RU2423024C2 - Контроль за устройством освещения - Google Patents
Контроль за устройством освещения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423024C2 RU2423024C2 RU2008136369/07A RU2008136369A RU2423024C2 RU 2423024 C2 RU2423024 C2 RU 2423024C2 RU 2008136369/07 A RU2008136369/07 A RU 2008136369/07A RU 2008136369 A RU2008136369 A RU 2008136369A RU 2423024 C2 RU2423024 C2 RU 2423024C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lighting device
- light emitter
- coefficients
- measurement signals
- light
- Prior art date
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title abstract 2
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 43
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229940050561 matrix product Drugs 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/10—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
- G01J3/51—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
- G01J3/51—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
- G01J3/513—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters having fixed filter-detector pairs
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/20—Controlling the colour of the light
- H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J2003/467—Colour computing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
- G01J3/501—Colorimeters using spectrally-selective light sources, e.g. LEDs
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S362/00—Illumination
- Y10S362/80—Light emitting diode
Abstract
Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано в устройствах освещения с несколькими излучателями света. Устройство освещения (1) содержит, например, диоды LED (L1, L2, L3, L4) с отдельными спектрами излучения. Датчики (D1, D2, D3, D4) могут генерировать вектор сигналов измерения (S1, S2, S3, S4), которые представляют световой выход одного активного излучателя света. Далее на основе линейного отношения, полученного во время процедуры калибровки, вычисляют характеристическое значение светового выхода этого излучателя света (L1, L2, L3, L4), исходя из вектора измерения, причем упомянутое характеристическое значение основано на коэффициентах разложения отдельного спектра излучения по базисным функциям. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к устройству освещения, содержащему излучатель света и датчик. Кроме того, оно относится к способу контроля за таким устройством освещения.
WO 02/080625 раскрывает устройство освещения, содержащее диоды LED красного, зеленого и синего свечения и фотодиоды с фильтрами, делающими их чувствительными к различным цветам. Исходя из данных измерения фотодиодов, вычисляют значения трехцветной точки, которое затем используют для управления диодами LED в цикле с обратной связью.
US 2004/135522 А1 раскрывает устройство освещения с множеством диодов LED различных цветов. Это устройство калибруют посредством спектрометра излучений.
US 5965873 относится к спектрометру, содержащему множество фотодиодов с различной спектральной чувствительностью. Конкретные базисные функции конструируют так, чтобы они аппроксимировали спектр, который должен быть измерен, когда они являются линейной комбинацией с коэффициентами, которые соответствуют сигналам измерения фотодиодов.
Использование линейных моделей для описания спектров источника света и покрытий было описано в литературе (MARIMONT et al., Journal of the Optical Society of America A (Optics and Image Science) USA, vol.9, no.11 (1992), pages 1905-1913).
WO 03/058184 А раскрывает измерение спектра с датчиками, которые чувствительны к красному, зеленому и синему соответственно, и вычисление значений трехцветной точки, исходя из измерений.
Из 2003/0133117 A1 известно устройство освещения, содержащее светоизлучающие диоды (LED) красного, зеленого и синего свечения и соответствующие датчики с максимальной чувствительностью в спектральном диапазоне красного, зеленого и синего соответственно. Трехцветная точка (X, Y, Z) всего устройства освещения оценивается линейной функцией, то есть матричным произведением, сигналов измерения. Однако для достижения большей точности при вычислении необходимо также учитывать произведения высшего порядка.
Исходя из этой ситуации, целью настоящего изобретения является обеспечение средства для простого и точного контроля за устройством освещения с несколькими излучателями света.
Эта цель достигается посредством устройства освещения по п.1 и способа по п.2. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно первому аспекту изобретения оно относится к устройству освещения, содержащему следующие компоненты:
а) По меньшей мере, один излучатель света с отдельным световым выходом. Упомянутый излучатель света может быть одной лампой или комбинацией нескольких идентичных или различных ламп.
b) По меньшей мере, два датчика для генерации сигналов измерения, которые соответствуют отдельному световому выходу вышеупомянутого излучателя света.
