TWI293543B - Illumination brightness and color control system and method thereof - Google Patents

Description

1293543 九、發明說明： —【發明所屬之技術領域】 [〇1]本發明係關於一種光源壳度色彩控制系統與方法，特別 疋一種點光源(例如，多波長二極體光源）之亮度色彩控制系統及 其方法。 ~ 【先前技術】 : [〇2]目前使用的二極體光源照明模組，因為其具有高輝度、 • 無水銀、高色再現性與高細膩度等特點，使其賦予液晶面板^高 的附加價值，這也使得二極體光源照明模組的應用跨越了可攜式 電子產品的領域，迅速蔓延至交通工具（汽車、飛機與捷運等等）、 顯示益、小型投影系統及電視等領域，但是因溫度、老化等因素 所造成焭度不穩定的問題，影響了二極體光源照明模組的照明品 質，所以如何有效控制單色發光之二極體亮度，以補償其亮度不 德定的問題’進而提昇二極體光源照明模組的照明品質，已成為 鲁 未來研發的趨勢所在。 [〇3]請參照美國專利公告號第6753661號，該專利揭露一種 背光照明回授控制系統，利用多波長二極體驅動器及一組三波長 感測器讀取亮光強度及色彩分量，並進行計算，以回授控制多波 長二極體驅動器，達到亮度色彩均勻穩定之效果，此方式使用多 組二波長光感測裔讀取光強度及色彩分量，在校正上較為複雜， 且無法應用在色彩序列（color sequence)的技術上。 [04]請參照美國專利公告號第6894442號，該專利揭露一種 1293543 照明控㈣統，_多波長二鋪驅動器及多波長監視器有效讀 取二計算及㈣各波長循環職（崎；le)，以_亮度色彩 穩定之效果。但此方式所使狀多波長監視器必須配合使^多顆 不同波長的光«ϋ，因此在校正上_較為婦，而成本亦較 咼，且無法應用在色彩序列的技術上。 、[〇5]因此，如何能提供—種亮度色彩控㈣統及其方法，以 減少光源感測器的數量’進而降低控制系統的成本與簡化校正程 序，同時提昇二極體光源照明模組的照明品質，成為研究人員待 解決的問題之一。 、 【發明内容】 一 [06] ϋ於以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種照明 亮度色彩控制系統及其方法，透過單—個寬頻感測器以一時間分 工方式感測與取樣點光源的發光情形，並進行回授控制，以調整 點光源的照明亮度，藉崎健㈣統的成本。 [ία此#達上述目的’本發明所揭露之照明亮度色彩控 制系統，係依據設定的亮度色彩值婦點絲之照明亮度，包括 有：時序取樣控鮮元，肋蚊點光源的控制時序與取樣時序， 亚產生複數個控制時序，而每—控制時序係不相同；光源驅動單 凡’回應控辦序產生的驅動電流，_點光源在不同時間發光； 寬頻光源監視單元，回應取鱗序❹似取樣在—特定時間有發 光之點光狀統強度綱值；計料元，依懸度㈣健光 源強度减值之差異進行計算，以獲得—修正電流值·，以及電流 1293543 调整早7L，依據修正電紐罐光襲鮮元產生的驅動電流。 日[08]其中，照明亮度色彩控制系統更包含有：同步單元，用 ^提供同步時序給計算單元與時序取樣控制單元作為調整時序的 :考’舰/數位轉換單兀，用以轉換光源強度訊號值為-數位訊 號並輸出至計算單元。 陶另外，為達上述㈣，本發明所揭露之照明亮度色彩控 係設定—控制時序與—取樣時序，以單-個寬頻光源感 心感測點光源’並回授控制點光__亮度，包含有下列步 :回應控制時序產生一驅動電流，以驅動點光源在不同 h r，_取鱗賴取取樣在—特定 =光，賴·，·將絲紐碱值與設定亮度色彩值2 以多正電流值，·以及依據修正電流值修正驅動電流， 利用2、另夕卜’為達上述目的，本發明所揭露之實施触要在於 的光“二：式，採用一個寬頻光源感測器去感測各點光源 原強度_值’並將光源強度訊號值與設定的亮度色彩值進 =算，以回授控制點光源的照明亮度，進而將多色二極體光^ 的％、疋地混成所需色溫及強度的白光來作為照明光源。 猎由這種照日_色彩控制系統及其方法，以時間分工 ==二=頻光源感測㈣ 月冗度’而採用單一個寬頻光源感測器的優點除 7 1293543 二序較為簡易外’亦降低照明亮度色彩控制系統的製造 成太。 與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳 [12]有關本發明的特徵 細說明如下。 