[go: up one dir, main page]

RU2494495C1 - Multielement colour radiation source - Google Patents

Multielement colour radiation source Download PDF

Info

Publication number
RU2494495C1
RU2494495C1 RU2012112722/28A RU2012112722A RU2494495C1 RU 2494495 C1 RU2494495 C1 RU 2494495C1 RU 2012112722/28 A RU2012112722/28 A RU 2012112722/28A RU 2012112722 A RU2012112722 A RU 2012112722A RU 2494495 C1 RU2494495 C1 RU 2494495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
color
led light
light sources
led
screen
Prior art date
Application number
RU2012112722/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Васильевна Горбунова
Валерий Викторович Коротаев
Владимир Сергеевич Перетягин
Мария Геннадьевна Серикова
Александр Николаевич Чертов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority to RU2012112722/28A priority Critical patent/RU2494495C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2494495C1 publication Critical patent/RU2494495C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: multielement colour radiation source includes a plurality of light-emitting diode (LED) light sources of different colours for obtaining light of a mixed colour, optically interfaced with a screen, and a device for controlling the LED light sources in accordance with differences between given values, which represent light of a mixed colour, having the required colour, and control data representing the colour of the light of mixed colour generated by said LED light sources, wherein said control data are provided by at least one colour sensor connected to the input of the control device; the LED light sources are connected to corresponding outputs of the control device, wherein the colour sensor is interfaced with the screen; the plurality of LED light sources consist of at least one cluster, having at least one LED light sources of each colour; the clusters are combined into a LED array; the number of outputs of the control device connected to the plurality of LED light sources of each colour corresponds to the number of supply groups for the given colour, and the value of supply current of a group is determined from a given relationship.
EFFECT: uniformity of power illumination of a screen with the possibility of changing the illumination colour in a wide range of colours.
5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к светодиодным осветительным устройствам, а именно к многоэлементным цветным источникам излучения, используемым для решения задач колориметрии в устройствах технического зрения. Основная область применения устройства - оптико-электронные приборы и комплексы цветового анализа промышленного назначения.The invention relates to LED lighting devices, namely to multi-element color radiation sources used to solve colorimetric problems in vision devices. The main field of application of the device is optoelectronic devices and color analysis complexes for industrial use.

Известен многоэлементный цветной источник излучения (патент US 6799865 В2 от 19.07.2002, МПК F21V 11/00, дата публикации 05.10.2004), содержащий набор светодиодных УФ-источников, распределенных по поверхности светодиодной матрицы, оптически сопряженной с экраном, при этом красная и зеленая компоненты света смешанного цвета получаются посредством преобразования излучения светодиодных УФ-источников люминофорными слоями, покрывающими светодиодную матрицу, при этом устройство дополнительно включает светодиодные источники синего цвета, расположенные по периферии светодиодной матрицы, для получения синей компоненты света смешанного цвета.Known multi-color color radiation source (patent US 6799865 B2 from 07/19/2002, IPC F21V 11/00, publication date 10/05/2004) containing a set of LED UV sources distributed over the surface of the LED matrix, optically paired with the screen, while red and the green components of the mixed-color light are obtained by converting the radiation of the LED UV sources by the phosphor layers covering the LED matrix, while the device further includes blue LED sources located along iferii LED matrix for the blue color light components are mixed.

Недостатком данного устройства является то, что цветопередача данного устройства ограничена вследствие зависимости яркостей красного и зеленого каналов цветности от интенсивности излучения одной и той же светодиодной матрицы УФ-источников излучения. Другим недостатком устройства является отсутствие возможности создания и контроля равномерности энергетической засветки экрана.The disadvantage of this device is that the color rendering of this device is limited due to the dependence of the brightness of the red and green color channels on the radiation intensity of the same LED matrix of UV radiation sources. Another disadvantage of the device is the lack of the ability to create and control the uniformity of energy illumination of the screen.

