DE102008050818A1

DE102008050818A1 - Beleuchtungs- und Farbmanagementsystem

Info

Publication number: DE102008050818A1
Application number: DE102008050818A
Authority: DE
Inventors: Kevin Len Li Lim; Georgios Santa Clara Panotopoulos; Lee Joon Kuching Chok; Yoke Peng Boay; Selvan Maniam
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2009-04-16
Also published as: JP5385342B2; JP2009105043A; JP2011238621A; US7718942B2; US20090090843A1

Abstract

Systeme und Verfahren für Beleuchtungs- und Farbmanagement in einem System mit einer Vielzahl von Farbquellen und einer Vielzahl von Farbsensoren, wobei es mehr Farbquellen als Farbsensoren gibt, werden hierin beschrieben. Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Emittieren einer Vielzahl von verschiedenen Farben von Licht von mindestens zwei der Farbquellen, wobei die Vielzahl von Farben aus verschiedenen Intensitäten von Licht, welches durch die Vielzahl von Farbquellen emittiert wird, besteht. Farben von Licht, welche von den mindestens zwei Farbquellen emittiert werden, werden detektiert unter Verwendung von mindestens einem der Farbsensoren. Der Farbwiedergabeindex für jede der Vielzahl von emittierten Farben wird bestimmt. Eine Farbe von Licht, die von den Lichtquellen emittiert werden soll, wird ausgewählt. Die Intensitäten von Licht, welches von den Farbquellen emittiert werden soll, wird ausgewählt, basierend mindestens teilweise auf dem Farbwiedergabeindex, um die ausgewählte Farbe von Licht zu erzielen.

Description

Diese Anmeldung steht in Beziehung zu der US-Anmeldung 11/565,540 mit dem Titel „Light source having more than three LEDs in which the colour points are maintained using a three channel colour sensor", welche am 30. November 2006 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme auf alles, was darin offenbart ist, eingeschlossen ist.
Hintergrund
Um ein breites Spektrum von Farben unter Verwendung eines Beleuchtungssystems zu erzeugen, werden einige wenige verschiedene Farben in verschiedenen Verhältnissen gemischt oder kombiniert. Die verschiedenen Farben werden überwacht und, basierend auf ihrer Intensität, modifiziert, um eine gewünschte Farbe oder Farbart (Chromatizität) zu erzielen. Auf dieses System wird hierin als ein Beleuchtungs- und Farbmanagement (illumination and colour management, ICM)-System Bezug genommen. Das ICM-System dient dazu, einen gewünschten Farbpunkt stabil zu halten.
Ein typisches Beleuchtungssystem verwendet drei verschiedene Primärfarben, wie beispielsweise rot, grün und blau, um gewünschte Farben zu erzeugen. Drei Sensoren werden verwendet, um die drei Primärfarben zu überwachen, um sicherzustellen, dass die gewünschte Farbe erzeugt wird. In einem Beleuchtungssystem können zusätzliche Parameter überwacht werden, um bessere Farben zu erzielen. Das Überwachen dieser Parameter und Durchführen von Korrekturen basierend auf den Parametern ergibt bessere Ergebnisse, wenn mehr Farbquellen verwendet werden, um die gewünschte Farbe zu erzeugen. Jedoch werden, wenn mehr Farbquellen verwendet werden, mehr Sensoren benötigt, um die Farbquellen zu überwachen, was die Komplexität und die Kosten des Beleuchtungssystems erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Beleuchtungs- und Farbmanagementsystems.
2 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verwendens von weniger Detektoren als Lichtquellen, um mindestens einen optischen Parameter zu setzen.
Beschreibung
Eine Ausführungsform eines Beleuchtungs- und Farbmanagement(ICM)-Systems ist schematisch in 1 dargestellt. Das ICM-System 100 enthält einen LED-Treiber 110, welcher eine Vielzahl von LEDs 112 antreibt. In der Ausführungsform des ICM-Systems 100, welches hierin beschrieben ist, treibt der LED-Treiber 110 vier Farben von LEDs 112. Die vier Farben von LEDs 112 werden einzeln bezeichnet als eine bernsteinfarbene LED 116, eine rote LED 118, eine grüne LED 120 und eine blaue LED 122. Es wird angemerkt, dass der LED-Treiber dargestellt ist als verschiedenfarbige LEDs antreibend, jedoch kann der LED-Treiber 110 eine Vielzahl von LEDs antreiben, welche dieselbe Farbe aufweisen. Es wird auch angemerkt, dass andere Farben als bernsteinfarben, rot, grün und blau mit dem ICM-System 100 verwendet werden können. Während das hierin beschriebene System Licht unter Verwendung der LEDs 112 emittiert, sollte es sich verstehen, dass eine Lichtemission über andere Mittel als LEDs verwendet werden kann. Folglich kann der Begriff LED andere Lichtquellen als leuchtemittierende Dioden bezeichnen.
