KR20070059925A - 조명 휘도 및 색 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

조명 휘도 및 색 제어 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도 및 색 제어 시스템 및 이의 방법, 보다 구체적으로 점광원(예를 들어, 다파장 다이오드 광원)의 휘도 및 색 제어 시스템 및 이의 방법에 관한 것이다.
본 발명에 개시된 조명 휘도 및 색 제어 시스템은 표적 휘도/색 값에 따라 점광원의 조명 휘도를 조절하는데, 상기 시스템은 점광원의 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 설정하고 서로 다른 복수의 다른 제어 타이밍을 발생시키기 위한 타이밍 샘플링 컨트롤러; 제어 타이밍에 의해 발생된 구동 전류에 반응하여 다른 시간에서 발광하도록 점광원을 구동하기 위한 광원 구동 장치; 샘플링 타이밍에 반응하여 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에 발광하는 점광원을 감지하고 샘플링하기 위한 광대역 광원 모니터; 수정된 전류 값을 얻기 위해 휘도/색 값과 광도 신호 값 사이의 차이에 따라 컴퓨팅하기 위한 컴퓨팅 장치; 및 수정된 전류 값에 따라 광원 드라이버에 의해 발생된 구동 전류를 조절하기 위한 전류 조절기를 포함한다.
조명 휘도 및 색 제어 시스템

Description

조명 휘도 및 색 제어 시스템 및 제어 방법{Illumination brightness and color control system and method therefor}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광원 신호의 샘플링 타이밍의 개략도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명 휘도 및 색 제어 시스템의 블럭도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명 휘도 및 색 제어 방법의 단계들의 흐름도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 광원 모니터의 게인 값(gain value) 보정 방법의 단계들의 흐름도이다.
본 발명은 휘도 및 색 제어 시스템 및 이의 방법, 보다 구체적으로 점광원(예를 들어, 다파장 다이오드 광원)의 휘도 및 색 제어 시스템 및 이의 방법에 관한 것이다.
광원으로서 현재 사용되는 다이오드 조명 모듈은 높은 조도, 무수은, 높은 색 재생성, 및 고해상도 세밀화 등의 장점 때문에 액정 패널에 더 큰 가치가 부여되어서, 다이오드 조명 모듈의 용도는 휴대용 전자 제품 분야를 뛰어넘어서, 수송 장비(차량, 비행기, 및 대량 수송 교통 기관 등), 디스플레이, 미니-프로젝션 시스템, 텔레비젼 등과 같은 다른 분야로 급속히 확대되고 있다. 그러나, 온도, 노화 등에 의해 발생한 불규칙한 휘도의 문제는 다이오드 조명 모듈의 조명 품질에 영향을 미친다. 따라서, 미래 연구는 불규칙한 휘도를 보충하기 위해서, 모노크롬 발광 다이오드의 휘도를 효과적으로 제어하고, 다이오드 조명 모듈의 조명 품질을 향상시키는 것이 트렌드가 되었다.
미국특허 제 6753661호를 참조하면, 백라이트 조명 피드백 제어 시스템을 개시하며, 다파장 다이오드 드라이버 및 3 파장 센서의 그룹은 컴퓨팅을 위한 광도와 색 성분들을 읽는데 사용되며, 다파장 다이오드 드라이버를 피드백 제어하여, 균일하고, 일정한 휘도와 색 효과를 얻게 한다. 3 파장 센서의 여러 그룹은 광도와 색 성분을 읽기 위해 본 방법에서 사용되어, 교정이 다소 어렵고 컬러 시퀀스 기술에 사용할 수 없다.
미국특허 제 6894442호를 참조하면, 조명 제어 시스템을 개시하며, 다파장 다이오드 드라이버와 다파장 모니터는 각 파장의 작업량 사이클을 효과적으로 읽고, 계산하고 제어하는데 사용되어, 균일한 휘도와 색 효과를 얻는다. 그러나, 본 방법에서 사용된 다파장 모니터는 다른 파장에서 여러 광센서와 반드시 협력하여서, 교정이 다소 어렵고, 고가이며, 컬러 시퀀스 기술에 사용할 수 없다.
