專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制基于led的照明系統(tǒng)的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)已激起了人們將其應(yīng)用于照明的興趣。不同于屬于寬帶黑體輻射器的白熾光源，LED所產(chǎn)生的光的光譜相對(duì)較窄，該光譜受用于制成該裝置的半導(dǎo)體材料的帶隙寬度的支配。一種使用LED來(lái)制作白色光源的方法是將紅色、綠色及藍(lán)色(RGB)LED相組合以產(chǎn)生混合(例如白色)光。當(dāng)該種基于RGB的光源中每一種顏色的相對(duì)量稍有不同時(shí)，均會(huì)表現(xiàn)為在光中出現(xiàn)色移。在使用一基于RGB的光源來(lái)取代現(xiàn)有光源時(shí)，要求光的顏色受控且在設(shè)備使用期限內(nèi)保持恒定。
基于RGB的光源廣泛應(yīng)用于液晶顯示器(LCD)的背光照明、商用冷藏設(shè)備照明、白光照明及其他應(yīng)用。某些應(yīng)用會(huì)要求較其他應(yīng)用更精心地控制光譜內(nèi)容，且不同的應(yīng)用可能會(huì)期望具有不同的色溫。為精心地控制光譜內(nèi)容，有時(shí)使用反饋控制機(jī)理來(lái)修正各LED之間的差別。此等差別可能是因LED老化、溫度波動(dòng)或驅(qū)動(dòng)電路偏移而引起。既便由名義上完全相同的工藝制成的各LED也會(huì)彼此相對(duì)之間稍有偏差。
遺憾的是，隨著顯示面板尺寸的增大或顯示面板包含有多個(gè)光源，光導(dǎo)設(shè)計(jì)變得日趨復(fù)雜，且精確反饋?zhàn)兊糜l(fā)成問(wèn)題。當(dāng)光導(dǎo)較大(當(dāng)LCD面板或視窗玻璃尺寸很大時(shí)即為如此)時(shí)，保證在整個(gè)顯示器中獲得足夠均勻的顏色均勻性將極具挑戰(zhàn)性。此外，對(duì)于設(shè)計(jì)用于將光自多個(gè)光源傳輸至一反饋點(diǎn)的光導(dǎo)，要求精心設(shè)計(jì)導(dǎo)光板，以將光輸出自每一光源耦合至該反饋點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種用于控制基于發(fā)光二極管(LED)的照明系統(tǒng)的技術(shù)，其包括以不相交疊的間隔來(lái)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成該基于LED的照明系統(tǒng)的各單獨(dú)光源，以便可響應(yīng)所發(fā)出的光產(chǎn)生光源特定反饋信號(hào)。然后，使用這些光源特定反饋信號(hào)來(lái)分別調(diào)節(jié)這些光源，以使所發(fā)出的光獲得所需亮度及色度特性。根據(jù)光源特定反饋信號(hào)分別調(diào)節(jié)一基于LED的照明系統(tǒng)中的各光源，會(huì)提高整個(gè)照明系統(tǒng)中的顏色均勻性及一致性。在諸如LCD背光照明等應(yīng)用中，顏色均勻性及一致性尤其重要。
一根據(jù)該技術(shù)構(gòu)造而成的系統(tǒng)包括若干反饋單元，以用于在與光源總成相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔內(nèi)產(chǎn)生代表亮度及色度特性的反饋信號(hào)。一非重疊間隔與一反饋單元及一光源總成二者相關(guān)聯(lián)。在與一光源總成相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔期間，一控制器會(huì)向該光源總成提供控制信號(hào)。該控制器會(huì)根據(jù)反饋來(lái)調(diào)節(jié)這些控制信號(hào)。


圖1繪示一實(shí)例性顯示系統(tǒng)；圖2為一與圖1所示系統(tǒng)共同使用的實(shí)例性導(dǎo)光板的透視圖；圖3A及3B繪示一供用于圖1所示系統(tǒng)中的控制器的各實(shí)例性組件；圖4繪示一時(shí)序圖，其中與圖1中每一光源相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)值均為信號(hào)持續(xù)時(shí)間；圖5A及5B為用于控制圖1所示系統(tǒng)中亮度及色度特性的方法的流程圖。
在通篇說(shuō)明中，相同參考編號(hào)可用于表示相同要件。
具體實(shí)施例方式
