的光藉由使用照明光学器件13而照明成像装置14。投影光学器件15将成像装置14形成的影像导引至观看屏幕16。控制电路17在投影显示系统1内执行许多功能，例如定时同步及影像数据处理。

控制LED照明系统的主要目标是获得规定的红色、绿色及蓝色。将每一色彩描述为国际照明委员会(CIE)色空间中的一点。白光的色温或色调为红色、绿色及蓝色的总和的结果。色点及其相对亮度的定义见于为NTSC所撰写的标准SMPTE-C、Rec.709及其它电视标准中。红色、绿色及蓝色的色彩平衡系根据藉由定义光源组件的红色、绿色及蓝色LED的工作循环的适当规格而加以控制。请参见图2，图2为现有技术的LED照明系统中的红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的颜色循环帧的图表。图2中包含红色循环周期、绿色循环周期及蓝色循环周期。因为LED可几乎在瞬间接通及断开，也即一色彩至下一色彩的转变可几乎为瞬时的，所以LED照明系统不需要利用传统投影系统中的RGB之间的转变周期。

虽然LED的某些优点包括更长的使用寿命、更高的效率及更优越的热特性。但目前投影机即使搭配高功率LED并采用上述照明控制系统，仍无法在亮度上超越传统的灯泡，如UHP灯泡。因此，如何控制LED照明系统以改良投影影像的总亮度，成为一项重要的课题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明利用三色LED可以依序发光混成白色，也可以同时点亮混成白色的特性，在红色LED循环周期内同时点亮少量特定的蓝色或绿色LED，在绿色LED循环周期内同时点亮少量特定的红色或蓝色LED，在蓝色LED循环周期内同时点亮少量特定的红色或绿色LED，从而可达到提高总亮度的目的；另外，本发明在同一时间最多只点亮两个LED，在功率消耗上较小，热的增加也比同时点亮三个LED时温度低很多，从而可达到节能且便于散热的目的。

本发明提供的发光二级体照明系统，包含第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体、第三颜色发光二极体和控制电路，控制电路电性连接于第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体和第三颜色发光二极体，控制电路控制第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体和第三颜色发光二极体，用以在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序驱动第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，相对占空比具有达成色彩平衡的已知关系。并且，在颜色循环帧中的至少一个过渡时期内，同一时间仅驱动第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体中的其中两个，以进行控制使之提供亮度调节光，亮度调节光与由第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体的相对占空比达成的色彩平衡相匹配。

根据本发明所述的发光二级体照明系统，颜色循环帧包含第一颜色循环周期、第二颜色循环周期及第三颜色循环周期，分别对应于控制电路驱动第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，第一颜色循环周期、第二颜色循环周期及第三颜色循环周期的衔接部分位于过渡时期内。

进一步地，控制电路在第一颜色循环周期与过渡时期的重叠区内依次驱动第三颜色发光二极体和第二颜色发光二极体点亮，在第二颜色循环周期与过渡时期的重叠区内依次驱动第一颜色发光二极体和第三颜色发光二极体点亮，在第三颜色循环周期与过渡时期的重叠区内依次驱动第一颜色发光二极体和第二颜色发光二极体点亮。

根据本发明所述的发光二级体照明系统，第一、第二及第三颜色发光二极体分别为红色、绿色及蓝色发光二级体。

根据本发明所述的发光二级体照明系统，在过渡时期内，控制电路对第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体的驱动是通过对驱动信号的脉宽调制或者振幅调制来控制。

本发明提供的投影机，包含上述的发光二级体照明系统。

本发明提供的发光二极体照明系统的控制方法，照明系统包括第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，该控制方法包含以下步骤。在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序操作第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，相对占空比具有达成色彩平衡的已知关系。在颜色循环帧中的至少一个过渡时期内，同一时间仅操作第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体中的其中两个，控制在过渡时期内对第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体和第三颜色发光二极体的操作以提供亮度调节光，亮度调节光与由第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体的相对占空比达成的色彩平衡相匹配。

根据本发明所述的控制方法，颜色循环帧包含第一颜色循环周期、第二颜色循环周期及第三颜色循环周期，分别对应于操作第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，第一颜色循环周期、第二颜色循环周期及第三颜色循环周期的衔接部分位于过渡时期内。

进一步地，在第一颜色循环周期与过渡时期的重叠区内依次点亮第三颜色发光二极体和第二颜色发光二极体。在第二颜色循环周期与过渡时期的重叠区内依次点亮第一颜色发光二极体和第三颜色发光二极体。在第三颜色循环周期与过渡时期的重叠区内依次点亮第一颜色发光二极体和第二颜色发光二极体。