"Световой выход" излучателя света обычно определяется его спектром, то есть интенсивностью излучаемого света, зависящей от длины волны, на единицу длины волны (единица: Вт/нм). Во время измерения этот спектр свертывают с кривой спектральной чувствительности измерительного устройства.
c) Блок оценки для оценивания, исходя из вышеупомянутых сигналов измерения, по меньшей мере, одного характеристического значения отдельного светового выхода излучателя света, причем упомянутое характеристическое значение основывается на коэффициентах разложения спектра излучателя света по заданному набору базисных функций. Предпочтительно одно или несколько характеристических значений определяются последовательно для множества излучателей света, имеющихся в устройстве освещения (в необязательном порядке, для всех излучателей света устройства), причем упомянутые характеристические значения могут быть идентичного типа или различных типов.
Вышеупомянутые базисные функции служат своего рода виртуальными излучателями света, которые обычно воспроизводят спектр излучателя света при условии, если ими управляют согласно упомянутым коэффициентам разложения. При аппроксимации спектра излучателя света базисными функциями его можно описать с хорошей точностью ограниченным количеством значений (коэффициентов). Это упрощение обеспечивает возможность легко оперировать отдельными спектрами, например, посредством линейных отношений. Конечно, коэффициентами разложения по заданным наборам базисных функций может быть описан не только спектр одного излучателя света, но также и спектры всех излучателей света устройства освещения.
Согласно второму аспекту изобретение относится к способу контроля за устройством освещения, по меньшей мере, с одним излучателем света. Этот способ содержит следующие этапы:
a) Генерация сигналов измерения, которые соответствуют отдельному световому выходу упомянутого излучателя света.
b) Оценка, по меньшей мере, одного характеристического значения отдельного светового выхода излучателя света, исходя из вышеупомянутых сигналов измерения, причем упомянутое характеристическое значение основывается на коэффициентах разложения спектра излучателя света по заданному набору базисных функций.
Способ содержит в общем виде этапы, которые могут быть выполнены с устройством освещения согласно первому аспекту изобретения. Поэтому для получения дополнительной информации о деталях, преимуществах и усовершенствованиях этого способа делается ссылка на предыдущее описание.
Далее описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, которые относятся и к устройству освещения, и к способу согласно изобретению.
Практически, устройство освещения обычно содержит два и более излучателей света, которыми можно управлять независимо и которые, следовательно, также можно отдельно измерять датчиками. В этом случае характеристическое значение может быть оценено для каждого из излучателей света. Несмотря на то что в общем каждый излучатель света может быть связан с отдельным набором базисных функций, предпочтено упростить обработку использованием идентичного набора базисных функций для спектров всех излучателей света.
Форма базисных функций произвольна при условии, что посредством них можно описывать или воспроизводить спектры с достаточной точностью. Поскольку общая форма спектра излучателя света обычно известна заранее, базисные функции предпочтительно выбирать такими, чтобы ими можно было аппроксимировать любой конкретный спектр этой формы с достаточной точностью. Базисные функции могут, например, быть колоколообразными. Это обеспечивает возможность формирования заданного спектра на основе локальных вкладов. Кроме того, базисные функции могут быть кусочно-линейными, полиномами, b-сплайнами или любой другой формы, которая подходит для аппроксимации конкретного спектра излучателя света.
Кроме того, количество базисных функций, которые используются для формирования (разложения) заданного спектра, в принципе, произвольно. Однако предпочтительно, чтобы упомянутое количество было идентично количеству имеющихся независимых сигналов измерения (то есть количеству независимых датчиков в устройстве освещения). В этом случае сигналы измерения обеспечивают как раз достаточно информации для определения коэффициентов разложения заданного спектра по базисным функциям.
Коэффициенты разложения определяют (по меньшей мере, приблизительно) сам спектр. Соответственно, любое значение, которое зависит от спектра, также может быть определено. В особенно важном примере цветовая точка (относительно предопределенного цветового пространства) излучателя света вычисляется, исходя из коэффициентов разложения.
В общем случае отношения между характеристическим значением cv, коэффициентами разложения α и сигналами измерения S могут быть произвольными, в частности нелинейными. Однако возможна более простая математическая обработка, если, по меньшей мере, некоторые из отношений в составном отображении S→α→cv линейны.
Соответственно, может, например, существовать линейное отношение α→cv между характеристическим значением и коэффициентами разложения, причем упомянутое отношение предпочтительно описано матрицей (связи).
Кроме того, может существовать линейное отношение S→α между сигналами измерения и коэффициентами разложения, причем упомянутое отношение также предпочтительно описано матрицей.
Наконец, может существовать линейное отношение S→cv между характеристическим значением и сигналами измерения. Особенно это имеет место, если существуют два вышеупомянутых линейных отношения.