圖1繪示一實(shí)例性顯示系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包括一導(dǎo)光板110、反饋單元112-1至112-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作反饋單元112)、光源總成114-1至114-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作光源總成114)、及一控制器120。這些光源總成114分別包括驅(qū)動(dòng)模塊106-1至106-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作驅(qū)動(dòng)器106)及光源108-1至108-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作光源108)。這些反饋單元112分別包括傳感器模塊102-1至102-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作傳感器102)及取樣-保持模塊104-1至104-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作取樣-保持模塊104)。驅(qū)動(dòng)器106用于以非重疊間隔來(lái)驅(qū)動(dòng)光源108。傳感器102可探測(cè)在非重疊間隔期間所發(fā)出光的亮度及色度特性，反饋單元112則響應(yīng)于所探測(cè)的光而向控制器120提供光源特定反饋信號(hào)?？刂破?20用于根據(jù)這些光源特定反饋信號(hào)，在逐一光源基礎(chǔ)上對(duì)提供至光源總成114的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
舉例而言，系統(tǒng)100為一基于RGB的三色(“三原色”)系統(tǒng)?？蓪⑷{(diào)配至通常無(wú)法單獨(dú)察覺(jué)的程度，在此基礎(chǔ)上可使用三刺激值來(lái)描述三原色系統(tǒng)中的色光。三刺激值代表在一既定三原色系統(tǒng)中為調(diào)配一所需色調(diào)而需要的三種匹配光的強(qiáng)度。三刺激值可使用以下方程式來(lái)計(jì)算X=kΣλWx‾λRλ]]>Y=kΣλWy‾λRλ]]>Z=kΣλWz‾λRλ]]>其中Wxλ＝PλxλWyλ＝PλyλWzλ＝Pλzλk＝100/∑Wyλ相對(duì)光譜功率分布P8為在整個(gè)光譜中每恒定間隔波長(zhǎng)的光譜功率與一固定參考值的比值。CIE配色函數(shù)x8、y8及z8為CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中的函數(shù)x(8)、y(8)及z(8)，或者CIE 1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中的函數(shù)x10(8)、y10(8)及z10(8)。CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者為一其配色特性對(duì)應(yīng)于1°與4°場(chǎng)之間的CIE配色函數(shù)的理想觀察者，而CIE 1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者為一其配色特性對(duì)應(yīng)于場(chǎng)尺寸大于4°的CIE配色函數(shù)的理想觀察者。反射比R8為在一其頂點(diǎn)位于所考慮平面上的既定錐體中所反射的反射通量與由受到照射的完全反射漫射面在同一方向上所反射的反射通量之比。輻射通量為以輻射形式發(fā)出、傳輸或接收到的功率。輻射通量的單位是瓦(W)。完全反射漫射面為一理想的各向同性漫射面，其反射比(或透射比)多于1。加權(quán)函數(shù)Wx8、Wy8及Wz8為相對(duì)光譜功率分布P8與特定的一組CIE配色函數(shù)x8、y8及z8的乘積。
每一光源108均向?qū)Ч獍?10提供光。在圖1所示實(shí)例中，光源108為基于LED的光源。在安裝基于LED的光源時(shí)應(yīng)考慮的兩個(gè)主要因素為
1) 每一顏色的LED均應(yīng)與基于LED的光源的其他顏色充分混合，以使導(dǎo)光板顯示混合光；及2) 該光源應(yīng)在整個(gè)導(dǎo)光板中提供均勻的亮度。
光源108可以一光源特定定時(shí)模式向?qū)Ч獍?10提供光。通過(guò)以定時(shí)模式提供光，反饋單元112可提供關(guān)于其所關(guān)聯(lián)的光源的反饋。在下文中將參照?qǐng)D4闡述一實(shí)例性定時(shí)模式。如上文所述，光源108具有配套傳感器102，這些傳感器102的定位方式使來(lái)自一光源(例如光源108-1)的光會(huì)由一配套的傳感器模塊(例如傳感器模塊102-1)接收到。出于例解性目的，使用虛線將導(dǎo)光板110劃分成若干邏輯區(qū)域。邏輯區(qū)域的數(shù)量可取決于導(dǎo)光板110的尺寸及設(shè)計(jì)、光源108的光學(xué)特性(例如輻射圖及亮度)、或其他因素。這些邏輯區(qū)域用于顯示一光源(例如光源108-1)與一傳感器模塊(例如傳感器模塊102-1)之間的關(guān)聯(lián)性。由于這些區(qū)域?yàn)檫壿媴^(qū)域，因而一或多個(gè)光源108可將光射入整個(gè)導(dǎo)光板110中，如圖2所示。