Das ICM-System 100 umfasst eine Vielzahl von Farbsensoren 130, welche bestimmte Farben von Licht, welches von den LEDs 112 emittiert wird, überwachen. In der Ausführungsform des ICM-Systems 100, wie es hierin beschrieben ist, werden drei Farbsensoren 130 verwendet und werden einzeln bezeichnet als ein Rotsensor 132, ein Grünsensor 134 und ein Blausensor 136. Hierin sind Systeme und Verfahren beschrieben, welche eine Farbpunktsteuerung und eine Steuerung von anderen Parametern unter Verwendung von weniger Sensoren als Farben von LEDs oder Farben von anderen Lichtemittern, ermöglichen. Die hierin beschriebene Farbpunktsteuerung erlaubt eine Maximierung des Farbwiedergabeindex.
Jeder der Farbsensoren 130 umfasst einen Verstärker, einen Detektor und einen Low-Pass-RC-Filter oder Probenschaltung, welche manchmal als Filter bezeichnet werden. Die Verstärker werden einzeln als Bezugszahlen 140, 142 und 144 für den Rotverstärker, den Grünverstärker bzw. den Blauverstärker bezeichnet. In der hierin beschriebenen Ausführungsform sind die Filter Widerstand-Kondensator-Netzwerke und werden einzeln als der Rotfilter 148, der Grünfilter 150 und der Blaufilter 152 bezeichnet. Die Widerstände werden einzeln als R1, R2 und R3 bezeichnet und die Kondensatoren werden einzeln als C1, C2 und C3 bezeichnet. In einer Ausführungsform haben die Widerstände R1, R2 und R3 Werte von ungefähr 68 kOhm und die Kondensatoren C1, C2 und C3 haben Werte von ungefähr 1,0 μFarad.
Die Farbsensoren 130 können LED-Detektoren umfassen mit darauf angeordneten Filtern, um bestimmte Bandbreiten von Licht zu empfangen. Der Rotsensor 132 hat einen Detektor 160, welcher angepasst ist, um eine Bandbreite von Licht zu empfangen, welche um rotes Licht herum zentriert ist. Der Grünsensor 134 hat einen Detektor 162, welcher angepasst ist, um eine Bandbreite von Licht zu empfangen, welche um grünes Licht herum zentriert ist. Der Blausensor 136 hat einen Detektor 164, welcher angepasst ist, um eine Bandbreite von Licht zu empfangen, welche um blaues Licht herum zentriert ist. Die Sensoren detektieren ein Spektrum von Licht und das Spektrum von Licht wird hierin als einzelne Farbe bezeichnet. Zum Beispiel, wenn der Rotsensor 132 rotes Licht detektiert oder fühlt, sollte es sich verstehen, dass ein Spektrum von Licht, welches um rot zentriert ist oder rot umfasst, detektiert oder gefühlt wird. Es wird angemerkt, dass Farben überlappen können. Folglich kann der Rotsensor 132 Licht detektieren, welches blaue oder grüne Komponenten aufweist. Die Intensität von Licht, welches durch die einzelnen Sensoren 130 empfangen wird, ist proportional zu einer Spannungsabgabe der entsprechenden Sensoren 130.
Die Ausgänge der Farbsensoren 130 werden mit dem Eingang eines Analog-zu-Digital-Konverters (ADC) 170 verbunden. Der ADC 170 gibt eine digitale Darstellung der Farben aus, die von den Sensoren 130 gefühlt werden. In einer Ausführungsform konvertiert der ADC 170 den Ausgang eines einzelnen Sensors in eine Binärzahl und wiederholt diesen Prozess periodisch für die verschiedenen Sensoren 130. Zum Beispiel kann der ADC 170 eine Binärzahl ausgeben, welche charakteristisch ist für die Intensität des gefühlten roten Lichtes. Anschließend kann der ADC 170 eine Binärzahl ausgeben, welche charakteristisch ist für das gefühlte grüne Licht. Dieser Prozess kann während des Betriebes des ICM-Systems 100 andauern.
Ein Farbgenerator 174 erzeugt Binärzahlen oder dergleichen, die charakteristisch sind für die Farben, die von den Farbsensoren 130 gefühlt werden sollen. Zum Beispiel werden, wenn der LED-Treiber 110 instruiert ist, eine spezifische Farbe auszugeben, welche spezifische Farbkomponenten aufweist, diese Farbkomponenten durch die Farbsensoren 130 gemessen und binäre oder digitale Darstellungen der Farben werden durch den ADC 170 ausgegeben.
