TWI362457B - Lighting device and method for regulation - Google Patents

Description

1362457 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種照明裝置及其調整方法。 照明裝置’例如’顯示器用之背景照明或發光體用之發光 媒體，通常包含不同彩色之主光源以產生混合彩色之光，其 光以相加方式而相混合。 主光源之亮度若由於外部的影響（例如，溫度變動或老化 過程）而變動，則混合彩色光之彩色會無意中偏移。爲了使 ® 混合彩色光之彩色位置保持固定，建議使用一種回授式調整 系統，其藉助於彩色感測器來測量不同彩色頻道之亮度以及 決定、調整所造成之彩色位置。 【先前技術】 彩色感測器是可偵測一種波長範圍有限之電磁輻射所用 的構件，其例如可包含一種光二極體，光二極體設有一種濾 色器，使其只偵測一種特定之頻譜區之光。 彩色感測器之描述，校準系統之應用例子以及顯示器用之 ® 回授式調整系統（其使用彩色感測器）例如可在網頁 www.mazet.de/docl/app99l 12.pdf ’ www.mazet.de/docl/appQ3 121 .pdf , www.mazet.de/docl/app991 14.pdf 以及 www.taosinc.com/downloads/pdf/tcs230wp.pdf 中發現0 但彩色感測器具有一系列之缺點：其會在亮度測定時造成 不準確之結果且會使上述調整系統之複雜性提高。因此，商 場上只能購得一種具有特定偵測範圍之彩色感測器。偵測範 1362457 圍很少能準確地依據主光源之頻譜來調整。此外，偵測範圍 之邊界大部份是連續的且邊界不明顯。 ’ 【發明內容】 '本發明的目的是提供一種發出混合彩色之光所用的照明 裝置’彩色之光之彩色位置以較佳的方式而保持固定。本發 明的另一目的是提供此種照明裝置用之一種簡單的調整方 法。 上述目的以申請專利範圍第1項之照明裝置和第10項之 Φ 方法來達成。 照明裝置及其調整方法已描述在申請專利範圍第2至9項 或第1 1至18項中。 一種在操作時發出混合之彩色光（其包含至少二種不同之 彩色頻道）所用的照明裝置特別是包含： -第一彩色之至少一第一主光源，其光形成第一彩色頻 道， -第二彩色之至少一第二主光源，其光形成第二彩色頻 •道， -至少一感測器裝置’其定位成使感測器裝置之至少一唯 一之光感測器可接收混合彩色之光且適合用來偵測連續之 波長範圍之光之亮度，此波長範圍包含彩色頻道，光感測器 在操作時各別地且重複地對不同之彩色頻道之亮度進行測 定，以及 -一評估-及調整裝置，其在操作時評估彩色頻道之亮度 値且對具有已修正的基周期之脈波寬度調變信號進行測定 1362457 , 以控制各別之彩色頻道，使混合彩色光之彩色位置位於CIE-正規化彩色圖之一預定的區域中。· 由於感測器裝置之唯一的光感測器之偵測範圍是連續的 且包含彩色頻道之波長範圍，則可使用任意波長之主光源。 感測器裝置較佳是未含有濾色器。因此，在決定彩色位置時 可廣泛地避免不準確的發生，此種不準確會在使用彩色感測 器時發生。 爲了能以上述之感測器裝置各別地測得不同彩色頻道之 • 亮度，則彩色頻道須以已修正之脈波寬度調變之電信號來控 制。 就像此行之專家所知悉者一樣，脈波調變之信號較佳是一 種長方形信號，其在一特定時間tein之固定之基周期中導通 且在基周期之其餘時間taus中關閉。導通時間和基周期之 比tein/(tein + tauS)稱爲任務周期，其是一種以時間百分比來 表示之成份，在此成份中長方形信號導通。 本發明中該基周期須修正，以發出彩色位置調整用之方法 ® 所需的起始値。 混合彩色之光之彩色位置基本上由相加之彩色混合原理 來決定。彩色位置可藉由各別彩色之亮度之改變來改變及調 整。若彩色之亮度提高，則其在光之混合彩色上的成份亦提 高且此混合彩色之光之彩色位置偏移至該亮度已提高的彩 色之方向中。 CIE-正規化彩色圖由國際照明協會所製定且是全部彩色 位置之一種顯示圖，各彩色位置可由光譜彩色以相加方式相

