TWI383278B - 使用可定址光感測器之系統、方法及裝置 - Google Patents
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Description
在一實施例中，自複數個照明區中之每一個照明區獲取一光量測值。將每一光量測值數位化，且在靠近獲取光量測值處儲存自該等數位化量測值導出之值。然後將自該等數位化光量測值導出之值傳輸至一中央控制系統，根據該中央控制系統做出之決定調節由該等照明區發出之光。於某些情況下，可藉由一光感測器封裝件獲取及傳輸該等光量測值，該光感測器封裝件具有：一光感測器，其提供一與所接收之光成正比之類比輸出；一類比－數位轉換器，其將該光感測器之類比輸出轉換成一數位值；一記憶體，其儲存一自該數位值導出之值；及一可定址通信介面，其將所儲存之值傳輸至一外部控制系統。
由固態裝置(例如發光二極體(LED)或雷射二極體)構成之照明裝置可提供一長運作壽命及一不含汞之發光構件。若由發出不同顏色之光之裝置(例如，紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)LED)構成，則此類顯示器尚能夠提供一寬廣之色域及一可選擇之色點(例如，一可選擇之白點)。然而，固態照明裝置亦可出現數個困難。舉例而言，LED之光學特性會隨溫度、驅動電流及老化而變化。在相同之製作過程中，批與批之間的LED光學特性亦能夠不同。在期望具有均勻之光強度及顏色之應用中(例如，在液晶顯示器(LCD)背光中)，通常使用一個或多個光感測器量測一光源所發出之光之強度且有時量測其顏色。然後使用感測器之量測值調節該光源之元件之驅動信號，由此來調節由該光源發出之光之強度及/或顏色。
在一實施例中，一種用於調節由複數個照明區發出之光之方法包括自每一照明區獲取一光量測值。然後將每一光量測值數位化，並且在靠近獲取該等光量測值處儲存自該等數位化光量測值導出之值。然後，將自數位化光量測值導出之值傳輸至一中央控制系統。響應該傳輸值，根據該中央控制系統做出之決定調節由該等照明區發出之光。
在另一實施例中，一種光感測器封裝件包括一光感測器、一類比－數位轉換器、一記憶體及一可定址通信介面。該光感測器提供一與所接收之光成正比之類比輸出。該類比－數位轉換器將該光感測器之類比輸出轉換成一數位值。該記憶體經組態以儲存一自該數位值導出之值。該可定址通信介面經組態以將該儲存值傳輸至一外部控制系統。
在再一實施例中，一種設備包括複數個照明區及一中央控制系統。每一照明區包括：一光感測器，其提供一與所接收之光成正比之類比輸出；一類比－數位轉換器，其將該光感測器之類比輸出轉換成一數位值；一記憶體，其儲存一自該數位值導出之值；及一可定址通信介面，其傳輸該儲存值。該中央控制系統：1)定址每一照明區之可定址通信介面並獲得由每一照明區儲存之值，及2)確定如何調節由該等照明區發出之光。
本發明尚揭示了其他實施例。
圖1闡述一種用於調節由複數個照明區(例如圖4中所示之照明區402至412)發出之光之實例性方法100。根據方法100，自每一照明區402至412獲取一光量測值102。然後將每一光量測值數位化104，並在靠近獲取該等光量測值處儲存自該等數位化光量測值導出之值106。然後，將自該等數位化光量測值導出之值傳輸108至一中央控制系統414，並根據中央控制系統414做出之決定調節110由照明區402至412發出之光。
圖2圖解說明可由方法100使用之一第一實例性光感測器封裝件200。舉例而言，光感測器封裝件200可採用一積體電路(IC)封裝件之形式。
封裝件200包括一光感測器202(例如，一光電二極體或光電電晶體)，光感測器202可提供一與所接收之光(λ)成正比之類比輸出。在某些情況下，光感測器202可對一寬廣光譜之光(例如，大多數或所有可見光)取樣。在其他情況下，可將一任選濾光器204定位在光感測器202上方以限制光感測器202所感測之光之頻寬(例如，濾光器204可僅容許紅光之一個或多個波長通過)。可採用各種途徑實施濾光器204，例如將其刷塗在光感測器202上或將其附著至封裝件200。
