TW201016074A - Method and apparatus for maintaining constant color temperature of a fluorescent lamp - Google Patents
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201016074 六、發明說明: 【發明所屬^技術領威】 本案係根據於2〇〇8年9月9日提出申請序號61/〇95,595 的美國臨時申請案所請求的非臨時優先權。 發明領域 本案尤指一種具有亮度調節的螢光燈系統。 【先前軒】 發明背景 螢光燈在過去20年已引領風騷作為一個用於動晝生產 及其他彩色關鍵影像應用的光源。諸多低耗電量、低發熱、 量幸的□疋〜、靜音點燈器以及高顯色性燈泡的優點 均為該科技廣為業界所接受的主因。 ‘· 近期穩定亮度調節科技的導入已帶給影像工業中昭明 «人員-個不f取的問題。那就是當螢光燈亮度侧 卵時’燈在色溫上會偏差。這種色溫偏差與調節-白織燈 泡時卻極為不同。此差別最好是視為或理解為當比較此: 種光源在-CIE色域巾的色彩追縱點。卿咖)色域具有 一黑體色溫曲線或普朗克軌跡。該曲線定義-黑體發光體 的色溫,舉例而言’―燈絲當其從自黑暗點亮直到最終亮 度或工作電壓。以照相術語來言,底片上將看到—個燈從 一深橘色光變成在最亮調暗器設定時的白光。另—方面, 螢光燈並*遵循普朗克曲線。當被調暗時,螢麵會偏離 該曲線並落於其下方。這是—個定義在賴中紫紅色量的 CIE色域區域。當調節—螢光燈時,在光譜中的唯—色差即 3 201016074 費 . 落在、..彔色/紫紅色範圍内。既然相關色溫係—數學計算,螢 =燈:像白熾燈’當事實上其色溫在低於普朗克曲線下僅 〜著縱軸偏移時,其可表達成溫度的下降。 往:熾燈的色溫差遠大於榮光燈。舉例而言,以照相術 m而5,在白熾燈下一個四倍光圈係數的調暗範圍會導致 色溫自絕對溫度3200度降到2164度,共下降1〇36度。在綠 色/紫紅色光譜中並無色差。在螢光燈下,相同的調暗範圍 會導致色溫自絕對溫度3200度降到2735度,共下降465度, 然而在綠色光譜中卻有顯著的減少。 〇 這種在綠色的光譜偏移導致數位相機或底片科技不正 確的顯色,這現象在膚色上尤其顯著。舉例而言一個較 多紫紅色的光源使一白膚色顯得不似其在一調暗的白熾燈 下般地溫暖而呈現不自然的紫紅色。如果膚色在後製作中 _ 被電子化修改,被一未調暗螢光燈照亮的背景影像將呈現 綠色,這種現象的確是不能被接受。 為了理解色差,了解一螢光燈如何被點亮的技術將是 _ 重要的。一個螢光燈係由施加多種不同破光劑於一管狀光 源的内壁所製成。當曝露於紫外光下,螢光劑會發亮。此 種螢光燈可透過水銀蒸氣在一管狀燈中建立一電製弧流來 製成。電漿弧係一建立於在燈兩相對端處的兩電極間的電 子流。如果僅是該電漿弧流可被看見,其將顯現出一藍綠 光。在一光譜分佈表上,電漿弧將顯現出大約在550nm範圍 的一極高能量尖蜂。 一螢光燈的正確顯色性被定義及特別設為在其最大光 4 201016074 輸出時。這也是螢光燈經歷最高水銀蒸氣壓之處,同時也 是當電漿弧在其最藍/綠及螢光燈在其最亮的時候。 如同白熾燈’當一螢光燈被調暗時,光輪出及絕對溫 度均下降。與白熾燈不同的是當螢光燈降溫時,燈内水銀 蒸氣壓降會導致綠色光譜及整體色溫的降低。綠色的降低 使螢光燈顯得更紫紅色。攝影師會使用一攝影用色溫古十, 例如一手執式Minolta色溫計或一 Sekonic色溫計,來量、則色 e