圖2為一具有傳感器模塊201至202-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作傳感器202)及光源208-1至208-N(在下文中統(tǒng)稱(chēng)作光源208)的實(shí)例性導(dǎo)光板210的透視圖。這些導(dǎo)光板210、傳感器202及光源208分別類(lèi)似于導(dǎo)光板110(圖1)、傳感器102(圖1)及光源108(圖1)。如在圖2中以舉例形式所示，每一傳感器202均接收來(lái)自每一光源208的光。另一組件(未圖示)可控制由哪一傳感器202提供反饋或使用哪一反饋，如下文所述。另一選擇為，可在實(shí)體上而非邏輯上劃分導(dǎo)光板210。又一選擇為，部分地進(jìn)行實(shí)體劃分并部分地進(jìn)行邏輯劃分。
再次參見(jiàn)圖1，傳感器102在導(dǎo)光板110中探測(cè)來(lái)自相關(guān)聯(lián)光源108的光。傳感器102可包含一或多個(gè)光探測(cè)二極管。在一實(shí)施例中，傳感器102可探測(cè)光的色度(例如顏色)及亮度(例如強(qiáng)度或光亮度)。在安裝傳感器102時(shí)應(yīng)考慮的兩個(gè)主要因素為1)傳感器應(yīng)接收到混合光；及2)環(huán)境光對(duì)傳感器的影響應(yīng)可忽略不計(jì)。
各傳感器102分別連接至各取樣-保持模塊104。取樣-保持模塊及取樣-保持技術(shù)已在電子技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知。使用取樣-保持模塊，可使輸入信號(hào)得到保持，此取決于該取樣-保持模塊是處于取樣模式還是處于保持模式。參照?qǐng)D1，取樣-保持模塊104自與其相連的傳感器102接收輸入信號(hào)。取樣-保持模塊104亦自控制器120接收控制信號(hào)，這些控制信號(hào)用于控制取樣-保持模塊104是處于取樣模式還是處于保持模式。各取樣-保持模塊104在各自的非重疊間隔期間處于取樣模式，在其他時(shí)間內(nèi)則處于保持模式。非重疊間隔將在下文中參照?qǐng)D4加以說(shuō)明。在下文中，當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)由取樣-保持模塊傳輸時(shí)，將該輸入信號(hào)稱(chēng)作反饋信號(hào)?？刂破?20將自取樣-保持模塊104接收反饋信號(hào)。
應(yīng)注意，一取樣-保持模塊(例如取樣-保持模塊104-1)用于在一相關(guān)聯(lián)光源(例如光源108-1)根據(jù)(例如)將在下文中說(shuō)明的圖4所示時(shí)序圖斷開(kāi)時(shí)保持一傳感值。然而，如果將反饋單元112構(gòu)造為向控制器120提供精確的反饋而非保持某一值，則將不必使用取樣-保持模塊104。
圖3A及3B分別繪示系統(tǒng)300A及300B，在這些系統(tǒng)300A及300B中，實(shí)例性控制器320會(huì)使用來(lái)自反饋單元的反饋信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些控制器320為圖1所示控制器120的實(shí)施例?？刂破?20在一與一反饋單元相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔期間自一反饋單元接收反饋信號(hào)。非重疊間隔將在下文中參照?qǐng)D4加以說(shuō)明。
參見(jiàn)圖3A，控制器320包括一參考值發(fā)生器322及一控制模塊324?？刂破?20依次自每一反饋單元接收反饋信號(hào)，這些反饋信號(hào)為在RGB空間(R，G及B)中所測(cè)三刺激值的形式?？刂破?20亦接收輸入?yún)⒖既碳ぶ?。這些輸入?yún)⒖既碳ぶ悼梢圆捎靡荒繕?biāo)白色點(diǎn)(X參考值及Y參考值)及流明值(L參考值)的形式。這些輸入?yún)⒖既碳ぶ悼捎捎脩?hù)通過(guò)用戶(hù)接口(未圖示)輸入，或者亦可以某種其他方式接收這些輸入?yún)⒖既碳ぶ?。參考值發(fā)生器322將這些輸入?yún)⒖既碳ぶ底儞Q成RGB空間中的參考三刺激值(R參考值，G參考值及B參考值)。然后，控制模塊324確定所測(cè)量三刺激值與參考三刺激值之差?？刂破?20會(huì)根據(jù)該比較逐一顏色地對(duì)輸入至光源(未圖示)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)此種方式，使光源的亮度及色度特性接近所需的(即參考值)亮度及色度特性。
圖3B所示替代系統(tǒng)300B類(lèi)似于圖3A所示系統(tǒng)300A，只是其使用CIE 1931三刺激值。系統(tǒng)300B包括一反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換器326，以將在RGB空間中的三刺激測(cè)量值轉(zhuǎn)換成CIE 1931三刺激測(cè)量值。另外，參考值發(fā)生器322會(huì)將輸入?yún)⒖既碳ぶ底儞Q成參考CIE 1931三刺激值。然后，控制模塊324會(huì)確定所測(cè)CIE1931三刺激值與參考CIE 1931三刺激值之差，并相應(yīng)地逐一顏色地對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