Если существует одно или несколько вышеупомянутых линейных отношений, то обработка вектора сигналов измерения может (по меньшей мере, частично) быть выполнена простым и быстрым матричным умножением, причем коэффициенты упомянутой матрицы обычно вычисляются и сохраняются заранее.
В предпочтительном варианте осуществления вышеупомянутых случаев коэффициенты линейных отношений (то есть компоненты ассоциированных матриц) определяются в процедуре калибровки, которая содержит изолированную работу только одного из излучателей света (если имеется несколько). При отдельном управлении каждым излучателем света его вклад в сигналы измерения может быть отфильтрован и зафиксирован в коэффициентах линейных отношений.
Согласно дальнейшей обработке вышеупомянутой процедуры калибровки излучатели света, которыми управляют по отдельности, измеряют при различных режимах работы, например при различных токах, температурах и т.п. Соответственно, диапазон спектров, который может быть сформирован упомянутым излучателем света, будет исследован и зафиксирован в коэффициентах линейных отношений.
В одном варианте осуществления устройства освещения и/или способа сигналы измерения генерируются датчиками с различными кривыми спектральной чувствительности. Различные кривые спектральной чувствительности гарантируют, что сигналы измерения представляют независимые характеристики излучаемых спектров.
В дальнейшем расширении вышеупомянутого варианта осуществления датчики содержат фотодиод, который покрыт слоем диэлектрика. Посредством надлежащего выбора диэлектрического материала и/или конкретной толщины слоя этого диэлектрика можно достичь различной периодичности фильтрации такой, что комбинация слоя диэлектрика и фотодиода отображает осциллирующую кривую чувствительности, которая проходит по всему спектральному диапазону устройства освещения. Слой диэлектрика предпочтительно содержит двуокись кремния (SiO2), двуокись титана (TiO2) и/или нитрид кремния (Si3N4). Толщина слоя диэлектрика находится предпочтительно в диапазоне от 50 нм до 2,5 мкм, наиболее предпочтителен диапазон от 100 нм до 800 нм. Слой диэлектрика может быть одинаковой толщины по всему фотодиоду. В качестве альтернативы толщина слоя диэлектрика может измениться, например, если слой имеет форму клина. Диэлектрический материал должен быть прозрачным для света, который должен быть обнаружен.
Если датчики содержат фотодиод, то предпочтительно, чтобы этот фотодиод был интегрирован в подложку, на которой установлены излучатели света. Эта подложка может, например, быть из кремня (Si).
Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство освещения содержит контроллер, который выполнен с возможностью индивидуального управления одним или несколькими излучателями света на основе оцененного(ых) характеристического(их) значения(ий). Этот контроллер может, например, управлять несколькими излучателями света так, что их общее излучение света оптимально соответствует заданной цветовой точке. В этом отношении "оптимальное соответствие" означает, что световой выход устройства освещения (i) точно соответствует предопределенной цветовой точке или (ii) является приближением вышеуказанной цветовой точки в предопределенном цветовом пространстве с предопределенной метрикой цветовых различий настолько точным, насколько это возможно при используемых излучателях света. Специалисты в данной области техники без труда могут разработать подходящие модели контроллера для успешного управления с обратной связью излучением света устройством освещения. Примеры подходящих контроллеров можно также найти в литературе (ср., например, US 2005/122065 A1, US 2003/111533 A1, US 2005/062446 A1). В предпочтительном варианте осуществления контроллер включает в себя память (например, RAM, ROM, EPROM, жесткий диск и т.п.), которая содержит калибровочные отношения между соответствующими величинами.
В принципе, возможно любое геометрическое расположение излучателей света и датчиков. В предпочтительном варианте осуществления датчики рассредоточены между излучателями света. Если излучатели света являются, например, диодами LED, которые расположены в плоскости в виде матрицы, то между каждыми двумя соседними излучателями света может быть расположен один датчик.
Эти и другие аспекты изобретения станут понятны и очевидны после нижеследующего описания варианта(ов) осуществления. Эти варианты осуществления будут описаны в качестве примера посредством прилагаемых чертежей, в которых:
На фиг.1 изображен схематический чертеж устройства освещения согласно настоящему изобретению.
На фиг.2 изображены формирование общего светового выхода устройства освещения из вкладов различных излучателей света и формирование вектора сигналов измерения с различными кривыми чувствительности.
На фиг.3 изображен пример разложения спектра излучателя света по базисным функциям.
На фиг.4 представлены линейные уравнения, устанавливающие связь между сигналами измерения и коэффициентами разложения во время части процедуры калибровки.