溫降。這些色温計會計算把光線帶回至調暗前光譜所需要 添加綠光過滤的數量。 螢光燈有一段很長的歷史使用修色膠來吸收部份在底 片上不準確顯色的光譜。直接應用於一燈具的修色膠或過 濾器的缺點則是光顯現於修色膠或過濾器上的色澤。亦即 是,人眼較現今可正確顯示或看見光線的影像科技更能感 受到有色的修色膠。這將妨礙藝術從業人士,例如藝術指 導或電影攝影師’準確評估或理解究竟色彩及色調範圍如 何會在底片上再生或數位化。 已知由習知技藝(例如,美國第7,〇14,336號專利)提供一 抵表現可見光範圍的發光二極體,可被個別地衰減以模擬 現有不同光源及其不同的光譜曲線。此專利也顯示一充滿 多個發光二極㈣管狀光源賴擬及被用在—個螢光燈管 之處。此專利也揭露-光譜上監控—已知光源的系統並接 著利用-陣列表示可見絲_發光二極體外推以得到一 相符的光〜&而’此專利似乎並不包含相關於改進一調 暗螢光燈色溫表現的任何教示,使在聰賴暗時其色彩 5 201016074 "色'皿可被料,或在其他情形用來修正來自-螢光 燈的光輸出。 在力州柏本的金像獎獲獎公司ϋη。刊。照明系統為了 多不同t/像應用所發展出準確顯色的全光譜勞光燈。這 二螢光燈雜錄㈣具有缺陷光譜的建祕上的色彩修 ^慮ϋ界已庄忍到當螢光燈調暗時,其在色溫上會變 動且光線輸出會下降。因為各燈具可被調暗至—不同的等 級’色彩變動程度會依燈具而顯著不同。對_燈光指導要 加修色膠錢色器至所有騎的燈具將需要相當多的時間 及費用方可判斷所需的滤色程度。由於膠化所致的光變色 使得藝術從業人士更不想調暗以燈。因此,調暗蟹光燈 具亮度在大多數影片及電視燈光專業人士中眼中接收度^ 高。 又 C 明内 3 發明概要 本發明闡明消除用修色膠來修正因調整榮光燈變動光 譜的需求’其允許螢紐被調暗但可維持—固定光譜分佈 及色溫。本發明也湘榮紐管壁作為散絲以掩^餘 的光源。當直視燈具時,本發明防止眼睛看見如同使用局 部施加的濾光器且當所需光譜部分被維持時的多餘不同光 源或感覺到一變色偏移。 本發_用位在-反射體-側具有綠色波長5 5 〇 η瓜的 一光源以及位於反射體另一側的一螢光燈或複數個螢光 燈。在反射體中的洞允許來自綠色波長55〇nm光源的光線穿 201016074 過該單-螢紐或複數個螢錢。本發較包括—調整相 關於螢光燈調暗程度的綠光源光強度的照明控制機制。 該反射體具有多個位於沿著燈轴線的小縫隙或小孔使 綠光可穿狀㈣。鱗反㈣⑽為—導光體且將光線 集中在中㈣或燈軸線上使該螢光燈可吸收綠光。綠光並 非直接從燈具照射出而會被看燈具的人所錢。螢光燈的 白色螢光塗層作為一散光器。
_列可利用複數個綠光發光二極體或顯示一個且有 對齊於該螢紐光譜峰值的—光科值的小而窄榮光燈。 此光譜峰料常落在或大約545至55Gnm。㈣紐被調暗 時’燈内的水_降會影_光譜的綠光部份。當綠光譜 被減少時’-個㈣迴路加人該綠光源以補償^暗榮^ 燈時光譜減弱的部份。 圖式簡單說明 圖 表; 第1圖:係-㈣—螢紐完全點亮時光譜峰值之. 第2圖:係顯示安排在-金屬基板上附加於一用於一榮 光燈系統之反射體之-陣列或矩陣式綠光發光二極體; 第3圖.係顯示導光體偏光板或小孔的細部; 第3A圖:係顯示在第3圖顯示發光二極體之橢圓形孔中 A的細部; 第4A圖··係顯示一反射體的側視圖及位於該反射體下 之發光二極體; 第4B圖:係顯示一反射體的端視圖及位於該反射體下 201016074 之發光二極體; 第5圖係顯示—透明反射體的一頂視圖及位於該反射 體下之發光二極體陣列; 第6圖·係根據本發明一利用一或更多感應器及一微處 理器之例顯示一用於一調暗螢光燈之一發光二極體 驅動器電路之〜示意圖; 第7圖’係概據本發明一利用一手調分壓器之一實施例 顯不一用& _暗螢光燈之-發光二極體驅動器電路之-不意圖。 