再次參見(jiàn)圖1，控制器120會(huì)使用參考值與反饋值之差逐一顏色地對(duì)與反饋信號(hào)相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一實(shí)施例中，每一光源總成114均接收到用于各彩色LED的顏色特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器106會(huì)根據(jù)這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)光源108。每一驅(qū)動(dòng)器106均可包括一顏色特定驅(qū)動(dòng)器(未圖示)來(lái)用于相關(guān)聯(lián)光源108的每一彩色LED。為防止出現(xiàn)閃變現(xiàn)象，各驅(qū)動(dòng)器106可以180Hz(3×60Hz)或更高的頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)各自的光源108。一般而言，在非重疊間隔期間測(cè)量時(shí)間的倒數(shù)應(yīng)大于或等于180Hz，或者各測(cè)量時(shí)間之和的倒數(shù)應(yīng)大于或等于60Hz。對(duì)于用于非背光照明應(yīng)用的顯示面板，該頻率即已夠用。而對(duì)于LCD顯示器背光照明應(yīng)用，為防止LCD顯示器的圖像閃變，可能需要使用一更高的頻率。
控制器120會(huì)在與相應(yīng)光源總成114相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔期間向相應(yīng)光源總成114提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。相應(yīng)地，可能需要控制器120維護(hù)每一光源總成114的驅(qū)動(dòng)值。控制器120會(huì)根據(jù)控制器120所維護(hù)的驅(qū)動(dòng)值向各驅(qū)動(dòng)器106提供顏色特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這些驅(qū)動(dòng)值可表示驅(qū)動(dòng)電壓或驅(qū)動(dòng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間。如果驅(qū)動(dòng)值為驅(qū)動(dòng)電壓，則每一顏色LED的驅(qū)動(dòng)電壓均為動(dòng)態(tài)，但每一顏色LED的電壓均在一時(shí)間周期(例如與該總成相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔)內(nèi)保持恒定。如果驅(qū)動(dòng)值為一驅(qū)動(dòng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間，則每一顏色LED的驅(qū)動(dòng)電壓均保持不變，而在所指示的信號(hào)持續(xù)時(shí)間(例如在與該總成相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔的一部分期間)內(nèi)提供驅(qū)動(dòng)電壓。
圖4繪示一時(shí)序圖400，其中與各個(gè)光源相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)值為驅(qū)動(dòng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間。時(shí)序圖400包含對(duì)應(yīng)于光源1、光源2及光源N的非重疊間隔、以及傳感器模塊1(MT1)、傳感器模塊2(MT2)及傳感器模塊N(MTN)的測(cè)量時(shí)間，這些測(cè)量時(shí)間分別跨越這些非重疊間隔。一光源總成會(huì)在一非重疊間隔期間自一控制器接收一三刺激驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這些三刺激驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)逐一顏色地驅(qū)動(dòng)該光源的各彩色LED。響應(yīng)于這些顏色特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該光源會(huì)根據(jù)三刺激驅(qū)動(dòng)信號(hào)向?qū)Ч獍鍍?nèi)發(fā)射光。一傳感器會(huì)在該傳感器模塊的測(cè)量時(shí)間(例如MT1)期間探測(cè)光的亮度及色度特性，且一取樣-保持模塊會(huì)向該控制器提供反饋。
在圖4所示實(shí)例中，每一光源的三刺激驅(qū)動(dòng)信號(hào)均包含顏色特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例如紅色、綠色及藍(lán)色)。其中，三刺激驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的紅色驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)光源中的紅色LED，綠色驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)光源中的綠色LED，藍(lán)色驅(qū)動(dòng)信號(hào)則驅(qū)動(dòng)光源中的藍(lán)色LED。
