TWI436153B - 投影機及相關控制方法 - Google Patents

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投影機及相關控制方法
本發明相關於一種投影機及相關控制方法，尤指一種在不同運作模式下提供最佳化的熱能控制和投影品質之發光二極體投影機及相關控制方法。
投影機常常應用在一般的會議簡報場合或是家庭劇院中，主要種類包含陰極射線管(cathode ray tube,CRT)投影機、液晶顯示(liquid crystal display,LCD)投影機、數位光源處理(digital light processing,DLP)投影機、單晶矽液晶顯示面板(liquid crystal on silicon,LCOS)投影機等。不論是上述何種類型之投影機，都需要在其光學系統中設置光源。傳統投影機常使用高壓汞燈來作為光源，雖然有高亮度之優點，但價格高、體積大，且使用壽命短。相較之下，發光二極體(light emitting diode,LED)光源具有體積小、耗電量低、發光效率高、高度色彩表現和反應速度快等優點，因此發光二極體投影機也越來越普及。
第1圖為先前技術中一LED投影機100之功能方塊圖。LED投影機100包含一LED光源10、一驅動電路20、一散熱裝置30、一控制器45、一系統熱能感測器50，以及一LED熱能感測器55。LED光源10可包含紅綠藍三色發光二極體，如相關領域具備通常知識者所熟知，發光二極體在導通時順向電壓(forward-biased voltage)VF 和順向電流(forward-biased current)IF 之值為非線性關係。由於環境溫度和製程對順向電壓VF 的影響較大，因此驅動電路20一般會提供固定值之順向電流IF 以驅動LED光源10。系統熱能感測器50可監測LED投影機100運作時之整體溫度，而LED熱能感測器55則可監測LED光源10產生的熱能。控制器45可依據LED熱能感測器55提供之溫度資訊來控制散熱裝置30，若偵測到LED光源10過熱，控制器45可提升散熱裝置30的運作效能以加速排熱。
為了精確地監測LED光源10產生的熱能，先前技術之LED投影機100需額外設置LED熱能感測器55，造成成本增加。
本發明提供一種控制一投影機之方法，其包含提供一驅動訊號以驅動該投影機之一光源；依據該光源運作時之一量測訊號來提供一第一熱能特性；以及套用該第一熱能特性以控制該投影機之一散熱裝置。
本發明另提供一種投影機，其包含一光源；一驅動電路，用來提供該光源運作所需之一驅動訊號；一散熱裝置，用來排散該光源運作時所產生之熱能；以及一控制模組，用來依據該光源運作時之一量測訊號來決定一第一熱能特性，並套用該第一熱能特性以控制該散熱裝置。
第2圖為本發明中一投影機200之功能方塊圖。投影機200包含一光源15、一驅動電路20、一散熱裝置30、一控制模組40、一系統熱能感測器50，以及一影像調整電路60。投影機200可在一正常模式和一靜音/省電模式下運作，其中在靜音/省電模式下投影機200運作時之產生的噪音或消耗能量需低於預定值。本發明投影機200中各元件之運作在說明書後續內容中將有更詳細說明。
在本發明實施例中，光源15可為一LED光源或其它種類光源，以下以LED光源來作說明，但不限定本發明之範疇。
第3圖為本發明投影機200運作時之流程圖，其包含下列步驟：
步驟310：提供一順向電流IF 以驅動光源15，執行步驟320。
步驟320：量測光源15之順向電壓VF ，執行步驟330。
步驟330：依據順向電壓VF 之值來提供一第一熱能特性(thermal profile)，執行步驟340。
步驟340：判斷在投影機200目前運作模式下是否允許套用第一熱能特性：若是，執行步驟350；若否，執行步驟360。
步驟350：套用第一熱能特性以控制散熱裝置30，執行步驟370。
步驟360：套用符合投影機200目前運作模式之一第二熱能特性以控制散熱裝置30，執行步驟370。
步驟370：判斷投影機200之操作溫度是否在一預定範圍內：若是，執行步驟320；若否，執行步驟380。
步驟380：依據投影機200之操作溫度來調整順向電流IF 之值，執行步驟390。