【實施冷式】 較佳實施例之詳細說明 請參閱第1圖,一用於動畫工業型態的螢光燈被施與其 被設計的全電壓具有接近在波長550nm對人眼看似綠色的 光度峰值。當該燈被調暗時’波長550nm光譜線的光度會減 弱。此及所導致的水銀壓降會造成該螢光燈色溫從較綠變 至較紫紅。 於是,為補償此種偏移’需要加入光線至該綠光譜。 由於該螢光燈必須作為一散光器,故該綠光源的位置 相當重要。該綠光源必須敏銳地混合及吸納螢光燈的光。 如果直射綠光自燈具射出,其對人眼顯得較攝影機所錄製 的更綠。人眼感受綠色優於錄製科技,且會阻礙可見色咸 覺及色彩關係評量。 雖然此敘述強調使用—用於補償當一螢光燈被調暗時 的色溫偏移的綠光源,經由~螢光燈混合有色光的本發明 201016074 亦可修改部分勞光& 實九燈先譜使其被應用於其他狀況 吕,一些有顯示上本舉例而 闲丁上先谱缺陷的較低價燈具當用於 時可添加或補償复缺A如 知像應用 ”缺乏。卩份而得以改善。這部 發明整合紅、綠及/赤誌土 了使用本 H料及婦其光錢以❿·合 吏用相關於在此所敘述燈具所缺的光譜。舉例而言,—田 具有紅、藍及綠色成分且其色彩可被施加的控 :
制的多色光源㈣-綠色光源可被使用。這種 Z及程式控制這類發光二極體為熟習該技藝人士所^ 調暗螢光燈可引來閃_縣或_移㈣像時感為 到的閃爍燈光。-制_暗技術_用婦調暗原理2 衰減光強度’但必須小心確保—調暗操作上夠高的頻率以 避免攝影時的光閃爍。然而,此螢光燈調暗技術為眾所竭 知,故不在此贅述。 為便利起見,在下列敘述中,雖發光二極體作為一例, 但其他可產生在一所需波長的有色光光源亦可採用。下列 敘述關於一綠光發光二極體,被用來當做補償當一螢光燈 被調暗時綠色偏移的實施例。然而,運用其他色彩的發光 二極體或多色發光二極體在該螢光燈輪出的光可被根據採 用特定發光二極體及其所產生的色彩修改的情況下亦為可 請參閱第2圖,一陣列的綠光源’譬如發光二極體(21), 被安排在一基板(23)上。該基板的長度應接近需要補償的螢 光燈長度,且發光二極體大體上等距間隔。該等發光二極 201016074 體應選自可產生在波長大約550nm對人眼顯現為綠色光的 發光二極體。 請參閱第3圖,其係顯示一被使用於與螢光燈相關種類 的反射體(31)。然而,該反射體(31)被修改成包括在第3a圖 中細部圖可清楚看見的小孔(3 3 )。該等小孔應被間隔使其對 應基板(23)上該等發光二極體(21)的間距。一小孔(35)亦可 供作為與相關於下述第4a、4b及5圖的一感應器。 第4a圖顯示一具有發光二極體設於其上的反射體(31) 的一側視圖。雖然在第4a圖不可能看見小孔(33),該等小孔 (33)及發光二極體(21)必須對齊使發光二極體發出的光可 穿過該等小孔(33)。另第4a及4b圖所示為螢光燈(41)及感應 器(45)。第4a圖自側面顯示該螢光燈(41)及該反射體(31)的 安排,第4b圖除其由一端顯示螢光燈(41)外與第4a圖相似。 其相關之處為,應注意的是雖以一對燈管顯示,各螢光燈 (41)構成一稱為小型螢光燈的單一燈具。因為此原因,小孔 及發光二極體僅需沿著形成一單一小型螢光燈的該對螢光 管之一對齊即可。然而,既然任何類的螢光燈可被使用, 本發明並非僅限於小型螢光燈的使用。此外,雖未顯示, 熟悉該技藝人士將認出電源係經由自螢光燈兩端延伸出的 管腳被提供’並且一調暗控制器用來控制供給該燈的電量。 在另一實施例中,發光二極體及感應器不必設於—反 射體的一邊上,在發光二極體及感應器可被直接附加在燈 上狀況下,本發明不需使用一反射體而可被實施。