На фиг.5 представлено вычисление матрицы связи C, исходя из калибровки по фиг.5.
На фиг.6 представлено вычисление цветовой точки излучателя света на основе коэффициентов разложения его спектра.
Одинаковые ссылочные позиции на чертежах относятся к идентичным или сходным компонентам.
На фиг.1 схематически изображен один вариант осуществления устройства 1 освещения согласно настоящему изобретению. Это устройство содержит четыре LED (или цепочки диодов LED) L1, L2, L3 и L4 с различными цветами, например зеленым, красным, синим и желтым, расположенных на подложке 12 и интегрированных в оптическое стекло 11. На поверхности подложки 12 установлены четыре датчика D1, D2, D3 и D4, смежных с четырьмя LED, для измерения светового выхода диодов LED L1-L4. В общем, устройство освещения может состоять из k датчиков и n излучателей света основных цветов, то есть на этом чертеже изображен конкретный случай для k=4 и n=4.
На фиг.2 на нижних диаграммах изображена спектральная чувствительность σ (или, эквивалентно, сигнал датчика при монохроматическом освещении с длиной волны λ с заданной интенсивностью) в произвольных единицах для датчиков D1, … D4. Можно заметить, что кривые чувствительности осциллируют квазипериодически и проходят через весь соответствующий спектральный диапазон, то есть от длин волны λ, меньших чем 400 до больших чем 800 нм. Такие кривые чувствительности могут, например, быть сгенерированы фотодиодами 20 с однослойным диэлектрическим светофильтром, имеющими по одному слою 21 из SiO2 на верхней поверхности толщиной от 1 мкм до 2,5 мкм. Из-за своей простоты такие датчики с однослойными диэлектрическими светофильтрами (SDF) могут легко быть интегрированы в основание 12.
На фиг.1 также изображено, что сигналы (например, фототоки) датчиков D1, D2, D3 и D4 усиливаются усилителями 13 и далее отправляются в "блок оценки" 15, который является частью блока 14 управления. Блок 14 управления также содержит "блок регулировки цветности" 16 и драйверы 17 LED. Блок 16 регулировки цветности сравнивает, например, цветовую точку, определенную блоком 15 оценки, исходя из измеренных сигналов (S1, S2, S3, S4)измеренный, с целевой цветовой точкой (X, Y, Z)целевой, обеспеченной внешним вводом 18. На основе результата этого сравнения блок 16 регулировки цветности отправляет отрегулированные сигналы возбуждения в драйверы 17 LED, которые соединены с диодами LED L1, L2, L3 и L4 и которые настраивают среднее свечение диодов LED посредством регулировки амплитуды (средних) токов к ним.
На фиг.2 изображены спектральные отношения, лежащие в основе работы устройства освещения вышеописанного типа. В верхней части фиг.2 изображены отдельные спектры p1, p2, … pn излучателей света L1, L2, … Ln. Посредством суперпозиции эти отдельные спектры формируют общий спектр ptot, изображенный в середине чертежа. В нижней части чертежа изображены уже упомянутые кривые чувствительности σ1, … σk, которые соответствуют датчикам D1, … Dk. Общий спектр ptot измеряют посредством этих кривых чувствительности для получения в результате значений измерения S1, … Sk, из которых можно составить вектор измерения S.
Далее цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы эффективно оценить характеристические значения отдельных спектров p1, p2, … pn (или более широко отдельные световые выходы), исходя из вектора измерения S, который был получен из измерения отдельных спектров p1, p2, … pn.
В предлагаемом здесь решении отдельные спектры pj излучателей света раскладывают в линейную комбинацию спектральных базисных функций Wi.
Вышеупомянутые спектральные базисные функции Wi могут быть одинаковыми для всех излучателей света. В общем, для каждого излучателя света может, однако, потребоваться собственный набор спектральных базисных функций для точного соответствия с как можно меньшим приемлемым количеством коэффициентов. Это, например, имеет место для излучателей с небольшой шириной спектра, как диоды LED. Это означает, что для системы RGB с 4 датчиками будет предпочтительно в общей сложности 16 (например, колоколообразных) спектральных базисных функций, сгруппированных в четырех пакетах по четыре функции в каждом, где эти четыре функции, содержащиеся в одной группе, будут предпочтительно расположены приблизительно в позиции длины волны диода LED для соответствия. Для упрощения последующего обсуждения предполагается, что спектральные базисные функции являются одинаковыми для всех излучателей (или зависимость базисных функций от рассматриваемого излучателя, по меньшей мере, не будет указана особо).