Die Abgaben von dem ADC 170 und dem Farbgenerator 174 werden durch einen Komparator 176 verglichen. Ein Fehlersignal wird von dem Komparator 176 ausgegeben, wobei das Fehlersignal die Differenz zwischen der Abgabe des ADC 170 und des Farbgenerators 174 repräsentiert. Folglich ist, wenn die Größe des Fehlersignals einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, die Differenz zwischen der Farbe, die durch die Kombination von LEDs 112 emittiert wird, und der Farbe, die emittiert werden sollte, groß. Gleichermaßen, wenn die Größe des Fehlersignals unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt, ist die Differenz zwischen der Farbe, die von der Kombination von LEDs 112 emittiert wird, und der Farbe, die emittiert werden sollte, minimal.
Die oben beschriebene Rückkopplung des ICM 100 kann erklärt werden mit dem folgenden Beispiel eines Systems, welches drei LEDs und drei Detektoren verwendet. In diesen Ausführungsformen gibt es eine strikte 1:1 Abbildung zwischen der Farbabgabe der LEDs 112 und der Spannungsabgabe der Farbsensoren 130. In diesem Beispiel soll die gewünschte Farbe von 4.000 Grad K ausgegeben zu werden. Es gibt eine CIE-X,Y-Koordinate, welche auf diese spezifische Farbtemperatur abbildet und repräsentiert werden kann durch 1,2 V, 1,1 V und 0,4 V der roten, grünen bzw. blauen Sensorabgabe. Kein anderer Spannungssatz kann auf diese Farbtemperatur abbilden. Die Sensoren 130 detektieren die kombinierte Farbe von den LEDs 112. Wenn diese detektierte Farbkombination nicht 4.000 Grad K ist, sind die Abgaben der Sensoren 130 fehlerhaft verglichen mit den oben beschriebenen 1,2, 1,1 und 1,4 V. Dies erzeugt einen Satz von drei Fehlersignalen, eines für rot, eines für grün und eines für blau. Ein Rückkopplungssystem, wie beispielsweise ein PID-System, kann verwendet werden, um den Fehler zu minimieren durch Manipulieren der drei Pulsweitenmodulations(PWM)-Signalzuführungen an den LED-Treiber 110. Der LED-Treiber 110 wiederum manipuliert die Intensität von jeder Primärfarbabgabe (rot, grün, blau) der LEDs 112. Dieser Prozess dauert an, bis die Spannungsabgaben der Farbsensoren 130 und des Farbgenerators 174 die gleichen sind.
Wie oben kurz beschrieben wurde, liefert das Fehlersignal eine Rückkopplung für einen Controller 180, welcher Steuersignale an den LED-Treiber 110 sendet. Die Ausführungsform des Controllers 180, die hierin beschrieben ist, verwendet vier Farben und drei Sensoren und umfasst eine Farbwiedergabeindex(colour rendering index, CRI)-Optimierungs-Nachschlagetabelle 182 und einen Rückkopplungscontroller 184. Der Controller 180 dient dem Steuern der Intensität der verschiedenen Farben von LEDs 112, um die LEDs 112 die richtige Farbe erzeugen zu lassen, bei Maximierung des Farbwiedergabeindex. In der hierin gelieferten Ausführungsform werden die Intensitäten der LEDs 112 variiert durch Variieren des Tastverhältnisses des Pulsweitenmodulations (PWM)-Signals, welches an den LED-Treiber 110 übertragen wird.
Im Betrieb überträgt der Controller 180 Signale an den LED-Treiber 110, anzeigend die Intensitäten der Abgaben der LEDs 112. Wie oben angemerkt, können die Intensitäten gesteuert werden unter Verwendung des Arbeitszykluses von pulsweitenmodulierten Signalen. Der LED-Treiber 110 veranlasst die LEDs 112, Licht zu emittieren, basierend auf den Signalen von dem Controller 180.
Die drei Farbdetektoren 156 überwachen die Intensitäten von den roten, grünen und blauen Spektralkomponenten des Lichtes, welches von den LEDs 112 emittiert wird. Unter Verwendung von beispielsweise dem roten Sensor 132, empfängt der Detektor 160 rotes Licht und gibt eine Spannung aus proportional zu der Intensität des roten Lichtes. Die Spannung wird verstärkt durch den Verstärker 140 und wird für eine kurze Dauer gehalten durch den Filter 148, was es erlaubt, dass die Spannung von dem ADC 170 abgetastet wird. Derselbe Prozess gilt auch für den grünen Sensor 134 und den blauen Sensor 136. Es wird angemerkt, dass das Licht, welches auf die Sensoren 130 einfällt, pulsiert aufgrund des Pulsweitenmodulationssignals, welches die LEDs 112 antreibt. Folglich pulsieren die Abgaben der Sensoren 130; der Zweck der RC-Filter ist es, ein zeitlich gemitteltes Signal an den ADC 170 zu liefern.
