照明設備和調節方法
2023-04-30 23:52:41 2
專利名稱：照明設備和調節方法
技術領域：
本發明涉及一種照明設備和一種用於調節這種照明設備的方法。
背景技術：
諸如顯示器的背面照明或者發光體的發光器材的照明設備為了產生混合色光一般包含不同顏色的原始光源，該原始光源的光相加性地混合。
如果基於諸如溫度改變或者老化過程的外部影響，原始光源的亮度遭受波動，則混合色光的色度坐標無意識地偏移。為了使混合色光的色度坐標保持恆定，曾建議反饋調節系統，該反饋調節系統藉助於色彩傳感器測量不同顏色通道的亮度並且確定和調節由此產生的色度坐標。
色彩傳感器是可以檢測到有限波長範圍的電磁輻射的器件。例如，色彩傳感器可以包含裝備有濾色鏡的光電二極體，以致該光電二極體只檢測一定光譜範圍的光。
色彩傳感器、以及應用色彩傳感器的顯示器的校準系統和反饋調節系統的說明例如可以在www.mazet.de/doc1/app99112.pdf、www.mazet.de/doc1/app03121.pdf、www.mazet.de/doc1/app99114.pdf和www.taosinc.com/downloads/pdf/tcs230wp.pdf上查到。
可是，色彩傳感器卻擁有一系列缺點，這些缺點可以導致在亮度測量中的不準確性並且增加調節系統的複雜性。如此市面上只能夠購買到有一定的檢測範圍的色彩傳感器。因而，檢測範圍很少被精確地調準到原始光源的光譜上。此外，檢測範圍的邊界大多是連續分布而不是急劇截止的。
發明內容
本發明的任務是，給出一種發射以改善了的方式保持其色度坐標恆定的混合色光的照明設備。本發明的另一個任務是給出一種針對這種照明設備的簡單的調節方法。
所述任務通過根據權利要求1所述的照明設備和根據權利要求10所述的方法來解決。
照明設備和用於調節的方法的有利的實施方式在從屬權利要求2至9或11至18中給出。
在工作時發出含有至少兩個不同的顏色通道的光的混合色光的照明設備特別地包含-至少一個第一顏色的第一原始光源，所述第一顏色的第一原始光源的光構成第一顏色通道，-至少一個第二顏色的第二原始光源，所述第二顏色的第二原始光源的光構成第二顏色通道，-至少一個傳感器設備，所述傳感器設備被如此定位，以致所述傳感器設備的至少一個單個光傳感器可以接收混合色光並且適於檢測包含所述顏色通道的連續的波長範圍的光的亮度，並且在工作時獨立且重複地確定不同顏色通道的亮度，和一分析和調節設備，所述分析和調節設備在工作時分析顏色通道的亮度並且確定用於控制單個顏色通道的具有這樣修改過的基本周期的脈寬調製的電信號，使得混合色光的色度坐標位於CIE標準比色圖表的預定範圍內。
由於所述傳感器設備的單個光傳感器的檢測範圍是連續的並且包含顏色通道的波長範圍，所以可應用任意波長的原始光源。優選地，所述傳感器設備不包含濾色鏡。這樣在很大程度上避免如在應用色彩傳感器時出現的色度坐標確定中的不準確性。
為了能夠利用這種傳感器設備獨立確定不同的顏色通道的亮度，利用修改過的脈寬調製的電信號來控制顏色通道。
如本領域內普通技術人員所公知的那樣，脈寬調製信號涉及信號、優選地涉及矩形信號，所述矩形信號在固定的基本周期內接通一定時間tein，而關斷該基本周期的剩餘持續時間taus。接通時間與基本周期的比例tein/(tein+taus)稱為佔空比。佔空比指出在基本周期內矩形信號在其間接通的百分比時間部分。
根據本發明修改所述基本周期，以便確定用於調節色度坐標的方法的起始值。
基本上通過相加性顏色混合的原理確定混色光的色度坐標。可以通過單個顏色的亮度變化改變和調整該色度坐標。如果提高顏色的亮度，則其在光的混合色上的部分提高並且沿其亮度被提高的顏色的方向推移混合色光的色度坐標。
國際照明協會確定的CIE標準比色圖表是所有可由光譜色相加性混合的色度坐標的一種表式。這是本領域內普通技術人員所公知的並且在此不作詳細說明。
在優選的實施方式中，照明設備包含至少一個紅色原始光源、綠色原始光源和藍色原始光源，由該紅色原始光源、綠色原始光源和藍色原始光源的光分別構成顏色通道紅、綠和藍。