(D 1362457 . 混合，這已爲此行的專家所熟知，此處因此不再詳述。 在一種較佳的實施形式中，照明裝置包含至少一紅色，綠 色和藍色之主光源，由這些光可分別形成紅，綠，藍夥色頻 道。 利用紅，綠，藍三個原色而在CIE-正規化彩色圖內形成 —種三角形，其覆蓋CIE-正規化彩色圖之大部份區域。三角 形內全部之彩色以及CIE-正規化彩色圖之大部份區域可藉 由紅’綠，藍三原色之相加性混合而產生。因此，具有紅， • 綠，藍三個彩色頻道之照明裝置之彩色位置可藉由彩色成份 之亮度之改變而任意地在彩色三角形內部中調整。 在照明裝置之一較佳之實施形式中，混合彩色光之彩色位 置所需求的區域位於白色區域中。一方面是因爲白色光（特 別是像陽光之白色光）對很多應用是需要的，且另一方面是 因爲人類眼精對白色中各種彩色之變化特別敏感，這樣特別 需要調整彩色位置。 此外，照明裝置較佳是包含至少六個主光源，其所發出的 ® 光分別形成二個紅色頻道，二個綠色頻道和二個藍色頻道， 其中感測器單元可各別地且重覆地測得各彩色頻道之亮度 且該評估-及調整單元對每一彩色頻道分別測得其脈波寬度 調變信號。彩色頻道上的雙重成份允許對該混合彩色光之彩 色位置作準確的調整。此外，此調整方法幾乎不受外部環境 (例如，由其它光源所發出的光）所影響。 上述照明裝置較佳是包含以半導體材料爲主之有機發光 二極體（〇 LED)，雷射，電致發光箔或特殊之發光二極體（簡 1362457 稱LED)以作爲主光源。 相對於白熾燈而言，上述主光源之優點是：其亮度可在不 需延遲很久之情況下即可藉由電信號之改變而改變。主光源 因此適合以已修正之脈波寬度調變信號來控制以調整其亮 度。 在一較佳的實施形式中，照明裝置之該評估-及調整裝置 包含一種微控制器，其同樣可包含一種特殊應用積體電路 (ASIC)，一處理器（CPU)，一類比計算器或一個人電腦。 微控制器特別是具有以下之優點：小型化且可使該評估-及調整裝置達成一種緊密之構造形式。此外，微控制器之特 徵是：小的功率消耗且因此散熱需求較小。 照明裝置之感測器裝置較佳是包含一種光二極體，但亦可 包含光阻，電荷耦合裝置（CCD)晶片或光電晶體。 光二極體特別適合用來偵測，此乃因其能以不同的規格以 供使用，可有利地對抗老化且對老化不敏感以及具有一種快 速的反應時間。 本發明的照明裝置可較佳地用於顯示器（特別是LCD顯示 器）之背景照明。這已爲此行的專家所知悉，此處因此不再 詳述。 LCD顯示器具有很多優點，例如，較小的構件高度和高的 解析度。但由於其作用方式而使LCD顯示器不能自我發光， LCD顯示器因此需要一種背景照明》 LCD顯示器亦可包含一種控制像素用之主動矩陣（TFT -顯 示器）。傳統式具有被動式矩陣之LCD顯示器中各LCD單元 ⑧ -10- 1362457 藉助於矩陣形式之列-和行電極所形成的配置來控制，反 之，在具有主動矩陣之LCD顯示器中每一各別的單元以一 薄膜電晶體來控制。這樣可有利地使用液晶，液晶在很短之 時間內在施加電壓時其相位不會改變。這樣可使顯示器有較 佳的對比，較大的閃爍自由度和較短的反應時間。 本發明的其它應用例如可在彩色複印機，掃描機和投影系 統（例如，捲軸機）中發現。 * 發出混合彩色光（其包含至少二個不同的彩色頻道，其中 # 每一彩色頻道以具有一系列基周期之脈波寬度調變之電信 號來控制）所用之照明裝置之調整方法之特徵是： -須分別對一脈波寬度調變之電信號之基周期進行修 正，使基周期含有第一時段，第一時段中全部之彩色頻道同 時導通， -須分別對一脈波寬度調變之電信號之基周期進行修 正，使基周期含有至少一第二時段，第二時段中至少二個彩 色頻道中只有一個導通，且分別對已導通之彩色頻道之亮度 •進行測定， -已修正的基周期（1 1)相繼地排列著而形成一種總周 期，這重複地進行，以及 -在總周期（12)形成之後，對各彩色頻道之亮度之比進行 比較且對各別已修正之脈波寬度調變之電信號之任務周期 進行調整，使混合彩色之光之彩色位置位於CIE-正規彩色圖 之一預設的區域中。 藉由使用已修正之脈波寬度調變信號，則可簡單地測得各