Der ADC 170 gibt Signale, die repräsentativ sind für die emittierten Farben, and den Komparator 176 ab. Der Farbgenerator 174 gibt ein Signal, welches für die gewünschten Farben repräsentativ ist, an den Komparator 176 ab. Ein Fehlersignal wird von dem Komparator 176 erzeugt, basierend auf den Differenzen zwischen den Signalen von dem ADC 170 und dem Farbgenerator 174. Dieses Fehlersignal wird an den Generator 180 übertragen, welcher die Signale an den LED-Treiber 110 modifiziert, um zu bewirken, dass die LEDs 112 die korrekten Farben oder die korrekten Intensitäten, die zu der korrekten Farbe kombinieren, emittieren.
Nachdem das ICM-System 100 beschrieben wurde, wird nun sein Betrieb beschrieben. Genauer wird die Verwendung von drei Sensoren, um Farben zu bestimmen, welche vier Emitter verwenden, beschrieben. Es wird angemerkt, dass die folgende Beschreibung für Beispielzwecke ist und dass andere Anzahlen von Sensoren und Emittern in anderen Ausführungsformen verwendet werden können. Jedoch gelten die hierin beschriebenen Verfahren für ICM-Systeme, in welchen es mehr Emitter als Sensoren gibt. Die nachfolgend beschriebenen Verfahren können ausgeführt werden unter Verwendung von Computercode in einem computerlesbaren Medium, wie beispielsweise einem magnetischen Speicher, einem optischen Speicher, Firmware, oder anderen Hardwaregeräten.
Zusammenfassend werden synthetische Quellen erzeugt und abgetastet während einer Kalibrationsphase. Die synthetischen Quellen sind Kombinationen von tatsächlichen Quellen. Zum Beispiel kann eine synthetische Quelle eine Kombination der grünen LED 120 und der blauen LED 122 sein. Es wird angemerkt, dass mehrere synthetische Quellen hierin verwendet werden können. Eine Analyse der Kombinationen werden in der Nachschlagetabelle 182 gespeichert und werden verglichen mit verschiedenen Betriebsparametern. Eine spezifische Kombination wird verwendet basierend auf spezifischen Betriebsparametern.
Ein Beispiel des oben beschriebenen Verfahrens ist in 2 dargestellt, die ein Flussdiagramm 200 einer Ausführungsform ist, welche weniger Detektoren als Lichtquellen verwendet, um mindestens einen optischen Parameter in dem ICM-System von 1 zu setzen. Im Schritt 210 wird eine Vielzahl von synthetischen Quellensätzen erzeugt. Synthetische Quellen sind Kombinationen von Lichtemittern oder LEDs 112. In der Ausführungsform des ICM-Systems 100 von 1 gibt es vier Quellen, die bernsteinfarbene LED, die rote LED 118, die grüne LED 120 und die blaue LED 122, und drei Farbsensoren 130. Folglich müssen zwei Quellen kombiniert werden, um drei Quellen zu erhalten, wobei die kombinierten Quellen eine synthetische Quelle bilden. Der Synthetikquellenraum kann die folgenden sechs Kombinationen haben: blau-grün, blau-bernsteinfarben, blau-rot, grün-bernsteinfarben, grün-rot, und bernsteinfarben-rot. Die Kombinationen können variierende Intensitäten ihrer erzeugenden Quellen aufweisen, was eine Vielzahl von verschiedenen synthetischen Quellen bildet. Zum Beispiel kann jede Kombination neun verschiedene Intensitäten haben, wobei die Intensitäten auf 10% Inkrementschritten basieren, was die neun verschiedenen Intensitäten liefert. Folglich hat jede Kombination die Möglichkeit von neun synthetischen Quellen. Da es sechs verschiedene Kombinationen gibt, gibt es 54 Abtastpunkte für den Synthetikquellenraum.
Unter Bezugnahme auf das oben beschriebene Beispiel gibt es sechs Kombinationen: blau/grün, blau/bernsteinfarben, blau/rot, grün/bernsteinfarben, grün/rot und bernsteinfarben/rot und jede Kombination hat neun verschiedene Intensitäten. Unter Verwendung der blau/grün- Kombination gibt es zum Beispiel neun verschiedene Intensitäten von: blau 10% und grün 90%; blau 20% und grün 80%; blau 30% und grün 70%, etc. Folglich gibt es 54 Synthetikquellensätze. Es wird angemerkt, dass andere Inkremente als 10% verwendet werden können, was mehr oder weniger als 54 synthetische Quellen liefern kann.