따라서, 광센서의 숫자를 줄여서, 제어 시스템의 비용을 감소시키고, 교정 방법을 단순화하며, 다이오드 조명 모듈의 조명 품질을 향상시키기 위해 어떻게 휘도 및 색 제어 시스템과 이를 위한 방법을 제공하는가는 연구자들에 의해 해결될 문제들의 하나이다.
상기한 관점에서, 본 발명의 목적은 조명 휘도 및 색 제어 시스템 및 이를 위한 방법을 제공하는 것이고, 여기서 하나의 광대역 센서가 시간 분할 방식으로 발광 상태에 대한 점광원을 감지하고 샘플링하고, 점광원의 조명 휘도를 조절하기 위해서 피드백 제어를 수행하여, 제어 시스템의 비용을 감소시키는데 사용된다.
따라서, 상기 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에 개시된 조명 휘도 및 색 제어 시스템은 표적 휘도/색 값에 따라 점광원의 조명 휘도를 조절하는데, 상기 시스템은 점광원의 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 설정하고 서로 다른 복수의 다른 제어 타이밍을 발생시키기 위한 타이밍 샘플링 컨트롤러; 제어 타이밍에 의해 발생된 구동 전류에 반응하여 다른 시간에서 발광하도록 점광원을 구동하기 위한 광원 구동 장치; 샘플링 타이밍에 반응하여 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에 발광하는 점광원을 감지하고 샘플링하기 위한 광대역 광원 모니터; 수정된 전류 값을 얻기 위해 휘도/색 값과 광도 신호 값 사이의 차이에 따라 컴퓨팅하기 위한 컴퓨팅 장치; 및 수정된 전류 값에 따라 광원 드라이버에 의해 발생된 구동 전류를 조절하기 위한 전류 조절기를 포함한다.
상기 조명 휘도 및 색 제어 시스템은 타이밍 조절을 위한 기준으로서 동기화 타이밍을 컴퓨팅 장치와 타이밍 샘플링 제어기에 제공하기 위한 동기화 장치 및; 및 광도 신호 값을 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호를 컴퓨팅 장치로 출력하기 위한 아날로그/디지털 변환 장치를 더 포함한다.
게다가, 상기 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에 의해 개시된 조명 휘도 및 색 제어 방법은 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 설정하고 점광원을 하나의 광대역 광센서로 감지하고, 점광원의 조명 휘도를 피드백 제어하는 것이며, 본 발명은 먼저 다른 시간에서 발광하도록 점광원을 구동하기 위해 제어 타이밍에 반응하여 구동 전류를 발생시키는 단계; 샘플링 타이밍에 반응하여 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에서 발광하는 점광원을 감지하고 샘플링하는 단계; 수정된 전류 값을 얻기 위해 광도 신호 값과 표적 휘도/색 값을 컴퓨팅하는 단계; 및 조명 휘도를 조절하기 위해 수정된 전류 값에 따라 구동 전류를 수정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에서 개시된 실시예는 시간 분할 방식으로 광도 신호 값에 대해 각 점광원을 감지하기 위해 광대역 광센서를 사용하고, 점광원의 조명 휘도를 피드백 제어하기 위해서, 광도 신호 값 및 표적 휘도/색 값을 계산하는 것이고, 다색 다이오드를 조명 광원으로서 작동하도록 원하는 색 온도와 강도를 가진 백색광에 균일하고 일정하게 꾸준히 혼합시킨다.
조명 휘도 및 색 제어 시스템 및 이를 위한 방법에 따라, 하나의 광대역 광센서는 시간 분할 방식으로 광도 신호 값들에 대한 각 파장에서 다이오드들을 개별적으로 감지하고 샘플링하는 데 사용된다. 그런 후에, 광도 신호 값은 점광원의 조명 휘도를 피드백 제어하기 위해서, 표적 휘도/색 값으로 계산한다. 하나의 광대역 광센서를 사용하는 장점은 보정 방법이 쉽고 간단하며, 조명 휘도 및 색 제어 시스 템의 제조 비용을 줄일 수 있다는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 특징과 실시는 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 기술될 것이다.