封裝件200進一步包括一類比－數位轉換器206，類比－數位轉換器206接收感測器202之輸出並將該輸出轉換成一數位值。在一實施例中，該數位值208隨後被儲存於一記憶體210中，記憶體210在某些情況下可採取一可定址暫存器之形式。在一替代實施例中，數位值208由一任選局部控制系統212處置，且局部控制系統212之一個或多個輸出被儲存在記憶體210中(在圖2中，由虛線路徑表示)。舉例而言，控制系統212對數位值208所實施之處置可包括將數位值208與其他值平均化，自數位值208減去一偏移量(例如，一環境光偏移量)，或增加數位值208之增益。在申請專利範圍中，在該兩個實施例下儲存於記憶體210中之值被稱作"自數位值208導出之值"。
封裝件200尚包括用於將儲存於記憶體210中之值傳輸至一外部控制系統414之可定址通信介面214。在一實施例中，可定址通信介面214可包括一可實體連接至一匯流排416之有線匯流排介面。如本文中所定義，一"有線匯流排"包括1)一由絞線構成之匯流排，及2)一由位於一印刷電路板(PCB)上之導體跡線構成之匯流排。在另一實施例中，該可定址通信可包括一無線介面。
除處置(或不處置)數位值208外，局部控制系統212尚可經組態以運作一個或多個感測器202、類比－數位轉換器206、記憶體210或可定址通信介面214。舉例而言，控制系統212可向該些組件202、206、210、214中之每一組件提供定時信號。或者，控制系統212可僅向該等組件中之某些組件(例如，類比－數位轉換器206)提供一定時信號，而其他組件可以一非同步方式運作(例如，光感測器202可連續地獲取光量測值)，或可藉由可定址通信介面214所接收到之外部刺激運作其他組件。在一實施例中，控制系統212為一時鐘電路。在一替代實施例中，控制系統212為一微處理器。
控制系統212亦可執行其他功能，例如對光感測器202之飽和偵測。
光感測器封裝件200可以各種不同之方式運作，此取決於其組件202至214如何組態。舉例而言，在一實施例中，局部控制系統212可經組態以：1)觸發類比－數位轉換器206，及2)響應一在可定址通信介面214處接收到之單一命令，藉由可定址通信介面214輸出一儲存值。在另一實施例中，控制系統212可經組態以：1)響應在可定址通信介面214處接收到之一第一命令觸發該類比－數位轉換器之運作，及然後2)響應在可定址通信介面214處接收到之一第二命令輸出一儲存值。
如其名稱所表示，可定址通信介面214可由一傳輸其位址之外部控制系統414定址。在某些情況下，外部控制系統414可傳輸該封裝件之位址，等待一響應，並隨後傳輸一命令。在其它情況下，外部控制系統414可隨同一命令傳輸該介面之位址。在另外某些情況下，外部控制系統414可傳輸一廣播命令，且可定址通信介面214隨後可隨同其位址一起返回一個或多個儲存值(或者，介面214可響應一專門定址至介面214之第二命令返回該(等)儲存值)。
如先前所討論，一濾光器204可過濾感測器202所接收之光。濾光器204可為靜態，另一選擇為，濾光器204可為動態。亦即，濾光器204可交替地過濾不同之光波長(例如，紅色，然後藍色，然後綠色)。在某些實施例中，濾光器204可採用一色輪或液晶光閥之形式。Lim等人之名稱為"使用液晶光閥過濾由一光電偵測器所接收之光之方法及設備"(Method and Apparatus Using Liquid Crystal Light Valve to Filter Light Received by a Photodetector)(代理人案號70040328－1，序列號未知，2004年10月8日提出申請)之美國專利申請案中對後者予以闡述。
若濾光器204為動態，則類比－數位轉換器206可將一系列感測器輸出轉換成數位值，其中所有值皆儲存於記憶體210中。或者，控制系統212可藉由(例如)將類比－數位轉換器206輸出之值平均化或轉換成一指示一所感測光之顏色之單一值而將該些值組合。
圖3圖解說明一可由方法100使用之一第二實例性光感測器封裝件300。封裝件300類似於封裝件200，但其增加至少一個附加光感測器302、304。以此方式，封裝件300係利用複數個光感測器202、302、304並濾光其每一個來感測一不同之光波長，而非使用一單一之以動態方式濾光之光感測器來偵測所接收之光之顏色。然後，類比－數位轉換器306多工其對不同感測器輸出之接收，或包括多個平行轉換塊，以將每一光感測器202、302、304之輸出轉換成一數位值。該些值隨後可被儲存在記憶體210中，或可由一提供一或多個替代值之控制系統212處置以儲存在記憶體210中。