In Schritt 212 wird der Zielraum abgetastet. In dem hierin beschriebenen Beispiel sind die möglichen Zielfarbpunkte die Farbartkoordinaten von Schwarzkörperquellen mit Farbtemperaturen von 2.500 K, 4.000 K, 6.500 K und 9.300 K. In anderen Ausführungsformen können andere Farbtemperaturen verwendet werden. Es wird angemerkt, dass der Zielraum verschiedene gewünschte Farben bezeichnet.
Bei Schritt 214 wird das ICM-System 100 für jeden der 54 Sätze von synthetischen Quellen mit Bezug auf die vier Zielfarbpunkte simuliert. Dies ergibt 216 Simulationen; 54 Synthetikquellensätze mit vier Farbtemperaturen. Zum Beispiel wird jede Synthetikquelle mit den tatsächlichen Quellen verwendet, um die Zielfarbtemperatur zu erzielen. In einem Beispiel einer Rot/Grün-Synthetikquelle, wird jede der neun Kombinationen von rot/grün verwendet mit blau und bernsteinfarben, um die verschiedenen Farbtemperaturen zu erzielen.
Bei Schritt 216 werden die Synthetikquellen, welche optimale Ergebnisse für jeden Zielfarbpunkt erzeugen, in der Nachschlagetabelle 182 oder dergleichen gespeichert. In dem hierin gelieferten Beispiel werden die Ergebnisse mit optimalem Farbwiedergabeindex(CRI) in der Nachschlagetabelle 182 gespeichert. Jedoch können andere Parameter als der CRI als Kriterium zum Speichern der Synthetikquellenkombinationen, die optimale Ergebnisse erzeugen, verwendet werden.
In einem Beispiel werden Synthetikquellenkombinationen, die einen optimalen CRI liefern, gespeichert. Der optimale CRI kann wie folgt sein für jeden Zielfarbpunkt, welcher die Zielnachschlagetabelle bildet:

Zielfarbpunkt Synthetikquelle mit optimalem CRI

2500K B-50% A-50%

4000 K B-30% R-40%

6500 K G-10% A-90%

9300 K A-40% R-60%
Während der Verwendung wählt ein Benutzer einen Zielfarbpunkt oder eine gewünschte Farbe durch Wählen einer Farbtemperatur. Bei Schritt 218 wählt das ICM-System 100 die Farbtemperatur, welche in der Nachschlagetabelle 182 gespeichert ist, die dem Zielfarbpunkt am nächsten ist. In Schritt 220 werden die Synthetikquellenwerte der gewählten Farbtemperatur von Schritt 218 von der Nachschlagetabelle in der Rückkopplung des ICM-Systems 100 verwendet, zum Beibehalten von konsistenten Farben mit optimalem CRI oder anderem Parameter.
Mit Bezug auf das oben beschriebene Beispiel sendet ein Benutzer einen Zielfarbpunkt an den ICM 100. Zum Beispiel kann der Benutzer eine Farbtemperatur von 9.000 K senden. Der ICM 100 wird die dem Zielfarbpunkt nächste Farbtemperatur aus der Nachschlagetabelle 182 auswählen. In diesem Beispiel ist die nächste Farbtemperatur/Farbpunkt 9.300 K. Da 9.300 K die nächstkommende Farbtemperatur ist, wird das System die synthetische Quelle von bernsteinfarben (amber) 40% und rot 60% für das ICM 100 verwenden, um die konsistente Farbe beizubehalten. Wie oben beschrieben, hat dieses Verhältnis den optimalen CRI aus Schritt 214.
Das ICM 100 wurde hierin beschrieben als eine Kombination von zwei Lichtquellen verwendend, um eine Synthetikquelle zu erzeugen. Jedoch können mehrere Lichtquellen kombiniert werden, um mehrere Synthetikquellen zu erzeugen. Zum Beispiel können in einer Situation von fünf Lichtquellen und drei Detektoren zwei Paare von Lichtquellen kombiniert werden, um zwei Synthetikquellen zu erzeugen. Gleichermaßen können drei Quellen kombiniert werden, um eine einzige Synthetikquelle zu erzeugen.
Nachdem nun Teile des Betriebes des ICM-Systems 100 beschrieben wurden, wird nun die Kalibrierung des ICM-Systems 100 beschrieben.
Konventionelle ICM-Systeme erfordern, dass der Benutzer die Rückmeldungen der Sensoren an jede Quelle (S-Matrix) und die Farbartkoordinaten von jeder Quelle (C-Matrix) aufnimmt. Das hierin beschriebene ICM-System 100 kann kalibriert werden unter Verwendung von mehreren verschiedenen Verfahren, wie nachfolgend beschrieben.