利用三個基色紅色、綠色和藍色(所謂的原始色)，在CIE標準比色圖表內展開覆蓋CIE標準比色圖表的大範圍的三角。在該三角內的所有原始色以及因此CIE標準比色圖表的大範圍可以通過相加性混合基色紅色、綠色和藍色來產生。因此帶有三個顏色通道紅、綠和藍的照明設備的色度坐標可以通過在顏色三角內任意改變彩色部分的亮度來調節。
在照明設備的優選的實施方式中，所追求的混合色光的色度坐標的區域在白色區域中。一方面許多應用要求白光、特別是接近太陽光的光。另一方面，人眼對白色的顏色改變特別敏感，這往往特別地需要調節色度坐標。
此外，所述照明設備優選地包含至少六個原始光源，其光分別構成兩個紅色、兩個綠色和兩個藍色顏色通道，其中傳感器單元獨立和重複地確定單個顏色通道的亮度，而分析和調節單元分別為每個顏色通道獨立確定脈寬調製信號。雙倍的顏色通道允許精確地調節混合色光的色度坐標。此外，調節方法較少依賴於外部影響、諸如來自其它源的光。
優選地，照明設備作為原始光源包含基於半導體材料的有機發光二極體(OLED)、雷射器、電致發光薄膜或者特別是發光二極體(簡稱「LED」)。
這些原始光源的優點是，與例如白熾燈相反，可以無須大的延時地通過改變電信號來改變其亮度。因此該原始光源適於利用修改過的脈寬調製信號來控制，以調整其亮度。
在另一個優選的實施方式中，照明設備的分析和調節設備包含微控制器。該照明設備的分析和調節設備同樣地可以包含專用集成電路(ASIC)、處理器(CPU)、模擬計算機或者PC。
微控制器特別地提供小且可以使得分析和調節設備的結構緊湊成為可能的優點。此外，微控制器的特徵在於很小的功率消耗以及因而很小的放熱。
照明設備的傳感器設備優選地包含光電二極體。該光電二極體也可包含光電阻、電荷耦合器件晶片(CCD-晶片(Charged-Coupled-Device Chip))或者光電電晶體。
光電二極體特別適於檢測，因為光電二極體在多種實施方式可供使用，便宜並且對老化不敏感，以及擁有快速的響應特性。
根據本發明的照明設備可以優選地用於顯示器的背面照明、特別是LCD顯示器的背面照明。這是本領域內普通技術人員公知的並且因而在此不加詳細說明。
LCD顯示器提供了一系列優點，諸如結構厚度很小並且有高的解析度。可是基於其作用原理，LCD顯示器自己卻不產生光，而總是需要背面照明。
LCD顯示器也可以包含用於控制像素的有源矩陣(TFT顯示器)。與傳統的帶有其中藉助於行和列電極的矩陣形裝置來控制LCD單元的無源矩陣的LCD顯示器不同，在帶有有源矩陣的LCD顯示器中每個單個單元利用薄膜電晶體來控制。這提供可以應用在施加電壓的情況下在非常短的時間內改變其相位的液晶的優點。這導致顯示器有更好的對比度、更大的無閃爍性和短的響應時間。
本發明的其它應用可能性例如可以在彩色複印機、掃描儀和投影系統(如Beamer)中找到。
一種用於調節發出包含至少兩個不同顏色通道的光的混合色光的照明設備的方法，其中每個顏色通道都利用帶有基本周期序列的脈寬調製的電信號來控制，其尤其是由此突出，即-分別如此修改脈寬調製的電信號的基本周期，以致所述基本周期含有第一時間間隔，在該第一時間間隔期間同時接通所有顏色通道，-分別如此修改脈寬調製的電信號的基本周期，以致所述基本周期含有至少第二時間間隔，在該第二時間間隔期間只接通該至少兩個顏色通道之一，並且分別獨立地確定所接通的顏色通道的亮度，
-相繼地進行所述修改過的基本周期(11)並且構成重複的總周期，以及-在經過總周期(12)以後比較單個顏色通道的亮度的比例，並且如此調整各自的修改過的脈寬調製的電信號的佔空比，以致混合色光的色度坐標位於CIE標準比色圖表的預定區域內。
通過應用修改過的脈寬調製的信號可以簡單地確定調節算法為了調節照明設備的色度坐標需要作為起始值的值，所述照明設備發出由不同的顏色通道匯集成的混合色光，並且包含帶有至少一個光傳感器的傳感器設備，所述光傳感器可以確定連續的波長範圍內的具有不同顏色的光的亮度。此外，所述方法使得能夠調節所述照明設備的色度坐標，而同時照明設備有較高的亮度時能夠驅動照明。為了將照明設備的混合色光的色度坐標帶入預定的區域中不需要特別的工作模式、諸如測試模式。
此外該簡單的調節原理使編程費用最小化並且如此使之可能例如通過微控制器進行調節。
一般地在以直流驅動時，在亮度與電流強度之間具有非線性關係的光源的亮度線性地依賴於脈寬調製信號的佔空比。出於該原因，當利用脈寬調製的信號驅動諸如發光二極體的這種光源時，該光源的亮度大多可被更簡單地調節。