На фиг.3 изображен иллюстративный набор из четырех спектральных базисных функций W1, W2, W3 и W4 вместе с отдельным спектром pj одного излучателя света. В этом примере базисные функции являются колоколообразными и нормированными. Кроме того, их общее количество четыре идентично количеству датчиков в устройстве освещения. Далее рассматриваемый спектр pj может быть описан четырьмя коэффициентами или весами (α1, α2, α3, α4), которые могут быть определены минимизацией следующего аналитического выражения:
Соответственно, форму спектра излучения pj восстанавливают посредством весовых коэффициентов αk в смысле наименьших квадратов. Ширина пика и позиция пика спектральных базисных функций выбираются таким образом, чтобы они в результате приводили к подходящему предсказанию спектров LED. Очевидно, что можно использовать больше четырех спектральных базисных функций для получения более точного предсказания спектров излучения диодов LED. Основной идеей этого подхода является использование спектральных базисных функций Wk как своего рода виртуальных излучателей света.
В дальнейшем будем применять "матрицы связи", которые описывают для каждого излучателя света линейное отношение между вектором α Т=(α1, α2, α3, α4) весов и вектором S сигналов измерения. Для конкретного излучателя света (например, LED L1) ассоциированная матрица связи C может быть определена посредством следующей процедуры калибровки:
Этап 1: Устройство освещения помещают в окружающую (замкнутую) защищенную от света (темную) камеру. LED L1 включают и спектрометр помещают вне устройства для измерения спектра излучения LED. На основе этих данных вычисляют значения (α11, α12, α13, α14) с использованием уравнения (1). Кроме того, сигналы измерения (S11, S12, S13, S14) записываются встроенными датчиками D1, … D4 устройства освещения. Соответственно векторы S и α уравнения S=C·α известны. Для определения матрицы C этот эксперимент должен быть повторен три раза при различных условиях:
Этап 2-4: Идентичен этапу 1, но с другими (например, бóльшими) током и температурой для стимуляции спектральных сдвигов LED L1. Как показано на фиг.4, в результате этапов 1-4 получают четыре независимых матричных уравнения, в которых единственным неизвестным является C. Следовательно, C может быть вычислена посредством обращения (фиг.5). После вычисления матрицы C коэффициенты разложения (α1, α2, α3, α4) фактического спектра могут быть без труда вычислены посредством простого матричного умножения вектора S, полученного при измерении отдельно управляемого LED L1, на обратную матрицу C, то есть посредством формулы α=C-1·S.
Этап 5: На следующем этапе может быть вычислена цветовая точка (X, Y, Z) диода LED L1 посредством уравнений, представленных на фиг.6, на основе оцененных коэффициентов разложения (α1, α2, α3, α4), соответствующих базисных функций W1, W2, W3, W4 и функций цвета Обозревателя Стандарта 1931 МКО (CIE 1931 Standard Observer) x(λ), y(λ) и z(λ) (или любых других функций, которые определяют требуемое цветовое пространство). Коэффициенты γxk, γyk и γzk по фиг.7 являются компонентами (3×4) матрицы Г, которая может быть вычислена заранее через соответствующие интегралы перекрытия и сохранена в контроллере устройства освещения.
Этапы с 1 по 5 должны быть повторены со всеми другими основными цветами (то есть диодами LED или цепочками диодов LED) для получения соответствующих матриц C', C'' и т.д. Этапы с 1 по 4 должны быть выполнены по одному разу для каждого устройства освещения, возможно, только один раз для каждого ряда генерации (если датчики воспроизводятся так, что коэффициенты матриц C не изменяются от устройства к устройству). Этап 5 будет выполняться во время регулировки цветовой точки.
Итак, описанный подход обеспечивает решение по сбору спектральной информации об основных цветах (цепочках диодов LED) с использованием светочувствительных датчиков с неоднородной широкополосной чувствительностью. Пик излучения каждого основного цвета описан в терминах спектральных базисных функций с использованием способа матриц связи. Эта матрица связи преобразует сигналы датчика в весовые коэффициенты спектральных базисных функций. Значения трехцветной (точки) вычисляются непосредственно. Соответственно, этот способ обеспечивает возможность управления диодами LED посредством различных токов или конфигураций токов (например, пульсации) для регулировки целевой цветовой точки.