圖4圖解說明一種將圖2或3中所示複數個光感測器封裝件(例如封裝件300a至f)耦合至一中央控制系統414之實例性方法400。如圖所示，可將一光源418分成複數個照明區402至412，該光感測器封裝件300a至f中之一個位於每一區402至412內。或者，光感測器封裝件300a至f之各組件無需封裝，而是僅可定位在每一照明區402至412中或靠近每一照明區402至412定位。
可將與每一照明區402至412相關聯之可定址通信介面耦合至一中央控制系統414，中央控制系統414：1)定址每一照明區402至412之可定址通信介面以獲得其儲存值，及2)確定如何調節由照明區402至412發出之光。在一實施例中，可藉由一有線匯流排416將每一區402至412之可定址通信介面耦合至控制系統414。在一替代實施例中，該可定址通信介面及控制系統414可包括無線介面。該有線或無線介面可執行各種不同之協定，包括飛利浦半導體(Philips Semiconductor)之I2
C協定、摩托羅拉(Motorola)之串行週邊介面(SPI)協定，或國家半導體(National Semiconductor)之Microwire協定。
當接收到一來自每一照明區402至412之單一光強度量測值後，控制系統414可調節由每一照明區402至412發出之光之強度。然而，若每一照明區402至412包含不同顏色之光源(例如，紅色、綠色及藍色發光二極體)，並且若控制系統414接收來自每一照明區402至412之複數個光強度量測值(例如對應於不同光波長之強度之量測值)，則控制系統414可調節由每一區402至412發出之光之強度及顏色二者。若控制系統414接收其它類型之指示光顏色之值(例如，因處置或處理由每一照明區402至412獲得之感測器值所產生)，則控制系統414亦可調節由每一照明區402至412發出之光之強度及顏色二者。
外部控制系統414可藉由(例如)產生用於調節每一區402至412之一個和多個光源之脈寬調變(PWM)驅動信號來調節每一照明區402至412之光。在一替代實施例中，外部控制系統414可指令光感測器封裝件300a至f之控制系統212如何調節自其相應照明區402至412發出之光，且控制系統212隨後可調節其照明區402至412中之一個或多個光源(例如，藉由產生PWM驅動信號)。
舉例而言，光源418可採取一用於LCD之背光形式。
200．．．光感測器封裝件
202．．．光感測器
204．．．濾光器
206．．．類比－數位轉換器
208．．．數位值
208"．．．數位值
210．．．記憶體
212．．．局部控制系統
214．．．可定址通信介面
414．．．外部控制系統
300．．．光感測器封裝件
300a．．．光感測器
300b．．．光感測器
300c．．．光感測器
300d．．．光感測器
300e．．．光感測器
300f．．．光感測器
302．．．光感測器
304．．．光感測器
306．．．類比－數位轉換器
400．．．方法
402．．．照明區
404．．．照明區
406．．．照明區
408．．．照明區
410．．．照明區
412．．．照明區
416．．．有線匯流排
414．．．中央控制系統
418．．．光源
附圖中闡述本發明之闡釋性及當前較佳之實施例，其中：圖1圖解說明一種用於調節由複數個照明區發出之光之實例性方法；圖2圖解說明可由圖1方法使用之一第一實例性光感測器封裝件；圖3圖解說明可由圖1方法使用之一第二實例性光感測器封裝件；圖4圖解說明一種可將圖2或3中所示之一光感測器封裝件陣列耦合至一中央控制系統之實例性方法。
Claims (11)