優選地，脈寬調製的電信號的總周期包含至少一個基本周期，如此修改所述基本周期，以致在基本周期的時間間隔內不接通顏色通道並且在此時間間隔內確定背景亮度。在確定顏色通道的亮度值並且測量背景亮度以後可以從顏色通道的亮度值中得出背景亮度的值並且如此加以校正。這使得調節方法在很大程度上不依賴於來自環境的幹擾影響、諸如來自其它源的光，並且對調節方法的穩定性作出貢獻。
優選地在基本周期的時間間隔內，為了確定顏色通道的亮度相繼地測取該顏色通道的亮度的多個測量值並且對其求均值。
同樣優選地在該時間間隔內，為了確定背景亮度測取該背景亮度的多個測量值並且對其求均值。
將平均值用作調節算法的參數有利地消除統計誤差的影響並且對調節方法的穩定性作出貢獻。
此外，其間執行背景亮度或顏色通道的亮度的測量的間隔優選地擁有相等的長度，因為這簡化了調節方法。
優選地用於測量顏色通道的亮度或背景亮度的時間間隔短於其中照明各自的顏色通道的時間間隔。其間執行亮度測量的間隔減小了觀察者從照明設備獲得的亮度印象，以致有利的是將該時間間隔維持得儘可能地短，以便獲得具有儘可能大的亮度的照明設備。
優選地，總周期短於0.01秒。這導致通過利用脈寬調製信號來控制顏色通道所引起的亮暗序列和顏色交替的頻率大於100Hz。由於人眼通常不再能夠在時間上分辨出100Hz以上頻率的亮暗或者顏色交替，所以這樣可以在很大程度上產生無閃爍的圖像。
此外優選地在總周期內，在其內確定顏色通道的亮度的基本周期與在其內確定背景光的亮度值的這種基本周期交替。
照明設備的其它優點和有利的實施方式從下面結合圖1a和圖1b、圖2a、圖2b和圖2c、圖3a和圖3b、圖4a和圖4b、圖5和圖6詳細說明的實施例中得出。
在該附圖中圖1a和圖1b示出照明設備的結構的示意圖，圖2a示出帶有顏色紅色(R)、紫色(V)、藍色(B)、青色(C)、綠色(G)和黃色(Y)的虛擬的色圈的示意圖，藉助於所述虛擬的色圈執行色度坐標的校正，圖2b示出利用其確定調節的校正步驟的算法的計算步驟的流程圖，圖2c示出表格，所述表格列出來自圖2b的可能的校正步驟和其藉助正調節或負調節的轉換，其中符號+在該關係中表示提高各自的顏色通道的亮度，而符號0表示保持該亮度不變，以及符號-表示降低亮度，圖3a示出用於控制紅色(R)顏色通道、綠色(G)顏色通道和藍色(B)顏色通道的修改過的脈寬調製信號的示意圖，圖3b示出具有在圖3a中各自的基本周期11期間執行的步驟的表格，圖4a示出帶有兩個紅色顏色通道、兩個綠色顏色通道和兩個藍色顏色通道的照明設備的示意圖，
圖4b示出用於控制兩個紅色顏色通道(R1、R2)、兩個綠色顏色通道(G1、G2)和兩個藍色顏色通道(B1、B2)的修改過的脈寬調製信號的示意圖，圖5示出帶有多個被布置在原始光源的混合色光範圍中的傳感器設備的照明設備的俯視示意圖和剖視示意圖，以及圖6示出照明設備在CIE標準比色圖表上的色度坐標依賴於時間的圖示，其中藉助於所述調節方法分別從彩色區域中的色度坐標的三個實際值出發偏移到白色區域中的色度坐標的規定值。
在實施例和附圖中，相同或者相同功能的組成部分分別裝備有相同的參考標記。所示出的附圖的元件在原則上不是按照比例示出的。更確切地說，為了更好地理解，該元件可以是部分地過大地示出的。
具體實施例方式
在照明設備中例如可以將RGB發光二極體(簡稱「RGB-LED」)用作原始光源1。
RGB-LED1是其中三個LED半導體晶片位於一個殼中的器件，該三個LED半導體晶片發出紅色光、綠色光和藍色光。在工作時由三個LED半導體晶片確定的不同顏色的光相加性地混合，以致使觀察者感覺到混合色光。通過改變單個顏色的亮度可以實現光的各種色度坐標，特別是在CIE標準比色圖表的白色區域中的光的各種色度坐標。
RGB-LED1以兩行被布置在載體13上(參見圖1a)，以致其光混合。在根據圖1a所示的實施例中，RGB-LED1在光導管2中輸入耦合，以致其光在光導管2中混合。
紅色LED晶片的光一起構成紅色顏色通道R、綠色LED晶片的光構成綠色顏色通道G，而藍色LED晶片的光構成藍色顏色通道B。利用脈寬調製的電信號來控制LED晶片，因為其亮度與佔空比成線性關係並且如此可以簡化顏色通道R、G、B的亮度調節。