用于驅(qū)動(dòng)每一光源的三刺激驅(qū)動(dòng)信號(hào)在一可變持續(xù)時(shí)間內(nèi)為高電平，該可變持續(xù)時(shí)間取決于與每一種顏色相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間。例如，在MT1中，與光源1相關(guān)聯(lián)的紅色、綠色及藍(lán)色驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有不同的持續(xù)時(shí)間。此會(huì)使光源1中紅色、綠色及藍(lán)色LED的發(fā)光持續(xù)時(shí)間不同。光源2至N亦與此相同，但其非重疊間隔不同于光源1。
時(shí)序圖400中可重復(fù)循環(huán)通過(guò)各非重疊間隔，以提供連續(xù)反饋?；蛘撸瑫r(shí)序圖400可代表一由若干非重疊間隔組成的周期(例如一初始周期)，隨后可能是若干其中各光源同時(shí)發(fā)光的重疊間隔。
圖5A為一種用于控制一基于LED的照明系統(tǒng)的方法的流程圖。在步驟502中，在相應(yīng)的非重疊間隔期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供至光源總成。在步驟504處，在非重疊間隔期間向光源提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，作為響應(yīng)接收到光源特定反饋信號(hào)。
在步驟506處，根據(jù)這些光源特定反饋信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的實(shí)例中，涉及到獲取這些光源特定反饋信號(hào)與一參考值之差，并逐一顏色地對(duì)這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以對(duì)這些差值進(jìn)行補(bǔ)償。這些光源特定反饋信號(hào)與該參考值可能在開(kāi)始時(shí)具有不同的格式。相應(yīng)地，可將光源特定反饋信號(hào)、參考值、或該光源特定反饋信號(hào)與該參考值二者轉(zhuǎn)換成一不同的格式，例如轉(zhuǎn)換成CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度三刺激值。若這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)為電壓，則對(duì)差值進(jìn)行補(bǔ)償可能涉及到升高或降低電壓?；蛘撸蓪⑻峁?qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間周期延長(zhǎng)或縮短。
流程圖500A中的各步驟可作為一初始程序來(lái)執(zhí)行，其在步驟506處結(jié)束或者會(huì)重復(fù)執(zhí)行有限次?；蛘?，流程圖500A亦可自始至終地重復(fù)以連續(xù)進(jìn)行反饋。在此種情形中，將在重復(fù)性的連續(xù)非重疊間隔中提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此外，可在考慮下一光源總成之前依次考慮每一光源總成。
圖5B顯示一流程圖500B，其中依次考慮每一光源總成。流程圖500B始于判定點(diǎn)510，在判定點(diǎn)510中，確定此時(shí)是否應(yīng)考慮下一非重疊間隔。如果不再有其他非重疊間隔，則流程圖500B結(jié)束。反之，則在步驟512中考慮下一非重疊間隔，且流程圖500B會(huì)如圖所示繼續(xù)進(jìn)行。應(yīng)注意，如果系統(tǒng)期望得到連續(xù)反饋，則不需要結(jié)束流程圖500B。
步驟514-1至514-3可基本同時(shí)進(jìn)行，盡管通常其持續(xù)時(shí)間并不相同。在步驟514-1中，向一與該非重疊間隔相關(guān)聯(lián)的紅色LED驅(qū)動(dòng)器提供電壓。該電壓的提供時(shí)間為紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間。該紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間會(huì)視所需的紅色光強(qiáng)度而變。步驟514-2及514-3類(lèi)似于步驟514-1，但其分別針對(duì)綠色光及藍(lán)色光進(jìn)行。
在步驟516處，自一與該非重疊間隔相關(guān)聯(lián)的傳感器提供反饋。盡管在該非重疊間隔期間任一傳感器均可能會(huì)或可能不會(huì)探測(cè)到亮度及色度特性，然而僅當(dāng)這些傳感器與該非重疊間隔相關(guān)聯(lián)時(shí)方才提供亮度及色度特性作為反饋。