根据本发明所述的控制方法，第一、第二及第三颜色发光二极体分别为红色、绿色及蓝色发光二级体。

根据本发明所述的控制方法，在过渡时期内，对第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体的操作是通过对驱动信号的脉宽调制或者振幅调制来控制。

通过本发明，可以提高利用发光二级体作为光源的投影机的画面亮度，且相比同时点亮三个发光二级体的技术，更加节能和利于散热。

附图说明

图1为现有技术中一种使用发光二级体光源的投影显示系统的示意图；

图2为现有技术的发光二级体照明系统中的红色、绿色及蓝色的颜色循环帧的图表；

图3为本发明一实施例的发光二级体照明系统的示意图；

图4为本发明一实施例的发光二级体照明系统中的颜色循环帧的示意图表。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参见图3和图4，图3为本发明一实施例的发光二级体照明系统30的示意图，图4为本发明一实施例的发光二级体照明系统中的颜色循环帧的示意图表。发光二级体照明系统30包含第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32、第三颜色发光二极体33和控制电路34，控制电路34电性连接于第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32和第三颜色发光二极体33，控制电路34控制第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32和第三颜色发光二极体33，用以在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序驱动第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33，相对占空比具有达成色彩平衡的已知关系。并且，在颜色循环帧中的至少一个过渡时期40内，同一时间仅驱动第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33中的其中两个，以进行控制使之提供亮度调节光，亮度调节光与由第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33的相对占空比达成的色彩平衡相匹配。

如图4所示，颜色循环帧包含第一颜色循环周期41、第二颜色循环周期42及第三颜色循环周期43，分别对应于控制电路34驱动第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33，第一颜色循环周期41、第二颜色循环周期42及第三颜色循环周期43的衔接部分位于过渡时期40内。图4中的三颜色循环周期使用了不同的底纹图案，以利区隔。

在一实施例中，控制电路34在第一颜色循环周期41与过渡时期40的重叠区内依次驱动第三颜色发光二极体33和第二颜色发光二极体32点亮，在第二颜色循环周期42与过渡时期40的重叠区内依次驱动第一颜色发光二极体31和第三颜色发光二极体33点亮，在第三颜色循环周期43与过渡时期40的重叠区内依次驱动第一颜色发光二极体31和第二颜色发光二极体32点亮。

在一实施例中，第一、第二及第三颜色发光二极体分别为红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)发光二级体。

优选地，在过渡时期40内，控制电路34对第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33的驱动是通过对驱动信号的脉宽调制或者振幅调制来控制。

本发明还提供一种发光二极体照明系统的控制方法，照明系统30包括第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33，该控制方法包含以下步骤。在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序操作第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33，相对占空比具有达成色彩平衡的已知关系。在颜色循环帧中的至少一个过渡时期40内，同一时间仅操作第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33中的其中两个，控制在过渡时期40内对第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32和第三颜色发光二极体33的操作以提供亮度调节光，亮度调节光与由第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33的相对占空比达成的色彩平衡相匹配。

如果画面在同一时间同时点亮三个颜色的光源，也即同时操作三个发光二级体，虽然画面亮度会因为加入三个颜色光源的混色光，也就是白色而增加亮度，但也因此消耗较大的功率数。而本发明只需在同一时间点亮两个颜色的光源，利用视觉暂留效应，也可以混合成白色以增加亮度，且功率消耗上也比较小。

在一实施例中，颜色循环帧包含第一颜色循环周期41、第二颜色循环周期42及第三颜色循环周期43，分别对应于操作第一颜色发光二极体31、第二颜色发光二极体32及第三颜色发光二极体33，第一颜色循环周期41、第二颜色循环周期42及第三颜色循环周期43的衔接部分位于过渡时期40内。

