CN101621880B - 三色光源色彩点的调节方法及调节*** - Google Patents
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Abstract
一种三色光源色彩点的调节方法，包括，调节单个三色光源的三基色占空比，三色光源根据所调节的三基色的占空比依次输出三基色，从而调节三色光源的色彩点；本发明同时揭示了一种三色光源色彩点的调节***，可以实现对单个三色光源的色彩点进行精确调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光光源尤其是三色光源色彩点的调整方法，并提供一种三色光源色彩点的调整***，可广泛应用于投影设备、照明设备及液晶显示设备等装置。
背景技术
目前在投影显示领域中广泛使用的还是UHP(超高压汞灯)，但是其具有诸多缺点。新型光源的发展使我们可以选择的光源日渐广泛，使用三色光源(例如LED、激光)存在显示色彩丰富，色温可调，动态可控制等优点，所以对三色投影光源控制***的研究也显得比较重要。此外随着液晶现实的普及以及背光技术的成熟，LED灯的应用变得越来越广泛，随之如何提高LED光源的色彩输出及有效利用和LED光源的调节，变成了节能降耗领域的一个重要课题。
LED的红、绿、蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3∶6∶1比例的LED器件组成像素。白平衡要求三种原色在相同的调配值下合成的仍旧为纯正的白色。单就LED来说是很难实现，为了解决此类问题，一般IC都会设计设置电流大小的功能，便于不同批次LED都可以达到同样的白光效果。
我们一般把可以合成的颜色叫做，原色；在应用中的红、绿、蓝三色叫做，基色.色度图中的三个顶点为理想的原色波长。如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少，见附图1。三个原色中绿色最为重要，因为绿色占据了白色中69％的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时，绿色是着重考虑的对象。
如何能够有效的对三色光源进行驱动控制来达到我们需要的色彩点，目前普遍采用是利用脉宽调制信号对复数个LED进行驱动，当这个动作重复至一个预定次数后，如果LED光源还未实现用户所选色彩点则设定一个错误标志。这种驱动主要是通过调整PWM来控制LED的亮度强弱或者颜色匹配白平衡的。例如中国专利CN200510085590.3所公开的，一种方法，其包括：接收一用户所选色彩点；取得所述用户所选色彩点的红、绿、蓝(RGB)三色值，所述RGB三色值由一发光二极管(LED)光源的一色彩传感***而定；判断所述用户所选色彩点是否超出所述LED光源的一色彩选择范围，如果超出，则设定一错误标志；及响应于所述RGB三色值，为所述LED光源的复数个LED驱动器产生脉宽调制信号。可是这样的驱动需要所有的LED灯进行多遍调试且在具体工作时，所有的LED灯都要亮。这样非常不利于节约能耗，降低机器使用功耗。
针对以上需要所有的LED灯进行多遍调试且在具体工作时，所有的LED灯都要亮，不利于节约能耗的缺点，本发明特别揭示一种三色光源色彩点调整***，不仅保证三色光源能够输出所需的光线和色彩，而且有效解决整机能耗高的缺陷，更加环保。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是揭示一种可以针对单个三色光源进行色彩点调整的方法，避免必须对多个或者复数个三色光源或LED光源进行色彩点控制的弊端，提供一种更为经济和低能耗的调节色彩点方法。
针对上述发明目的，本发明揭示了一种三色光源色彩点的调节方法，包括，调节单个三色光源的三基色占空比，三色光源根据所调节的三基色的占空比依次输出三色光源的三基色，从而调节三色光源的色彩点。
作为本发明一个较好的实施例，一种三色光源的色彩点调整方法，还包括在一个周期内预设三基色的占空比，根据所设定的三基色的占空比依次输出三色光源的三基色，获取目标色彩点，将三色光源的色彩点与目标色彩点做比较，如果一致，则按所述三基色的占空比周期的输出该三色光源；如果不一致，则调节该三色光源三基色的占空比，与目标色彩点做比较，直到一致。
