CN1988747A - 照明亮度色彩控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种照明亮度色彩控制系统及其方法，采用时间分工的方式，通过单一个光源传感器感测以取样点光源的光源强度讯号值，接着，再将各波长光源强度讯号值与一设定亮度色彩值进行运算，以获得一修正电流值，将此修正电流值回授给光源驱动单元，用以调整二极管光源的亮度色彩值为稳定状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源亮度色彩控制系统与方法，特别是一种点光源(例如，多波长二极管光源)的亮度色彩控制系统及其方法。
背景技术
目前使用的二极管光源照明模块，因为其具有高辉度、无水银、高色再现性与高细腻度等特点，使其赋予液晶面板更高的附加价值，这也使得二极管光源照明模块的应用跨越了可携式电子产品的领域，迅速蔓延至交通工具(汽车、飞机与捷运等等)、显示器、小型投影系统及电视等领域，但是因温度、老化等因素所造成亮度不稳定的问题，影响了二极管光源照明模块的照明品质，所以如何有效控制单色发光的二极管亮度，以补偿其亮度不稳定的问题，进而提升二极管光源照明模块的照明品质，已成为未来研发的趋势所在。
请参照美国专利公告号第6753661号，该专利揭露一种背光照明回授控制系统，利用多波长二极管驱动器及一组三波长传感器读取亮光强度及色彩分量，并进行计算，以回授控制多波长二极管驱动器，达到亮度色彩互匀稳定的效果，此方式使用多组三波长光传感器读取光强度及色彩分量，在校正上较为复杂，且无法应用在色彩序列(color sequence)的技术上。
请参照美国专利公告号第6894442号，该专利揭露一种照明控制系统，利用多波长二极管驱动器及多波长监视器有效读取、计算及控制各波长循环周期(duty cycle)，以达到亮度色彩稳定的效果。但此方式所使用的多波长监视器必须配合使用多颗不同波长的光传感器，因此在校正上同样较为复杂，而成本亦较高，且无法应用在色彩序列的技术上。
因此，如何能提供一种亮度色彩控制系统及其方法，以减少光源传感器的数量，进而降低控制系统的成本与简化校正程序，同时提升二极管光源照明模块的照明品质，成为研究人员待解决的问题之一。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种照明亮度色彩控制系统及其方法，通过单一个宽频传感器以一时间分工方式感测与取样点光源的发光情形，并进行回授控制，以调整点光源的照明亮度，以降低控制系统的成本。
为实现上述目的，本发明所揭示的照明亮度色彩控制系统，依据设定的亮度色彩值调整点光源的照明亮度，包括有：时序取样控制单元，用以设定点光源的控制时序与取样时序，并产生复数个控制时序，而每一控制时序互不相同；光源驱动单元，响应控制时序产生的驱动电流，驱动点光源在不同时间发光；宽频光源监视单元，响应取样时序感测以取样在一特定时间有发光的点光源的光源强度讯号值；计算单元，依据亮度色彩值与光源强度讯号值的差异进行计算，以获得一修正电流值；以及电流调整单元，依据修正电流值调整光源驱动单元产生的驱动电流。
其中，照明亮度色彩控制系统更包含有：同步单元，用以提供同步时序给计算单元与时序取样控制单元作为调整时序的参考；模拟/数字转换单元，用以转换光源强度讯号值为一数字讯号并输出至计算单元。
另外，为实现上述目的，本发明所揭示的照明亮度色彩控制方法，设定一控制时序与一取样时序，以单一个宽频光源传感器感测点光源，并回授控制点光源的照明亮度，包含有下列步骤：首先，响应控制时序产生一驱动电流，以驱动点光源在不同时间发光；响应取样时序感测以取样在一特定时间有发光的点光源的光源强度讯号值；将光源强度讯号值与设定亮度色彩值进行计算，以获得一修正电流值；以及依据修正电流值修正驱动电流，以调整照明亮度。
另外，为实现上述目的，本发明所揭示的实施例主要在于利用时间分工的方式，采用一个宽频光源传感器去感测各点光源的光源强度讯号值，并将光源强度讯号值与设定的亮度色彩值进行运算，以回授控制点光源的照明亮度，进而将多色二极管光源互匀稳定地混成所需色温及强度的白光来作为照明光源。
由这种照明亮度色彩控制系统及其方法，以时间分工的方式通过单一个宽频光源传感器分别感测与取样各波长的二极管的光源强度讯号值，再与设定的亮度色彩值进行运算，以回授控制点光源的照明亮度，而采用单一个宽频光源传感器的优点除了其校正程序较为简易外，也降低照明亮度色彩控制系统的制造成本。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明实施例的光源讯号取样时序示意图；