Принципы настоящего изобретения могут быть применены к цветным лампам с несколькими основными цветами, предпочтительно на основе диодов LED или диодов LED с люминофорным преобразованием.
Наконец, указывается, что в настоящей заявке термин "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, что единственное число не исключает множества и что один процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких средств. Изобретение присуще каждому новому отличительному признаку и каждой комбинации отличительных признаков. Кроме того, ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны рассматриваться как ограничение их объема.
Claims (25)
1. Устройство (1) освещения, содержащее а) по меньшей мере один излучатель света (L1, L2, L3, L4, Ln), b) по меньшей мере два датчика (D1, D2, D3, D4, Dk) с различной спектральной чувствительностью для генерации сигналов измерения (Si, Sik), которые соответствуют отдельному световому выходу упомянутого излучателя света, с) блок (15) оценки для оценивания исходя из упомянутых сигналов (Si, Sik) датчиков по меньшей мере одного характеристического значения (X, Y, Z) отдельного светового выхода излучателя света, причем упомянутое характеристическое значение основывается на коэффициентах (αi, αik) разложения спектра (p1, p2, … pn, pj) упомянутого по меньшей мере одного излучателя света в линейную комбинацию заданного набора базисных функций (W1, W2, W3, W4), при этом упомянутые коэффициенты (αi, αik) не идентичны сигналам измерения (Si, Sik).
2. Устройство (1) освещения по п.1, которое содержит множество таких излучателей света (L1, L2, L3, L4, Ln), которые могут быть измерены отдельно, причем характеристические значения этих излучателей света основаны на коэффициентах разложения спектра (p1, p2, … pn, pn) каждого излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln) по заданным наборам базисных функций (W1, W2, W3, W4).
3. Устройство (1) освещения по п.1, которое содержит по меньшей мере два таких излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln), которые могут быть измерены отдельно и для которых набор базисных функций (W1, W2, W3, W4) является одинаковым.
4. Устройство (1) освещения по п.1, в котором базисные функции (W1, W2, W3, W4) выбираются относительно ожидаемой формы спектра, в частности колоколообразной, кусочно-линейной, как полиномы и/или как b-сплайны.
5. Устройство (1) освещения по п.1, в котором количество базисных функций (W1, W2, W3, W4) идентично количеству сигналов измерения (Si, Sik).
6. Устройство (1) освещения по п.1, в котором цветовая точка (X, Y, Z) излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln) вычисляется исходя из коэффициентов (αi, αik).
7. Устройство (1) освещения по п.1, в котором существует линейное отношение между характеристическим значением (X, Y, Z) и коэффициентами (αi, αik), причем упомянутое отношение предпочтительно описывается матрицей (Г).
8. Устройство (1) освещения по п.1, в котором существует линейное отношение между сигналами измерения (Si, Sik) и коэффициентами (αi, αik), причем упомянутое отношение предпочтительно описывается матрицей (С).
9. Устройство (1) освещения по п.1, в котором существует линейное отношение между характеристическим значением (X, Y, Z) и сигналами измерения (Si, Sik).
10. Устройство (1) освещения по п.8 или 9, в котором коэффициенты (Cij, Yxk, Yyk, Yzk) линейного отношения определяются в процедуре калибровки, содержащей изолированную работу только одного излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln) за раз.
11. Устройство (1) освещения по п.10, в котором упомянутый только один излучатель света (L1, L2, L3, L4, Ln) измеряется при различных режимах работы во время процедуры калибровки.
12. Устройство (1) освещения по п.1, в котором датчики (D1, D2, D3, D4, Dk) содержат фотодиоды (20), покрытые слоями (21) диэлектрика из различного материала и/или различной толщины.
13. Устройство (1) освещения по п.1, которое содержит контроллер (14), который выполнен с возможностью индивидуального управления упомянутым по меньшей мере одним излучателем света (L1, L2, L3, L4, Ln) на основе оцененного характеристического значения.
14. Способ контроля за устройством (1) освещения с по меньшей мере одним излучателем света (L1, L2, L3, L4, Ln), содержащий этапы, на которых а) генерируют сигналы измерения (Si, Sik) посредством по меньшей мере двух датчиков (D1, D2, D3, D4, Dk) с различной спектральной чувствительностью, которые соответствуют отдельному световому выходу упомянутого излучателя света, b) оценивают по меньшей мере одно характеристическое значение (X, Y, Z) отдельного светового выхода этого излучателя света исходя из упомянутых сигналов измерения, причем упомянутое характеристическое значение основывается на коэффициентах разложения спектра (p1, р2, … pn, pn) упомянутого излучателя света в линейную комбинацию заданного набора базисных функций (W1, W2, W3, W4), при этом упомянутые коэффициенты (αi, αik) не идентичны сигналам измерения (Si, Sik).
