KR20080050624A - Circuit for measuring the brightness of light sources - Google Patents

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Abstract

Circuit arrangement for measuring the brightness of light sources comprising an operational amplifier (2), the gain of which is fixedly set, wherein at least one photodetector (3, 4) is electrically connected to a first input of the operational amplifier (2) and a current path (5) for feeding in current to the operational amplifier (2) is electrically connected to the first input of the operational amplifier (2).

Description

광원의 명도를 측정하기 위한 회로 {CIRCUIT FOR MEASURING THE BRIGHTNESS OF LIGHT SOURCES}Circuit for measuring brightness of a light source {CIRCUIT FOR MEASURING THE BRIGHTNESS OF LIGHT SOURCES}

본 발명은 광원의 명도를 측정하기 위한 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit for measuring the brightness of a light source.

예를 들어 하나 또는 다수의 LED(Light Emitting Diode) 또는 그 밖의 전기 램프들을 구비한 광원의 경우에는, 작동 중에 상기 광원의 명도를 검출할 필요가 있고, 또한 이러한 검출은 바람직하다. 이와 같은 검출 정보들은 광원의 최적의 작동 조건들을 설정할 수 있기 위해서 그리고 효과적이고 효율적인 작동을 보장할 수 있기 위해서 사용된다. 이와 같은 유형의 명도 측정들은 예를 들어 컬러 위치의 보정을 실행할 수 있기 위해서 중요하다. 광원으로부터 방출된 광의 컬러 위치 이동은 노화 및 작동 온도의 영향에 의해서 야기되며, 상기와 같은 유형의 컬러 위치 이동은 액티브하게 측정되어 조정될 필요가 있다. 오직 이와 같은 조치에 의해서만, 필요한 컬러 스펙트럼은 광원의 방출된 광에 의해서 광원의 긴 작동기간에 걸쳐 제공될 수 있다.For example, in the case of a light source with one or more LEDs or other electric lamps, it is necessary to detect the brightness of the light source during operation, and such detection is also desirable. Such detection information is used to set optimum operating conditions of the light source and to ensure effective and efficient operation. Brightness measurements of this type are important in order to be able to carry out correction of color position, for example. The color position shift of the light emitted from the light source is caused by the effects of aging and operating temperature, and this type of color position shift needs to be actively measured and adjusted. Only by such measures can the necessary color spectrum be provided over the long operating period of the light source by the emitted light of the light source.

광원의 명도는 매우 큰 범위에 걸쳐서 변동되는 경우가 많기 때문에, 상기와 같이 큰 명도 범위를 측정 및 검출할 수 있는 회로를 제공할 필요가 있다. 광원의 명도를 측정하기 위한 지금까지 공지된 회로에서는, 증폭의 스위치 오버가 조절 가 능한 디지털 저항에 의해서 구현된다. 하지만 디지털 전위차계를 구비한 상기와 같은 형상은 매우 복잡하고 비용 집약적이다. 또한, 디지털 방식으로 증폭을 변동시킬 수 있는 집적 회로로서 회로를 형성하는 것도 공지되어 있다.Since the brightness of a light source often varies over a very large range, it is necessary to provide a circuit capable of measuring and detecting a large brightness range as described above. In the circuits known so far for measuring the brightness of the light source, the switchover of the amplification is realized by an adjustable digital resistor. However, such a shape with a digital potentiometer is very complicated and cost intensive. It is also known to form a circuit as an integrated circuit capable of varying amplification digitally.

하지만 공지된 회로들은 명도의 매우 제한된 범위만을 검출할 수 있게 함으로써, 컬러 위치 보정이 단지 차선의 상태로(suboptimal)만 이루어질 수 있게 된다.However, known circuits can only detect a very limited range of brightness, so that color position correction can only be made suboptimal.

본 발명의 과제는, 광원의 명도 측정이 경제적이고 신뢰할만한 방식으로, 한 광원의 매우 큰 명도 범위에 걸쳐서 이루어질 수 있도록 하는 회로를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a circuit that allows the measurement of the brightness of a light source to be made over a very large brightness range of one light source in an economical and reliable manner.

상기 과제는 특허 청구항 1에 따른 특징들을 갖는 회로에 의해서 해결된다.The problem is solved by a circuit having the features according to patent claim 1.

