TW201127200A - Color control of lighting system - Google Patents

Description

201127200 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於一具有兩個 ^ 节阳调不同顏色光源之照明 . 糸統之色♦控制的方法。本發明亦關於 „ "力關於一種對應的照明系 統。 【先前技術】 近來，在增進發光二極體（LED)之亮度方面已取得較大 進步。其結果係’ LED變得；i夠亮且便宜以便在例如具有 可調整顏色之照明系統令充當一光源。藉由混合不同顏色 的LED，可產生任意數量的顏色，例如白色。一種可調整 顏色照明系統一般藉由使用一些原色而被構建，且在一個 實施例中，紅色、、綠色及藍色三個原色被使用^所產生的 光之顏色由所使料LED以及混合比率決定。為產生「白 色」，所有二個LED都須被打開。為適用於各種應用，重 要的係該照明系統經調適以發出具有一理想顏色輸出的 光。 多個照明系統已被研發，其中各種顏色的LED被組合， 且其中各個LED可被單獨駆動以便提供對從該照明系統發 出之組合光的顏色控制，以實現一適於所談論之應用的理 想顏色輸出。此控制可藉由例如校準表、溫度回饋、通量 或顏色回饋等而被執行。作為一個步驟，目標顏色點被轉 換為來自各個單獨通道之理想通量，這在該系統中存在三 個原色時為-簡單計算。然而’當—目標顏色點處於一照 明系統之光源可產线色域之外時，可施行該目標顏色點 15039l.doc 201127200 2007/042984 號中

一種方法之—實例被揭示於WO 雖然 WO 2007/〇42QSzl — + , 4之方法提供一目標顏色點之一近似 值’但其關注的係罝古h ^ 、/、有較向之顏色控制彈性的大規模照明 系統，因此理想的传样 ’、提供一種用於一複雜度更低的照明系 統之顏色控制的方n 法’该照明糸統具有一更小的顏色控制 自由度。 【發明内容】 根據本發明之—* & J.M. , . 〜、樣’上述品求藉由一種控制一照明系 統之顏色的方法而至少部份達成，㈣統包括—經組態以 便發出不同原色光的第一及第二光源，該方法包括如下步 “接&配置於—預定二維顏色座標系統中的使用者選 擇目私顏色點，分別為該第一及第二光源測定一第一及一 第二顏色點，纟中該等第-及第二顏色點被配置於該預定 一’准顏色座標系統中之一直線上；測定該第一及第二顏色 點之間之直線上的第三顏色點，㈣三顏色點具有一與該 :用者選擇目標顏色點相比最小的顏色差異；以及基於該 第三顏色點為該笛_ B^， 及第一光源測定一組顏色控制參數， 使侍由„亥f &第二光源發出的光之一混合對應於該第三 顏色點。 經由根據本發明的方法，該第三顏色點被主動測定為該 二維顏色座標系統中第-及第二顏色點之間之直線上的所 有顏色點中與該目標顏色點相比具有最小的顏色差異之一 '之 所要求的、具有一在該直線之外之目標顏

S 150391.doc 201127200 作為一位於該直線上、具有感知 顏色輸出中之最小差異的第三顏色點，其中該直線包括該 第一及第二光源能共同產生的顏色點。 在一較佳實施例中，該第三顏色點之敎可進—步包括 形成該第-及第二顏色點之間之直線上的位置與該使用者 選擇目標顏色點相比的顏色差異函數以及尋找一最小顏色 差異，該函數促進該直線上的該等點與該目標顏色點之間 的顏色差異之表達。 在具有-可用之顏色差異函數時，不同方法可用於尋找 7最小顏色差異，且在—較佳實施财，尋找—最小顏色 差異可包括為該顏色差異函數測定一等於零的導數。或 者’其亦可測定該第一及第二顏色點之間的直線與一與之 垂直並通過該目標顏色點之直線相交的點。 較佳的係’該等控制參數係取決㈣於控制該照明系統 二:源的調光(dimming)方法之類型的工作週期及驅動電 二定之至少一者。此外，本發明之方法可進一步包括為 -亥第-及第二光源之各者獲取感測器資料以便測定其等分 =的顏色點。该等原色點可因此基於感測器資料而被測 疋。利用此等回饋能力，反映電流情況 明系統檢索，藉此可執行適於這些情況的手段。舉例來、 ί初始值可被儲存於該照明系統中並根據操作期間的該 寺測量而被更新。 較佳的係，該預定二維顏色座標系統可對應於⑽⑽ ，員色座標系統。該c删76顏色座標系統之二維圖式為色 I50391.doc 201127200