【實施方式】 日士 [1= 4茶照「第1圖」，係為本發明實施例之光源訊號取樣 才序不思圖，其中點光源在實務上可採用多波長二極體光源來達 成一而各波長二極體依據發光效率的不同，其二極體導通時間長 不同首先，產生第一上緣觸發訊號la，以驅動紅色光源二 亟體（圖中未示）導通—段預定時間，並於紅色光源二極體導通時 ’内進行感順取樣，以獲得紅色光源二極體產生的光源強度訊 號值。 [14]接下來，產生第一下緣觸發訊號lb，以關閉紅色光源 U 门τ產生苐一上緣觸發訊號2a ’以驅動綠色光源二極 '· 體（圖中未示）導通一段預定時間，並於綠色光源二極體導通時間 ， 内進彳了❹彳與取樣，以獲得綠色规二極體產生的絲強度訊號 值。 Π5]接下來，產生第二下緣觸發訊號％，以關閉綠色光源 一極脰同挎，產生第三上緣觸發訊號3a，以驅動藍色光源二極 體（圖中未示）導通—段賊時間，並於藍色光源二極體導通時間 内進打感顺取樣’以獲得藍色光源二極體產生的絲強度訊號 值，最後，產生第三下緣觸發訊號3b，以關閉藍色光源二極體， 8 1293543 .接者’依照紅、綠、藍色光源的驅動順序重覆進行感測與取樣， .並將辆強度賴顧職比/數轉料元12傳送至計算單元 15進仃運异’以獲传修正電流值，進而調整點光源的照明亮度。 另外’上述貫施例僅為舉例說明，並非用以限制各波長二極體光 源之發光順序、感測順序與取樣順序。 []% ί ,、?、第2圖」’係為本發明實施例之照明亮度色彩 控制系統方塊圖，包含有：光源驅動單元1〇、寬頻光源監視單元 11類比/數位轉換單元12、亮度色彩設定單元13、同步單元μ、 计异單凡15、電流調整單元16及時序取樣控制單元17。 [17] 光源驅動單元1〇，分別與電流調整單元16、時序取樣 控制單元17連接，用以回應控制時序（如「第1圖」所示）產生驅 動電流，以驅動各波長二極體光源(例如，紅色光源、綠色光源或 藍色光源)在不同時間發光，而光源驅動單元1〇實務上包含有電 流驅動電路與時序控制驅動電路。 [18] 見頻光源監視單元η，係以一時間分工 的方式，回應取樣時序感測以取樣在一特定時間有發光之各波長 二極體光源的光源強度訊號值，此光源強度訊號值在實務上通常 為類比式電壓訊號，其中寬頻光源監視單元11僅需使用單一個寬 頻光源感測器進行感測與取樣，而上述所指的·.寬頻··為必須涵蓋各 波長光源的響應能譜範圍。 Π9]類比/數位轉換單元12，與寬頻光源監視單元η連接， 用以將寬頻光源監視單元11感測到的類比式光源強度訊號值轉 1293543 換為數位訊號’並輸出至計算單元。 剛亮度色彩設定單元13，用以設定—亮度色彩值或者讀 取外部設定的亮度色彩值，而此亮度色彩值輕光源之亮度調整 夢考依據，並將其提供給計算單S15進行運算時使用。 [21]同步早π 14 ’接收—標準時脈訊號 步時序給計算單元15盥時成而心… 度王職明 考依據，藉崎計算單元15與=^=時序的參 設定==；元=峨位轉換單元…亮度色彩 號值的差異進行計算，色彩值與光源強度訊 傳送至電流調整單元i6，_正電流值 器_)來達成。十开早兀15貝務上可採用微型控制 [23]電流調整單元16，與罝 峄值驅動電流至光源驅 ， /(奸cycle)和 產生的驅動電流。 70 ’以對應調整光源驅動單元10 時序與取樣時序的時序訊號，而每一 光源的控制 f訊號傳送給光源驅動單元Π)，以工調整目^並將此 序，而時序取_制單 /、序與取樣時 器電路來達成。早U7只務上可採用計數器電路與邏輯控制 10 1293543 ㈣rif參照「第3圖」’係為本發明實施例之照曰月亮度色彩 h二、/竭流程圖’係將預先設定點光源的控制時序與取樣時 乂 口。二：—迷口又疋值儲存於快閃記憶體（flash memory)中，接著、， ^早個i頻光源感·制點統，伽授控伽光源的照 1 亮度色彩控制方法包含有下列步驟：首先，時序取 樣控制單元17讀取快閃記憶體中預先設定的控制時序，以使光源 驅鱗元1Q喃㈣㈣絲生,_電流，㈣義辆在不_ •間每光(步驟觸·’接著’寬頻光源監視單元11讀取快閃記憶體 中預先蚊的取樣時序，以時間紅的方式(如第丨圖所示)感測 以取樣在—特定時财發光之點光源的錢強度訊號值（步驟 1〇1) ’利用校正程序中所得之增益結果換算成亮度值。 [26]接下來，計算單元15將光源強度訊號值與設定亮度色 彩值進行計算，續郷正電流值(步驟觸，並將修正電=値 ，达至電流調整單元16中，以使電流調整單幻6修正光源驅動 • 早兀10產生的驅動電流，進而調整點光源的照明亮度（步驟103)。 ⑽[27]請參照「第4圖」，係為本發明實施例之寬頻光源監視 早疋之增益健球序步驟流糊，包含有：首先，依序驅動各 波長點光源(RGB)發光(步驟2〇〇);使用檢測儀器量測各波長點光 源之光源訊號強度值與色彩分量值(Lr，Lg，Lb，Xr，，知，