-11- 1362457 種値，一種調整演算法需要這些値以作爲起始値，以調整一 照明裝置之彩色位置，照明裝置所發出的混合彩色光由不同 的彩色頻道所構成，照明裝置包含一種感測器裝置（其具有 至少一光感測器），光感測器可在連續之波長範圍中測得一 種具有不同彩色之光的亮度。此外，本方法在照明裝置發光 期間可調整該照明裝置之彩色位置且同時使此照明裝置有 良好的亮度。使照明裝置之混合彩色光之彩色位置移動至一 * 預定的區域中時，不需特殊的操作模式（例如，測試模式）。 # 此外，上述簡易的調整原理可使程式化之耗費最小化且因 此可藉由一種微控制器來進行調整。 通常’光源在以直流電流來操作時在亮度和電流強度之間 具有一種非線性的關係，光源之亮度是與脈波寬度調變之信 號之任務周期成線性之關係。此種光源（例如，發光二極體） 之亮度由於上述原因而可簡易地調整，當此光源以脈波寬度 調變之信號來操作時。 脈波寬度調變之電信號之總周期較佳是包含至少一基周 ® 期，此基周期須修正，使此基周期之一時段中未有彩色頻道 導通且此一時段中背景亮度須確定。在確定一彩色頻道之亮 度値且測定該背景亮度之後，由該背景亮度之値減去一彩色 頻道之亮度値以修正此背景亮度値。這樣可使此調整方法與 環境而來的干擾（例如，由其它光源而來的光）儘可能地無關 而使此調整方法更穩定。 在基周期之時段內該彩色頻道之亮度之多個測量値較佳 是依序被接收且求得平均値以決定該彩色頻道之亮度。 ⑧ -12- 1362457 同樣，較佳是在該時段內接收該背景亮度之多個測量値且 求取平均値以決定該背景亮度。 使用平均値作爲調整演算法用之參數可有利地消除統計 誤差之影響而使該調整方法之穩定性提高。 此外，各種區段（其間須進行背景亮度-或彩色頻道之亮度 之測量）較佳是具有相同的長度，此乃因這樣可使該調整方 法簡化。 背景亮度-或彩色頻道亮度測量時的時段較佳是較各別彩 • 色頻道發光時的時段還短。亮度測量期間的時段使觀察者對 照明裝置之亮度印象變少，因此，有利的方式是該時段保持 儘可能短，以獲得一種亮度儘可能高的照明裝置。 總周期較佳是小於0.01秒。這樣會使以脈波寬度調變信 號來控制彩色頻道時所造成的亮-暗-序列和彩色交替之頻 率大於100赫。由於人類眼睛對頻率大於100赫之亮-暗-序 列或彩色交替通常不能依時間來解析，因此會產生一種儘可 /能無閃爍之影像。 ® 此外，多個基周期（其間測得一彩色頻道之亮度）較佳是在 總周期內與此種基周期（其間測得背景光束之亮度値）交替 地形成。 本照明裝置之其它優點和有利的實施形式以下將依據各 圖式來詳述。 【實施方式】 各圖式和實施例中相同或作用相同的元件分別設有相同 之參考符號。各圖式之元件原則上未按比例繪出。反之，爲 1362457 了清楚之故，有些元件之一部份已放大。 在照明裝置中，例如使用RGB發光二極體（簡稱RGB-LED) 作爲主光源1 »

Rgb-led ι是一種構件，其中在外殼中存在三個led·半 導體晶片，其發出紅光，綠光和藍光。不同彩色之光以相加 方式相混合，觀看者因此可看到混合彩色光。藉由各別彩色 亮度之改變，則可使光達成不同之彩色位置，特別是CIE_ 正規彩色圖之白色區域中的位置。 RGB-LED 1以二列方式配置在載體13中（參閱第la圖）， 使各別之光相混合。第la圖之實施例中，RGB-LED 1接合 至光導2中，其光可在光導2中相混合。 紅色之LED晶片之光形成紅色R彩色頻道，綠色之晶片 之光形成綠色G之彩色頻道，藍色之LED晶片之光形成藍 色B之彩色頻道^以脈波寬度調變之信號來控制LED晶片， 此乃因其亮度是與任務周期成線性關係且彩色頻道R，G，B 之亮度調整可簡化。 各別之彩色頻道R，G，B之亮度能以感測器裝置3來測 得，須安裝此感測器裝置3，使其可由彩色頻道R，g，B之 光所照射且其應決定各頻道之亮度値。感測器裝置3例如可 以是一種光二極體，其安裝在光導2之側面》 該評估-及調整裝置4(例如，一種微控制器）由彩色頻道 R，G，B之亮度値來決定混合彩色光之彩色位置之實際値且 將此實際値與額定値相比較。若實際値和額定値之間之差異 是在一預設之容許範圍之外’則該評估-及調整裝置4測定