步驟390：依據順向電流IF 之值來調整影像參數，執行步驟320。
光源15可包含紅綠藍三色發光二極體，投影機200可利用一個三相訊號依序控制紅光發光二極體、綠光發光二極體，以及藍光發光二極體以高於人眼視覺暫留頻率之頻率來發光。因為人眼視覺暫留，此快速切換會產生混光的效果以映射出彩色影像。如前所述，為了降低環境溫度或製程對亮度的影響以及提供穩定亮度，發光二極體一般使用電流驅動，因此在步驟310中，驅動電路20可輸出一預定值之順向電流IF 至光源15。
散熱裝置30可為一風扇，通常設置於光源15附近以協助將光源15產生的熱能排出。散熱裝置30之轉速越快，排熱能力越好，但是噪音量和能量消耗也越大。因此，當投影機200在靜音/省電模式下運作時，散熱裝置30需以較低轉速來運作，以符合低噪音或低耗能的要求。
控制模組40包含一記憶體42和一處理單元44。記憶體42內存包含複數組熱能特性之一對照表，每一熱能特性包含在一特定順向電壓下散熱裝置30之運作效能，如第4圖所示。在第4圖中，TH1 ～THn 代表熱能特性(n為大於1之整數)，VF1 ～VFn 代表光源15順向電壓之不同量測值，RPM1 ～RPMn 代表在不同順向電壓量測值下散熱裝置30之相對應轉速，dB1 ～dBn 代表在不同轉速下散熱裝置30之噪音量，而PW1 ～PWn 代表在不同轉速下散熱裝置30之能量消耗。RPM1 可為散熱裝置30之最低轉速，RPMn 可為散熱裝置30之最高轉速，dBn 可為投影機200運作時能容忍之最大噪音量，而PWn 可為散熱裝置30運作時能容忍之最大耗能。
如相關領域具備通常知識者所熟知，發光二極體在導通時之順向電壓越高，其產生的熱能越多。因此，本發明會針對不同順向電壓之量測值來決定散熱裝置30之效能，進而提供複數組熱能特性。在第4圖所示之實施例中，若是VF1 <VF2 VF3 <...<VFn ，則RPM1 <RPM2 <RPM3 <...<RPMn 、dB1 <dB2 <dB3 <...<dBn 且PW1 <PW2 <PW3 <...<PWn 。另一方面，假設投影機200在靜音/省電模式下運作時，其噪音量不能高於dB3 或能量消耗不能高於PW3 ，則在靜音/省電模式下可允許套用熱能特性TH1 ～TH3 ，但不允許套用熱能特性TH4 ～THn 。在正常模式下可允許套用所有熱能特性TH1 ～THn 。
處理單元44可在步驟320中量測光源15之順向電壓VF ，並在步驟330中依據順向電壓VF 之值和記憶體42內存對照表中提供第一熱能特性。假設量測到之順向電壓為VF4 ，第一熱能特性TH3 則對應於將散熱裝置30之轉速設定為RPM4 。
接著，處理單元44可在步驟340中判斷在投影機200目前運作模式下是否允許套用第一熱能特性。假設投影機200係在正常模式下運作，且量測到之順向電壓為VF4 ，此時步驟340中會判定可允許套用第一熱能特性TH4 ，因此會接著執行步驟350以套用第一熱能特性TH4 來控制散熱裝置30；假設投影機200係在靜音/省電模式下運作，且量測到之順向電壓為VF4 ，此時步驟340中會判定不可允許套用第一熱能特性TH4 ，因此會接著執行步驟360以套用符合目前靜音/省電模式之第二熱能特性(例如TH3 )來控制散熱裝置30。
在步驟370中，本發明之投影機200可利用系統熱能感測器50來監控其整體操作溫度。若投影機200之操作溫度在預定範圍內，代表此時套用之熱能特性能提供足夠散熱，此時會再次執行步驟320以隨時監控光源15之順向電壓VF 。
若投影機200之操作溫度低於預定範圍，代表散熱裝置30仍有能力排熱。因此，驅動電路20可在步驟380中依據投影機200之操作溫度來提升順向電流IF 之值，進而增加發光效率和提升亮度。
若投影機200之操作溫度高於預定範圍，代表此時散熱裝置30套用之熱能特性並無法提供足夠排熱。排熱能力不足可能是因為光源15之順向電流IF 過高，即使套用對應至最高轉速之熱能特性(例如THn )亦無法有效排熱。或者，散熱能力不足的原因亦有可能是需要在靜音/省電模式下運作，因此需強制套用轉速較低之熱能特性。因此，驅動電路20可在步驟380中依據投影機200之操作溫度來調降順向電流IF 之值，以降低光源15所產生的熱能。