度圖其中δ玄等顏色具有一固定的光度（lightness)。該CIE 1976顏色座標系統的優點在於在可感知顏色差異及此座標 系統中之顏色點之間的幾何距離之間具有一良好的相關。 根據本發明之另一態樣，提供一種照明系統，其包括一 經組態以發出不同原色的第-及第二光源；-偵測由該第 一及第一光源發出之光的感測器：以及一控制單元該控 制單兀絰組悲以接收一配置於一預定二維顏色座標系統中 之使用者選擇目標顏色點以便分別為該第一及第二光源測 定一第一及一第二顏色點，其中該第一及第二顏色點被配 置於該預定：維顏色系統中之―直線上以測定在該第一及 第一顏色點之間之直線上的第三顏色點，該第三顏色點與 »亥使用者選擇目標顏色點相比具有—最小顏色差異；基於 該第二顏色點為該第一及第二光源測定一組控制參數，使 得由該第一&第二光源發㈣光之一混合對應於該第三顏 色點。利用此-照明系、统，可實現關聯本發明之第一態樣 而描述的相似效果。 本心月之其他特徵及優點在研習所附之申請專利範圍及 如下之彳田述時變得顯而易見。技術熟練者可理解本發明的 不同特徵可被組合以產生除描述於下之實施例之外的實施 例而不脫離本發明的範圍。 【實施方式】 本發明現將參考所附之圖式而被更全面的描述於此，在 該等圖式中顯示本發明當前的較佳實施例。然巾，本發明 可以許多不同形式實施且不應被理解為受限於此處提到的

S I5039I.doc 201127200 該等實施例；相反，這些實施例係為透徹及完整並將本發 明之範圍完整地向技術熟練者表達之目的而被提供。相似 的元件標號係指相似的元件。， 現特定參考圖1，其顯示一種示例性照明系統丨〇，該系 統10包括一第一光源1及一第二光源2。該第一光源1在此 包括一與磷組合的單個LED 3，其經調適以基本上發出白 光。s玄第二光源2在此包括三個LED 4’其各者經調適以基 本上發出紅光。因此，該第一光源1發出一第一原色，而 該第二光源2發出一第二原色。本發明之範圍自然涵蓋發 出除圖1所示之原色之外之原色的LED之組合。 顏色感測斋5及一溫度感測器6可被提供。該顏色感測 斋為一經調適以給出被發射之光之顏色座標（例如cIE χ、 Υ)的感測器，即用以測量個別原色的顏色座標。該溫度感 測器6可經調適以測定該等LED 3、4之一周圍溫度及/或一 基板溫度。此外’一經調適以給出所發射之光之一單一通 量數的通量感測器7可被用於一驅動及測量架構，該架構 允許分別測定該等兩個光源丨及2之通量。該通量感測器7 之光譜敏感度須已知以便能從其讀數做出基本計算。該通 量感測器可為一光度計量通量感測器，其具有一類似於人 眼敏感度的光譜敏感度，或者一輻射計量通量感測器，其 具有一由該感測器之材料特性決定的光譜敏感度。應注意 上述感測器分別被提供於該等光源丨、2附近以便為該等 LED 3、4之各者提供一光通量及/或顏色之測量值。 在所顯示的實施例中，提供一控制單元8，其可經調適 150391.doc 201127200 以從該等感測器5、6、7接 ^ ^ ^ _ 、里值及一預定目標顏色。 5亥控制早凡8可包含一微處理器 '微控制器、可程式數位 信號處理器或另一個可彡。+ # 』枉式數位 a、 個了耘式裝置。該控制單元8亦可或者 作為替代而包含一特殊應用 一 可程式可程式閉陣列或 努了％式邂輯裳置或—數位信號處理 其中在控制單元8包含一諸 5§ -¾ -T 〇. 上这之微處理器、微控 制态或可耘式數位信號處理 虛拥哭ϋ 』往八衷置的情況中，該 處里。。了進一步包含控制該可 — 飞衷置之私作的電腦可執 灯代碼。右該控制單元8包括一 MU . ^ 4如上述之微處理器或微 工制窃的可程式裝置，該處理器可進一牛j k .,Λ ^ JO 』進步包括控制該照明 :㈣的電腦可執行代碼。該控制單元8可額外包 括一调郎器，1,篦__ q g . 隹 第—光源卜2之工作週期及/ 或電流位準能被調整 入1明系統Π)可進—步包括—使用者介面9。該使用者 :面可包含諸如独及可調整控制項的使用者輸入裝 —信號或電壓，例如一對應於-高數位狀態或 -數位狀L的數位信號。如果該電壓為—類比電壓形式， -類比-數位轉換器(A/D)可被用於將該電壓轉換為一可使 用的數位形式(未顯示)。經由該使用者介面9 選擇一理想顏色。 圖2顯示表達於二維空間咖1976 11，”，中的顏色空間色 度圖20，其顯示以m 員不以邛广CP2、cPt、cP3表示的顏色點。cp] 為該第—光源1產生的顏色點’❿為該第二光源2產生的 顏色點。發出兩個原色光的光源具有一在顯示於W及…