광원의 명도를 측정하기 위한 본 발명에 따른 회로는 연산 증폭기를 포함하며, 이 경우 상기 연산 증폭기의 증폭율은 실질적으로 고정 설정되어 있다. 더 나아가 상기 회로는 적어도 하나의 광 검출기를 포함하며, 상기 광 검출기는 상기 연산 증폭기의 제 1 입력부에 접속되어 있고, 광원의 광을 검출할 목적으로 형성 및 배치되어 있다. 본 발명의 추가의 중요한 사상으로서 본 발명에 따른 회로는 전류 경로를 갖는데, 상기 전류 경로는 연산 증폭기로 전류를 공급하기 위해서 형성되었고, 상기 연산 증폭기의 제 1 입력부에 접속되어 있다. 고정된 증폭율을 갖는 연산 증폭기의 제 1 입력부 뿐만 아니라 추가의 전류 경로 및 광원의 명도를 측정하기 위한 적어도 하나의 광 검출기도 하나의 공통된 회로 노드에 연결되어 있음으로써, 적어도 하나의 광원으로부터 방출된 광의 명도 측정은 매우 큰 명도 범위에 걸쳐서 신뢰할만하고도 정확하게 검출될 수 있게 된다. 더 나아가, 명도 검출은 가급적 불필요한 수고 없이 그리고 경제적으로 실행될 수 있다.The circuit according to the invention for measuring the brightness of a light source comprises an operational amplifier, in which case the amplification factor of the operational amplifier is substantially fixed. The circuit furthermore comprises at least one photodetector, which is connected to the first input of the operational amplifier and is formed and arranged for the purpose of detecting the light of the light source. As a further important idea of the invention, the circuit according to the invention has a current path, which is formed for supplying current to the operational amplifier and is connected to the first input of the operational amplifier. The first input of the operational amplifier with a fixed amplification factor, as well as at least one photo detector for measuring the brightness of the additional current path and the light source, are connected to one common circuit node, thereby emitting from the at least one light source. Brightness measurements of light can be detected reliably and accurately over a very large brightness range. Furthermore, brightness detection can be carried out economically and without unnecessary effort as much as possible.

연산 증폭기의 제 1 입력부는 바람직하게 네거티브 입력부로서 형성되었다. 상기 연산 증폭기의 증폭을 고정 설정하기 위하여, 바람직하게는 저항이 연산 증폭기의 제 1 입력부 및 제 1 출력부에 접속되어 있다. 이 경우 접속은 상기 저항이 연산 증폭기에 대하여 준(quasi) 병렬 형태로 접속되는 방식으로 이루어진다.The first input of the operational amplifier is preferably formed as a negative input. In order to fix the amplification of the operational amplifier, a resistor is preferably connected to the first input and the first output of the operational amplifier. In this case the connection is made in such a way that the resistors are connected in quasi parallel to the operational amplifier.

적어도 하나의 광 검출기의 전압 공급은 바람직하게 네거티브 공급 전압에 의해서 이루어진다.The voltage supply of the at least one photo detector is preferably by means of a negative supply voltage.

두 개 이상의 광 검출기를 회로 안에 접속시키는 것도 생각할 수 있으며, 이 경우 두 개 이상의 광 검출기는 하나의 병렬 회로 안에 접속되어 있으며, 이때 상기 병렬 회로는 연산 증폭기의 제 1 입력부에 접속되어 있다. 그럼으로써 더욱 큰 면적이 검출될 수 있고, 그로 인해 더욱 큰 범위의 명도까지도 측정될 수 있다.It is also conceivable to connect two or more photo detectors in a circuit, in which case the two or more photo detectors are connected in one parallel circuit, where the parallel circuit is connected to the first input of the operational amplifier. This allows a larger area to be detected, thereby measuring even a larger range of brightness.

광 검출기는 바람직하게 차단 방향으로 작동되는 반도체 센서로서 형성될 수 있다. 전류 경로는 바람직하게 D/A-변환기에 연결되어 있다. 광원은 LED로서 형성될 수 있거나 또는 전기 램프로서 형성될 수 있다.The photo detector may preferably be formed as a semiconductor sensor operated in the blocking direction. The current path is preferably connected to the D / A-converter. The light source can be formed as an LED or can be formed as an electric lamp.

본 발명의 실시예는 개략적인 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.Embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the schematic drawings.

도 1은 본 발명에 따른 회로의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a circuit according to the invention.