作为本发明一个较好的实施例，通过取样单元对目标色彩点进行取样分析，反馈至控制单元产生相应的控制信号，该控制信号对三色光源的占空比进行调节，从而使得三色光源的色彩点与目标色彩点趋于一致。
作为本发明一个较好的实施例，在所述的三色光源色彩点的调节方法中，在一个周期内，三基色的三种颜色信号按照一定的相位差依次输出，且三基色的三种颜色信号不被同时输出或者相互间不同时输出。
进而，在一个周期内，三基色的占空比和为一，以确保始终只有一个基色的颜色信号被输出。
作为本发明的另一目的，本发明揭示了一种三色光源色彩点的调节***或称调节装置，以实现本发明的三色光源色彩点的调节方法。
一种三色光源色彩点的调节***，包括，三色光源和控制单元，所述的控制单元可以调节所述的三色光源的三基色占空比，所述的三色光源依据所调节的占空比依次输出三基色，从而调节该三色光源的色彩点。
作为本发明一个较佳的实施例，本发明的三色光源色彩点的调节***，还包括取样单元，用于取样目标色彩点并反馈至控制单元进行取样分析；比较单元，将目标色彩点与三色光源的色彩点进行比较，如果一致则按所述三基色的占空比周期的输出该三色光源；如果不一致，则调节该三色光源三基色的占空比，与目标色彩点做比较，直到一致。
为了精确输出控制信号以调节占空比，节省调节时间，本发明的较佳实施例中，三色光源色彩点的调节***，还包括取样单元，对目标色彩点进行取样，将取样后的结果反馈至控制单元，控制单元根据取样的结果进行分析并产生相应的控制信号，进而调节三色光源的三基色占空比。
为了充分利用一个周期的驱动能力，本发明较佳实施例中，在一个周期内，三基色的三种颜色信号按照一定的相位差依次输出，三基色的占空比和为一，且三基色的三种颜色信号相互间不同时输出。
为了保护该调节***，本发明的较佳实施例中，还包括与控制单元相连接的温度保护单元和过流保护单元。
由于本发明揭示了在一个周期内通调节三基色的占空比，进而调节三色光源的色彩点，使得三基色的三种颜色在一个周期内相互间不同时输出，并保持占空比在一个周期内和为一，即充分利用了每个周期的三色光源驱动能力，又可以灵活的调节三色光源的色彩点。由于能够针对单个三色光源进行色彩点的精确调节，降低了LED光源的能耗，更加环保。
附图说明
附图1为现有三基色光源的色彩示意图；
附图2为本发明实施例的光源控制***结构示意图；
附图3为本发明实施例的光源控制方法流程示意图；
附图4为本发明实施例的PWM信号控制LED电流的波形示意图；
附图5为本发明实施例一个周期中三基色颜色信号输出波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明揭示一种三色光源色彩点的调节方法，使三基色光根据控制依次输出，到达显示芯片来调节光的亮度，最后达到显示输出的目的。
本发明可以应用在单片或者三片式投影显示中，也可以应用在LED照明***中，随着LCD电视及相关产品的普及，本发明同样可以应用在背光电视或者PDA、电脑等产品上。
为了描述的方便，下面以背光LED电视为例来介绍本发明。
如图2所示，对于单个三色光源107的色彩点调节过程做如下介绍，控制通过驱动单元(也即此处的驱动控制IC102)控制三色光源，控制器101一般为MCU，三色光源107可为LED、激光等光源，该三色光源107一般包括三基色，通过三基色及光源的点亮时间和流经电流大小，控制光源的亮度。
驱动控制IC102，此处设置为包括三路输出，能够完成对三色LED的驱动输出。驱动控制IC102主要是在同一个周期T内使该三路输出相位相对前一路的输出相位会延迟120度的相位角，这样就在一个周期T内平分三个基色的输出时间，并将此设定为三基色在光源中的预定占空比，这样就可以使三路输出保证一个周期T的驱动能力，如图4所示，其中红颜色信号输出为R，绿颜色信号输出为G，蓝颜色信号输出为B，T1代表第一个PWM开关周期。
如果改变控制驱动IC102的三路输出的占空比，也就改变了三基色的输出时序及各自所输出的时间，从而就调节了三色光源107的色彩点。在本发明实施例中，三路占空比的累加和保证要为一，也即要保证在一个周期内，三色光源107总有一个颜色信号被输出。这样就可以使得只需要外加一个精确的时钟输入，三色光源107就能按照固定的三基色占空比完成三路不同相位的同步输出。比如，可以是红色占60％，绿色占20％，蓝色占20％；或者红色34％，绿色和蓝色都是33％；相应的，相位差也就随之变化。
