BRPI0718524B1 - método de determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação, ativador para determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação, dispositivo de iluminação e unidade de exibição. - Google Patents

Description

(54) Título: MÉTODO DE DETERMINAR VALORES DE ATIVAÇÃO PARA ATIVAR UM DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, ATIVADOR PARA DETERMINAR VALORES DE ATIVAÇÃO PARA ATIVAR UM DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO E UNIDADE DE EXIBIÇÃO.

(51) Int.CI.: H05B 33/08 (30) Prioridade Unionista: 10/11/2006 EP 06123822.6 (73) Titular(es): PHILIPS LIGHTING HOLDING B.V.

(72) Inventor(es): ALEXANDER C. DE RIJCK; ROEL VAN WOUDENBERG; HENRICUS M. PEETERS; PETER H. F. DEURENBERG (85) Data do Início da Fase Nacional: 07/05/2009 “MÉTODO DE DETERMINAR VALORES DE ATIVAÇÃO PARA ATIVAR UM DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, ATIVADOR PARA DETERMINAR VALORES DE ATIVAÇÃO PARA ATIVAR UM DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO E

UNIDADE DE EXIBIÇÃO”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção trata de um processo para determinar valores de excitação para dispositivo de iluminação a um nível de luminosidade e cor desejado.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA

Recentemente, grande progresso foi realizado no aumentar a luminosidade de fotodiodos (LEDs). Como resultado, LEDs tomaram-se suficientemente brilhantes e econômicos para servir como uma fonte de luz, por exemplo, em sistemas de iluminação tais como lâmpadas com cor ajustável, Vídeos a Cristal Liquido de Visão direta (LCDs), e em vídeos de projeção dianteira e traseira.

Mesclando LEDs diferentemente coloridos qualquer número de cores pode ser gerado, e.g., branco. Um sistema de iluminação a cores ajustável é tipicamente construído fazendo uso de um número de cores primárias, e em um exemplo, as três cores primárias vermelho, verde e azul são usadas. A cor da luz gerada é determinada por qual dos LEDs que é usado, assim como pelas relações de mixagem. Para gerar “branco”, todas as três cores de LED têm de ser ativadas com a relação de mixagem correta.

Os sistemas de iluminação a LED genericamente empregam fontes de energia reguladas para administrar energia aos LEDs. Na técnica de

LED drivers, é conhecido o controle de LEDs fazendo uso de corrente ativadora modulada por duração de pulsos (PWM) como uma fonte de energia para o LED. A modulação por duração de pulsos (WM) envolve o fornecimento de uma corrente substancialmente constante aos LEDs por períodos específicos de tempo. Tanto mais breve o tempo ou duração de pulso, menos luminosidade será observada por um observador na luz resultante. O olho humano integra a luz que recebe através de um período de tempo e, muito embora a corrente através dos LEDs possa gerar o mesmo nível de luz indiferentemente à duração de pulso, a vista perceberá pulsos mais curtos como “mais turvos” que os pulsos mais longos.

Uma desvantagem do usar somente PWM é que o LED é sempre usado ao mesmo nível de corrente, que pode não ser o nível de corrente mais eficiente, significando que energia é desperdiçada para gerar luz. Uma maneira mais eficiente de ativar o LED para controle de luminosidade é introduzir mais que um nível de corrente ao qual os LEDs possam ser ativados com a PWM. As características de desempenho de LED dependem do grau de corrente consumido pelo LED. A eficiência ideal pode ser obtida a um nível de corrente mais baixo que aquele onde máxima luminosidade ocorre. LEDS são tipicamente ativados bem acima da corrente operacional mais eficiente para aumentar a luminosidade prestada pelo LED enquanto mantendo uma previsão de vida útil razoável. Por conseguinte, maior rendimento pode ser prestado quando o máximo valor de corrente do sinal PWM pode ser variável. Por exemplo, se a saída de luz é menor que a máxima saída de luz requerida, a corrente e/ou a duração de sinal PWM pode ser reduzida.

Um exemplo de um sistema para controlar a luminosidade de uma pluralidade de LEDs brancos é exposto no US 2003/021 42 42 Al. No sistema exposto, os LEDs são previstos como uma luz de fundo para um vídeo, tal como um vídeo a cristal líquido (LCD). Durante a operação, a luminosidade de luz de fundo é controlada por modulação de duração de pulsos e subdividindo a tensão ativadora de referência para ativar a luz de fundo em uma grande pluralidade de níveis distintos por intermédio de um conversor D/A. Todavia, um sistema deste tipo não é próprio para ativar um dispositivo de iluminação que consta de uma pluralidade de LEDs de diferentes cores uma vez que um deslocamento em amplitude também resulta em uma alteração em cor significativa.