본 발명의 다른 응용 분야는 이하에 주어진 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 취지와 범위 내에서 다양한 변화와 변형들은 상세한 설명을 통해 당업자들에게 명백해질 것이지 때문에, 상세한 설명과 비록 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내는 구체적인 예들은 단지 예시적으로 주어진 것이다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광신호의 샘플링 타이밍의 개략도이며, 여기서 점광원은 다파장 다이오드에 의해 실행될 수 있고 각 파장에서 다이오드들에 대한 작동 시간은 각 다이오드의 다른 발광 효율에 따라 변한다. 먼저, 적색광 다이오드(도시되지 않음)가 소정의 시간 동안 작동되도록 제 1 상승 트리거 신호(first rising trigger signal)(1a)가 발생되며; 적색광 다이오드에 의해 발생된 광도 신호 값을 얻기 위해서, 적색광 다이오드가 작동할 때, 감지와 샘플링이 수행된다.
그런 후에, 적색광 다이오드를 끄기 위해, 제 1 하강 트리거 신호(first falling trigger signal)(1b)가 발생되는 반면, 소정의 시간 동안 작동되는 녹색광 다이오드(도시되지 않음)를 구동하기 위해서, 제 2 상승 트리거 신호(2a)가 발생되며; 녹색광 다이오드에 의해 발생된 광도 신호 값을 얻기 위해서, 녹색광 다이오드가 작동할 때, 감지와 샘플링이 수행된다.
다음으로, 녹색광 다이오드를 끄기 위해서, 제 2 하강 트리거 신호(2b)가 발 생되는 반면, 소정의 시간 동안 작동되는 녹색광 다이오드(도시되지 않음)를 구동하기 위해서, 제 3 상승 트리거 신호(3a)가 발생되며; 녹색광 다이오드에 의해 발생된 광도 신호 값을 얻기 위해서, 녹색광 다이오드가 작동할 때, 감지와 샘플링 수행되며; 마지막으로, 청색광 다이오드를 끄기 위해서, 제 3 하강 트리거 신호(3b)가 발생되며, 그런 후에, 적색, 녹색 및 청색 광원들의 구동 시퀀스에 따라 감지와 샘플링이 반복적으로 수행되며, 수정된 전류값을 얻기 위해, 광도 신호값은 아날로그/디지털 컨버터(12)를 통해 컴퓨팅 장치(15)로 운반되어 계산되어 점광원의 조명 휘도를 조절한다. 게다가, 상기한 실시예는 단지 설명을 위한 예로서 사용되며, 각 파장에서 다이오드 광원의 발광 시퀀스, 감지 시퀀스 및 샘플링 시퀀스를 제한하려는 것이 아니다.
도 2를 참조하면, 도 2는 광원 드라이버(10), 광대역 광원 모니터(11), 아날로그/디지털 컨버터(12), 휘도/색 설정 장치(13), 동기화 장치(14), 컴퓨팅 장치(15), 전류 조절기(16) 및 타이밍 샘플링 제어기(17)를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 조명 휘도 및 색 제어 시스템의 블럭도이다.
광원 드라이버(10)는 다른 시간에서 발광하도록 각 파장(예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색 광원)에서 다이오드 광원을 구동하기 위해서, 제어 타이밍(도 1에 도시됨)에 반응하여 구동 전류를 발생시키도록 전류 조절기(16)와 타이밍 샘플링 컨트롤러(17)에 각각 연결된다. 광원 드라이버(10)는 실제로 전류 구동 회로 및 타이밍 제어 구동 회로를 포함한다.
광대역 광원 모니터(11)는 샘플링 타이밍에 반응하여 시간 분할 방식에 의해 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에 발광하는 다양한 파장에서 다이오드 광원들을 감지하고 샘플링하는데 사용된다. 광도 신호 값은 실제로 아날로그 전압 신호이고, 광대역 광원 모니터(11)는 감지 공정과 샘플링 공정을 수행하기 위해 단지 하나의 광대역 광센서를 필요로 한다. 상기한 "광대역"은 다양한 파장에서 광원들의 반응 스펙트럼 범위를 반드시 포함해야 한다.
아날로그/디지털 컨버터(12)는 광대역 광원 모니터(11)에 의해 감지된 아날로그 광도 신호 값을 컴퓨팅 장치(15)에서 출력될 디지털 신호로 변환하기 위해서, 광대역 광원 모니터(11)에 연결된다.