为了更为精确的确定三基色的占空比，从而满足输出的色彩点需求，本发明实施例中，设置了通过取样电阻对目标色彩点108特性进行取样，取样电阻将该取样信号反馈至控制驱动IC102或者控制器101，通过控制驱动IC102或控制器101的分析和计算，产生相应的控制信号，该控制信号对三色光源107进行控制，也即调节了三色光源107的三基色占空比，使得三色光源107能满足目标色彩点108的需求。此处的目标色彩点108可以是电视接收端输入的画面信号样本，也可以是用户事先输入的需求色彩点。
对于整个背光源也即批量的三色LED的亮度控制主要有两种方法：通过光感应器件采集光的亮度值反馈给MCU；MCU通过处理PWM改变电流大小，从而改变背光源亮度；通过客户输入亮度指令改变背光源亮度，达到背光源输出符合要求，也就使得LCD发光色彩和亮度满足了各类机器的需求，如图5所示，图中上面的波形为PWM波形，下面为流经背光源LED的电流波形，PWM的占空比越高，电流就越大，背光源LED灯也就越亮。
在光感应器件采集光亮度时，可以通过光感应器采集到光信号转化成模拟信号或数字信号给控制器MCU，根据这些信号控制器101对PWM做出一定的处理，以达到改变背光源亮度的目的。
当所述的三色光源107是白色激光时，还需要给白色激光设置分色电路，将白光分为RGB三色信号，然后驱动控制IC102控制RGB三基色的颜色信号在一个周期内，至少有1个颜色信号可以输出。
驱动控制IC102对三色光源107输出的PWM占空比越大，LED越亮，可以有效保证机器输出的亮度需求，另外对三色光源107的选择也是保证输出亮度的很重要的一点，不同的三色光源107性能指标，决定了其亮度及其他相关参数。而对于单个三色光源107的颜色匹配，则可以直接通过调节三色光源107的三基色PWM占空比的比例来进行控制和匹配。
进一步的为了对驱动控制IC102中的电压和电路进行有效保护，可以在驱动控制IC102***设置有过压过流保护电路，一般可选用过压和过流保护的反馈环，然后只需设计合适的取样电阻就可以完成对电压和电流的保护。
如图2所示，为了增加对光源的驱动，增强驱动控制IC102对三色光源107的稳定工作，可以在驱动控制IC102和三色光源之间设置有驱动电路103，该驱动电路103具体可以是一个开关器件，根据驱动控制IC102的驱动信号来控制三色光源107的灯亮暗操作，该驱动电路103一般可以选用BUCK电路。
由于三色光源107最容易损坏，所以除了在驱动控制***中完成过压过流保护，还需要在整个***中增加温度保护部分，用来保证光源寿命。具体的做法是：采用温度采集105部分采集温度的变化，将此温度反馈信号经过A/D转换104器件输出数字信号，控制器101(FPGA或者单片机)对此数字信号进行处理，将对温度的调节转换为对PWM的调节，调节范围可以根据设计产品的需要定义，若温度的急剧上升使得温度超出所设置的温度调节范围，控制器101会直接给一个关断信号，完成对整个光源***的保护。
上述所用的温度采集105部分，可以用精密温度传感器，也可以使用热敏电阻来搭建简单的温度采集105***。比如可以利用NTC热敏电阻的特性——当它处于不同温度环境时，其阻值不同的特性。利用运放，将热敏电阻在不同温度环境下的输出电流转换成电压值，输入到控制器101的I/O口，根据预先设定的过温保护值，判断是否超出其范围，如果超出规定值时，控制器MCU通过改变PWM方波的占空比，调节输出到LED光源的电流，使LED的功率降低，转化的热量变少，温度降低。低于安全温度后，再增加输出的电流，使LED亮度变亮，如果采样的温度再次比安全温度高，就重复以上的过程。
如图3所示，本发明实施例的三色光源107色彩点的调节方法示意图中，包括S1设定三基色的占空比，即预先定好三基色的输出时序及时长，可以设定为三基色相位相差120度，则三基色平分一个周期，并且保持三基色的占空比和为一，即红色、绿色和蓝色均占33。33％，保持每三分之一个周期有一种基色的颜色信号输出，但是三基色的颜色相互之间不会同时输出，但是该占空比的预设值也是可以按需调节的；S2根据设定的三基色占空比依次输出三色光源107的三基色，确定了占空比后，将三基色依次输出，也即确定了单个三色光源107的色彩点值；S3获取目标色彩点108，通过取样单元104获取目标色彩点108的值，将结果反馈给控制单元；S4判别三色光源107的色彩点与目标色彩点108是否一致，即比较单元来判别两色彩点之间是否有差异，如果一致，则执行步骤S5，S5按该三基色的占空比周期的输出三色光源107，如果不一致，则执行步骤S6，S6调节该三色光源107三基色的占空比，调节三基色的占空比后，再将色彩点进行比较，直到两者一致，否则重复上述步骤S6和S4。