-14- 1362457 且產生該脈波寬度調變信號之新的任務周期以控制各別之 彩色頻道R，G，B且將此任務周.期施加至驅動單元5之定値 的電信號上。可使用商業上常用之模組作爲微控制器。例 如，可使用一種PIC微控制器PIC18f242。 驅動單元5較佳是一種定値之電流源，其上施加該評估-及調整裝置4之脈波寬度調變信號，使不同彩色之LED-半 導體晶片在與各別之脈波寬度調變信號之各別之任務周期 相對應的時段中導通且在其餘之時間中關閉。驅動單元5在 Φ 每個受控制之彩色頻道R，G，B中包含一種驅動模組。例 如，可使用Infineon公司之1C模組TLE 4242作爲驅動模 組。此種模組使電信號保持固定，其方式是使過多的能量轉 換成熱損耗。 此外，該驅動單元5亦可包含以時脈驅動之驅動模組，其 特徵是高的效率，此乃因其不使過多的能量轉換成熱損耗β 以時脈驅動之驅動模組之電信號重疊著一種高頻信號且因 此具有高頻振盪成份。若須使高頻振盪成份較小，使該調整 ® 方法不受高頻振盪成份所影響，則同樣可使用上述之驅動模 組。 此外，第lb圖與第la圖不同之處是一種可調整之放大單 元6和該評估-及調整單元4內部中的以下各單元：類比數 位轉換器7，評估器8，修正器9以及脈波寬度調變器1〇, 其應可說明該評估-及調整單元4之各別的功能。 可調整的放大單元6之目的是使光二極體3之類比式之電 信號轉換成電壓信號且加以放大，使其可由類比數位轉換器 1362457 7來處理。可調整之放大單元6例如可爲一種具有線性特性 之反相運算放大器（OPV)。OPV產生一種由施加至其二端上 之信號所形成之差之放大信號。由於OPV以反相方式來操 作’則光一極體3受到照射時輸出電壓下降。例如，可使用 Microchip 公司的 MCP602 作爲 OPV» 光二極體3之已放大的類比信號由類比數位轉換器7轉換 成數位信號且隨後傳送至評估單元8上。評估單元8由彩色 頻道R, G，B之亮度値測得彩色位置之實際値且與預定之額 • 定値相比較。若彩色位置之實際値和額定値之間的差位於一 預定的容許範圍之外，則該修正單元9藉助於一預設之修正 策略來査明”哪一個彩色頻道R，G，玲須變成較亮或較暗”。 然後，脈波寬度調變器10產生一種具有正確任務周期之信 號且施加此信號至驅動單元5之定値之電信號上，驅動單元 5以這樣所形成的信號來控制RGB-LEDs 1。 依據第2a圖中虛擬之彩色圓，以下將描述上述之預設之 修正策略，藉此該修正單元9可查明：哪一個彩色頻道R，G， ® 6須調整成較亮或較暗。 彩色圓整個圓周顯示紅（R)，紫色（V)，藍色（B)，花青色 (C)，綠色（G)和黃色（Y)。紅，綠，藍對應於三個彩色頻道 R，G，B之彩色，其形成彩色區之角點。在二個所謂主價 (primary valence)區之間分別顯示該藉由此二個相鄰主價區 所混合而成之彩色。 以三個彩色頻道R，G，B之亮度比例爲基準，則該修正單 元可決定：最近的下一修正步驟應在哪一個”彩色方向”中進 ⑧: -16- 1362457 _ 行。有七種可能的決定，其對應於紅色（R)，紫色（v)，藍色 (B)，花青色（C)，綠色（G)，黃色（Y)和不改變（彩色圓之中 點）。 此種決定”最近的下一修正步驟應在哪一個”彩色方向”中 進行”可藉助於演算法來確定，其能以微控制器來進行。 此演算法使用正的8位元數目（型式I)，正的16位元數目 (型式II)和具有正，負符號之16位元數目（型式III)等作爲 變數。在開始此演算法之前，各別之彩色頻道R，G，B之亮 • 度之實際値XR，Xg, Xb必須存在，其由光二極體3來測得。 此外，就彩色頻道R，G，B之亮度而言須分別設有一種額定 値Yr，YG, YB以及誤差和門限値Zmax。此誤差和門限値Ζ„^χ 是誤差和（sum) Z之最大可能之値，其是各別之彩色頻道R， G, B之亮度之實際値和額定値之差所形成之和：