W02006/069002 descreve um método e um aparelho para 5 gerar duas ou mais cores diferentes ou temperaturas de cor de luz por uma faixa significativa de diferentes saturações ou temperaturas de cor diferentes, em que é prevista compensação de luminância. Em um exemplo, o aparelho de iluminação inclui um ou mais LEDs para gera duas ou mais cores ou temperaturas de cor diferentes de luz e é configurado para prever compensação de luminância de modo a mitigar, pelo menos em parte, o efeito de “Helmholtz-Kohlrausch” que modela a percepção de diferentes brilhos para diferentes cores ou temperaturas de cor não obstante luminâncias idênticas.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

Por conseguinte, há necessidade por um processo aperfeiçoado para determinar valores excitadores para ativar um dispositivo de iluminação a uma luminosidade e cor desejadas, e mais especificamente que supere ou pelo menos alivie o problema com mudança de cor ao ativar um dispositivo de iluminação constando de uma pluralidade de LEDs de pelo menos duas cores em múltiplos níveis de amplitude de corrente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objetivo acima é satisfeito por um novo processo para determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação a um nível de luminosidade e cor desejadas conforme definida na reivindicação 1, e um correspondente elemento ativador para determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação conforme definido na reivindicação

8. As reivindicações subordinadas apensas definem vantajosas modalidades de acordo com a presente invenção.

“segue-se a página 3a”

3a

De acordo com a presente invenção, é apresentado um processo para determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação a uma luminosidade e cor desejadas, o dispositivo de iluminação compreendendo uma pluralidade de fotodiodos (LEDs) de pelo menos duas cores diferentes, o processo compreendendo as etapas de determinar uma primeira relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e uma primeira corrente ativadora para ativar cada um dos LEDs diferentemente coloridos, determinar um primeiro fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre a luminosidade desejada e a primeira relação de peso fluxo luminoso, comparando, para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, o primeiro fluxo luminoso com um “segue-se a página 4” fluxo luminoso nominal para uma pluralidade de diferentes correntes de ativação, selecionando, para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, uma corrente ativadora preferencial que pelo menos pode produzir o primeiro fluxo luminoso, determinando uma segunda relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e as correntes ativadoras selecionadas para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, determinar um segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre a luminosidade desejada e a segunda relação de peso de fluxo luminoso, e determinar um ciclo de serviço para cada um dos LEDs diferentemente coloridos às correntes ativadoras selecionadas, no qual as correntes selecionadas aos ciclos de serviço determinados produz o segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos.

Os LEDs diferentemente coloridos de preferência incluem pelo menos um diodo emissor de luz de banda estreita vermelho, pelo menos um diodo emissor de luz de banda estreita verde, e pelo menos um diodo emissor de luz banda estreita verde, e pelo menos um diodo emissor de luz de banda estreita azul. Todavia, aqueles versados na técnica realizarão que também seria possível usar outros tipos de fontes de luz tal como diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), diodos emissores de luz poliméricos (PLEDs), LEDs inorgânicos, lasers, ou uma combinação dos mesmos assim como LEDs de banda larga (direta ou fósforo-convertido) e LEDs brancos (fósforo convertido). Uma vantagem com o uso de LEDs de banda estreita em um dispositivo de iluminação conforme descrito acima é a possibilidade de gerar cores saturadas. Todavia, aqueles versados na técnica realizarão que um LED da banda larga também pode fornecer uma cor saturada.

Outrossim, deve ser observado que a invenção não é somente útil para “cores individuais” tal como recém descrita, porém também pode ser usada com, por exemplo, múltiplas variantes de LEDs brancos (e.g. branco frio, branco quente, e uma combinação dos dois brancos que pode realizar uma lâmpada sintonizável de ponto de cor com diferentes temperaturas de cor de branco; também combinações de LEDs branco com um LED de uma única cor para ajuste de ponto de cor são possíveis).

Como descrito acima, a cor (isto é, o comprimento de onda) 5 produzido por um LED depende do nível de corrente/amplitude usado para ativar o LED. Assim, ao determinar valores de ativação para ativar o dispositivo de iluminação para emitir luz a uma luminosidade e cor desejadas, de acordo com a presente invenção, é preferível selecionar um primeiro nível de corrente ativadora, de preferência a corrente ativadora mais alta especificada para cada um dos LEDs, em que a cor é conhecida, e então baseado sobre a cor produzida para cada um dos LEDs determinar uma relação de peso de fluxo luminoso que corresponde á cor desejada através, por exemplo, de uma conversão de espaço de cor (e.g. conversão de espaço de cor CIE para RGB). Poderia, todavia, também ser possível selecionar as correntes ativadoras que produzem a máxima gama de cor possível.

Baseado sobre a relação de peso de fluxo luminoso e a luminância desejada, é possível determinar um fluxo luminoso para cada um dos LEDs ao primeiro nível de corrente ativadora. Este fluxo luminoso para cada um dos LEDs é então comparado com um intervalo de fluxo luminoso, isto é, nível nominal, que pode ser produzido em cada uma de numero limitado predeterminado de diferentes correntes ativadoras. Dentre este número limitado de diferentes correntes ativadoras, uma corrente ativadora preferencial é selecionada que pelo menos possa produzir o primeiro fluxo luminoso.

Todavia, se a corrente ativadora preferencial diferir da primeira corrente ativadora, é necessário efetuar um recálculo da relação de peso de fluxo luminoso, e.g., determinar uma segunda relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e as correntes ativadoras recém selecionadas para cada um dos LEDs. Isto é atribuível ao cambio de cor que ocorre ao selecionar uma corrente ativadora diferente da primeira corrente ativadora.

Baseado sobre esta segunda relação de peso de fluxo luminoso e a cor desejada, de acordo com a presente invenção, é possível determinar um segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos e baseado sobre aquele segundo fluxo luminoso e a luminosidade desejada, determinar correspondentes ciclos de serviço que às correntes selecionadas produzem o segundo fluxo luminosos para cada um dos LEDs diferentemente coloridos.