步驟518-1至518-3可基本同時(shí)進(jìn)行。在步驟518-1中，將紅色光反饋值與一紅色參考值相比較。該反饋值可為一包含紅色值的三刺激值，或者可自一混合光信號(hào)導(dǎo)出該紅色值。步驟518-2及518-3類(lèi)似于步驟518-1，但其分別針對(duì)綠色光及藍(lán)色光進(jìn)行。
步驟520-1至520-3可基本同時(shí)進(jìn)行。在步驟520-1中，對(duì)紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償紅色反饋值與紅色參考值之差。如果紅色反饋值小于紅色參考值，則延長(zhǎng)紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間。而如果紅色反饋值大于紅色參考值，則縮短紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間。如果紅色反饋值與紅色參考值相等或如果紅色參考值處于該參考值的一可接受的下限或上限內(nèi)，則使紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間保持不變。應(yīng)注意，延長(zhǎng)紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間可能涉及到調(diào)節(jié)一定時(shí)器、寄存器、或某些其他軟件或硬件可變值。因此，在調(diào)整紅色信號(hào)持續(xù)時(shí)間后的一定時(shí)間內(nèi)可能不提供紅色信號(hào)。步驟520-2與520-3類(lèi)似于步驟520-1，但其分別針對(duì)綠色光及藍(lán)色光進(jìn)行。通常，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的信號(hào)持續(xù)時(shí)間是在下一對(duì)應(yīng)的非重疊間隔期間生效。
在步驟522中，保持與該非重疊間隔相關(guān)聯(lián)的反饋值。與一非重疊間隔相關(guān)聯(lián)的反饋值是在該非重疊間隔結(jié)束時(shí)得到保持，以便不干擾下一非重疊間隔。應(yīng)注意，步驟522可在步驟516之后、在將反饋值與參考值進(jìn)行比較(在步驟518中)之前進(jìn)行。
本文所述的光源總成可包括一或多個(gè)光源及一或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊。盡管本文中系闡述基于RGB的光源，然而，亦可代之以不同顏色，例如藍(lán)綠色及淡黃色。這些光源可包含一或多種顏色的LED。這些光源每一種顏色可包含一或多個(gè)LED電路小片(或芯片)。驅(qū)動(dòng)模塊可包括一或多個(gè)光源驅(qū)動(dòng)器。這些光源驅(qū)動(dòng)器可包含一或多個(gè)晶體管。
本文所述反饋單元可包含傳感器及取樣-保持模塊。取樣-保持模塊使反饋單元能夠在與該反饋單元相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔期間發(fā)送反饋信號(hào)并在其他時(shí)間內(nèi)保持這些反饋信號(hào)。反饋單元可包含一放大器?；蛘?，亦可使用某些其他機(jī)構(gòu)來(lái)保證自反饋單元反饋信號(hào)。在應(yīng)用此一機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮的重要因素是丟棄在與一既定反饋單元不相關(guān)聯(lián)的非重疊間隔期間來(lái)自該既定反饋單元的反饋信號(hào)。
本文所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)可包括控制電壓或電流?？刂茊卧瓤勺兏咭嗫勺兊?，此視所需的光輸出量而定。另一選擇為，可延長(zhǎng)或縮短控制電壓的持續(xù)時(shí)間，此視所需的光輸出而定。后一種技術(shù)稱(chēng)作脈寬調(diào)制(PWM)。
本文所述參考值可由使用者自輸入中導(dǎo)出，或者可為預(yù)設(shè)值。如果接收到一參考輸入，則其通常必須轉(zhuǎn)換成另一格式，例如一CIE 1931三刺激值。其亦可轉(zhuǎn)換成RGB空間中的三刺激值。該參考值自身可包含對(duì)應(yīng)于每一顏色(例如RGB)的值。該參考值可包含一流明值。該參考值的組成部分并不主要，只要可以一種有意義的方式將該參考值與反饋信號(hào)相比較即可。
本文所述顯示面板劃分成多個(gè)區(qū)域。其中每一區(qū)域均與一發(fā)光體及一傳感器相關(guān)聯(lián)。該種劃分既可為邏輯性劃分亦可為實(shí)體性劃分。該顯示面板可包含一光導(dǎo)，例如一導(dǎo)光板。光導(dǎo)是一種設(shè)計(jì)用于將光自一發(fā)光體傳輸至一位于一定距離處的點(diǎn)且使損耗最小的器件。光會(huì)借助全內(nèi)反射經(jīng)由光導(dǎo)傳輸。光導(dǎo)通常是由光學(xué)級(jí)材料(例如丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂及玻璃)制成。