單個顏色通道R、G、B的亮度可以利用傳感器設備3來確定，如此安裝該傳感器設備3，以致該傳感器設備3檢測它應當確定其亮度值的顏色通道R、G、B的光。傳感器設備3例如可以涉及被安裝在光導管2側旁的光電二極體。
分析和調節設備4(例如微控制器)從顏色通道紅R、綠G和藍B的亮度值中確定混合色光的色度坐標的實際值，並且把實際值與規定值進行比較。如果實際值與規定值之間的差位於預定的容差範圍以外，則分析和調節設備4確定和產生用於控制單個顏色通道R、G、B的脈寬調製的電信號的新的佔空比，並且將該施加脈寬調製的電信號在驅動設備5的恆定的電信號上。商業上通用的器件可被用作微控制器。例如可以應用PIC微控制器PIC 18f242。
驅動設備5優選地是分析和調節單元4的脈寬調製信號被施加於其上的恆流源，以致分別在對應於各自的脈寬調製的電信號的各自佔空比的時間間隔內接通不同顏色的LED半導體晶片並且在剩餘的時間中關斷該不同顏色的LED半導體晶片。所述驅動設備5針對每個受控的顏色通道R、G、B包含驅動器件。驅動器件例如可以應用Infineon公司的IC器件TLE4242。該器件以這種方式保持電信號恆定，即多餘的能量被轉換為損耗熱。
此外，驅動設備5也可以包含發出脈衝的驅動器件，該驅動器件以高效率突出，因為該驅動器件不將多餘的能量轉換為損耗熱。發出脈衝的驅動器件的電信號與高頻信號疊加並且因此具有高頻振蕩。如果該高頻振蕩如此小以致所述調節方法不受影響，則同樣可以應用這種驅動器件。
在圖1b中與圖1a不同的是附加地象徵性示出可調節的放大單元6以及分析和調節設備4內的部件模數轉換器7、分析單元8、校正單元9和脈寬調製器10，這些部件代表分析和調節設備4的單個功能。
可調節的放大單元6具有將光電二極體3的模擬電信號轉換成電壓信號並且如此放大以致可以由模數轉換器7處理的任務。可調節的放大單元6例如可以涉及具有線性特性的反相運算放大器(OPV)。OPV基本上產生在其兩個輸入上施加的信號的差值的所放大的信號。由於OPV反相工作，所以在照明光電二極體3時輸出電壓下降。Microchip公司的MCP602可被用作OPV。
放大了的光電二極體3的模擬信號由模數轉換器7轉換成數位訊號並且然後傳送給分析單元8。分析單元8從顏色通道紅R、綠G和藍B的亮度值中確定色度坐標的實際值並且將所確定的實際值與預定的規定值進行比較。如果色度坐標的實際值與規定值之間的差位於預定的容差範圍之外，則校正單元9藉助於預定的校正方案確定哪個顏色通道B、G、B必須更亮或者更暗。接著部件脈寬調製器10產生帶有正確的佔空比的脈寬調製信號，並且把該信號施加於驅動設備5的恆定的電信號上，所述驅動設備5利用如此形成的信號來控制RGB-LED1。
下面藉助於在圖2a中示出的虛擬的色圈說明所述預定的校正方案，所述校正單元9按照所述校正方案確定哪個顏色通道R、G、B必須被調節地更亮或者更暗。
色圈循環地示出顏色紅色R、紫色V、藍色B、青色C、綠色G和黃色Y。紅色R、綠色G和藍色B對應於構成顏色空間的頂點的三個顏色通道R、G、B的顏色。在這兩個所謂的原始色之間分別表示通過混合兩個相鄰的原始色得出的顏色。
在這三個顏色通道紅R、綠G和藍B的亮度的相互比例的基礎上，校正單元判斷下一個校正步驟應當沿哪個「顏色方向」實施。在這種情況下，存在七個對應於顏色紅色R、紫色V、藍色B、青色C、綠色G和黃色Y以及不改變(色圈的中間0)的判斷可能性。
下一個校正步驟應沿哪個「顏色方向」實施的判斷藉助於可以利用微控制器實施的算法來做出。
所述算法應用正的8位數字(類型I)、正的16位數字(類型II)和帶有正號和負號的16位數字(類型III)作為變量。在開始該算法以前分別必須存在由光電二極體3確定的單個顏色通道R、G、B的亮度的當前實際值XR、XG和XB。此外，針對顏色通道R、G、B的亮度分別預定規定值YR、YG和YB以及誤差和閾值Zamx。誤差和閾值Zmax是誤差和Z的最大可能值，誤差和Z表示單個顏色通道R、G、B的亮度的實際值和規定值的差的和Zmax＝Max[Z]＝Max[(YR-XR)+(YG-XG)+(YB-XB)]。
此外，在開始所述算法之前存在關於單個顏色通道R、G、B的當前佔空比AR、AG和AB的信息。