De acordo com a técnica anterior, o processo de determinar valores ativadores para ativar um dispositivo a uma cor e luminosidade desejadas, onde a luz emitida pelo dispositivo iluminador é produzida por uma pluralidade de LEDs diferentemente coloridos, não levava em conta o cambio de cor produzido ao utilizar um nível de corrente de ativação diferente do primeiro nível de corrente de ativação. Todavia, a presente invenção assegura a possibilidade de limitar o número de etapas computacionais necessário para determinar a corrente de ativação preferencial. Outrossim, um número aumentado de níveis de corrente e/ou de LEDs diferentemente coloridos somente aumentaria ligeiramente o custo computacional. Uma vantagem com a presente invenção é a possibilidade de selecionar as correntes ativadoras apropriadas e ciclos de serviço de uma maneira antecipada sem a necessidade de um sistema de controle de reação (feedback). É todavia naturalmente possível incluir um sistema de contra reação deste tipo. Outra vantagem é a corrente através dos LEDs ser minimizada que relaxa os requisitos de temporização e integridade de sinal assim como prolongar a vida útil dos LEDs devido a uma temperatura de substrato mais baixa (uma amplitude de corrente de ativação mais alta confere uma temperatura de substrato mais alta do LED).

Genericamente, as correntes ativadoras selecionados e os ciclos de serviço determinados são usados para ativar cada um dos LEDs diferentemente coloridos de tal maneira que o dispositivo de iluminação produza a cor e a luminosidade desejadas. Todavia, conforme entendido por aqueles versados na técnica, as correntes ativadoras selecionadas e os ciclos de serviço determinados poderíam produzir uma cor e luminosidade que diferem dos valores desejados. Esta diferença poderia depender do envelhecimento dos LEDs e/ou da temperatura circundante dos LEDs que pode resultar em uma mudança de cor.

Em uma modalidade, o processo ainda compreende as etapas 10 de adquirir valores de medição por intermédio de um sensor de temperatura montado na proximidade dos LEDs diferentemente coloridos, determinar um fluxo luminoso e cor para cada um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre os valores de medição, determinar uma luminosidade e cor para o dispositivo de iluminação baseado sobre os fluxos luminosos e cores determinadas, e ajustar as correntes ativadoras e os ciclos de serviço para cada um dos ditos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre uma diferença entre a luminosidade e cor desejada e a luminosidade e a cor determinadas de tal maneira que o dispositivo iluminador emita luz à cor e luminosidade desejadas.

E também igualmente possível adquirir valores de medição por intermédio de uma unidade fotossensora, e ajustar pelo menos uma das correntes ativadoras e os ciclos de serviço para pelo menos um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre uma diferença entre a luminosidade e cor desejadas e a luminosidade e cor determinadas de tal modo que o dispositivo de iluminação emita luz à luminosidade e cor desejadas. De preferência, a unidade fotossensora compreende um de um sensor de fluxo e/ou sensor de cor.

A pluralidade de diferentes correntes ativadoras para ativar cada um dos LEDs diferentemente coloridos de preferência é fornecida ativando uma primeira fonte de corrente para gerar um primeiro sinal ativador dotado de uma primeira amplitude, ativar uma segunda fonte de corrente para gerar um segundo sinal ativador dotado de uma segunda amplitude, adicionar o primeiro sinal ativador ao segundo sinal ativador, dessa forma gerando um sinal ativador composto, e aplicando o sinal ativador composto a cada um dos LEDs diferentemente coloridos, no qual o sinal ativador composto pode assumir uma dentre quatro amplitudes diferentes baseado sobre se uma, ambas, ou nenhuma das fontes de corrente é ativada.

De preferência, a segunda amplitude é mais baixa que a 10 primeira amplitude, porém não tem indispensavelmente a metade da primeira amplitude como em comparação com uma implementação normal de um conversor D/A onde a primeira amplitude é um múltiplo inteiro da segunda amplitude. Por exemplo, em um conversor D/A normal a saída do conversor D/A seria prevista nas etapas de 0,0, 1/3 2/3 e 1,0 da máxima saída do conversor D/^a A implementação acima descrita com duas fontes de corrente poderia por exemplo ter um sinal ativador compósito com uma saída arbitrária, tal como por exemplo 0,0, 0,38 0,62, e 1,0 da máxima saída. Todavia, deve ser observado que poderia para algumas aplicações ser suficiente dispor de apenas 3 níveis: 0, 0,5 e 1,0: naquele caso: pode-se quer comutar entre duas fontes de corrente, quer adicionar duas fontes do mesmo nível (e.g. 2 x 0,5).

Cada uma das fontes de corrente pode ser ativada com um sinal modulado por duração de pulso individual. Desta maneira, os sinais de ativação PWM são usados para Modulação por Duração de Pulso (WPM) e

Modulação por Amplitude de Pulso (APM)( ao mesmo tempo, mantendo a implementação muito simples. Somente duas fontes de corrente são usadas acima, todavia, aqueles versados na técnica reconhecerão que a implementação pode ser adicionalmente expandida, onde N fontes de corrente geram 2^N pulsos de corrente.