图2为本发明实施例的照明亮度色彩控制系统方块图；
图3为本发明实施例的照明亮度色彩控制方法步骤流程图；
图4为本发明实施例宽频光源监视单元的增益值校正程序步骤流程图。
其中，附图标记
1a 第一上缘触发讯号
1b 第一下缘触发讯号
2a 第二上缘触发讯号
2b 第二下缘触发讯号
3a 第三上缘触发讯号
3b 第三下缘触发讯号
10 光源驱动单元
11 宽频光源监视单元
12 模拟/数字转换单元
13 亮度色彩设定单元
14 同步单元
15 计算单元
16 电流调整单元
17 时序取样控制单元
步骤100 响应控制时序产生驱动电流驱动点光源在不同时间发光
步骤101 响应取样时序感测以取样在一特定时间有发光的点光源的光源
强度讯号值
步骤102 将光源强度讯号值与亮度色彩值进行计算，以获得修正电流值
步骤103 依据修正电流值修正驱动电流，以调整点光源的照明亮度
步骤200 依序驱动各波长点光源发光
步骤201 量测各波长点光源的光源讯号强度值
步骤202 取得光源传感器的感测电压值
步骤203 计算宽频光源监视单元的增益响应值
步骤204 储存增益响应值与色彩分量值至内存
具体实施方式
请参照图1，为本发明实施例的光源讯号取样时序示意图，其中点光源在实务上可采用多波长二极管光源来达成，而各波长二极管依据发光效率的不同，其二极管导通时间长短就不同，首先，产生第一上缘触发讯号1a，以驱动红色光源二极管(图中未示)导通一段预定时间，并于红色光源二极管导通时间内进行感测与取样，以获得红色光源二极管产生的光源强度讯号值。
接下来，产生第一下缘触发讯号1b，以关闭红色光源二极管，同时，产生第二上缘触发讯号2a，以驱动绿色光源二极管(图中未示)导通一段预定时间，并于绿色光源二极管导通时间内进行感测与取样，以获得绿色光源二极管产生的光源强度讯号值。
接下来，产生第二下缘触发讯号2b，以关闭绿色光源二极管，同时，产生第三上缘触发讯号3a，以驱动蓝色光源二极管(图中未示)导通一段预定时间，并于蓝色光源二极管导通时间内进行感测与取样，以获得蓝色光源二极管产生的光源强度讯号值，最后，产生第三下缘触发讯号3b，以关闭蓝色光源二极管，接着，依照红、绿、蓝色光源的驱动顺序重复进行感测与取样，并将光源强度讯号值通过模拟/数字转换单元12传送至计算单元15进行运算，以获得修正电流值，进而调整点光源的照明亮度。另外，上述实施例仅为举例说明，并非用以限制各波长二极管光源的发光顺序、感测顺序与取样顺序。
请参照图2，为本发明实施例的照明亮度色彩控制系统方块图，包含有：光源驱动单元10、宽频光源监视单元11、模拟/数字转换单元12、亮度色彩设定单元13、同步单元14、计算单元15、电流调整单元16及时序取样控制单元17。
光源驱动单元10，分别与电流调整单元16、时序取样控制单元17连接，用以响应控制时序(如图1所示)产生驱动电流，以驱动各波长二极管光源(例如，红色光源、绿色光源或蓝色光源)在不同时间发光，而光源驱动单元10实际上包含有电流驱动电路与时序控制驱动电路。
宽频光源监视单元11，为以一时间分工(time division)的方式，响应取样时序感测与取样在一特定时间有发光的各波长二极管光源的光源强度讯号值，此光源强度讯号值实际上通常为模拟式电压讯号，其中宽频光源监视单元11仅需使用单一个宽频光源传感器进行感测与取样，而上述所指的“宽频”为必须涵盖各波长光源的响应能谱范围。
模拟/数字转换单元12，与宽频光源监视单元11连接，用以将宽频光源监视单元11感测到的模拟式光源强度讯号值转换为数字讯号，并输出至计算单元15。
亮度色彩设定单元13，用以设定一亮度色彩值或者读取外部设定的亮度色彩值，而此亮度色彩值为点光源的亮度调整参考依据，并将其提供给计算单元15进行运算时使用。
同步单元14，接收一标准时钟讯号，并产生对应的同步时序给计算单元15与时序取样控制单元17作为调整时序的参考依据，用以同步计算单元15与时序取样控制单元17。
计算单元15，分别与模拟/数字转换单元12、亮度色彩设定单元13、同步单元14连接，依据亮度色彩值与光源强度讯号值的差异进行计算，以获得一修正电流值，并将此修正电流值传送至电流调整单元16，而计算单元15实际可采用微型控制器(MCU)来完成。
电流调整单元16，与计算单元15连接，依据接收的修正电流值，产生对应的驱动电流根据其循环周期(duty cycle)和峰值驱动电流至光源驱动单元10，以对应调整光源驱动单元10产生的驱动电流。
时序取样控制单元17，与同步单元14连接，用以接收同步单元14产生的同步时序，进而产生复数个调整点光源的控制时序与取样时序的时序讯号，而每一控制时序互不相同，并将此时序讯号传送给光源驱动单元10，以调整其控制时序与取样时序，而时序取样控制单元17实际可采用计数器电路与逻辑控制器电路来完成。