15. Способ по п.14, в котором устройство (1) освещения содержит множество таких излучателей света (L1, L2, L3, L4, Ln), которые могут быть измерены отдельно, причем характеристические значения этих излучателей света основаны на коэффициентах разложения спектра (p1, p2, … pn, pn) каждого излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln) по заданным наборам базисных функций (W1, W2, W3, W4).
16. Способ по п.14, в котором устройство (1) освещения содержит по меньшей мере два таких излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln), которые могут быть измерены отдельно и для которых набор базисных функций (W1, W2, W3, W4) является одинаковым.
17. Способ по п.14, в котором базисные функции (W1, W2, W3, W4) выбираются относительно ожидаемой формы спектра, в частности колоколообразной, кусочно-линейной, как полиномы и/или как b-сплайны.
18. Способ по п.14, в котором количество базисных функций (W1, W2, W3, W4) идентично количеству сигналов измерения (Si, Sik).
19. Способ по п.14, в котором цветовая точка (X, Y, Z) излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln) вычисляется, исходя из коэффициентов (αi, αik).
20. Способ по п.14, в котором существует линейное отношение между характеристическим значением (X, Y, Z) и коэффициентами (αi, αik), причем упомянутое отношение предпочтительно описывается матрицей (Г).
21. Способ по п.14, в котором существует линейное отношение между сигналами измерения (Si, Sik) и коэффициентами (αi, αik), причем упомянутое отношение предпочтительно описывается матрицей (С).
22. Способ по п.14, в котором существует линейное отношение между характеристическим значением (X, Y, Z) и сигналами измерения (Si, Sik).
23. Способ по п.20 или 21, в котором коэффициенты (Cij, Yxk, Yyk, Yzk) линейного отношения определяются в процедуре калибровки, содержащей изолированную работу только одного излучателя света (L1, L2, L3, L4, Ln) за раз.
24. Способ по п.23, в котором упомянутый только один излучатель света (L1, L2, L3, L4, Ln) измеряют при различных режимах работы во время процедуры калибровки.
25. Способ по п.14, в котором устройство освещения содержит контроллер (14), который выполнен с возможностью индивидуального управления упомянутым по меньшей мере одним излучателем света (L1, L2, L3, L4, Ln) на основе оцененного характеристического значения.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP06101519.4 | 2006-02-10 | ||
EP06101519 | 2006-02-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008136369A RU2008136369A (ru) | 2010-03-20 |
RU2423024C2 true RU2423024C2 (ru) | 2011-06-27 |
Family
ID=38110691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008136369/07A RU2423024C2 (ru) | 2006-02-10 | 2007-02-01 | Контроль за устройством освещения |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8089221B2 (ru) |
EP (1) | EP1985156A1 (ru) |
JP (1) | JP2009526359A (ru) |
KR (1) | KR20080097452A (ru) |
CN (1) | CN101379880A (ru) |
RU (1) | RU2423024C2 (ru) |
TW (1) | TW200746887A (ru) |
WO (1) | WO2007091195A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642849C2 (ru) * | 2012-10-05 | 2018-01-29 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Способ самокалибровки осветительного устройства и осветительное устройство, выполняющее способ |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2236007B1 (en) * | 2008-01-23 | 2012-12-26 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Consistent colour calibration in led-based lighting infrastructure |
US8598793B2 (en) * | 2011-05-12 | 2013-12-03 | Ledengin, Inc. | Tuning of emitter with multiple LEDs to a single color bin |
US9128144B2 (en) * | 2010-08-10 | 2015-09-08 | Sof-Tek Integrators, Inc. | System and method of quantifying color and intensity of light sources |
JP2016075474A (ja) * | 2013-02-13 | 2016-05-12 | アトナープ株式会社 | 解析装置 |
CN105221974B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-05-31 | 清华大学 | 基于xy多项式的led自由曲面照明系统的设计方法 |
DE102016108754A1 (de) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | Schott Ag | Beleuchtungsvorrichtung mit konsistenten Lichteigenschaften |
WO2019170923A2 (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Barco Nv | Color sensor for laser projector and methods of operation |