De acordo com outro aspecto, é apresentada uma unidade ativadora para determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação a uma luminosidade e cor desejada, o dispositivo eletroluminescente constando de uma pluralidade de fotodiodos (LEDs) de diferentes cores (LEDs), a unidade ativadora compreendendo dispositivos para determinar uma primeira relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e uma primeira corrente ativadora para ativar cada um dos LEDs diferentemente coloridos, dispositivos para determinar um primeiro fluxo luminosos para cada um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre a luminosidade desejada e a primeira relação de peso de fluxo luminoso, dispositivos para comparar, pra cada um dos LEDs diferentemente coloridos, o primeiro fluxo luminoso com um fluxo luminoso nominal para uma pluralidade de diferentes correntes ativadoras, dispositivos para selecionar, para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, uma corrente ativadora preferencial que pelo menos pode produzir o primeiro fluxo luminoso, dispositivos para determinar uma segunda relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e as correntes ativadoras selecionadas para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, dispositivos para determinar um segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre a luminosidade desejada e o segunda relação de peso de fluxo luminoso, e dispositivos para determinar um ciclo de serviço para cada um dos LEDs diferentemente coloridos às correntes de ativação selecionadas, no qual as correntes selecionada aos ciclos de serviço determinados produz o segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs difèrentemente coloridos. As vantagens do segundo aspecto da presente invenção são essencialmente às mesmas daquelas do primeiro aspecto.

A umidade ativadora descrita acima é vantajosamente usada como um componente em, por exemplo, sem estar limitado a, uma unidade de vídeo adicionalmente compreendendo um painel de apresentação visual e uma luz de fundo constando de um dispositivo de iluminação compreendendo uma pluralidade de LEDs diferentemente coloridos. O painel de apresentação visual pode, por exemplo, ser um LCD de visão direta (vídeo a cristal líquido) ou um projetor LCD para aplicação em TV e/ou aplicação em monitor.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

Estes e outros aspectos da presente invenção passarão a ser descritos em maior detalhe com referência aos desenhos apensos mostrando modalidades atualmente preferenciais da invenção, de acordo com as quais:

A figura 1 é um diagrama em blocos mostrando um sistema de iluminação a cores ajustável de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 2 é um fluxograma mostrando as etapas da presente invenção; e

A figura 3 é um diagrama de cromaticidade de cor CIE mostrando pontos de cor para três LEDs ativados a três níveis de corrente diferentes;

A figura 4 é um diagrama de circuito ilustrando uma implementação preferencial de dois espelhos atuais para proporcionar uma pluralidade de diferentes correntes de excitação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ATUALMENTE

PREFERIDAS

A presente invenção passa a ser descrita em maior detalhe a seguir com referência aos desenhos apensos, nos quais modalidades atualmente preferidas da invenção são ilustradas. A presente invenção, todavia, pode ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui expostas, mais exatamente, estas modalidades são apresentadas por inteireza e acabamento, e transmitem plenamente o âmbito da invenção aqueles versados na técnica. Numerais de referência idênticos reportam-se a elementos idênticos através de sua totalidade.

Reportando-se a seguir aos desenhos e à fig. 1 em particular, é mostrado um diagrama em blocos de um sistema de iluminação a cores ajustável 100. previsto de acordo com uma modalidade atualmente preferencial da presente invenção. Na modalidade típica, o sistema de iluminação 100 compreende um dispositivo iluminador 101 constando de três fotodiodos diferentemente coloridos das cores vermelha 102, verde 103 e azul 104. O dispositivo iluminador 101 por sua vez é conectado com um elemento ativador, por exemplo, na forma de um controlador 105, que é adaptado para determinar valores de excitação para os LEDs 102 -104 baseado sobre uma cor e luminosidade desejada provida por um usuário através de uma interface de usuário 106. O controlador é adicionalmente para ativar o dispositivo iluminador 101 com os valores de ativação determinados. A interface de usuário 106 pode ser conectada com o controlador 105 quer uma conexão por fio quer sem fio. O controlador 105 é suscetível de desempenhar funções para determinação, calibração, recálculo, e efetuar consultas de banco de dados (por exemplo, usando uma tabela de consulta). Estas funções são adicionalmente explanadas abaixo em relação com as figs. 2 e 3.

Conforme entendido por aqueles versados na técnica, é naturalmente possível fazer uso de mais de três fontes de luz diferentemente coloridas. Além disso, deve ser observado qualquer combinação de LEDs pode produzir uma gama de cores,quer os LEDs sejam da cor vermelha, verde, azul, âmbar, branca, laranja, UV, ou de outras cores. As várias modalidades descritas, através da totalidade do presente relatório descritivo abrangem todas as possíveis combinações de LEDs no dispositivo de iluminação, de maneira que luz de cor variável, intensidade, saturação e temperatura de cor podem ser produzidas sob demanda sob controle do controlador 105.