唯—的 要求則是發光二極體須被安排使其所放出的光係由該螢光 10 201016074 燈所發散。 請參閱第5圖,交流電壓被用在一供應全體直流電壓給 該電路子元件的電源供應器(63)。一微處理器(65)被用來產 生一細》加於一發光一極體驅動線路(71)的脈波頻寬調變控 制信號。該微處理器根據接收自一色彩感應器(67)及/或一 亮度感應器(69)的輸入提供該功能。該調變信號控制經由變 動該發光二極體亮度的該發光二極體驅動線路(71)施加於 該等發光二極體的電量。 該亮度感應器用作正回饋至該微處理器以確保當一調 暗控制器(未顯示)被操控時,該等發光二極體產生螢光燈在 一適宜亮度的光。 在一實施例中,該色彩感應器(67)及亮度感應器(69)運 用一單一元件,例如Avago Technologies提供的一 AV02-0191ENADJD感應器,來實施。或者,一由ph〇t〇nic Dectectors所提供偵測波長在550nm±丨〇nm的的光二極體感 應器可被使用。雖然有四個燈管而僅有單一感應器被顯 示,一個燈管所測到的光譜偏移可應用於所有的燈管。 3亥光感應器/光谱量測感應器評估被螢光燈所產生的 光譜,且該程式化的微處理器調整綠光源的亮度以維持一 固定色溫。相關部份中,所需程式的細節將視所採的特定 感應器及驅動電路而定。此細節對適切了解本發明並非需 要,且亦在熟悉該技藝人士的能力範圍内。同樣地當用 來提供色彩補償時,不是該程式化的微處理器調節該綠光 源,而是自感應器(67)及/或(69)的回饋被提供至該被程式化 11 201016074 產生一被該發光二極體驅動電路(71)所使用的一控制信號 的該微處理器供電至該等發光二極體,導致提供一色彩的 該等發光二極體當被該螢光燈分散光時導致所需色彩補 償。 另一較簡單的機構(未顯示)將提供一控制迴路以監控 來自一應用於一微處理器的一調暗控制器(未顯示)的螢光 燈電流或亮度,該處理器利用由該調暗控制器提供的該等 資訊來控制該發光二極體驅動線路。雖然這可避免使用一 感應器,因其根據來自該調暗器的一輸入而非來自螢光燈 的輸出,其修正可能不準確。 請參閱第7圖,一分壓器(73)而非在第6圖中的該微處理 器及感應器的安排被利用直接控制該發光二極體驅動線路 (71)。在此例中,螢光燈調暗控制器可利用,例如對應四個 位置的許多棘爪、完全燈光輸出、一倍光圈係數調暗、兩 倍光圈係數調暗及三倍光圈係數調暗來設定。在分壓器上 的設定可設定為對應該四個可能調暗控制器設定。 雖然特定實施細節在此被提出,此細節不應解釋為限 制本根據下列申請專利範圍所定義的發明範疇。 I:圖式簡單說明3 第1圖:係一顯示一螢光燈完全點亮時光譜峰值之一圖 表; 第2圖:係顯示安排在一金屬基板上附加於一用於一螢 光燈系統之反射體之一陣列或矩陣式綠光發光二極體; 第3圖:係顯示導光體偏光板或小孔的細部; 12 * *201016074 第3A圖:係顯示在第3圖顯示發光二極體之橢圓形孔中 A的細部; 第4A圖:係顯示一反射體的側視圖及位於該反射體下 之發光二極體; 第4B圖:係顯示一反射體的端視圖及位於該反射體下 之發光二極體; 第5圖:係顯示一透明反射體的一頂視圖及位於該反射 體下之發光二極體陣列; 第6圖:係根據本發明一利用一或更多感應器及一微處 理器之一實施例顯示一用於一調暗螢光燈之一發光二極體 驅動器電路之一示意圖; 第7圖:係根據本發明一利用一手調分壓器之一實施例 顯示一用於一調暗螢光燈之一發光二極體驅動器電路之一 示意圖。 【主要元件符號說明】 21…發光二極體 23…基板 31…反射體 33、35…小孔 41…螢光燈 45…感應器 61…發光二極體電源箱 65…微處理器 63…電源供應器 69···亮度感應器 67…色彩感應器 73…分壓器 71…發光二極體驅動線路 13