휘도/색 설정 장치(13)는 휘도/색 값을 설정하거나 외부에서 설정된 휘도/색 값을 읽는데 사용된다. 휘도/색 값은 점광원의 휘도를 조절하기 위한 기준으로 작용하며 계산되기 위해 컴퓨팅 장치(15)에 제공된다.
동기화 장치(14)는 외부 동기화 신호를 수신하고 컴퓨팅 장치(15) 및 타이밍 샘플링 제어기(17)에 타이밍 조절을 위한 기준으로 작용하도록 상응하는 동기 타이밍을 발생시켜, 컴퓨팅 장치(15)와 타이밍 샘플링 제어기(17)를 동기화시킨다.
컴퓨팅 장치(15)는 수정된 전류 값을 얻고, 수정된 전류 값을 전류 조절기(16)에 전달하기 위해서, 휘도/색 값 및 광도 신호 값 사이의 차이를 기초로 하여 계산을 수행하도록 아날로그/디지털 컨버터(12), 휘도/색 설정 장치(13) 및 동기화 장치(14)에 각각 연결된다. 컴퓨팅 장치(15)는 실제로 마이크로컨트롤러 장치(MCU)에 의해 실행될 수 있다.
전류 조절기(16)는 광원 드라이버(10)에 의해 발생된 구동 전류를 상응하게 조절하기 위해서, 수신된 수정 전류 값에 상응하는 구동 전류를 발생시키고, 작업량 사이클과 전류의 피크 값에 따라 전류를 광원 드라이버(10)에 제공하는 컴퓨팅 장치(15)와 연결된다.
동기화 장치(14)와 연결된 타이밍 샘플링 제어기(17)는 동기화 장치(14)에 의해 발생된 동기 타이밍을 수신하는데 사용되어, 점광원의 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 조절하기 위한 복수의 타이밍 신호를 발생시키며, 상기 제어 타이밍들은 서로 다르다. 그런 후에, 타이밍 신호들은 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 조절하기 위해, 광원 드라이버(10)로 이동된다. 타이밍 샘플링 제어기(17)는 실제로 카운터 회로 및 로직 제어 회로 또는 마이크로컨트롤러 회로에 의해 실행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명에 따른 실시예에 다른 조명 휘도 및 색 제어 방법의 단계들의 흐름도이며, 먼저 점광원의 제어 타이밍과 샘플링 타이밍은 미리 정해지고, 상기 정해진 값들은 플래쉬 메모리에 저장된다; 그런 후에, 단일 광대역 광센서는 점광원을 감지하고, 점광원의 조명 휘도를 피드백 제어하는데 사용된다. 조명 휘도 및 색 제어 방법은 다음 단계들을 포함한다: 먼저, 타이밍 샘플링 제어기(17)는 플래쉬 메모리에 미리 설정된 제어 타이밍을 읽고, 광원 드라이버(10)는 다른 시간에서 발광하도록 점광원을 구동하기 위해 제어 타이밍에 반응하여 구동 전류를 발생시킨다(단계 100); 그런 후에, 광대역 광원 모니터(11)는 시간 분할 방식(도 1에 도시됨)으로 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에 발광하는 점광원을 감지하고 샘플링하고(단계 101), 광도 신호 값을 교정 방법에서 얻은 게인 결과(gain results)를 기초로 한 휘도 값으로 변환하기 위해 플래쉬 메모리에 미리 설정된 샘플링 타이밍을 읽는다.
그런 후에, 컴퓨팅 장치(15)는 수정된 전류 값을 얻기 위해서, 광도 신호 값과 표적 휘도/색 값을 계산하고(단계 102), 수정된 전류 값을 전류 조절기(16)에 전달하며, 전류 조절기(16)는 광원 드라이버(10)에 의해 발생된 구동 전류를 수정하여, 점광원의 조명 휘도를 조절한다(단계 103).