O sistema de iluminação a cores ajustável 100 ainda compreende uma unidade fotossensível 107 disposta e tal maneira que a luz proveniente de todos os três LEDs incidirá sobre a unidade fotossensível 107. e um sensor de temperatura 108 disposta na vizinhança do dispositivo de iluminação 101 e adaptada para medir uma temperatura circundante e/ou a temperatura de um substrato dos LEDs 102 - 104. Os resultados de medição da unidade fotossensível 107 e do sensor de temperatura 108 são fornecidos ao controlador 105. A unidade fotossensível 107 pode consistir de um sensor de fluxo e de um sensor de cor. Um sensor de fluxo é um sensor que confere um único numero de fluxo, e assim é usado com um esquema ativador e de medição que permite determinar fluxos vermelho, verde e azul separadamente. A sensibilidade do sensor de preferência assemelha-se a sensibilidade do olho humano. Um sensor de cor é um, sensor que dá as coordenadas de cor (e.g. CIE, x,y) da luz, e assim medindo as coordenadas de cor do branco resultante ou das cores Vermelho/Verde/Azul individuais.

O controlador 105 pode incluir um microprocessador, microcontrolador, processador de sinais digitais programável ou de outro dispositivo programável. O controlador 105 pode também, em vez disso, incluir lógica de conjunto de porta programável, um dispositivo lógico programável, ou um processador de sinais digitais. Onde o controlador 105 inclui um dispositivo programável tal como o microprocessador ou microcontrolador mencionado acima, o processador pode ainda incluir código executável por computador que controla a operação do dispositivo programável.

A interface de usuário 106 pode incluir dispositivos de entrada de usuário, tais como botões e controle ajustáveis, que produzem um sinal ou tensão a ser lida pelo controlador 105. A tensão pode ser um sinal digital correspondente a um estado digital alto ou baixo. Se a tensão tem uma forma de uma tensão analógica, um conversor analógico/digital (A/D) pode ser usado para converter a tensão em uma forma digital utilizável. A saída do

A/D alimentaria ao controlador 105 um sinal digital.

As etapas de processo de uma modalidade atualmente preferida da presente invenção serão explanadas com referência à fig. 2 mostrando um fluxograma e à fig. 3 que ilustra um diagrama de cromaticidade de espaço de cor da CIE (Comissão Internacional sobre Iluminação) mostrando pontos de cor C_R1.3, Cgi-3· C_b 1-3 para os LDS diferentemente coloridos da fig. 3 quando ativados em três níveis de corrente diferentes. Na fig. 3, a curva em forma de ferradura externa 300 corresponde às corres do espectro visível (pontos de cor de luz monocromática).

As etapas da presente invenção são explanadas por intermédio de um exemplo em que inicialmente um usuário em uma primeira etapa SI seleciona uma cor desejada e uma luminosidade desejada (isto é, um ponto prefixado representando luminosidade total e cor total) por intermédio da interface de usuário 106. Na presente modalidade, o usuário selecionou um ponto de cor branca que é representado pelo ponto de cor 301 na fig. 3. Aqueles versados na técnica realizarão que a cor desejada e a luminosidade desejada em outra modalidade podem ser selecionadas por intermédio, por exemplo, de outro sistema elétrico. Um exemplo de uma modalidade deste tipo poderia ser onde o processo de acordo com a presente invenção é usado para controlar um dispositivo de iluminação em uma luz de fundo compreendida juntamente com um painel de vídeo em uma unidade de vídeo. Neste caso, a cor e a luminosidade desejadas poderiam ser previstas por intermédio das imagens que são propostas para ser exibidas sobre a unidade de vídeo.

Na etapa S2 o controlador 105 recebe a cor e a luminosidade desejadas e determina, baseado sobre a cor desejada e uma primeira corrente ativadora para ativar cada um dos LEDs diferentemente coloridos, uma primeira relação de peso de fluxo luminoso. Na fig. 3, o ponto de cor correspondente para cada um dos LEDs diferentemente coloridos à primeira corrente ativadora é indicado com C_Ri. C_G], C_B1. Como pode ser visto no diagrama na fig. 3, os três pontos de cor Cri. C_Gi e C_Bi, formam um triângulo 301 que circunda o ponto de cor 301 selecionado pelo usuário, assim é possível gera o ponto de cor selecionado pelo usuário 301 ativando todos os três LEDs 102- 104 com a primeira corrente ativadora que genericamente é a corrente ativadora que produz a maior saída de luz total possível. Este nível de corrente é normalmente o mais alto nível de corrente permitido para os LEDs; todavia, seria possível usar outro nível de corrente arbitrário. Por exemplo, para um vídeo ter a maior gama de cor possível, os níveis de corrente com o “triângulo de cor” maior possível poderíam ser usados como as primeiras correntes.

A primeira relação de peso de fluxo luminoso é determinada efetuando uma conversão de espaço de cor, por exemplo, um CIE para a conversão de espaço de cor RGB. Esta conversão pode ser completada utilizando uma tabela de consulta ou efetuando um cálculo de matriz, processos que são bem conhecidos da técnica.

Baseado sobre a primeira relação de peso de fluxo luminoso, que pode, por exemplo, ser descrita como:

relação de peso de fluxo luminoso = A*vermelho + B*azul + C*verde 20 onde A + B + C = 1 é possível determinar, na etapa S3, um primeiro fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos baseado sobre a luminosidade desejada e a primeira relação de peso de fluxo luminoso.