In dem ersten Verfahren sammelt der Benutzer Spektralinformationen von jeder Quelle oder LEDs 112. Die oben beschriebenen Nachschlagetabellen verwenden die Spektren, die von den LEDs 112 gesammelt wurden. Dieses Verfahren liefert eine sehr genaue Kalibrierung. Jedoch muss diese Prozedur für jedes ICM-System 100 durchgeführt werden.
In einem zweiten Verfahren erhält ein Benutzer die Spektralinformation für jede Charge oder Behälter von LEDs 112 oder anderen Lichtquellen. Genauer kann ein Verkäufer von Lichtquellen die Spektralinformation einer Charge oder eines Behälters von Quellen besorgen. Diese Spektralinformation kann dann von dem ICM-System 100 verwendet werden. Der Nachteil ist, dass die einzelnen Lichtquellen Spektren emittieren können, die leicht verschieden sind von der Chargen- oder Behälterinformation. Der Vorteil ist, dass das ICM-System 100 nicht kalibriert werden muss durch Messen der Spektren von jeder der LEDs 112, die von derselben Charge oder demselben Behälter sind.
Das dritte Verfahren erfordert, dass ein Benutzer eine einmalige Kalibrierung durchführt unter Verwendung eines typischen Satzes von RGBA LEDs. Die Nachschlagetabelle, die durch diesen einen Satz von RGBAs LEDs erzeugt wurde, wird alle anderen Sätze von RGBA LEDs, die in der Produktion verwendet werden, repräsentieren. Alternativ kann ein Benutzer RGBA LED Spektralinformation an einen Hersteller senden, welcher eine Nachschlagetabelle erzeugen wird basierend auf der LED Spektralinformation. In einer ähnlichen Ausführungsform können vor-erzeugte Nachschlagetabellen, die innerhalb des ICM-Systems 100 gespeichert sind, verwendet werden basierend auf Standard RGBA LED Spektralinformation, welche von LED Lieferanten geliefert wurde. Die Spektralinformation wird abgerufen und verwendet in dem Rückkopplungssystem des ICM-Systems 100. Diese Kalibrationsmethode ist die preiswerteste. Jedoch ist diese Kalibrationsmethode auch die am wenigsten präzise, in dem die Spektralinformation der LEDs 112 oder Lichtquellen nicht genau bekannt ist.
Das vierte Verfahren bringt die Messung der Spektralinformation für jede der LEDs 112 zusätzlich zu den entsprechenden XYZ-Farbwerten mit sich. Diese Information wird verwendet, um eine Matrix zu erzeugen, die multipliziert werden kann mit einem benutzerspezifizierten Zielfarbpunkt, um das Antriebsniveau von jeder der LEDs 112 zu liefern. Die Matrix wird dazu dienen, den CRI der LEDs 112 zu maximieren zusätzlich zur Steuerung ihrer Farbpunkte. In dieser Ausführungsform ist der CRI der LEDs 112 umgekehrt proportional zu der Differenz in der Farbe von Oberflächen, die durch eine Testlichtquelle abgetastet wurden zu solchen, die durch eine Referenzlichtquelle von ähnlicher korrelierter Farbtemperatur (correlated color temperature, CCT) abgetastet wurde. Folglich wird eine Minimierung der spektralen Differenz zwischen den Test- und den Referenzlichtquellen den CRI maximieren, unter Beibehaltung des gewünschten Farbpunktes. Dieser Prozess bedingt die Minimierung von: ½||Ax – b(d)||gemäß Cx – d = 0 und
wobei:
A das LED-Spektrum bei maximalem Antrieb in der Matrixspalte ist;
C die korrespondierenden XYZ-Farbwerte (XYZ-Tristimuluswerte) in Matrixspalten ist;
d der XYZ-Farbwert des gewünschten Farbpunktes als ein Spaltenvektor ist; und
x die LED-Antriebsniveaus von Null bis Eins als ein Spaltenvektor ist.
In der Praxis wird jede der LEDs 112 bei ihren Maxima betrieben und ihre Spektren werden gemessen. Die Messung der Spektren wird in vorbestimmten Intervallen, wie beispielsweise 1,0 nm Intervallen, durchgeführt und gespeichert als die Spalten von Matrix A. Die Gleichung wird gelöst, was x im Sinne einer Matrixgleichung als eine Funktion von d ergibt.
Beim Berechnen von CRI gelten verschiedene Funktionen für b für CCTs über und unter 5000 K. Jedoch kann die Verwendung nur der b-Funktion für CCTs über 5000 K angemessen sein, selbst bei niedrigen CCTs. Es wird angemerkt, dass der CRI nur aussagekräftig sein kann für Farben nahe des Schwarzkörperpunktes. Deshalb kann b ein berechtigtes Argument für die Funktion d sein.