Zmax = Max [Z] = Max[(YR-XR) + (YG-X〇)+ (YB-XB)] 此外，在開始此演算法之前，各別彩色頻道R, G, B之實 際之任務周期AR, AG，AB之相關資訊已存在。 ® 此演算法在步驟a)至j)中進行，其在第2b圖中的流程以 數字來表示且將詳述於下： a) 使每一彩色頻道R，G，B之亮度XR，XG，之實際値 正規化成型式I之變數。 b) 步驟a)中每一彩色頻道R，G，B之亮度XR，XG，XB之 已正規化的實際値乘以實際之任務周期AR，AG，AB之各別 之値。其結果是每一彩色頻道R，G，B中型式II之變數，其 是彩色成份之一種量度。 -17- 1362457 C)使b)之値正規化成型式I之變數。 d) 求得每一彩色頻道R，G，B之亮度之額定値YR，Yg， YB和步驟c)之値之差。其結果是每一彩色頻道R，G，B之實 際之彩色誤差値，其是一種型式ΠΙ之變數。 e) 藉由步驟d)之差値之和（sum)來求得實際之誤差和 Z，其結果是一種型式II之變數。 f) 由步驟d)求得具有負符號之最大之値。若未具有負 値，則步驟f)之結果等於0。此結果是型式ΙΠ之變數。 g) 將步驟f)之値加至步驟d)之三個結果之每一個結果。 藉由此步驟，以發出由步驟d)而來之全部之彩色誤差値而成 爲型式II之正數，其中各彩色之比例保持相同。 h) 由步驟g求得具有最大彩色誤差値之彩色頻道R，G， B，其結果是型式I之變數。 i) 檢査其它彩色頻道R，G，B之一是否具有一種像步驟 g)—樣大小之彩色誤差値Z且因此須像步驟h)中所測得之 彩色頻道一樣準確地修正。當情況如此時，此修正步驟必須 在混合彩色黃色Y，花青色C和紫色V之方向中進行。步驟 g)所得之全部之値若相等，則不須進行修正。 j) 若步驟e)所得之實際誤差和Z小於一預設之最大値 Zmax，貝lj同樣不需修正。藉助於此種門限（threshold)値條件， 可在CIE-正規彩色圖內部中設定一種容許範圍，此範圍中應 存在該彩色位置。若該彩色位置存在於該容許範圍中，則不 必進行調整。若該彩色位置位於該容許範圍之外，則須進行 調整且進行相對應的修正步驟。 ⑧ -18- 1362457 此處須指出：本發明的方法當然不只藉助於上述演算法來 進行，其例如亦可藉由類似的演算法（其包括一種PID-調整 器）來進行。此種演算法通常提供以下的優點：其允許較少 的計算時間。PID-調整器是此行的專家所熟知，此處因此不 再詳述。 每一彩色頻道R，G，B以脈波寬度調變的電信號來控制且 褊· 其亮度對應於此一脈波寬度調變的電信號之分離式任務周 期。須定義一種最小可能的任務周期和最大可能之任務周 • 期，其不可更小或被超過。若下一個修正步驟例如已確定紅 色之任務周期須提高且紅色已處於完全受控制的狀態中，則 其餘之二個彩色之任務周期須下降，以便使紅色相對於其它 彩色而放大。 若不需上述之修正步驟，則首先須試圖以相同之比例使全 部之彩色頻道之亮度提高（正調整）*直到至少一彩色頻道R， G，B之最大之任務周期達到爲止（參閱第2c圖）。在此種狀 態中絕不再進行任何變化（負調整）。 0 若需在主彩色紅，綠，藍之一之方向中進行一種修正步 驟，首先須試圖使彩色頻道R, G，B之亮度提高（正調整）。 若其任務周期對應於最大可能之値，則其它二個彩色頻道之 亮度須下降（負調整）。若須在混合彩色紫色，花青色或黃色 之一之方向中進行一種修正步驟，則首先須試圖使彩色頻道 R，G，B之亮度提高（正調整）。若此種情況不可能（此乃因彩 色頻道R，G, B之一之任務周期已對應於最大可能之値），則 其它彩色頻道R，G, B之亮度須下降（負調整）。 ⑧ -19- 1362457 上述方法之優點是：每一時間之調整都對準亮度受限之彩 色頻道R，G，B。由於依據修正策略（第2 a, 2c圖）首先須試 圖以正調整來進行一所需之修正步驟，則亮度不能免除，以 達成所力求的色調。另外，通常以最大可能之任務周期來控 制彩色頻道R，G，B。 第3a圖之實施例顯示一種已修正之脈波寬度調變之電信 號以用來控制紅色R，綠色G和藍色B之彩色頻道，其可接 收該調整用之測量値。 三個脈波寬度調變信號由相同長度之基周期11所構成且 操作時在時間上未互相偏移。 基周期11劃分成長度tl之時段和長度t2之時段。時段 11用來以感測器裝置3來進行測量。時段11例如可爲數微 秒至半毫秒。