O primeiro fluxo luminoso para cada um dos LEDs 25 diferentemente coloridos é então na etapa S4 comparado com um fluxo luminoso nominal para uma pluralidade de diferentes cores ativadoras tendo correspondentes diferentes pontos de cor. Na fig. 3, duas correntes ativadoras diferentes são representadas por dois pontos de cor adicionais para cada um dos LEDs diferentemente coloridos LEDs, isto é, Cr2-3. C_G2-3· C_B2-3· Como é ilustrado na fig. 3, a cor doas saídas de LED individuais se altera (para comprimentos de onda mais longos quando a corrente se eleva) e o nível de saída de luz relativo de LEDs diferentemente coloridos se altera causando a cor da luz mista, por exemplo a luz branca, a entrar em deriva quando as mesmas relações de mistura são usadas.

Na etapa S5 uma corrente ativadora preferencial é selecionada que pelo menos pode produzir o primeiro fluxo luminoso. Como descrito acima, e necessário que os correspondentes pontos de cor para aquelas ativações preferenciais conjuntamente formem um triângulo que circunda o ponto de cor 301 selecionado pelo usuário.

Se a correntes ativadoras selecionadas são diferentes das primeiras correntes ativadoras para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, é necessário determinar, na etapa S6, uma segunda relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e as correntes ativadoras selecionadas para cada um dos LEDs diferentemente coloridos. Isto é devido ao fato de que diferentes correntes ativadoras gerarão um câmbio de cor, isto é, o ponto de cor é posicionado diferentemente no diagrama espacial de cor CIE, em comparação com a cor emitida pelos LEDs às primeiras correntes ativadoras.

Baseado sobre a nova, segunda, relação de peso de fluxo luminoso e a luminosidade desejada, um segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos é determinado na etapa S7. Esta etapa é genericamente executada de uma maneira similar à etapa S3 acima.

Para poder produzir luz ao segundo fluxo luminoso determinado para cada um dos LEDs diferentemente coloridos, um ciclo de serviço para cada um dos LEDs diferentemente coloridos às correntes ativadoras selecionadas é determinado na etapa S8. Um ciclo de serviço de menos de 100% proporcionará um turvar dos LEDs, isto é, os LEDs emitirão luz com uma luminosidade mais baixa percebida. As correntes ativadoras selecionadas aos ciclos de serviço determinados produzirão o segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs diferentemente coloridos.

Finalmente, na etapa S9, cada um dos LEDs diferentemente coloridos são ativados com as correntes selecionadas aos ciclos de serviço determinados de tal maneira que o dispositivo luminoso 101 emitirá luz à cor e luminosidade selecionadas pelo usuário.

Todavia, conforme compreendido por aqueles versados na técnica, alterações produzidas por envelhecimento e temperatura, tais como diferenças na temperatura circundante e/ou temperatura de substrato em comparação com uma temperatura normal predeterminada, também resultam em uma mudança em cor. Poderia, por conseguinte, ser necessário uma regulagem adicional do ciclo de serviço, e mesmo dos níveis de corrente selecionados de pelo menos um dos LEDs diferentemente coloridos.

Um sinal de reação para um sistema de controle deste tipo é prestado por intermédio da unidade fotossensora 107. Se um sensor de fluxo é usado, os valores de medição são convertidos em correspondente ponto de cor para cada um dos LEDs e comparado com os pontos de cor anteriormente calculados. Todavia, se um sensor de cor é usado, suas leituras podem ser diretamente aplicadas. Caso a diferença seja maior que um primeiro valor limiar predeterminado, o ciclo de serviço das correntes ativadoras que são aplicadas aos LEDs 102-104 é ajustado correspondentemente para minimizar a diferença entre a cor e a luminosidade desejadas e a cor e a luminosidade “real”. Se a diferença é maior que um segundo valor limiar, que é mais alto que o primeiro valor limiar, pode também ser necessário selecionar um nível de corrente ativadora diferente. Neste caso, pode ser necessário recalcular a relação de peso de fluxo luminoso para o sistema de iluminação 100. Além disso, para a minimização da diferença, por exemplo, um controlador de derivada integral proporcional (PID) poderia ser usado. Conforme entendido por aqueles versados na técnica, no caso da unidade fotossensível 107 ser um componente passivo, este poderia ser ativado todo o tempo, e o controlador 105 efetuará uma “amostragem” da unidade fotossensora 107 a intervalos de tempo predeterminados. Os ajustes dos ciclos de serviço e se necessário a determinação das diferentes correntes ativadoras podem ser repetidos a intervalos de tempo apropriados (por exemplo, uma vez por minuto ou uma vez a cada hora), para compensar a alteração em temperatura circundante, temperatura de substrato, e envelhecimento. A temperatura circundante e/ou do substrato é neste caso fornecida por intermédio do sensor de temperatura 108. O sensor de temperatura é usado para medir uma temperatura (temperatura de dissipação térmica, temperatura ambiente), que é quer diretamente usada, quer usada para calcular uma temperatura de junção LED estimada. A temperatura derivada é então usada para estimar a saída de fluxo dos LEDs diferentemente coloridos, e/ou estimar os pontos de cor, estes são usados em um sistema de controle de cor de alimentação direta para corrigir os ciclos de serviços de ativação de LED. Sem a presença de um sensor de fluxo, é usado para pelo menos estimação de fluxo e opcionalmente também estimação de ponto de cor LED. Todavia, quando também um sensor de fluxo é usado, o sensor de temperatura pode ser usado para estimar os câmbios de ponto de cor. Quaisquer combinações de sensores de temperatura, sensores de fluxo, e sensores de cor podem ser usadas.