S 150391.doc 201127200 之間之直線21上某處的的組合光輸出。CpT為目標顏色 點’ ep3為本發明之方法測定的顏色點，其為在該顏色空 間中之直線上具有離該目標顏色點cpT之最小距離的顏色 點。 圖3顯示測定一將被所顯示之實施例的照明系統1〇輸出 的第一顏色點cp3的例示步驟。舉例來說，當執行於該照 明系統10之控制單元8中時，該等步驟可被一電腦程式執 订。應注意如下步驟中的一些可以除建議之外的順序執 行，甚至同時執行。 在使用中，該理想顏色被測定，該照明系統丨〇應提供此 理想顏色之光。因此，在一第一步驟3〇〇中，一代表一理 想叹疋點的目標顏色點cpT輸入值可被識別。在所描述的 貫轭例中，此值可從該使用者介面9檢索，然而技術熟練 者可理解該值亦可從例如另一個電氣系統或從預定設定衍 生。被檢索的目標顏色點cPt在此位於包括可被該照明系 統呈現之顏色點的直線2 1旁邊。 在次一步驟301中，為識別該第一及第二顏色點cPl、ep2 之當前位置，較佳的係獲取來自至少—個溫度感測器6、 顏色感測器5及通量感測器7之一者或一組合的測量值。此 外，為檢索測量值以測定該等顏色點之值，從標稱值或從 。亥明系統10之校準獲头〇的初始預定值可被使用。該等兩 個光源在;^稱電流的標稱通量一直被該系統知曉，其採取 才又準矩陣之形式。該校準矩陣可以兩個形式使用，例如 A及B，其中6形式可藉由三個CIE 1931三色值X、Y、Z及 150391.doc 201127200 CIE 193 1顏色座標χ、y之標準計算規則而從A形式計算得 出且反之亦然，例如： A = λ1 λ2 ，Β = η η >，1 )，: a a ’ & %，乃 %，其中 i = 1，2 然後，在步驟302中，該等顏色點cpi ' eh、cpT被測定 並被映射至該二維空間CIE 1976 u，、v，中。該等顏色點藉 由根據如下標準轉換式而轉換的邛尸叫、A、cP2=u,2、v,2 及cpT=u’T、V’T而給出 = ，其中 i = l，2，T . 然後，在步驟303中該第三顏色點根據如下而被被測 定亦即，s亥第—及第二顏色點之間的直線可利用一參數 (X而描述。 (tt) = u、+ ct(w’2 — 〇'⑷= A在接下去的步驟303a中一顏色差異函數被形成，其描述 «亥直線上的點及目標顏色點cpT之間的距離D，其由如下公 式給出： (u,r_ 14,(°〇)2+ -取'〇)): 艮d下2歹】^驟3〇31?中，忒差異函數相對於α等於〇的導數， 17也〇 ~〇，被測定以尋找具有離目標顏色點CPt最小距離 的α之值： α = -r! )(^7-r!) f.J___^ r ^ t /.- "* 150391.doc •10· 201127200 在步驟303c中， 在11及ν·之公式中替代α的值給出該第三

X、y座標框：

該照明系統1 〇之LED 3、 剌參數，其在本實例中為用於控制 、4的脈寬調變波形之工作週期（如 上述’該等控制參數可為取決於用於控制該照明系統之光 源的調光方法之類型的驅動電流設定）。利用來自該校準 矩陣之B形式的輸入，可實現如下等式： [D1Y1 = Υ7 I ^ι·^ι = jV, = y, .' i * 其給出

Di = Yr

D: = YT 或者’直流電（dc)調變所需的驅動電流可以一種相似方 法計算。 即使本發明參考其具體示例性實施例而被描述，對於技 術熟練者來說顯而易見的係許多不同的替代、修改及類似 物。在研習該等圖式、該揭示内容及所附之專利申請範圍 後’實踐本發明的技術熟練者可理解並做出對所揭示之實 施例的改變。 150391.doc 201127200 此外，在該等技術方案中，用語「包括_ 元件或步驟，不定冠詞「一」不排除複數。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一種根據本發明之當前較佳實 統； 圖2顯示一顏色空間色度圖；及 圖3為根據本發明的方法步驟之一流程圖 【主要元件符號說明】 並不排除其他 施例的照明系 1 第一光源 2 第二光源 3 LED 4 LED 5 感測器 6 感測器 7 感測器 8 控制單元 9 使用者介面 10 照明系統 20 二維顏色座標系統 21 直線 cpi 第一顏色點 cp2 第二顏色點 cp3 第三顏色點 cpT 目標顏色點 150391.doc -12·