도 1에는 광원(도시되지 않음)의 명도를 측정하기 위한 본 발명에 따른 회로(1)가 도시되어 있다. 상기 회로(1)는 고정된 증폭율을 갖는 연산 증폭기(2)를 구비한다. 상기 연산 증폭기(2)는 제 1 입력부를 포함하고, 상기 제 1 입력부는 실시예에서 네거티브 입력부로 표시되어 있다. 연산 증폭기(2)의 상기 네거티브 입력부는 회로 노드에 연결되어 있고, 상기 회로 노드에는 또한 광 검출기로 구성된 병렬 회로가 연결되어 있다. 광 검출기들은 실시예에서 반도체 센서(3 및 4)로 형성되어 있다. 더 나아가 본 발명에 따른 회로(1)는 추가의 전류 경로(5)를 구비하며, 상기 전류 경로도 마찬가지로 회로 노드 및 그와 더불어 상기 연산 증폭기(2)의 네거티브 입력부에 접속되어 있다. 광 검출기들은 실시예에서 반도체 센서(3 및 4)로 형성되어 있다. 더 나아가 본 발명에 따른 회로(1)는 추가의 전류 경로(5)를 구비하며, 상기 전류 경로도 마찬가지로 회로 노드 및 그와 더불어 상기 연산 증폭기(2)의 네거티브 입력부에 접속되어 있다. 상기 전류 경로(5)에는 저항(5a)이 접속되어 있으며, 이 경우 상기 전류 경로(5)를 통해 추가로 연산 증폭기(2)로 공급되는 전류(I_SHIFT)는 도면에 도시되지 않은 D/A-변환기에 의해서 제공된다. 상기 추가의 전류 경로(5) 그리고 상기 추가 전류 경로에 의해 연산 증폭기(2)의 네거티브 입력부로 전달되는 전기 흐름(I_SHIFT)에 의해서는, 광원으로부터 방출된 광의 매우 큰 범위의 명도가 측정 또는 검출될 수 있다. 상기 D/A-변환기는 매우 정확하게 조절될 수 있다.1 shows a circuit 1 according to the invention for measuring the brightness of a light source (not shown). The circuit 1 has an operational amplifier 2 with a fixed amplification factor. The operational amplifier 2 comprises a first input, which is represented in the embodiment as a negative input. The negative input of the operational amplifier 2 is connected to a circuit node, which is also connected to a parallel circuit composed of a photo detector. The photo detectors are formed of semiconductor sensors 3 and 4 in the embodiment. The circuit 1 according to the invention furthermore comprises an additional current path 5, which is likewise connected to the circuit node and also to the negative input of the operational amplifier 2. The photo detectors are formed of semiconductor sensors 3 and 4 in the embodiment. The circuit 1 according to the invention furthermore comprises an additional current path 5, which is likewise connected to the circuit node and also to the negative input of the operational amplifier 2. A resistor 5a is connected to the current path 5. In this case, the current I_SHIFT supplied to the operational amplifier 2 through the current path 5 is D / A- not shown in the drawing. Provided by the converter. By the additional current path 5 and the electric flow I_SHIFT transmitted by the additional current path to the negative input of the operational amplifier 2, a very large range of brightness of the light emitted from the light source can be measured or detected. Can be. The D / A-converter can be adjusted very accurately.

도 1에서 더 알 수 있는 바와 같이, 포지티브 입력부인 연산 증폭기의 제 2 입력부는 접지 전위에 연결되어 있다.As can be seen further from Figure 1, the second input of the operational amplifier, which is a positive input, is connected to ground potential.

도 1로부터 더 알 수 있는 내용은, 반도체 센서(3 및 4)가 차단 방향으로 작동되고, 실시예에서 약 -5 V인 음(negative)의 공급 전압을 공급받는다는 것이다. 따라서, 한 광원의 광의 명도의 상응하는 검출은 반도체 센서(3 및 4) 근처의 화살표에 의해서 지시된 바와 같이 실행될 수 있다. 단 하나의 반도체 센서(3 또는 4)만 배치되거나 또는 도면에 도시된 두 개의 반도체 센서(3 및 4)보다 많은 개수의 센서들이 병렬 접속 방식으로 배치되는 것도 생각할 수 있다. 상기와 같은 반도체 센서들이 회로(1) 안에 더 많이 접속될수록, 상기 반도체 센서들이 검출할 수 있는 면적은 그만큼 더 커진다.Further known from FIG. 1, the semiconductor sensors 3 and 4 are operated in the blocking direction and are supplied with a negative supply voltage of about −5 V in the embodiment. Thus, the corresponding detection of the brightness of the light of one light source can be carried out as indicated by the arrows near the semiconductor sensors 3 and 4. It is also conceivable that only one semiconductor sensor 3 or 4 is arranged or that more sensors than the two semiconductor sensors 3 and 4 shown in the figure are arranged in a parallel connection manner. The more such semiconductor sensors are connected in the circuit 1, the larger the area that the semiconductor sensors can detect is.