所述算法從步驟a)運行到步驟j)，其過程在圖2b中用示例性的數字示意地示出並且在下面說明a)將每個顏色通道R、G、B的亮度的實際值XR、XG、XB標準化成類型I的變量。
b)將步驟a)中得出的每個顏色通道R、G、B的亮度的標準化的實際值乘以當前的佔空比AR、AG和AB的各自的值。該結果是每個顏色通道R、G、B的類型II的變量，該變量是每個顏色通道R、G、B在混合光的顏色上具有的顏色部分的量度。
c)將由b)得出的值標準化為類型I的變量。
d)確定每個顏色通道R、G、B的亮度的規定值YR、YG和YB與由步驟c)得出的針對每個顏色通道R、G、B的值的差。該結果是每個顏色通道R、G、B的當前的顏色誤差值，該顏色誤差值分別是類型III的變量。
e)通過求由步驟d)得出的差值數額的和來確定當前的誤差和Z。該結果是類型II的變量。
f)確定帶有負號的有最大數額的由步驟d)得出的值。如果沒有負值，則步驟f)的結果就是零。該結果是類型III的變量。
g)將由步驟f)得出的值加到由步驟d)得出的三個結果的每個上。通過該步驟將由步驟d)得出的所有顏色誤差值輸出為類型II的正數，其中保持其相互比例不變。
h)確定帶有由步驟g)得出的最大顏色誤差值的顏色通道R、G、或B。該結果是類型I的變量。
i)檢驗其它的顏色通道紅R、綠G和藍B之一是否具有根據步驟g)的同樣大的顏色誤差值Z並且因此也必須如在步驟h)中確定的顏色通道完全一樣強烈地校正。當是這種情況時，必須沿混合色黃色Y、青色C或者紫色V之一的方向實施校正步驟。如果由步驟g)得出的所有的值都相同地大，則不執行校正。
j)如果由步驟e)得出的當前的誤差和Z小於預定的最大值Zmax，則同樣地也不執行校正。藉助於該閾值條件預定色度坐標應位於其中的CIE標準比色圖表內的容差範圍。如果色度坐標位於該容差範圍內，則不執行調節。如果色度坐標位於該容差範圍之外，則調節裝置就作出響應並且實施相應的校正步驟。
在此應當指出，根據本發明的方法當然不僅能夠藉助於該算法來執行，而且例如也可以利用包含PID調節器的類似的算法來執行。這種算法通常提供的優點是允許很少的計算時間。PID調節器是本領域內普通技術人員所公知的並且因而在此處不加詳細說明。
每個顏色通道R、G、B都利用脈寬調製的電信號來控制並且擁有對應於該脈寬調製信號的離散的佔空比的亮度。定義不能未超過或不能超過的最小可能的佔空比和最大可能的佔空比。如果例如下一個校正步驟確定針對顏色紅色提高佔空比，而該顏色已經位於完全受控的狀態，則必須把其餘的兩個顏色的佔空比下調，以便如此相對於其它顏色加重顏色紅色。
如果不需要校正，則首先試圖將所有顏色通道的亮度以相同的比例提高(正調節)，直到達到至少一個顏色通道R、G、B的最大佔空比(參見圖2c)。如果達到該狀態，則不再進行任何改變(負調節)。
如果必需沿原色紅色、綠色或者藍色的方向的校正步驟，則首先試圖提高該顏色通道R、G、B的亮度(正調節)。如果其佔空比已經對應於最大可能值，則降低兩個其它顏色通道的亮度(負調節)。針對要求沿混合色紫色V、青色C或者黃色Y之一的方向的校正步驟的情況，首先試圖提高構成該顏色的顏色通道R、G、B的亮度(正調節)。如果由於這兩個顏色通道R、G、B之一的佔空比都已經對應於最大可能的值所以這是不可能的，則降低另一個顏色通道R、G、B的亮度(負調節)。
該方法的優點是，在任何時刻調節都指向亮度受限的顏色通道R、G、B。由於根據校正方案(圖2a和圖2c)首先試圖利用正調節來執行必需的校正步驟，所以為了達到所追求的色度坐標而不「降低」亮度。此外，總有一個顏色通道R、G、B利用最大可能的佔空比來控制。
根據圖3a的實施例上下重疊地示出用於分別控制紅色顏色通道R、綠色顏色通道G和藍色顏色通道B的修改過的脈寬調製的電信號的圖示，所述修改過的脈寬調製的電信號使得能夠為了調節而測取測量值。
三個脈寬調製信號由相同長度的基本周期11組成並且彼此之間沒有時間偏移。
基本周期11分為長度為t1的時間間隔和長度為t2的時間間隔。時間間隔t1被規定用於利用傳感器設備3來執行測量。時間間隔t1例如可以是幾微秒至半毫秒。時間間隔t2代表由預定的在其內能夠接通顏色通道R、G、B的最大佔空比得出的時期。接通各自的顏色通道R、G、B的實際的持續時間t3根據通過分析和調節設備4預定的各自的當前的佔空比來確定。