Claims (1)

1. 201127200 七、申請專利範圍： 1. 一種用於一照明系統（1〇)之顏色控制的方法該系統包 括一第一光源（1)及一第二光源（2)，該等光源經組態以 便發出不同的原色光，該方法包括： 接收（300)—配置於一預定二維顏色座標系統（2〇)中的 使用者選擇目標顏色點（CpT); 分別為該第一光源（1)及該第二光源（2)測定（3〇2) 一第 一顏色點（cPl)及一第二顏色點（CF>2)，其中該第一顏色點 (cpO及該第二顏色點（cp2)被配置於一在該預定二維顏色 座標系統（20)中的直線上； 測定（303)—在該第一顏色點（cp】）及該第二顏色點（cp2) 之間之線上的第三顏色點（CP3)，該第三顏色點（cp3)具有 與該使用者選擇目標顏色點（cpT)相比的最小顏色差 異；及 基於該第三顏色點（CPS)為該第一光源（1)及該第二光源 (2)測定（304)—組控制參數（Di、d2)，使得該第一光源 (1)及邊第二光源（2)發出的光之一混合對應於該第三顏 色點（cp3)。 2. 如請求項】的方法，其十該第三顏色點（cp3)的該測定包 括.形成（303a)在該第一顏色點（cpi)及該第二顏色點 (邛2)之間之該線上的位置與該使用者選擇目標顏色點 (cpT)相比之一顏色差異函數並尋找一最小顏色差異。 3. 如請求項2的方法，其中尋找一最小顏色差異包括：為 該顏色差異函數測定（303b)—等於零的導數。 15039l.doc 201127200 4·如則述凊求項中任-項的方法，其中該等控制參數(Dl、 D2)為工作週期及驅動電流設定之至少一者。 5’如叫求項卜2或3的方法，其進一步包括為該第一光源 (1)及肩第一光源（2)之各者獲取（301)感測器資料以便測 定其等分別的顏色點（epi、ep2)。 ， 月求項1、2或3的方法’其中該預定二維顏色座標系 · 統（20)對應於CIE 1976顏色座m ' 7· —種照明系統（1〇),其包括： 經組態以便發出不同原色之光的—第—光源⑴及一第 二光源（2); 一用於偵測由該第—光源（1)及該第二光源（2)發出之 光的感測器（5、6、7);及 控制卓元（8)’其經组態以 接收一配置於一預定二維顏色座標系統（2〇)中的使 用者選擇目標顏色點（CpT); 分別為該第一光源（1)及該第二光源（2)測定—第一 顏色點（ePl)及-第二顏色點（听），其中該第—顏色點 (CP!)及該第二顏色點（eh)被配置於該預定二維顏色座 標系統（20) _之一直線上； 測定一在該第一顏色點（cpi)及該第二顏色點（eh)之 間之該線上的第三顏色點（叩3)，該第三顏色點（印3)具 * 有一與該使用者選擇目標顏色點（CPT)相比的最小顏色 差異，及 基於該第二顏色點（CP3)為該第一光源及該第二光 150391.doc .2. £ 201127200 =:定一組控制參她、D2)，使得該第一光源⑴ 點光源⑺發出的光之―"合對應於該第三顏色 8.如 凊求項7的照明系統（1〇)，置 測定勺^ ” 亥第二顏色點（cP3)之該 、 己* •形成在該第一顏色更占fen、分哲 u(cpi)及邊第二顏色點 曰之该線上的位置與該使用者選擇目標顏色點 CP二目比之—顏色差異函數並尋找—最小顏色差異。 9.如:月求項8的照明系統（1〇)，其中尋找一最小顏色差異包 括為該顏色差異函數測定一等於零的導數。 1〇·如請求項7到9中任一項的照明系統〇〇)，其中該等光源 (1、2)包括 LED(3、4)。 Π·如請求項9的照明系統（1〇)，其中該第一光源（1)包括至 少一個紅色LED (3)，及該第二光源（2)包括至少一個與 遠端磷（remote phosphor)組合的藍色LED (4)。 150391.doc