Yr ’ YG ’ YB)(步驟201);利用V=L*G的式子，取得寬頻光源監 視單元之光源感測器之感測電壓值(Vr，Vg，Vb)(步驟2〇2);計 算寬頻光源監視單元之增益響應值(Gr，Gg，Gb)與色彩分量值 11 1293543 < · G ( B ΥΒ)(4 _ ;將增益響應值叫， G GB)和色衫7刀量值％，Yr)、（Xq，^ 閃記憶體中（步驟204)。 B B)啫存於快

阳]猎由這觀崎度色彩控制系統及其方法，以時間分工 挣式透過早-個寬頻光源感測器分測與取樣點光源之 又讯號值’再與設定的亮度色織進行運算，明授控她光、 照明亮度，而採用單—個寬頻光源感測器的優點除了其校正 &序較為簡糾’亦降健明亮度色雜懷、統的製造成本^ 、[29]雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用 Γ艮定本發明，目像㈣者，在不_本發批精神和 乾圍内’自可作些許之更動與潤飾’因此本發明之專利保護範圍 須視本說明書請專利範騎界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明實施例之光源訊號取樣時序示意圖； 第2圖係為本發明實施例之照明亮度色彩控制系統方塊圖； 第3圖係為本發明實施例之照明亮度色彩控制方法步驟流 圖；及 第4圖係為本發明實施例之寬頻光源監視單元之增益值校正 長序步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 la 第一上緣觸發訊號 lb 第一下緣觸發訊號 12 1293543

2a 2b 3a 3b 10 11 12 13 14 15 16 17 步驟100 步驟101 步驟102 步驟103 步驟200 步驟201 第一上緣觸發訊號 第二下緣觸發訊號 第二上緣觸發訊號 第二下緣觸發訊號 光源驅動單元 寬頻光源監視單元 類比/數位轉換單元 亮度色彩設定單元 同步單元 計算單元 電流調整單元 時序取樣控制單元 回應控制時序產生驅動電流驅動點光源在不同時 間發光 回應取樣時序感測以取樣在一特定時間有發光之 點光源的光源強度訊號值 將光源強度訊號值與亮度色彩值進行計算，以獲 得修正電流值 依據修正電流值修正驅動電流，以調整點光源的 照明亮度 依序驅動各波長點光源發光 量測各波長點光源的光源訊號強度值 13 1293543 步驟202 步驟203 步驟204 取得光源感測器的感測電壓值 計算寬頻光源監視單元之增益響應值 儲存增益響應值與色彩分量值至記憶體 14

Claims (1)

1. 光源之照明亮度，包含有： 、申請專利範圍： 種照明亮度色彩控制系統， 點 係依據設定之一亮度色彩值調整 取_^_單元，物臟點光源之控制時序與-t複數個控辦序’每-該控制時序係不相同； 流^ 動單70 ’回縣—雛制時序以產生-驅動電 , ^ sf fa1|^ ; 定時Η^ί源監視單元，回應該取樣鱗感測以取樣在一特 Β有七光之該點光源之—光源強度訊號值； 里斗外I元依據該冗度色彩值與該光源強度訊號值之差 呉叶鼻一修正電流值；及 電爪.周正單元’依據該修正電流值調整該光源驅動單元 屋生之該驅動電流。 H睛專利範圍第1項所述之照明亮度色彩控制系統，其中更 一有同步單元，用以同步該計算單元與該時序取樣控制單 元0 3. 如申請專利範圍第i項所述之照明亮度色彩控制系統，其中更 包3有類比/數位轉換單元，用以轉換該光源強度訊號值為一 數位訊號並輸出至該計算單元。 4, =申μ專利乾圍第丨項所述之照明亮度色彩控制祕，其中該 寬頻光源監視單元更包含有1頻光源感測器，用以感測該點 光源之該光源強度訊號值。 15 1293543 5.=m圍第1項所述之照明亮度色 以柄_器可$細㈣之槪紐之響應能讀。 6·如申請專利範圊筮 點光源至少包項所述之照明亮度色彩控制系統，其中該 紅巴元源、一綠色光源與一藍色光源。 點 序，以控制方法，係設定一控制時序與一取樣時 光源之I明測器感測該點光源’並回授控制該 點光源在不同 士回應口亥等才工制時序產生一驅動電流驅動該 時間發光； 回應該取樣時序感測以取樣在—特定時間有發光之該點 光源之一光源強度訊號值； 將該光源強度訊號值與一設定亮度色彩值進行計算，以獲 得一修正電流值；及 依據該修正電流值修正該驅動電流，以調整該照明亮度。 8·如申請專利範圍第7項所述之照明亮度色彩控制方法，其中該 點光源至少包含有-紅色光源、_綠色光源與—藍色光源。 9.如申請專利範圍第7項所述之照明亮度色彩控制方法，其中該 寬頻光源感測器可涵蓋所驅動之該點光源之響應能嗜。 16