Um exemplo de um sistema de controle preferencial exposto no documento “Color Tunable LED Spot Lighting” por C.Hoelen & outros, é apresentado na Conferência SPIE de 2006.

Na figura 4, um diagrama de circuito compreendendo dois espelhos de corrente 401, 402, para fornecer uma pluralidade de diferentes correntes ativadoras a um LED 400, é mostrado. O LED 400 pode ser um dos LEDs 102 - 104 na figura 1. Cada um dos espelhos de corrente 401, 402 têm entradas individuais PWM 403, 404 respectivamente. Os espelhos de corrente 401, 402 cada um produz uma corrente 11,12 que se soma ao LED 400 de tal maneira que o nível de corrente através do LED 400 pode ser 0, 11, 12 ou 11+12 dependendo das entradas de PWM 403, 404. As entradas PWM 403, 404 são usadas para modulação por duração de pulso assim modulação por amplitude de pulso, de acordo com o processo acima descrito para ativar uma pluralidade de LEDs compreendidos em um dispositivo de iluminação em múltiplos níveis de amplitude de corrente nos ciclos de serviço acima determinados.

Aqueles versados na técnica realizarão que a presente invenção não está de forma alguma limitada às modalidades preferenciais acima descritas. Pelo contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do âmbito das reivindicações apensas. Por exemplo, embora misturas de vermelho, verde e azul tenham sido propostas para luz devido à sua faculdade de criar uma ampla gama de cores mescladas por adição, a qualidade de cor genérica ou capacidade de interpretação de cor de sistemas deste tipo não são ideais para todas as aplicações. Isto é principalmente atribuível à estreita largura de banda de atuais emissores de vermelho, verde e azul. Todavia, fontes de banda mais amplas efetivamente possibilitam satisfatória interpretação cores, conforme medida, por exemplo, pelo índice CRI standard. Em alguns casos isto pode exigir saídas especiais de LED que não são atualmente disponíveis. Todavia, é conhecido que fontes de luz de banda mais larga se tomarão conhecidas, e as ditas fontes de banda mais larga são abrangidas como fontes para os dispositivos de iluminação descritos aqui.

Para aplicações de luz de fundo para vídeos, importantes parâmetros de desempeno são consumo de energia, valor e variação de ponto branco, e gama de cores (dimensão de triângulo) para aplicações em monitor e TV de extremidade alta, os LEDs vermelho, verde e azul têm preferência, quer emissores diretos de banda estreita quer fontes fósforo-convertido.

Para aplicações de iluminação de luz genérica, a dimensão do triângulo de cor é menos importante, porém o mesmo não sucede com a interpretação de cor. Naquele caso, pode ser feito uso de LEDs brancos (fósforo-convertidos) de banda larga juntamente com LEDs vermelho, verde ou azul de banda estreita para tomar o ponto de cor ajustável. E também possível usar um (A) LED âmbar contíguo aos LEDs vermelho, verde e azul para aperfeiçoar o desempenho de interpretação de cor.

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método de determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação, a um nível de luminosidade e cor desejados, o dispositivo de iluminação compreendendo uma pluralidade de fotodiodos (102, 103,

   5 104) (LEDs) de pelo menos duas cores diferentes, o método compreendendo a etapa de:

   - determinar (S2) uma primeira relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e uma primeira corrente ativadora para ativar cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos,

   10 - determinar (S3) um primeiro fluxo luminoso para cada um dos

   LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos baseado sobre a luminosidade desejada e a primeira relação de peso de fluxo luminoso, caracterizado por ainda compreender as etapas de:

   - comparar (S4), para cada um dos LEDs (102, 103, 104)

   15 diferentemente coloridos, o primeiro fluxo luminoso com um fluxo luminoso nominal para uma pluralidade de diferentes correntes ativadoras;

   - selecionar (S5), para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos dentre a pluralidade de diferentes correntes ativadoras, uma corrente ativadora preferencial que pelo menos possa produzir o primeiro fluxo

   20 luminoso para obter correntes ativadoras selecionadas;

   - determinar (S6) uma segunda relação de peso de fluxo luminoso baseada sobre a cor desejada e as correntes ativadoras selecionadas para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos;

   - determinar (S7) um segundo fluxo luminoso para cada um dos 25 LEDs diferentemente coloridos com base na luminosidade desejada e a segunda relação de peso de fluxo luminoso; e

   - determinar (S8) um ciclo de serviço para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos nas correntes ativadoras selecionadas, em que as correntes ativadoras selecionadas nos ciclos de serviço determinados produzem

   Petição 870180041858, de 18/05/2018, pág. 5/12 o segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos.
2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a etapa de ativar (S9) cada um dos LEDs (102, 103, 104)

   5 diferentemente coloridos com as correntes ativadoras selecionadas nos ciclos de serviço determinados.
3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender ainda as etapas de:

   - adquirir valores de medição por intermédio de um sensor de 10 temperatura montado na proximidade dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos;

   - determinar um fluxo luminoso e cor para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos, baseado sobre os valores de medição;

   - determinar uma luminosidade e cor para cada um dos LEDs (102,

   15 103, 104) diferentemente coloridos para o dispositivo de iluminação baseado sobre os fluxos luminosos e cores determinados; e

   - ajustar as correntes ativadoras e os ciclos de serviço para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos baseado sobre uma diferença entre a luminosidade e a cor desejadas e a luminosidade e cor determinadas de tal