為了測量顏色通道R、G、B的亮度，其中接通相應的顏色通道R、G、B的時間間隔t3位於基本周期11的開始，而其餘的顏色通道R、G、B在基本周期11結束時根據各自的佔空比照明了持續時間t3。如此，顏色通道R、G、B的亮度的測量可以在基本周期11開始時在時期t1中被執行。
為了測量背景亮度，所有時間間隔t3都位於基本周期11的結束處。如果現在亮度的測量在基本周期開始時在時期t1中執行，則可以檢測到背景亮度。
圖3a中的修改過的脈寬調製信號的總周期12由六個彼此相繼的基本周期組成。在第一基本周期11期間不進行測量，其中在第二基本周期11中確定紅色顏色通道R的亮度。背景亮度在第三基本周期11期間被確定，在該第三基本周期11之後接著在其內得出綠色顏色通道G的亮度值的基本周期11。在第五基本周期11中又不進行測量，在該第五基本周期11之後接著在其內確定藍色顏色通道B的亮度值的基本周期11(對此還可參照圖3b)。
總周期12擁有持續時間t4，該持續時間t4由單個基本周期11的持續時間組成。如果該持續時間t4在0.01秒以下，那麼顏色通道的接通和關斷過程如此快，以致人眼一般地不會感覺到閃爍。
與根據圖1a和1b所示的實施例不同，在根據圖4a所示的實施例中，彼此獨立地控制和調節兩行RGB-LED1。RGB-LED1的紅色光、綠色光和藍色光每行分別構成紅色顏色通道R1、R2、綠色顏色通道G1、G2和藍色顏色通道B1、B2，以致總共形成六個顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2，這六個顏色通道分別利用修改過的脈寬調製的電信號來控制。
為了控制RGB-LED1，每行必需驅動設備5，以致與根據圖1a所示的實施例不同地必需另一個驅動設備5。
此外，單個顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2的亮度的測量還可以利用單個光傳感器3、諸如光電二極體來實現。所述光傳感器例如還被布置在光導管2側旁。
在根據圖4b所示的實施例中需要六個修改過的脈寬調製的電信號，以控制六個顏色通道R1、G1、B1、R2、G2和B2，所述六個修改過的脈寬調製的電信號允許測取當應當控制和調節六個顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2時要求的測量值。
如在根據圖3a所示的實施例中那樣，所有脈寬調製的信號的基本周期11是等長的並且在時間上不偏移。該脈寬調製信號也是由時間間隔t1和t2組成。時間間隔t1也給出最大可能的佔空比，而t2表示其中可以執行背景亮度或者顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2的亮度的測量的時間區域。時間間隔t1位於基本周期11的開始處，而t2緊接於其後。時間間隔t2內的黑色區域同樣表徵時間區域t3，在該時間區域t3期間接通各自的顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2。
為了測量顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2的亮度，如同在根據圖3a所示的實施例中那樣將基本周期11內的時間間隔t3推移到區域t1中。該基本周期11與其中在時間間隔t1內不接通顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2的基本周期11交替。如此得出包含十二個基本周期11的總周期12。
對應於上述的將三個顏色通道R、G、B擴展為六個顏色通道R1、R2、G1、G2、B1、B2，還可以針對調節任意其它數量的顏色通道編制修改過的脈寬調製信號。
為了顯示器的平面背面照明，也可能的是，原始光源1不僅定位在光導管2側旁，而且在光導管2的後面整個平面配備有多行原始光源1(參見圖5)。在這種情況下，不同顏色通道的亮度值也可以利用多個傳感器設備3來確定，所述多個傳感器設備3例如被布置在原始輻射源1的行之間。此外，在這種情況下，調節可以利用單個微控制器4來實現。因此可以任意地擴展同步修改過的脈寬調製的調節方法。