- 一種光感測器封裝件，其包括：一光感測器，其提供一與所接收之光成正比之類比輸出；一類比-數位轉換器，其將該光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；一記憶體，其儲存一自該數位值導出之值；及一可定址通信介面，其將該儲存值傳輸至一外部控制系統；至少一個額外的光感測器，其中每一個額外的光感測器經濾光以感測一不同的光波長，且每一個額外的光感測器提供與所接收之光成比例的一類比輸出；其中該類比至數位轉換器將每一個光感測器的該類比輸出轉換至一數位值；其中該記憶體儲存該等數位值之每一者；以及其中該可定址通信介面係經組態以發送該等儲存值至該外部控制系統。
- 如請求項1之光感測器封裝件，其進一步包括一局部控制系統以處置該等數位值並導出儲存於該記憶體中之值。
- 如請求項1之光感測器封裝件，其進一步包括一經組態以運作該等光感測器、該類比-數位轉換器、該記憶體及該可定址通信介面之局部控制系統。
- 如請求項2之光感測器封裝件，其中該局部控制系統係 一時鐘電路。
- 如請求項2之光感測器封裝件，其進一步包括若干濾光器，其位於該光感測器上方以限制由該光感測器感測到之光之頻寬。
- 如請求項1之光感測器封裝件，其中該可定址通信介面經組態以：i)接收一來自該外部控制系統之廣播命令，及ii)將該等儲存值與其位址一同返回。
- 如請求項1之光感測器封裝件，其中該可定址通信介面包括一無線介面。
- 如請求項1之光感測器封裝件，其中該可定址通信介面包括一有線匯流排介面。
- 一種光感測器裝置，其包括：複數個照明區，每一照明區包括：一光感測器，其提供一與所接收之光成正比之類比輸出；一類比-數位轉換器，其將該光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；一記憶體，其儲存一自該數位值導出之值；及一可定址通信介面，其傳輸該儲存值；及一中央控制系統，其i)定址每一照明區之該可定址通信介面並獲得該等儲存值，及ii)決定如何調節由該等照明區發出之光；其中每一照明區進一步包括：至少一個額外的光感測器，每一額外的光感測器均 經濾光以感測一不同之光波長，且每一額外的光感測器提供一與所接收到之光成正比之類比輸出；其中，在每一照明區中，該類比-數位轉換器將每一光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；該記憶體儲存該等數位值中之每一個數位值；及該可定址通信介面經組態以傳輸該等儲存值中之每一個儲存值。
- 一種光感測器裝置，其包括：複數個照明區，每一照明區包括：一光感測器，其提供一與所接收之光成正比之類比輸出；一類比-數位轉換器，其將該光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；一記憶體，其儲存一自該數位值導出之值；及一可定址通信介面，其傳輸該儲存值；及一中央控制系統，其i)定址每一照明區之該可定址通信介面並獲得該等儲存值，及ii)決定如何調節由該等照明區發出之光；其中每一照明區進一步包括：至少一個額外的光感測器，每一額外的光感測器均經濾光以感測一不同之光波長，且每一額外的光感測器提供一與所接收之光成正比之類比輸出；及一局部控制系統； 其中，在每一照明區中，該類比-數位轉換器將每一光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；該局部控制系統操作該等數位值並提供至少一個值以儲存在該記憶體中；及該可定址通信介面經組態以將該至少一個儲存值發送至該中央控制系統。
- 一種光感測器封裝件，其包括：一光感測器，其提供與所接收之光成比例之一類比輸出；一類比至數位轉換器，其將該光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；一記憶體，其用以儲存從該數位值得到的一值；以及一可定址通訊介面，其用以傳送該儲存值至一外部控制系統；至少一個額外的光感測器，每一額外的光感測器均經濾光以感測一不同之光波長，且每一額外的光感測器提供一與所接收之光成正比之類比輸出；其中該類比-數位轉換器將每一光感測器之該類比輸出轉換成一數位值；一局部控制系統，其操作該等數位值並提供至少一個值以儲存在該記憶體中；及其中該可定址通信介面經組態以將該至少一個儲存值發送至該外部控制系統。
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