Известно устройство (патент RU 2415518 С2 от 16.10.2006, МПК Н05В 33/08, дата публикации 27.03.2011), представляющее собой светодиодное осветительное устройство (многоэлементный цветной источник излучения), содержащий множество светодиодных источников света различных цветов для получения света смешанного цвета, оптически сопряженных с экраном, и устройство для управления светодиодными источниками света в соответствии с разностями между заданными значениями, представляющими свет смешанного цвета, имеющий требуемый цвет, и управляющими данными, представляющими цвет света смешанного цвета, создаваемого с помощью указанных светодиодных источников света, при этом указанные управляющие данные обеспечиваются с помощью по меньшей мере одного цветового датчика.A device is known (patent RU 2415518 C2 of 10.16.2006, IPC Н05В 33/08, publication date 03/27/2011), which is an LED lighting device (multi-element color radiation source) containing many LED light sources of various colors to produce mixed-color light, optically coupled to the screen, and a device for controlling LED light sources in accordance with the differences between the set values representing mixed-color light having the desired color and the control data representing which produce the color of light of a mixed color produced by said LED light sources, wherein said control data is provided by at least one color sensor.

Данное устройство является наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков, поэтому выбрано в качестве прототипа. Недостатком данного устройства является то, что в нем контролируют только стабильность цветовых характеристик светодиодных источников света, при этом в устройстве отсутствуют компоненты, создающие и контролирующие равномерность энергетической засветки экрана. Данная проблема является актуальной для решения задач колориметрии в устройствах технического зрения, поскольку для решения данного типа задач необходимо наличие одинаковых цветовых координат по всей поверхности экрана.This device is the closest to the claimed invention in terms of features, therefore, is selected as a prototype. The disadvantage of this device is that it only controls the color stability of the LED light sources, while the device does not have components that create and control the uniformity of the energy illumination of the screen. This problem is relevant for solving colorimetric problems in vision devices, because for solving this type of problem it is necessary to have the same color coordinates over the entire surface of the screen.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение равномерности энергетической засветки экрана с возможностью изменения цвета засветки в широком диапазоне цветов.Thus, the object of the present invention is to ensure uniformity of the energy illumination of the screen with the ability to change the color of illumination in a wide range of colors.

Эта задача решается за счет того, что многоэлементный цветной источник излучения (светодиодное осветительное устройство) содержит множество светодиодных источников света различных цветов для получения света смешанного цвета, оптически сопряженных с экраном, и устройство управления светодиодными источниками света в соответствии с разностями между заданными значениями, представляющими свет смешанного цвета, имеющий требуемый цвет, и управляющими данными, представляющими цвет света смешанного цвета, создаваемого с помощью указанных светодиодных источников света, при этом указанные управляющие данные обеспечиваются с помощью по меньшей мере одного цветового датчика, подключенного к входу устройства управления, светодиодные источники света соединены с соответствующими выходами устройства управления, при этом цветовой датчик оптически сопряжен с экраном, множество светодиодных источников света состоит из не менее чем одного кластера, содержащего не менее одного светодиодного источника света каждого цвета, кластеры объединены в светодиодную матрицу, количество выходов устройства управления, подключенных к множеству светодиодных источников света каждого цвета, соответствует количеству групп питания для данного цвета, а величину питающего тока группы определяют из соотношения:This problem is solved due to the fact that the multi-element color radiation source (LED lighting device) contains many LED light sources of various colors to produce mixed-color light optically coupled to the screen, and a control device for LED light sources in accordance with the differences between the set values representing mixed-color light having the desired color and control data representing the color of the mixed-color light generated by using LED light sources, wherein said control data is provided by at least one color sensor connected to the input of the control device, LED light sources are connected to the corresponding outputs of the control device, while the color sensor is optically coupled to the screen, a plurality of LED light sources consists of at least one cluster containing at least one LED light source of each color, clusters are combined into an LED matrix, the number of odov control device connected to the plurality of LED light sources of each color corresponds to the number of power groups for a given color, and the magnitude of the supply current group determined from the relationship:

I m = I 0 l m = I 0 E n o m max ( cos 2 [ a r c t g { ( x n a ) 2 + ( y k a ) 2 z } ] )

Figure 00000001
, I m = I 0 l m = I 0 E n o m max ( cos 2 [ a r c t g { ( x - n a ) 2 + ( y - k a ) 2 z } ] )
Figure 00000001
,