Claims

Verfahren für Beleuchtungs- und Farbmanagement in einem System mit einer Vielzahl von Farbquellen und einer Vielzahl von Farbsensoren, wobei es mehr Farbquellen als Farbsensoren gibt, das Verfahren enthaltend: Emittieren einer Vielzahl von verschiedenen Farben von Licht von mindestens zwei der Farbquellen, wobei die Vielzahl von Farben aus verschiedenen Intensitäten von Licht, welches durch die Vielzahl von verschiedenen Quellen emittiert wird, bestehen; Detektieren von Farben, welche durch die mindestens zwei Farbquellen emittiert werden, unter Verwendung von mindestens einem der Farbsensoren; Bestimmen eines Parameters für jede der Vielzahl von emittierten Farben; Auswählen einer Farbe von Licht, welche durch die Lichtquellen emittiert werden soll; und Wählen der Intensitäten von Licht, welches durch die Farbquellen emittiert werden soll, basierend mindestens teilweise auf dem Parameter, um die ausgewählte Farbe von Licht zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Emittieren ein Emittieren von Licht von zwei der Farbemitter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Detektieren ein Detektieren von Licht unter Verwendung einer Vielzahl der Farbsensoren umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Emittieren ein Emittieren einer ersten Farbe von Licht und einer zweiten Farbe von Licht von zwei der Farbemitter umfasst, wobei die Intensitäten von Licht, welches von den zwei Farbemittern emittiert wird, zwischen der ersten Farbe von Licht und der zweiten Farbe von Licht variiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Emittieren ein Emittieren von Licht zum Erzielen von mindestens einer Farbtemperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Emittieren ein Emittieren einer Vielzahl von Farben von zwei der Farbemitter umfasst, wobei die Verhältnisse von Farben, welche von den zwei Farbemittern emittiert werden, und der Farbtemperaturen, welche von den zwei Farbemittern emittiert werden, variiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und ferner enthaltend ein Kalibrieren des Beleuchtungs- und Farbmanagementsystems, das Kalibrieren enthaltend: Messen der Spektralinformation von jedem der Farbemitter und der entsprechenden XYZ-Farbwerte; Erzeugen einer Matrix basierend auf diesem Messen; und ½||Ax – b(d)|| minimierendgemäß Cx – d = 0 und wobei: A das LED-Spektrum bei maximalem Antrieb in der Matrixspalte ist; C die korrespondierenden XYZ-Farbwerte in Matrixspalten ist; d der XYZ-Farbwert des gewünschten Farbpunktes als ein Spaltenvektor ist; und x die LED-Antriebsniveaus von Null bis Eins als ein Spaltenvektor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Parameter ein Farbwiedergabeindex ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Wählen ein Wählen der Intensitäten von Licht, welches von den Farbquellen emittiert werden soll, die den maximalen Farbwiedergabeindex liefern, umfasst.
Verfahren für Beleuchtungs- und Farbmanagement in einem System, welches eine Vielzahl von Farbquellen und eine Vielzahl von Farbsensoren aufweist, wobei es eine Farbquelle mehr als Farbsensoren gibt, das Verfahren enthaltend: Emittieren einer Vielzahl von Farben unter Verwendung einer Kombination von zwei der Farbquellen, wobei die Vielzahl von Farben aus verschiedenen Intensitäten von Licht, welches von den zwei Farbquellen emittiert wird, besteht; Detektieren der Vielzahl von Farben, welche durch die Farbquellen emittiert werden, unter Verwendung von mindestens einem der Farbsensoren; Bestimmen eines Parameters für jede der Vielzahl von emittierten Farben; Auswählen einer Farbe von Licht, welche durch die Lichtquellen emittiert werden soll; und Wählen der Intensitäten von Licht, welches von den Farbquellen emittiert werden soll, basierend auf dem Auswählen und dem Bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Emittieren ein Emittieren von Licht mit variierenden Intensitäten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Emittieren ein Emittieren von Licht, welches verschiedene Intensitäten aufweist, umfasst, wobei die verschiedenen Intensitäten mit 10%-Inkrementen variieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Emittieren ein Emittieren von Licht zum Erzielen von mindestens einer Farbtemperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Emittieren ein Emittieren von Licht von zwei von den Farbemittern umfasst, wobei die Intensitäten von Licht und Farbtemperatur, welche durch die zwei Farbemitter emittiert werden, variiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, ferner enthaltend ein Kalibrieren des Beleuchtungs- und Farbmanagementsystems, das Kalibrieren enthaltend: Messen der Spektralinformation von jedem der Farbemitter und der entsprechenden XYZ-Farbwerte; Erzeugen einer Matrix basierend auf diesem Messen; und ½||Ax – b(d)|| minimierendgemäß Cx – d = 0 und wobei: A das LED-Spektrum bei maximalem Antrieb in der Matrixspalte ist; C die korrespondierenden XYZ-Farbwerte in Matrixspalten ist; d der XYZ-Farbwert des gewünschten Farbpunktes als ein Spaltenvektor ist; und x die LED-Antriebsniveaus von Null bis Eins als ein Spaltenvektor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der Parameter ein Farbwiedergabeindex ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Wählen ein Wählen der Intensitäten von Licht, das von den Farbquellen emittiert werden soll, umfasst, welche den maximalen Farbwiedergabeindex liefern.