请参照图3，为本发明实施例的照明亮度色彩控制方法步骤流程图，将预先设定点光源的控制时序与取样时序，并将上述设定值储存于闪存(flashmemory)中，接着，以单一个宽频光源传感器感测点光源，并回授控制点光源的照明亮度，而照明亮度色彩控制方法包含有下列步骤：首先，时序取样控制单元17读取闪存中预先设定的控制时序，以使光源驱动单元10响应控制时序产生驱动电流，以驱动点光源在不同时间发光(步骤100)；接着，宽频光源监视单元11读取闪存中预先设定的取样时序，以时间分工的方式(如图1所示)感测以取样在一特定时间有发光的点光源的光源强度讯号值(步骤101)，利用校正程序中所得的增益结果换算成亮度值。
接下来，计算单元15将光源强度讯号值与设定亮度色彩值进行计算，以获得修正电流值(步骤102)，并将修正电流值传送至电流调整单元16中，以使电流调整单元16修正光源驱动单元10产生的驱动电流，进而调整点光源的照明亮度(步骤103)。
请参照图4，为本发明实施例的宽频光源监视单元的增益值校正程序步骤流程图，包含有：首先，依序驱动各波长点光源(RGB)发光(步骤200)；使用检测仪器量测各波长点光源的光源讯号强度值与色彩分量值(LR，LG，LB，XR，XG，XB，YR，YG，YB)(步骤201)；利用V＝L×G的式子，取得宽频光源监视单元的光源传感器的感测电压值(VR，VG，VB)(步骤202)；计算宽频光源监视单元的增益响应值(GR，GG，GB)与色彩分量值(XR，YR)、(XG，YG)、(XB，YB)(步骤203)；将增益响应值(GR，GG，GB)和色彩分量值(XR，YR)、(XG，YG)、(XB，YB)储存于闪存中(步骤204)。
由这种照明亮度色彩控制系统及其方法，以时间分工的方式通过单一个宽频光源传感器分别感测与取样点光源的光源强度讯号值，再与设定的亮度色彩值进行运算，以回授控制点光源的照明亮度，而采用单一个宽频光源传感器的优点除了其校正程序较为简易外，也降低照明亮度色彩控制系统的制造成本。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1、一种照明亮度色彩控制系统，依据设定的一亮度色彩值调整一点光源的照明亮度，其特征在于，包含有：
一时序取样控制单元，用以调整所述点光源的控制时序与一取样时序，并产生多个控制时序，每一所述控制时序互不相同；
一光源驱动单元，响应每一所述控制时序以产生一驱动电流，以驱动对应的所述点光源，使该点光源在不同时间发光；
一宽频光源监视单元，响应所述取样时序感测以取样在一特定时间有发光的所述点光源的一光源强度讯号值；
一计算单元，依据所述亮度色彩值与所述光源强度讯号值的差异计算一修正电流值；及
一电流调整单元，依据所述修正电流值调整所述光源驱动单元产生的所述驱动电流。
2、根据权利要求1所述的照明亮度色彩控制系统，其特征在于，还包含有一同步单元，用以同步所述计算单元与所述时序取样控制单元。
3、根据权利要求1所述的照明亮度色彩控制系统，其特征在于，还包含有一模拟/数字转换单元，用以转换所述光源强度讯号值为一数字讯号并输出至所述计算单元。
4、根据权利要求1所述的照明亮度色彩控制系统，其特征在于，所述宽频光源监视单元还包含有一宽频光源传感器，用以感测所述点光源的所述光源强度讯号值。
5、根据权利要求1所述的照明亮度色彩控制系统，其特征在于，所述宽频光源传感器可涵盖所驱动的所述点光源的响应能谱。
6、根据权利要求1所述的照明亮度色彩控制系统，其特征在于，所述点光源至少包含有一红色光源、一绿色光源与一蓝色光源。
7、一种照明亮度色彩控制方法，设定一控制时序与一取样时序，以单一个宽频光源传感器感测点光源，并回授控制所述点光源的照明亮度，其特征在于，包含有：
响应所述控制时序产生一驱动电流驱动所述点光源在不同时间发光；
响应所述取样时序感测以取样在一特定时间有发光的所述点光源的一光源强度讯号值；
将所述光源强度讯号值与一设定亮度色彩值进行计算，以获得一修正电流值；及
依据所述修正电流值修正所述驱动电流，以调整所述照明亮度。
8、根据权利要求7所述的照明亮度色彩控制方法，其特征在于，所述点光源至少包含有一红色光源、一绿色光源与一蓝色光源。
9、根据权利要求7所述的照明亮度色彩控制方法，其特征在于，所述照明亮度色彩控制方法，其中所述宽频光源传感器可涵盖所驱动的所述点光源的响应能谱。
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