где I0 - минимальный ток питания в группе, lm - коэффициент питания для данной m-й группы, Еnom - требуемая освещенность экрана для данного цвета, определяемая при помощи функций сложения цветов для создания на экране освещенности заданного цвета; х, у - пространственные координаты, определяющие положение точки на экране; n и k - номер строки и столбца, определяющий расположение светодиодного источника света в светодиодной матрице; а - расстояние между светодиодными источниками света; z - расстояние от светодиодной матрицы до экрана. Кроме того, кластеры, объединенные в светодиодную матрицу, выполнены в виде треугольника или прямоугольника, цветовой датчик выполнен в виде цветной видеокамеры с многоэлементным приемником излучения, а устройство управления выполнено в виде компьютера, один из входов которого соединен с выходом цветового датчика, а другой - со схемой широтно-импульсной модуляции, выходы которой соединены с соответствующими входами светодиодных источников света.where I 0 is the minimum supply current in the group, l m is the power factor for this m-th group, E nom is the required screen illumination for a given color, determined using the color addition functions to create the illumination of a given color on the screen; x, y - spatial coordinates that determine the position of a point on the screen; n and k are the row and column number, which determines the location of the LED light source in the LED matrix; a - the distance between the LED light sources; z is the distance from the LED matrix to the screen. In addition, the clusters combined in an LED matrix are made in the form of a triangle or rectangle, the color sensor is made in the form of a color video camera with a multi-element radiation detector, and the control device is made in the form of a computer, one of the inputs of which is connected to the output of the color sensor, and the other with a pulse-width modulation circuit, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the LED light sources.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема многоэлементного цветного источника излучения.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a structural diagram of a multi-element color radiation source.

Многоэлементный цветной источник излучения содержит светодиодную матрицу 1, которая в свою очередь содержит не менее одного кластера, состоящего из не менее одного светодиодного источника света красного 2R, зеленого 2G и синего 2В цветов. Источники света 2R, 2G, 2B оптически сопряжены с экраном 3, который в свою очередь находится в поле зрения цветового датчика 4. При этом многоэлементный цветной источник излучения содержит устройство управления 5, вход которого соединен с выходом цветового датчика 4. Светодиодные источники света 2R, 2G, 2B каждого цвета (красного, зеленого и синего) соединены с соответствующими выходами устройством управления 5.A multi-element color radiation source contains an LED array 1, which in turn contains at least one cluster consisting of at least one LED light source of red 2R, green 2G, and blue 2B colors. The light sources 2R, 2G, 2B are optically coupled to the screen 3, which in turn is in the field of view of the color sensor 4. In this case, the multi-element color radiation source includes a control device 5, the input of which is connected to the output of the color sensor 4. LED light sources 2R, 2G, 2B of each color (red, green and blue) are connected to the respective outputs by the control device 5.

Фиг.2 иллюстрирует принцип организации светодиодной матрицы 1, где а - при сотовой структуре светодиодной матрицы 1, составленной на базе треугольного кластера, б - при регулярной структуре светодиодной матрицы 1, составленной на базе прямоугольного (линейного) кластера.Figure 2 illustrates the principle of organization of the LED matrix 1, where a - with the honeycomb structure of the LED matrix 1, composed on the basis of a triangular cluster, b - with the regular structure of the LED matrix 1, composed on the basis of a rectangular (linear) cluster.

Кластеры в структуре светодиодной матрицы 1 составляют сетку, соединяющую ближайшие светодиодные источники света 2, при этом ориентация и расположение кластеров определяется их видом.Clusters in the structure of the LED matrix 1 comprise a grid connecting the nearest LED light sources 2, while the orientation and location of the clusters is determined by their type.

Для треугольного кластера (фиг.2а) цвет и расположение каждого светодиодного источника света 2 в структуре светодиодной матрицы 1 определяется цветами двух соседних светодиодных источников, расположенных в узлах образуемого кластера.For a triangular cluster (figa), the color and location of each LED light source 2 in the structure of the LED matrix 1 is determined by the colors of two adjacent LED sources located in the nodes of the formed cluster.