Claims (1)
- 201016074 七、申請專利範圍: 1. 一種用以改善螢光燈色彩表現的系統,包含有: 一光源,相對於一螢光燈設置使來自該光源的光穿 過該螢光燈,該螢光燈則擴散發自該光源的光;以及 一控制該光源之亮度的控制器,使來自該螢光燈之 擴散光的一色溫被維持在一預定水平。 2. 如申請專利範圍第1項之系統,更包含有: 具有該光源的光穿過的一小孔之一反射體,該小孔 作為位於與該反射體相關聯的一螢光燈下的一導光 體,使來自該光源的光穿過該螢光燈。 3. 如申請專利範圍第1項之系統,其中當該螢光燈被調暗 時,該螢光燈的該色溫被維持。 4. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該控制器包含有: 設置來決定該螢光燈的色彩及亮度的至少之一的 一感應器; 與該感應器連結且組配來產生一控制信號的一微 處理器;以及 與該微處理器及該光源連接的一驅動器電路,該驅 動器電路使用該控制信號提供一電量至該光源,以維持 來自該螢光燈之光的色溫在該預定水平。 5. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該控制器包含有: 一分壓器; 一驅動器電路,與該分壓器及該光源連接,該驅動 器電路使用來自該分壓器之一控制信號提供一電量至 14 201016074 該光源’以維持來自該螢光燈之光的色溫在該預定水 平。 6.如申請專利範圍第2項之系統,其中該感應器係設置接 近該反射體中的一感應器小孔,該感應器小孔係與該螢 光燈的一軸線對齊。 7·如申請專利範圍第4項之系統,其中該感應器係一色彩 及亮度綜合感應器。 Φ 8.如申請專利範圍第4項之系統,其中該感應器係一光二 極體。 9_ 一種用以改善螢光燈色彩表現的方法,包含有下列步 驟: 提供一光源; 使該光源的光發射,而使來自光源的光穿過該螢光 燈且該螢光燈散佈自該光源發出的光;以及控制該光源的亮度使該螢光燈所I發出光的一色 溫被維持在一預定水平。 1〇.如申請專職圍第9項之料,其巾該發射步驟係經由 在-反射體中的-小孔,該小孔導引來自該光源的光。 如申請專利第9項之方法,其中當該螢紐被調暗 時,該螢光燈的該色溫被維持。 12.如申請專利範圍第9項 心万法,其中該控制步驟包含有: »又置感應益料定該螢光㈣及的至 少其一; 利用該色彩及亮 度中所決定的至少其一產生一控 15 201016074 制信號;以及 利用該控制信號提供一電量至該光源,以維持來自 該螢光燈之光的色溫在該預定水平。 13. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該控制步驟包含有: 利用來自一分壓器的一控制信號提供一電量至該 光源,以維持來自該螢光燈之光的色溫在該預定水平。 14. 如申請專利範圍第12項之方法,其中該感應器係被設置 鄰近該反射體中與該螢光燈之一軸線對齊的一個感應 器小孔。 15. 如申請專利範圍第3項之系統,其中該光源具有一預定 波長。 16. 如申請專利範圍第15項之系統,其中該預定波長係 550nm。 17. 如申請專利範圍第11項之方法,其中該光源具有一預定 波長。 18. 如申請專利範圍第17項之方法,其中該預定波長係 550nm °
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