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 광원 모니터의 게인 값에 대한 교정 방법의 단계들의 흐름도이며, 다음을 포함한다: 먼저, 발광하기 위해 다양한 파장(RGB)으로 점광원을 연속적으로 구동하는 단계(단계 200); 장비를 탐지하여 다양한 파장으로 점광원의 광원 신호 강도 값과 색 성분 값(LR, LG, LB, XR, XG, YR, YG, YB)을 측정하는 단계(단계201); 식 V=L*G를 통해 광대역 광원 모니터의 광센서의 감지 전압 값(VR, VG, VB)을 얻는 단계; 광대역 광원 모니터의 게인 반응 값(GR, GG, GB)과 색 성분 값(XR, YR), (XG, YG), (XB, YB)을 계산하는 단계(단계 203); 및 게인 반응 값(GR, GG, GB)과 색 성분 값(XR, YR), (XG, YG), (XB, YB)을 플래쉬 메모리에 저장하는 단계(단계 204).
조명 휘도 및 색 제어 시스템 및 이를 위한 방법에 따라, 단일 광대역 광센서는 시간 분할 방식으로 광도 신호 값에 대한 점광원을 각각 감지하고 샘플링하는데 사용되며, 그런 후에 광도 신호 값과 표적 휘도/색 값은 점광원의 조명 휘도를 피드백 제어하기 위해 계산된다. 단일 광대역 광센서를 사용하는 장점은 교정 방법이 쉽고 단순하며 조명 휘도 및 색 제어 시스템의 제조 비용도 감소할 수 있다는 것이다.
본 발명은 상기와 같이 기술되었지만, 동일한 발명은 여러 방식으로 변형될 수 있다는 것은 명백할 것이다. 이런 변형들은 본 발명의 취지와 범위를 벗어나는 것으로 생각되지 않고 모든 변형들은 당업자에게 명백한 것과 같이 다음 청구항의 범위 내에 포함된다.

Claims (9)

  1. 점광원의 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 조절하고 서로 다른 복수의 다른 제어 타이밍을 발생시키기 위한 타이밍 샘플링 컨트롤러;
    상응하는 점광원을 구동하기 위해서, 각 제어 타이밍에 반응하여 구동 전류를 발생시켜, 점광원들이 다른 시간에서 발광하는 광원 드라이버;
    샘플링 타이밍에 반응하여 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에 발광하는 점광원을 감지하고 샘플링하기 위한 광대역 광원 모니터;
    휘도/색 값과 광도 신호 값 사이의 차이에 따라 수정된 전류 값을 컴퓨팅하고 얻기 위한 컴퓨팅 장치; 및
    수정된 전류 값에 따라 광원 드라이버에 의해 발생된 구동 전류를 조절하기 위한 전류 조절기를 포함하며, 표적 휘도/색 값에 따라 점광원의 조명 휘도를 조절하기 위한 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 장치와 샘플링 제어기를 동기화하기 위해, 동기화 장치를 더 포함하는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 장치로 출력되는 광도 신호 값을 디지털 신호로 변환하기 위해, 아날 로그/디지털 변환 장치를 더 포함하는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광대역 광원 모니터는 광도 신호 값에 대해 점광원을 감지하기 위해서, 광대역 광센서를 더 포함하는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    광대역 광센서는 구동된 점광원의 반응 스펙트럼을 포함할 수 있는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    점광원은 적색, 녹색 및 청색 광원을 적어도 포함하는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  7. 다른 시간에서 발광하도록 점광원을 구동하기 위해 제어 타이밍에 반응하여 구동 전류를 발생시키는 단계;
    샘플링 타이밍에 반응하여 광도 신호 값에 대해 특정한 시간에서 발광하는 점광원을 감지하고 샘플링하는 단계;
    수정된 전류 값을 얻기 위해 광도 신호 값과 표적 휘도/색 값을 컴퓨팅하는 단계; 및
    조명 휘도를 조절하기 위해 수정된 전류 값에 따라 구동 전류를 수정하는 단계를 포함하며, 제어 타이밍과 샘플링 타이밍을 설정하고, 단일 광대역 광센서로 점광원을 감지하며 점광원의 조명 휘도를 피드백 제어하기 위한 조명 휘도 및 색 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    점광원은 적색, 녹색 및 청색 광원을 적어도 포함하는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    광대역 광센서는 구동된 점광원의 반응 스펙트럼을 포함할 수 있는 조명 휘도 및 색 제어 시스템.
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