時段t2是由預設的最大任務周期所構成者， 其間各彩色頻道R, G，B可導通。實際的期間t3(其間各彩色 頻道R，G，B導通）是依據評估-及調整裝置4所設定的各別 之實際任務周期而算出。 爲了測量一彩色頻道R，G，B之亮度，則在基周期1 1開 始時須存在著時段t3，其間相對應的彩色頻道R，g, B導 通，而其餘之彩色頻道R，G,B在基周期11結束時發光·。各 彩色頻道R, G，B之亮度之測量可在基周期1 1開始時在時段 11中進行。 爲了測量背景亮度’則在基周期1 1結束時全部之時段t3 須存在著。現在若在基周期開始時測量此時段11中的亮度， 則可偵測背景亮度。 第3a圖中已修正之脈波寬度調變信號之總周期12由六個 -20- 1362457 依序之基周期所組成。在第一基周期1 2時不進行任何測 量’其中在第二基周期11時測定彩色頻道R之亮度。背景 亮度在第三基周期11時測得，其後跟隨著一基周期11，此 基周期中有一綠色頻道G之亮度値。第五基周期11中亦不 進行測量’其後跟隨著一基周期11，其中須測量藍色彩色 頻道B之亮度（參閱第3b圖）。 總周期1 2具有時段t4，其由各別的基周期1 1之時段所組 成。若此時段t4小於0 . 〇 1秒，則此彩色頻道之導通和關閉 ^ 須很快速，使人類眼睛通常不會感覺有閃爍發生。 與第la，lb圖之實施例不同之處是，第4a圖之實施例中 二列RGB-LEDs 1獨立地受到控制和調整。RGB-LEDs 1之 紅’綠’藍光在每列中分別形成紅色R 1，R 2，綠色G 1，G 2 和藍色Bl，B2彩色頻道，因此總共形成六個彩色頻道ri， R2，Gl，G2，Bl，B2，其分別以已修正之脈波寬度調變之電 信號來控制。 爲了控制RGB-LEDs 1，則每列中需要一驅動單元5，因 ® 此不同於第la圖之處是需要另一個驅動單元5。 各別之彩色頻道Rl，R2，Gl，G2，Bl，B2之亮度之測量可 另外以唯一的光感測器3 (例如，光二極體）來進行。光感測 器例如配置在光導2之側面。 ' 在第4b圖之實施例中’需要六個已修正之脈波寬度調變 之電信號來控制六個彩色頻道Rl, R2，Gl，G2，Bl，B2，其 可接收各測量値，這在此六個彩色頻道Rl，R2，Gl，G2，B1， B 2受到控制且調整時是需要的。 ⑧· •21' 1362457 就像第3a圖之實施例一樣，全部之脈波寬度調變之電信 號之基周期11都是等長的且在時間上未互相偏移，其亦由 時段tl和t2所組成。時段t2指出最大可能之任務周期且時 段11是一種時間區間，其中可進行背景亮度之測量或各彩 色頻道Rl，R2，Gl，G2, Bl, B2之亮度之測量。時段tl存在 於基周期11之開始處且時段t2接在時段tl之後。時段t2 之黑色區域同樣表示時間區域t3，此時各別之彩色頻道R1， R2，Gl，G2，Bl，B2 導通。 爲了測量彩色頻道Rl，R2，Gl，G2，Bl，B2之亮度，則就 像第3a圖中之實施例一樣基周期μ中之時段t3應偏移至 區域tl中。此基周期U與另一基周期（其中在時段tl中彩 色頻道Rl，R2, Gl，G2, Bl，B2未導通）交替地存在著。因 此，總周期12包含1 2個基周期1 1。 就像上述由三個彩色頻道R, G，B擴展至六個彩色頻道 Rl, R2，Gl，G2, Bl，B2—樣，已修正之脈波寬度調變之電 信號亦可相組合以對任意其它數目的彩色頻道進行調整。 對一顯示器之平面式背景照明而言，不只可將主光源1定 位在光導2之側面，亦可將整面設置在光導2(其具有多列之 主光源1)之後（參閱第5圖）。在此種情況下，不同之彩色頻 道之亮度値亦能以多個感測器裝置3來測得，各感測器裝置 例如配置在主輻射源1之各列之間》此外，此種情況下該調 整亦能以唯一的微控制器4來進行。同步式已修正的脈波寬 度調變之調整方法因此可任意地擴充。 藉助於調整方法，則亦可使彩色位置之實際値在數秒內由 -22 - 1362457 CIE-正規彩色圖之彩色區移動至CIE正規彩色圖之白色區 中之一預定的額定値（參閱第6圖）。 