본 발명에 따른 실시예에서 연산 증폭기의 고정된 증폭 또는 고정된 증폭율은, 저항(6)이 상기 연산 증폭기(2)의 네거티브 입력부에 그리고 상기 연산 증폭기(2)의 출력부에 접속됨으로써 성취된다.In an embodiment according to the invention a fixed amplification or fixed amplification factor of the operational amplifier is achieved by connecting the resistor 6 to the negative input of the operational amplifier 2 and to the output of the operational amplifier 2. .

더 나아가 본 발명에 따른 회로(1) 안에는 추가의 신호 경로가 포함되어 있으며, 상기 추가의 신호 경로 안에는 저항(7) 및 커패시터(8)로 구성된 직렬 회로가 포함되어 있다. 상기 추가의 신호 경로는 저항(6)과 병렬로 접속되어 있다. 그 경우 연산 증폭기(2)의 출력부에는 광원의 명도를 특징짓는 전압 신호(U_PHOTO)가 인가된다.Furthermore, the circuit 1 according to the invention comprises an additional signal path, which further comprises a series circuit consisting of a resistor 7 and a capacitor 8. The further signal path is connected in parallel with the resistor 6. In that case, a voltage signal U_PHOTO is applied to the output of the operational amplifier 2 to characterize the brightness of the light source.

Claims (8)

증폭율이 고정 설정된 연산 증폭기(2)를 구비한 적어도 하나의 광원의 명도를 측정하기 위한 회로로서,A circuit for measuring the brightness of at least one light source with an operational amplifier 2 having a fixed amplification factor, 적어도 하나의 광 검출기(3, 4)가 상기 연산 증폭기(2)의 제 1 입력부에 접속되어 있고, 상기 연산 증폭기(2)에 전류를 공급하기 위한 전류 경로(5)가 상기 연산 증폭기(2)의 제 1 입력부에 접속된, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.At least one photo detector 3, 4 is connected to the first input of the operational amplifier 2, and a current path 5 for supplying current to the operational amplifier 2 is provided with the operational amplifier 2. A circuit for measuring the brightness of the light source connected to the first input portion of the. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연산 증폭기(2)의 제 1 입력부는 네거티브 입력부로서 형성된 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.A circuit for measuring the brightness of a light source, characterized in that the first input of the operational amplifier (2) is formed as a negative input. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 연산 증폭기(2)의 증폭율을 고정 설정하기 위하여 저항(6)이 상기 연산 증폭기(2)의 제 1 입력부 및 출력부에 접속된 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.A circuit for measuring the brightness of a light source, characterized in that a resistor (6) is connected to the first input part and the output part of the operational amplifier (2) to fix the amplification factor of the operational amplifier (2). 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 적어도 하나의 광 검출기(3, 4)의 전압 공급은 네거티브 공급 전압에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.The voltage supply of the at least one photo detector (3, 4) is by means of a negative supply voltage, circuit for measuring the brightness of the light source. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 두 개 이상의 광 검출기(3, 4)가 병렬 회로 안에 접속되어 있고, 상기 병렬 회로는 상기 연산 증폭기(2)의 제 1 입력부에 접속된 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.A circuit for measuring the brightness of a light source, characterized in that at least two photo detectors (3, 4) are connected in a parallel circuit, said parallel circuit being connected to a first input of said operational amplifier (2). 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 광 검출기들은 차단 방향으로 작동되는 반도체 센서(3, 4)로서 형성된 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.The light detectors are characterized in that they are formed as semiconductor sensors (3, 4) operated in the blocking direction, the brightness of the light source. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 전류 경로는 D/A-변환기에 연결된 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.And the current path is coupled to a D / A-converter. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 광원은 LED로서 형성되었거나 또는 전기 램프로서 형성된 것을 특징으로 하는, 광원의 명도를 측정하기 위한 회로.Wherein the light source is formed as an LED or as an electric lamp.
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