在实际应用中，可以在第一颜色循环周期41与过渡时期40的重叠区内依次点亮第三颜色发光二极体33和第二颜色发光二极体32，在第二颜色循环周期42与过渡时期40的重叠区内依次点亮第一颜色发光二极体31和第三颜色发光二极体33，在第三颜色循环周期43与过渡时期40的重叠区内依次点亮第一颜色发光二极体31和第二颜色发光二极体32。也即，在顺序的三色循环周期中的第一颜色循环周期内补入第二及第三颜色的小周期，第二颜色循环周期内补入第一及第三颜色的小周期，第三颜色循环周期内补入第一及第二颜色的小周期。在此实施例中，因为补入的小周期比例一致，如图4所示，在一次完整的三色循环周期内共补了两次各个颜色的小周期，所以并不会导致白色色温偏移，而只会将色域缩小。但发光二级体光源的色域相对比传统的灯泡光源较大，可将色域部分以比例缩减，具体的，例如可依照色域图中白点与红绿蓝各轴的延伸轴缩小，因此通过画面色域控制可避免过饱和颜色失真的问题。

在一实施例中，第一、第二及第三颜色发光二极体分别为红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)发光二级体。需要说明的是，虽然在投影显示领域顺序提供这三种基色的照明系统最普遍，但本发明同样适用于更多颜色或不同基色组合的系统。

优选地，在过渡时期内，对第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体的操作是通过对驱动信号的脉宽调制或者振幅调制来控制。

上述的发光二极体照明系统及其控制方法，可应用于投影机，但本发明不不以此为限。

通过本发明，可以提高利用发光二级体作为光源的投影机的画面亮度，且相比同时点亮三个发光二级体的技术，更加节能和利于散热。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二级体照明系统，包含第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，其特征在于该照明系统还包含：

控制电路，电性连接于该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体和该第三颜色发光二极体，该控制电路控制该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体和该第三颜色发光二极体，用以在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序驱动该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体，该相对占空比具有达成色彩平衡的已知关系；并且

在该颜色循环帧中的至少一个过渡时期内，同一时间仅驱动该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体中的其中两个，以进行控制使之提供亮度调节光，该亮度调节光与由该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体的该相对占空比达成的色彩平衡相匹配。

2.如权利要求1所述的发光二级体照明系统，其特征在于：该颜色循环帧包含第一颜色循环周期、第二颜色循环周期及第三颜色循环周期，分别对应于该控制电路驱动该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体，该第一颜色循环周期、该第二颜色循环周期及该第三颜色循环周期的衔接部分位于该过渡时期内。

3.如权利要求2所述的发光二级体照明系统，其特征在于：该控制电路在该第一颜色循环周期与该过渡时期的重叠区内依次驱动该第三颜色发光二极体和该第二颜色发光二极体点亮，在该第二颜色循环周期与该过渡时期的重叠区内依次驱动该第一颜色发光二极体和该第三颜色发光二极体点亮，在该第三颜色循环周期与该过渡时期的重叠区内依次驱动该第一颜色发光二极体和该第二颜色发光二极体点亮。

4.如权利要求1所述的发光二级体照明系统，其特征在于：该第一、第二及第三颜色发光二极体分别为红色、绿色及蓝色发光二级体。

5.如权利要求1所述的发光二级体照明系统，其特征在于：在该过渡时期内，该控制电路对该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体的驱动是通过对驱动信号的脉宽调制或者振幅调制来控制。

6.一种投影机，其特征在于包含如权利要求1-5中任一项所述的发光二级体照明系统。

7.一种发光二极体照明系统的控制方法，该照明系统包括第一颜色发光二极体、第二颜色发光二极体及第三颜色发光二极体，其特征在于该控制方法包含：

在具有相对占空比的颜色循环帧中顺序操作该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体，该相对占空比具有达成色彩平衡的已知关系；

在该颜色循环帧中的至少一个过渡时期内，同一时间仅操作该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体中的其中两个，控制在该过渡时期内对该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体和该第三颜色发光二极体的操作以提供亮度调节光，该亮度调节光与由该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体的该相对占空比达成的色彩平衡相匹配。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：该颜色循环帧包含第一颜色循环周期、第二颜色循环周期及第三颜色循环周期，分别对应于操作该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体，该第一颜色循环周期、该第二颜色循环周期及该第三颜色循环周期的衔接部分位于该过渡时期内。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在该第一颜色循环周期与该过渡时期的重叠区内依次点亮该第三颜色发光二极体和该第二颜色发光二极体；在该第二颜色循环周期与该过渡时期的重叠区内依次点亮该第一颜色发光二极体和该第三颜色发光二极体；在该第三颜色循环周期与该过渡时期的重叠区内依次点亮该第一颜色发光二极体和该第二颜色发光二极体。

10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：在该过渡时期内，对该第一颜色发光二极体、该第二颜色发光二极体及该第三颜色发光二极体的操作是通过对驱动信号的脉宽调制或者振幅调制来控制。

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