不只RGB-LEDs 1可用作主光源丄，而且全部之彩色光源 (其亮度可藉助於脈波寬度調變之電信號來改變）亦可用作 主光源1°特別是除了半導體_LEDs之外，有機LEDs，電致 發光箔或雷射亦可用作主輻射源 爲了完整性，此處須指出：本發明當然不限於上述之各實 施例而是可包括本發明之範圍中依據上述基本原理所達成 之各種實施例。同時須指出：不同實施例之不同之元件可位 意地組合。 【圖式簡單說明】 第la, lb圖 照明裝置之構造圖。 第2a圖 虛擬之色圓之圖解，其具有紅色（R)，紫色（V)， 藍色（B)，花青色（C)，綠色（G)和黃色（Y)，依據 此圓來修正彩色位置。 第2b圖 此演算法之計算步驟之流程圖，藉此可決定此調 整之修正步驟。 第2c圖 一種表格，其列出第2b圖之可能的修正步驟及 其藉助於正調整或負調整而得的轉移，其中符號 +表示各別的彩色頻道之亮度增加，〇表示亮度 保持相同且符號-表示亮度下降。 第3a圖 已修正之脈波寬度調變信號，其用來控制紅色 (R)，藍色（B)’綠色（G)之彩色頻道。 第3b圖 具有多種步驟的表格，各步驟在第3a圖之各別 -23 - 1362457 之基周期時進行。 第4a圖 具有二個紅色，二個綠色和二個藍色彩色頻道之 照明裝置。 第4b圖 已修正之脈波寬度調變信號，其用來控制二個紅 色（Rl, R2)，二個藍色（Bl，B2)，二個綠色（G1， G2)之彩色頻道。

第5圖 具有多個感測器裝置之照明裝置之俯視圖和切 面圖，感測器裝置配置在主光源之混合彩色之光 區中。 第6圖 照明裝置之彩色位置在CIE-正規彩色圖上相對 於時間的關係圖，其中彩色位置藉助於調整方法 而由彩色區之彩色位置之實際値移動至白色區 之彩色位置之額定値。 【主要元件符號說明】 主輻射源 光導 感測器裝置 評估-及調整裝置 驅動單元 可調整的放大單元 類比數位轉換器 評估單元 修正單元 脈波寬度調變器 ⑧ -24 1362457 11 脈波寬度調變信號之基周期 12 脈波寬度調變信號之總周期 13 載體 (R, Rl) 紅色彩色頻道 (G, Gl) 綠色彩色頻道 (B, Bl) 藍色彩色頻道 (V) 紫色 (C) 花青色 (Y) 黃色 -25 -

Claims (1)

136-2457 ^___ ’‘ /办年卜月Y日修(更)正替換買夺 修正本 第094 1 3 3 893號「照明裝置及其調整方法/專利案 (201 1年1〇月26曰修正） 十、申請專利範圍： • 1· 一種照明裝置，其在操作時發出混合彩色光，此光包含至 少二種不同之彩色頻道（R，Rl，G，Gl，B, B1)此照明裝置 包括： -第一彩色之至少一第一主光源（1)，其光形成第一彩色 頻道（R，Rl，G，Gl，B，B1)， ® -第二彩色之至少一第二主光源（1)，其光形成第二彩色 頻道（R，Rl, G，Gl, B, B1)， -至少一感測器裝置（3)，其定位成使感測器裝置（3)之至 少一唯一之光感測器可接收混合彩色光且適合用來偵 測連續之波長範圍之光之亮度，此波長範圍包含彩色頻 道（R，Rl_，G，Gl，B，B1) ’光感測器在操作時各別地且 重複地對不同之彩色頻道（R，Rl, G，Gl，B, B1)之亮度 進行測定，以及 ® - 一評估-及調整裝置（4)，其在操作時評估彩色頻道（R, Rl, G，Gl，B，B1)之亮度値且對具有已修改的基周期 (1 1)之脈波寬度調變信號進行測定以控制各別之彩色 頻道（R，Rl，G，Gl，B, B1)，使混合彩色光之彩色位置 位於CIE-正規化彩色圖之一預定的區域中。 2.如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中具有至少一第 一 ’第二和第三主光源（1)，由其發出紅色光，綠色光和藍 色光。 1362457 3 .如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中混合彩色 色位置在CIE -正規化彩色圖之白色區域中具有— 區域。 4. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中具有至少 光源（1)，其所發出的光分別形成二個紅色頻道，二 頻道和二個藍色頻道（R, Rl, G，Gl，B，B1)，其中感 元（3)可各別地且重覆地測得各彩色頻道（R，Ri，G， B1)之亮度且該評估-及調整裝置（4)對每一彩色| Rl，G, Gl，B，B1)分別測得其脈波寬度調變信號》 5. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中具有半導j 二極體，有機發光二極體，雷射或電致發光箔以作 源（1)。 6 .如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中具有一；] 及調整裝置（4)，其包括一微控制器。 7 .如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中具有一感 置（3)，其包括一種光二極體。 8 · —種顯示器之背景照明用之裝置Λ.其特徵爲具有一 請專利範圍第1至7項中任一項之照明裝置。 9. 一種LCD-顯示器之背景照明用之裝置，其特徵爲 種如申請專利範圍第1至7項中任一項之照明裝置 10·—種照明裝置之調整方法，其在操作時發出混合彩 此光包含至少二種不同之彩色頻道（R，Rl，G， B1)，每一彩色頻道（R, Rl，G，Gl, B，B1)以具有一 周期（Π )之脈波寬度調變之電信號來控制，此照明 修正本 光之彩 預設之 六個主 個綠色 測器單 Gl, B, 胃道（R， I -發光 爲主光 重評估- 測器裝 種如申 具有一 〇 色光， Gl，B， 系列基 裝置之 修正本 調整方法之特徵是： -須分別對一脈波寬度調變之電信號之基周期（11)進行修 正，使基周期（11)含有第一時段，第一時段中全部之彩 色頻道（R，Rl, G, Gl，B, B1)同時導通’ -須分別對一脈波寬度調變之電信號之基周期（11)進行修 正，使基周期含有至少一第二時段，第二時段中至少二 個彩色頻道中只有一個導通，且分別對已導通之彩色頻 道之亮度進行測定， ••已修正的基周期（11)相繼地排列著而形成一種總周期 (12)，這重複地進行，以及 -在總周期（12)形成之後，對各彩色頻道（R，Rl，G, Gl，B, B 1 )之亮度之比進行比較且對各別已修正之脈波寬度調 變之電信號之任務周期進行調整，使混合彩色之光之彩 色位置位於CIE-正規彩色圖之一預設的區域中。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之調整方法，其中 -總周期（12)較佳是包含至少一基周期（11)，此基周期須 修正，使此基周期（11)之一時段中未有彩色頻道（R，R1， G，Gl，B，B1)導通且此一時段中背景光之亮度須測 定，以及 -彩色頻道（R，Rl，G，Gl，B，B1)之亮度値須依據該背景 光之亮度値來調整。 1 2.如申請專利範圍第1 〇或1 1項之調整方法，其中須接收多 個測量値且求得平均値，以決定彩色頻道（R，R1，G， Gl, B, B 1 )之亮度。 1362457 修正本 13·如申請專利範圍第ι〇或11項之調整方法，其中須接收多 個測量値且求得平均値，以決定該背景光之亮度値。 κ如申請專利範圍第10項之調整方法，其中基周期（丨】）中測 定各彩色頻道（R，Rl, G，Gl, B，B1)之亮度時的時段較各 別之彩色頻道（R，Rl，G, Gl, B，B1)導通時之時段還短。 15.如申請專利範圍第π項之調整方法，其中基周期（11)中測 定該背景亮度時的時段和測定各彩色頻道（R, Rl，G，G1， B，B1)之亮度時之時段一樣長。 1 6 如申請專利範圍第1 1項之調整方法，其中基周期（丨i)中測 定該背景亮度時的時段較各彩色頻道（R，Rl，G, Gl，B， B1)導通時之時段還短。 17·如申請專利範圍第10項之調整方法，其中總周期（12)之期 間小於0.0 1秒。 1 8 .如申請專利範圍第1 1項之調整方法，其中在總周期（1 2) 內交替地形成多個基周期（11)，其中一種基周期中須對各 彩色頻道（R，Rl，G，Gl，B, B1)之亮度進行測定，且另一種 基周期中須對背景光之亮度進行測定。