藉助於該調節方法可能在數秒內將混合色光的色度坐標在CIE標準比色圖表的彩色區域中的實際值偏移到CIE標準比色圖表的白色區域中的預定的規定值。
不僅是RGB-LED適於作為原始光源1，而且所有的其亮度能夠藉助於脈寬調製的電信號來改變的彩色光源適於作為原始光源1。特別是可替換半導體LED將有機LED、電致發光薄膜或者雷射器用作原始輻射源1。
為了完整的緣故應當指出，本發明當然不局限於該實施例，而是包括落入在以通用部分中說明的基本原理為基礎的本發明的範圍的所有實施方式。同時還要指出，不同實施例的不同元件相互可以任意地組合。
權利要求
1.照明設備，該照明設備在工作時發出含有至少兩個不同的顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的光的混合色光，該照明設備具有-至少一個第一顏色的第一原始光源(1)，所述第一顏色的第一原始光源的光構成第一顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)，-至少一個第二顏色的第二原始光源(1)，所述第二顏色的第二原始光源的光構成第二顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)，-至少一個傳感器設備(3)，該傳感器設備(3)被如此定位，以致該傳感器設備(3)的至少一個單個光傳感器可以接收混合色光並且適於檢測到包含所述顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的連續的波長範圍的光的亮度，並且在工作時獨立且重複地確定不同顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度，以及-分析和調節設備(4)，該分析和調節設備(4)在工作時分析顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度值並且這樣確定用於控制所述單個顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的具有這樣修改過的基本周期(11)的脈寬調製的電信號，使得混合色光的色度坐標位於CIE標準比色圖表的預定區域內。
2.根據權利要求1所述的照明設備，其具有至少一個第一、第二和第三原始光源(1)，從該第一、第二和第三原始光源(1)發出紅色光、綠色光和藍色光。
3.根據以上權利要求之一所述的照明設備，其具有CIB標準比色圖表的白色區域中的混合色光的色度坐標的預定區域。
4.根據以上權利要求之一所述的照明設備，其具有至少六個原始光源(1)，該六個原始光源(1)的光分別構成兩個紅色顏色通道、兩個綠色顏色通道和兩個藍色顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)，其中傳感器單元(3)獨立且重複地確定所述單個顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度，而分析和調節單元(4)分別針對每個顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)獨立確定脈寬調製信號。
5.根據以上權利要求之一所述的照明設備，其具有作為原始光源(1)的半導體發光二極體、有機發光二極體、雷射器或者電致發光薄膜。
6.根據以上權利要求之一所述的照明設備，其具有包含微控制器的分析和調節設備(4)。
7.如以上權利要求之一所述的照明設備，其具有包含光電二極體的傳感器設備(3)。
8.用於顯示器的背面照明的設備，該設備具有根據以上權利要求之一所述的照明設備。
9.用於LCD顯示器的背面照明的設備，該設備具有根據權利要求1至8之一所述的照明設備。