本文所述非重疊間隔是指一光源照亮整個(gè)或一部分顯示面板的時(shí)間。該光源與一反饋點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，該反饋點(diǎn)會(huì)傳輸與在顯示面板中探測(cè)到的亮度及色度特性相關(guān)聯(lián)的針對(duì)具體光源(或針對(duì)具體光源總成)的反饋信號(hào)。一控制器可使這些非重疊間隔循環(huán)一或多次，并使用光源特定反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)光源的亮度及色度特性。
盡管上文闡述并舉例說(shuō)明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而，本發(fā)明并非僅限于本文所闡述及所舉例說(shuō)明的具體形式或部件布局。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)的限定。
權(quán)利要求
1.一種用于一基于發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其包括多個(gè)反饋單元，其用于產(chǎn)生代表亮度及色度特性的反饋信號(hào)；及一與所述多個(gè)反饋單元進(jìn)行信號(hào)通信的控制器，其構(gòu)造用于在相應(yīng)的非重疊間隔期間向各光源總成提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)并根據(jù)來(lái)自所述多個(gè)反饋單元的反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述反饋單元中的一個(gè)反饋單元進(jìn)一步包括一用于在所述非重疊間隔中的一個(gè)非重疊間隔期間感測(cè)亮度及色度特性的傳感器，其中所述非重疊間隔與所述傳感器及與所述光源總成中的一個(gè)光源總成相關(guān)聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述反饋單元中的一個(gè)反饋單元進(jìn)一步包括一取樣-保持模塊，其用于在所述非重疊間隔中的一個(gè)非重疊間隔期間對(duì)來(lái)自一傳感器的反饋信號(hào)進(jìn)行取樣并在其他非重疊間隔期間保持反饋信號(hào)，其中所述非重疊間隔與所述取樣-保持模塊相關(guān)聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光源總成中的一個(gè)光源總成包括一光源，其包括一紅色LED、一綠色LED及一藍(lán)色LED；及一驅(qū)動(dòng)器，其構(gòu)造用于向所述紅色LED、所述綠色LED及所述綠色LED提供顏色特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器求取所述反饋信號(hào)與一參考值間之差值并逐一顏色地調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)以補(bǔ)償所述差值。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一參考值發(fā)生器，其用于將一參考輸入變換成CIE 1931三刺激參考值；及一反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其用于將所述反饋信號(hào)中的一個(gè)反饋信號(hào)變換成CIE 1931三刺激測(cè)量值，其中所述控制器通過(guò)確定所述若干反饋信號(hào)中每一反饋信號(hào)的所述CIE 1931三刺激參考值與所述CIE 1931三刺激測(cè)量值間之差值來(lái)求取所述反饋信號(hào)與一參考值間之差值。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一參考值發(fā)生器，其用于將一參考輸入變換成CIE 1931三刺激參考值；及將所述CIE 1931三刺激參考值轉(zhuǎn)換成RGB空間中的三刺激參考值，其中所述控制器通過(guò)確定RGB空間中所述三刺激參考值與所述反饋信號(hào)間之差值來(lái)求取所述反饋信號(hào)與一參考值間之差值。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一導(dǎo)光板，其用于將來(lái)自所述光源總成的光引導(dǎo)至所述反饋單元，其中所述反饋單元提供與所述關(guān)于導(dǎo)光板內(nèi)的亮度及色度特性的反饋信號(hào)，所述亮度及色度特性與所述反饋單元的相關(guān)光源總成相關(guān)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器在一不長(zhǎng)于所述非重疊間隔的信號(hào)持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；及所述控制器通過(guò)將所述信號(hào)持續(xù)時(shí)間自一第一持續(xù)時(shí)間改變至一第二持續(xù)時(shí)間來(lái)逐一顏色地調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述第二持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)于所述非重疊間隔。