为了精确调整三基色的占空比，从而提高三色光源107色彩点的调节速度，此处将取样单元104取样的目标色彩点108送到控制单元进行分析计算，得出相应的三基色占空比，从而调节三色光源107的三基色占空比，使得三色光源107的色彩点能快速满足目标色彩点108的要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种三色光源色彩点的调节方法，包括，调节单个三色光源的三基色占空比，三色光源根据所调节的三基色的占空比依次输出三基色，从而调节三色光源的色彩点；在一个周期内，三基色的三种颜色信号按照一定的相位差依次输出，且三基色的三种颜色信号相互间不同时输出。
2.根据权利要求1所述三色光源色彩点的调节方法，其特征在于，还包括在一个周期内预设三基色的占空比，根据所设定的三基色的占空比依次输出三色光源的三基色，获取目标色彩点，将三色光源的色彩点与目标色彩点做比较，如果一致，则按所述三基色的占空比周期的输出该三色光源；如果不一致，则调节该三色光源三基色的占空比，与目标色彩点做比较，直到一致。
3.根据权利要求2所述的三色光源色彩点色调节方法，其特征在于，通过取样单元对目标色彩点进行取样分析，反馈至控制单元产生相应的控制信号，该控制信号对三色光源的占空比进行调节，从而使得三色光源的色彩点与目标色彩点趋于一致。
4.根据权利要求1所述的三色光源色彩点的调节方法，其特征在于，一个周期内，三基色的占空比和为一，以确保始终只有一个基色的颜色信号被输出。
5.一种三色光源色彩点的调节***，包括，三色光源和控制单元，所述的控制单元可以调节所述的三色光源的三基色占空比，所述的三色光源依据所调节的占空比依次输出三基色，从而调节该三色光源的色彩点；在一个周期内，三基色的三种颜色信号按照一定的相位差依次输出，三基色的占空比和为一，且三基色的三种颜色信号相互间不同时输出。
6.根据权利要求5所述的三色光源色彩点的调节***，其特征在于，还包括取样单元，用于取样目标色彩点并反馈至控制单元进行取样分析；比较单元，将目标色彩点与三色光源的色彩点进行比较，如果一致则按所述三基色的占空比周期的输出该三色光源；如果不一致，则调节该三色光源三基色的占空比，与目标色彩点做比较，直到一致。
7.根据权利要求6所述的三色光源色彩点的调节***，其特征在于，还包括取样单元，对目标色彩点进行取样，将取样后的结果反馈至控制单元，控制单元根据取样的结果进行分析并产生相应的控制信号，进而调节三色光源的三基色占空比。
8.根据权利要求5所述的三色光源色彩点的调节***，其特征在于，还包括与控制单元相连接的温度保护单元和过流保护单元。
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Legal Events
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Address after: 266100 Zhuzhou Road, Laoshan District, Shandong, No. 151, No. Patentee after: Hisense Visual Technology Co., Ltd. Address before: 266100 Zhuzhou Road, Laoshan District, Shandong, No. 151, No. Patentee before: QINGDAO HISENSE ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Addressee: Wang Yanhui Document name: Notification of eligibility |
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| DD01 | Delivery of document by public notice |