   20 maneira que o dispositivo de luminosidade emita luz à luminosidade e cor desejadas.
4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por compreender ainda as etapas de:

   - adquirir valores de medição por intermédio de uma unidade

   25 fotossensora;

   - determinar uma luminosidade e cor para o dispositivo de iluminação baseada sobre os valores de medição; e

   - ajustar pelo menos uma das correntes ativadoras e o ciclos de serviço para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos baseado

   Petição 870180041858, de 18/05/2018, pág. 6/12 sobre uma diferença entre a luminosidade e a cor desejada de tal maneira que o dispositivo de iluminação emita luz à luminosidade e cor desejadas.
5. 5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela pluralidade de diferentes correntes ativadoras para ativar cada

   5 um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos ser prevista por meio de:

   - ativar uma primeira fonte de corrente para gerar um primeiro sinal ativador dotado de uma primeira amplitude;

   - ativar uma segunda fonte de corrente para gerar um segundo sinal ativador dotado de uma segunda amplitude;

   10 - adicionar o primeiro sinal ativador com o segundo sinal 1 O ativador, desse modo gerando um sinal ativador composto; e

   - proporcionar o segundo sinal ativador composto para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos, na qual o sinal ativador composto pode assumir uma dentre quatro amplitudes diferentes baseado sobre se uma,

   15 ambas, ou nenhuma das fontes de corrente é ativada.
6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela segunda amplitude ser inferior à primeira amplitude.
7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pela primeira e a segunda fonte de corrente serem ativadas por intermédio de sinais

   20 modulados por duração de pulsos individuais.
8. 8. Ativador para determinar valores de ativação para ativar um dispositivo de iluminação, a um peso e cor desejados, o dispositivo de iluminação compreendendo uma pluralidade de fotodiodos (102, 103, 104) (LEDs) de pelo menos duas cores diferentes, o ativador compreendendo:

   25 - um dispositivo para determinar (S2) uma primeira relação de peso de fluxo luminoso com base na cor desejada e uma primeira corrente ativadora para ativar cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos;

   Petição 870180041858, de 18/05/2018, pág. 7/12

   - um dispositivo para determinar (S3) um primeiro fluxo luminoso para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos com base na luminosidade desejada e a primeira relação de peso de fluxo luminoso, caracterizado por ainda compreender:

   5 - um dispositivo para comparar (S4), para cada um dos LEDs (102,

   103, 104) diferentemente coloridos, o primeiro fluxo luminoso com um fluxo luminoso nominal para uma pluralidade de diferentes correntes ativadoras;

   - um dispositivo para selecionar (S5), para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos dente a pluralidade de diferentes correntes

   10 ativadoras, uma corrente ativadora preferencial que pelo menos pode produzir o primeiro fluxo luminoso para obter correntes ativadoras selecionadas;

   - um dispositivo para determinar (S6) uma segunda relação de peso de fluxo luminoso com base na cor desejada e as correntes ativadoras selecionadas para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos;

   15 - um dispositivo para determinar (S7) um segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos com base na luminosidade desejada e a segunda relação de peso de fluxo luminoso; e

   - um dispositivo para determinar (S8) um ciclo de serviço para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos às correntes ativadoras

   20 selecionadas, no qual as correntes ativadoras selecionadas nos ciclos de serviço determinados produzem o segundo fluxo luminoso para cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos.
9. 9. Ativador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender ainda um dispositivo para ativar (S9) cada um dos LEDs (102, 103,

   25 104) diferentemente coloridos com as correntes ativadoras selecionadas nos ciclos de serviço determinados.
10. 10. Ativador, de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pela pluralidade de diferentes correntes ativadoras para ativar cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos ser assegurada por:

    Petição 870180041858, de 18/05/2018, pág. 8/12

    - uma primeira fonte de corrente adaptada para receber um sinal de ativação e gerar um primeiro sinal ativador dotado de uma primeira amplitude;

    - uma segunda fonte de corrente adaptada para receber um sinal de ativação e gerar um segundo sinal ativador dotado de uma segunda amplitude;

    5 - um somador para adicionar o primeiro sinal ativador ao segundo sinal ativador, desse modo gerando um sinal ativador composto; e

    - um dispositivo para fornecer o sinal ativador composto a cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos, nos quais o sinal ativador composto para cada um dos LEDs diferentemente coloridos pode assumir uma

    10 dentre quatro amplitudes diferentes baseado sobre se uma, ambas ou nenhuma das fontes de corrente é ativada.
11. 11. Dispositivo de iluminação, que compreende uma pluralidade de LEDs (102, 103, 104) de pelo menos duas cores, caracterizado por ainda compreender:

    15 - um ativador de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a

    10, para ativar cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos, de tal maneira que o dispositivo de iluminação emite luz a uma luminosidade e cor desejadas.
12. 12. Unidade de exibição, que compreende:

    20 - um painel de exibição;

    - luz de fundo compreendendo um dispositivo de iluminação constituído de uma pluralidade de LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos, caracterizada por ainda compreender:

    - um ativador de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a

    25 10, para ativar cada um dos LEDs (102, 103, 104) diferentemente coloridos de tal maneira que o dispositivo de iluminação emita luz a uma luminosidade e cor desejadas.

    Petição 870180041858, de 18/05/2018, pág. 9/12

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