Verfahren des Kalibrierens eines Beleuchtungssystems, wobei das Beleuchtungssystem eine Vielzahl von Farbemittern und Farbsensoren aufweist, das Verfahren enthaltend: Messen der Spektralinformation von jedem der Farbemitter und der entsprechenden XYZ-Farbwerte; Erzeugen einer Matrix basierend auf diesem Messen; und ½||Ax – b(d)|| minimierendgemäß Cx – d = 0 und wobei: A das LED-Spektrum bei maximalem Antrieb in der Matrixspalte ist; C die korrespondierenden XYZ-Farbwerte in Matrixspalten ist; d der XYZ-Farbwert des gewünschten Farbpunktes als ein Spaltenvektor ist; und x die LED-Antriebsniveaus von Null bis Eins als ein Spaltenvektor ist.
Beleuchtungs- und Farbmanagementsystem enthaltend: eine Vielzahl von Farbquellen; mindestens einen weniger von Farbsensoren als Farbquellen; ein computerlesbares Medium, welches Code darauf gespeichert hat zum: in die Lage versetzen von einer Vielzahl der Farbquellen, verschiedene Farben von Licht von mindestens zwei der Farbquellen zu emittieren, wobei die Vielzahl von Farben aus verschiedenen Intensitäten von Licht, welches durch die Vielzahl von Farbquellen emittiert wird, besteht; in die Lage versetzen von mindestens einem Farbsensor, Farben zu detektieren, die von mindestens zwei Farbquellen emittiert wurden; Bestimmen eines Parameters für jede der Vielzahl von emittierten Farben; Auswählen einer Farbe von Licht, das durch die Lichtquellen emittiert werden soll, basierend auf einer Benutzereingabe; und Wählen der Intensitäten von Licht, das durch die Farbquellen emittiert werden soll, basierend mindestens teilweise auf dem Bestimmen, um die ausgewählte Farbe von Licht zu erzielen.
System nach Anspruch 19, wobei das in die Lage versetzen von einer Vielzahl von Farbquellen, verschiedene Farben von Licht zu emittieren, ein in die Lage versetzen von zwei der Farbquellen, verschiedene Farben von Licht emittieren, umfasst, wobei die verschiedenen Farben von Licht aus verschiedenen Intensitäten von Licht, welches von den zwei Farbquellen emittiert wird, besteht.
System nach Anspruch 19 oder 20, wobei das in die Lage versetzen von einer Vielzahl von Lichtquellen, verschiedene Farben von Licht zu emittieren, ein Emittieren einer ersten Farbe von Licht und einer zweiten Farbe von Licht von zwei der Farbemitter umfasst, wobei die Intensitäten von Licht, welches von den zwei Farbemittern emittiert wird, zwischen der ersten Farbe von Licht und der zweiten Farbe von Licht variiert.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das in die Lage versetzen von einer Vielzahl von Lichtquellen, verschiedene Farben von Licht zu emittieren, ein Emittieren von Licht zum Erzielen von mindestens einer Farbtemperatur umfasst.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das in die Lage versetzen von einer Vielzahl von Lichtquellen, verschiedene Farben von Licht zu emittieren, ein Emittieren einer Vielzahl von Farben von zwei der Farbemitter umfasst, wobei die Verhältnisse von Licht, welches von den zwei Farbemittern emittiert wird, und der Farbtemperaturen, die von den zwei Farbemittern emittiert werden, variiert.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei der Code ein Kalibrieren des Systems liefert, das Kalibrieren umfassend: Messen der Spektralinformation von jedem der Farbemitter und der entsprechenden XYZ-Farbwerte; Erzeugen einer Matrix basierend auf diesem Messen; und ½||Ax – b(d)|| minimierendgemäß Cx – d = 0 und wobei: A das LED-Spektrum bei maximalem Antrieb in der Matrixspalte ist; C die korrespondierenden XYZ-Farbwerte in Matrixspalten ist; d der XYZ-Farbwert des gewünschten Farbpunktes als ein Spaltenvektor ist; und x die LED-Antriebsniveaus von Null bis Eins als ein Spaltenvektor ist.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei das Wählen ein Wählen der Intensitäten von Licht, das von den Farbquellen, die den maximalen Farbwiedergabeindex liefern, emittiert werden soll, umfasst.