如前所述，光源10之順向電流IF 和其亮度成正比。為了維持在不同順向電流IF 下的投影品質，影像調整電路60會在步驟390中依據順向電流IF 之值來調整影像參數。在本發明之實施例中，影像調整電路60可依據順向電流IF 之值來調整影像訊號之伽瑪曲線(gamma curve)或RGB增益值。若在步驟380中調降順向電流IF 之值，影像調整電路60可套用暗景加強的伽瑪曲線來提高影像暗景亮度，或是提高影像訊號之RGB增益值(乘以順向電流IF 調降比例之倒數)以增加影像的顏色亮度。另一方面，影像調整電路60亦可加入過飽和控制，亦即調升RGB增益值後整體畫面飽和畫素(例如灰階值大於255)數目不能超過一預定值。
本發明之投影機200在運作時，可依據光源15之量測訊號(例如LED光源的順向電壓VF )來提供相對應之熱能特性以控制散熱裝置30，並依據投影機200之操作溫度來調整驅動訊號(例如LED光源的順向電流IF )之值，再依據順向電流IF 之值來調整影像參數，因此在不同運作模式下皆能提供最佳化的熱能控制和投影品質，且能應用在不同類型的投影機光源。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧LED光源
15‧‧‧光源20驅動電路
30‧‧‧散熱裝置
42‧‧‧記憶體
44‧‧‧處理單元
45‧‧‧控制器
50‧‧‧系統熱能感測器
55‧‧‧LED熱能感測器
60‧‧‧影像調整電路
100、200‧‧‧投影機
310~390‧‧‧步驟
第1圖為先前技術中一LED投影機之功能方塊圖。
第2圖為本發明中一投影機之功能方塊圖。
第3圖為本發明投影機運作時之流程圖。
第4圖本發明中熱能特性之示意圖。
310～390．．．步驟

Claims (14)

  1. 一種控制一投影機之方法，其包含：提供一驅動訊號以驅動該投影機之一光源；依據該光源之運作輸出一順向電壓；以及根據該順向電壓控制該投影機之一散熱裝置。
  2. 如請求項1所述之方法，其另包含根據該順向電壓調整該驅動訊號以改變該順向電壓。
  3. 如請求項2所述之方法，其中根據該順向電壓調整該驅動訊號以改變該順向電壓係根據該投影機之操作模式及該順向電壓調整該驅動訊號以改變該順向電壓。
  4. 如請求項1所述之方法，其另包含：量測該投影機之一操作溫度；以及依據該操作溫度來調整該驅動訊號之值。
  5. 如請求項1或4所述之方法，其另包含：依據該驅動訊號之值來調整該投影機之一影像參數。
  6. 如請求項1所述之方法，其另包含改變該投影機之操作模式。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該光源係為一發光二極體(light emitting diode,LED)光源，提供該驅動訊號係提供一順向電流(forward-biased current)。
  8. 一種投影機，其包含：一光源，該光源於運作時會輸出一順向電壓；一驅動電路，用來提供該光源運作所需之一驅動訊號；一散熱裝置，用來排散該光源運作時所產生之熱能；以及一控制模組，用來依據該順向電壓控制該散熱裝置。
  9. 如請求項8所述之投影機，其中該控制模組包含：一記憶體，儲存有一對照表，包含該投影機之複數組熱能特性；以及一處理單元，用以根據該對照表將該順向電壓對應至該散熱裝置的運作。
  10. 如請求項8所述之投影機，其另包含：一系統熱能感測器，用來量測該投影機之一操作溫度，其中該驅動電路另依據該操作溫度來調整該驅動訊號之值。
  11. 如請求項8或10所述之投影機，其另包含： 一影像調整電路，用來依據該驅動訊號之值來調整該投影機之一影像參數。
  12. 如請求項8所述之投影機，其中該散熱裝置係為一風扇，該控制模組係依據該第一熱能特性來控制該風扇之一轉速。
  13. 如請求項8所述之投影機，其中該光源係為一發光二極體光源，該驅動訊號係該發光二極體光源運作所需之一順向電流。
  14. 如請求項8所述之投影機，其中該驅動電路係依據該順向電壓調整該驅動訊號。
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