IT201900005218A1 (it) * | 2019-04-05 | 2020-10-05 | Artemide Spa | Metodo di controllo di un sistema di illuminazione |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5965873A (en) * | 1997-09-17 | 1999-10-12 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Integrated CMOS spectrometers |
JP3508718B2 (ja) * | 2000-10-17 | 2004-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 回転角検出装置 |
US6507159B2 (en) * | 2001-03-29 | 2003-01-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Controlling method and system for RGB based LED luminary |
US20030111533A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-06-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | RGB led based white light control system with quasi-uniform color metric |
US6600562B1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-07-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of extended color sense and estimation for RGB LED illuminants |
JP4231661B2 (ja) * | 2002-05-23 | 2009-03-04 | オリンパス株式会社 | 色再現装置 |
US7148632B2 (en) * | 2003-01-15 | 2006-12-12 | Luminator Holding, L.P. | LED lighting system |
WO2004095322A2 (en) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Ugs Plm Solutions Inc. | System and method for multiple-sided surface matching with curvature continuity |
EP1649730B1 (en) * | 2003-07-23 | 2013-03-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Control system for an illumination device incorporating discrete light sources |
US7119500B2 (en) * | 2003-12-05 | 2006-10-10 | Dialight Corporation | Dynamic color mixing LED device |
-
2007
- 2007-02-01 US US12/278,956 patent/US8089221B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-02-01 CN CNA2007800050009A patent/CN101379880A/zh active Pending
- 2007-02-01 KR KR1020087022062A patent/KR20080097452A/ko not_active Application Discontinuation
- 2007-02-01 WO PCT/IB2007/050336 patent/WO2007091195A1/en active Application Filing
- 2007-02-01 RU RU2008136369/07A patent/RU2423024C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-02-01 JP JP2008553867A patent/JP2009526359A/ja active Pending
- 2007-02-01 EP EP07705758A patent/EP1985156A1/en not_active Withdrawn
- 2007-02-07 TW TW096104550A patent/TW200746887A/zh unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642849C2 (ru) * | 2012-10-05 | 2018-01-29 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Способ самокалибровки осветительного устройства и осветительное устройство, выполняющее способ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2007091195A1 (en) | 2007-08-16 |
KR20080097452A (ko) | 2008-11-05 |
TW200746887A (en) | 2007-12-16 |
RU2008136369A (ru) | 2010-03-20 |
US20100164387A1 (en) | 2010-07-01 |
JP2009526359A (ja) | 2009-07-16 |
EP1985156A1 (en) | 2008-10-29 |
US8089221B2 (en) | 2012-01-03 |
CN101379880A (zh) | 2009-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2423024C2 (ru) | Контроль за устройством освещения | |
KR101370368B1 (ko) | 색 제어되는 조명 장치 | |
US20190172415A1 (en) | Remote Color Matching Process and System | |
US6205244B1 (en) | Method for imager device color calibration utilizing light-emitting diodes or other spectral light sources | |
US7593105B2 (en) | Tristimulus colorimeter having integral dye filters | |
US6556932B1 (en) | System and method for reconstruction of spectral curves using measurements from a color sensor and a spectral measurement system model | |
JP5763626B2 (ja) | ミニスペクトロメータ用の高透過率及び広阻止帯域を有する干渉フィルタ | |
KR20090040343A (ko) | 광의 세기 및 피크 파장을 결정하는 방법 및 장치 | |
US20080266564A1 (en) | System for Multispectral Imaging | |
JP2010528420A5 (ru) | ||
US20030133117A1 (en) | Method of extended color sense and estimation for rgb led illuminants | |
JP2016105079A (ja) | 測色計の較正 | |
US20060146330A1 (en) | Color measurements of ambient light | |
JP4483496B2 (ja) | 分光反射率予測装置及び分光反射率予測方法 | |
US10458841B2 (en) | Method for processing light sensor signals and light sensor system | |
JP2006017585A (ja) | マルチチャンネル色彩計及び強度特性測定方法 | |
US20100208266A1 (en) | Tristimulus colorimeter having integral dye filters | |
WO2007091200A1 (en) | Supervision of an illumination device | |
Hirvonen | Spectrally Adjustable Radiance Source | |
Fiorentin et al. | An imaging device for multispectral analysis in the visible range | |
Stockman | Luminous efficiency, cone fundamentals and chromatic adaptation | |
Martínez et al. | Spectral variability of light-emitting diodes with angle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130202 |