10.一種用于控制一發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)的方法，其包括在相應(yīng)的非重疊間隔期間向光源提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)；響應(yīng)于所述在相應(yīng)的非重疊間隔期間向光源提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而接收光源特定反饋信號(hào)；及根據(jù)所述光源特定反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述提供包括在重復(fù)性的連續(xù)非重疊間隔中提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)包括求取所述光源特定反饋信號(hào)與一參考值之差值；及逐一顏色地調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以補(bǔ)償所述差值。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括接收一參考輸入；將所述參考輸入變換成所述參考值；將所述參考值與所述光源特定反饋信號(hào)相比較。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括接收一參考輸入；將所述參考輸入變換成所述參考值，其中所述參考值包括CIE 1931三刺激值；將所述光源特定反饋信號(hào)變換成CIE 1931三刺激值；及將所述參考值與所述光源特定反饋信號(hào)相比較。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括根據(jù)來(lái)自所述光源的光的亮度及色度特性來(lái)產(chǎn)生所述光源特定反饋信號(hào)。
16.一種基于發(fā)光二極管(LED)的照明系統(tǒng)，其包括多個(gè)光源總成；多個(gè)反饋單元，所述反饋單元中的每一反饋單元均與所述光源總成至少之一進(jìn)行光通信；及一與所述光源總成及所述反饋單元進(jìn)行信號(hào)通信的控制器，其構(gòu)造用于以非重疊間隔向所述光源總成提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)；響應(yīng)于以非重疊間隔提供的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而自所述反饋單元接收光源特定反饋信號(hào)；及根據(jù)所述光源特定反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)提供至所述光源總成的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的基于LED的照明系統(tǒng)，其中所述反饋單元包括用于探測(cè)光的亮度及色度特性的顏色傳感器。
18.如權(quán)利要求16所述的基于LED的照明系統(tǒng)，其中所述反饋單元包括用于產(chǎn)生光源特定反饋信號(hào)的的顏色傳感器。
19.如權(quán)利要求18所述的基于LED的照明系統(tǒng)，其中所述控制器構(gòu)造用于響應(yīng)所述光源特定反饋信號(hào)向所述光源提供顏色特定及光源特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
20.如權(quán)利要求16所述的基于LED的照明系統(tǒng)，其中所述光源總成包括紅色、綠色及藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)；所述反饋單元包含用于產(chǎn)生光源特定反饋信號(hào)的反饋單元；及所述控制器構(gòu)造用于響應(yīng)于所述光源特定反饋信號(hào)，向所述光源總成提供特定顏色的光源特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于控制一基于發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)的技術(shù)，其包括以非重疊間隔來(lái)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成該基于LED的照明系統(tǒng)的各單獨(dú)光源，以便可響應(yīng)所發(fā)出的光產(chǎn)生光源特定的反饋信號(hào)。然后，使用這些光源特定反饋信號(hào)來(lái)分別調(diào)節(jié)這些光源，以使所發(fā)出的光獲得所需亮度及色度特性。
文檔編號(hào)H05B37/00GK1668157SQ20041009717
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者廉·凱文·萊恩·李, 李俊作, 加法爾·里薩爾 申請(qǐng)人:安捷倫科技公司