10.用於調節發出混合色光的照明設備的方法，所述混合色光含有至少兩個不同的顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的光，其中每個顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)利用帶有基本周期(11)的序列的脈寬調製的電信號來控制，其中-分別如此修改脈寬調製的電信號的所述基本周期(11)，以致該基本周期(11)含有第一時間間隔，在該第一時間間隔期間同時接通所有顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)，-分別如此修改脈寬調製的電信號的所述基本周期(11)，以致該基本周期(11)含有至少第二時間間隔，在該第二時間間隔期間只接通該至少兩個顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)之一，並且分別獨立確定所接通的顏色通道的亮度，-相繼地進行所述修改過的基本周期(11)並且構成重複的總周期(12)，以及-在經過所述總周期(12)之後比較所述單個顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度的比例，並且如此調整各自的修改過的脈寬調製的電信號的佔空比，以致該混合色光的色度坐標位於CIE標準比色圖表的預定區域內。
11.根據權利要求10所述的方法，其中-所述總周期(12)包含至少一個基本周期(11)，如此修改該基本周期(11)，以致在該基本周期(11)的時間間隔內不接通顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)，並且在該時間間隔內確定背景光的亮度值，以及-在背景光的亮度值方面匹配所述顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度值。
12.根據權利要求10至11之一所述的方法，其中為了確定顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度值測取多個測量值並且對其求均值。
13.根據權利要求11至12之一所述的方法，其中為了確定所述背景光的亮度值測取多個測量值並且對其求均值。
14.根據權利要求10至13之一所述的方法，所述基本周期(11)內的其中確定顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度值的時間間隔短於在其內接通各自的顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的時間間隔。
15.根據權利要求11至14之一所述的方法，所述基本周期(11)內的其中確定所述背景亮度的時間間隔與其中確定顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度的時間間隔完全一樣大。
16.根據權利要求11至15之一所述的方法，所述基本周期(11)內的其中確定所述背景亮度的時間間隔短於顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)在其內被接通的時間間隔。
17.根據權利要求10至16之一所述的用於調節的方法，其中總周期(12)的持續時間小於0.01秒。
18.根據權利要求11至17之一所述的方法，其中在所述總周期(12)內，在其內確定所述顏色通道(R、R1、G、G1、B、B1)的亮度的多個基本周期(11)與在其內確定所述背景光的亮度值的這種基本周期交替。
全文摘要
一種照明設備被說明，該照明設備發出含有至少兩個不同顏色通道的光的混合色光。該照明設備包含至少一個其光構成第一顏色通道的第一顏色的原始光源和至少一個其光構成第二顏色通道的第二顏色的原始光源、至少一個傳感器設備，該傳感器設備被如此定位，以致其能夠接收混合色光並且適於檢測包含該顏色通道的波長範圍的光的亮度，並且在工作時獨立且重複地確定不同顏色通道的亮度。此外所述照明設備包含分析和調節設備，該分析和調節設備分析顏色通道的亮度值並且確定用於控制單個顏色通道的具有這樣修改過的基本周期的脈寬調製的電信號，使得混合色光的色度坐標位於CIE標準比色圖表的預定區域內。此外還說明一種用於調節這種照明設備的方法。
文檔編號G05D25/00GK1755566SQ20051010872
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者L·普勒茨, A·比布爾, A·菲利普 申請人:電燈專利信託有限公司