Для прямоугольного (линейного) кластера (рис.2б) определение цвета каждого светодиодного источника в структуре светодиодной матрицы 1 определяется цветами двух соседних светодиодных источников, расположенных в узлах образуемого кластера и последовательностью расположения элементов кластера в строках и столбцах светодиодной матрицы.For a rectangular (linear) cluster (Fig. 2b), the color definition of each LED source in the structure of LED matrix 1 is determined by the colors of two adjacent LED sources located at the nodes of the formed cluster and the sequence of arrangement of cluster elements in rows and columns of the LED matrix.

Фиг.3 иллюстрирует примеры расположения светодиодных источников света 2 красного R, зеленого G и синего В цветов по поверхности светодиодной матрицы 1, где а - при сотовой структуре светодиодной матрицы 1, б - при регулярной структуре светодиодной матрицы 1.Figure 3 illustrates examples of the location of the LED light sources 2 of red R, green G and blue B colors on the surface of the LED matrix 1, where a - with the honeycomb structure of the LED matrix 1, b - with the regular structure of the LED matrix 1.

Фиг.4 показывает распределение светодиодных источников света 2 по группам питания, где а - при сотовой структуре светодиодной матрицы 1, б - при регулярной структуре светодиодной матрицы 1.Figure 4 shows the distribution of the LED light sources 2 according to the power groups, where a - with the honeycomb structure of the LED matrix 1, b - with the regular structure of the LED matrix 1.

Фиг.5 показывает распределение освещенности в сечении экрана 3 при питании светодиодных источников света 2 током одинаковой величины, где а - при сотовой структуре светодиодной матрицы, б - при регулярной структуре светодиодной матрицы 1.Figure 5 shows the distribution of illumination in the cross section of the screen 3 when the LED light sources 2 are supplied with a current of the same magnitude, where a is the honeycomb structure of the LED matrix, b is the regular structure of the LED matrix 1.

Фиг.6 показывает распределение освещенности в сечении экрана 3 при питании светодиодных источников света 2 током разной величины в соответствие с рассчитанными значениями питающего тока для разных групп питания, где а - распределение освещенности при сотовой структуре расположения светодиодных источников света 2, б - распределения освещенности при регулярной структуре расположения светодиодных источников света 2. Величина энергетических провалов суммарной освещенности экрана 3 не превышает 2%. ЕR - энергетическая освещенность экрана 3, создаваемая светодиодными источниками красного цвета, ЕG - энергетическая освещенность экрана 3, создаваемая светодиодными источниками зеленого цвета, EB - энергетическая освещенность экрана 3, создаваемая светодиодными источниками синего цвета. Eобщ - суммарная энергетическая освещенность экрана 3, Eобщ mах - максимальное значение суммарной энергетической освещенности экрана 3.6 shows the distribution of illumination in the cross section of the screen 3 when the LED light sources 2 are supplied with current of different sizes in accordance with the calculated values of the supply current for different power groups, where a is the distribution of illumination in the cellular structure of the arrangement of LED light sources 2, b is the distribution of illumination at regular arrangement of LED light sources 2. The magnitude of the energy dips in the total illumination of the screen 3 does not exceed 2%. E R is the energy illumination of the screen 3 created by the red LED sources, E G is the energy illumination of the screen 3 created by the green LED sources, E B is the energy illumination of the screen 3 created by the blue LED sources. E total - total energy illumination of the screen 3, E total max - maximum value of the total energy illumination of the screen 3.

На фиг.7 показана структурная схема устройства управления 5, содержащего, компьютер, один из входов которого соединен с выходом цветового датчика 4, а другой - со схемой широтно-импульсной модуляции. Выходы схемы широтно-импульсной модуляции соединены с соответствующими входами светодиодных источников света 2.7 shows a structural diagram of a control device 5, comprising a computer, one of the inputs of which is connected to the output of the color sensor 4, and the other to a pulse-width modulation circuit. The outputs of the pulse width modulation circuit are connected to the corresponding inputs of the LED light sources 2.

При работе многоэлементного цветного источника излучения устройство управления 5 вычисляет номинальные значения каждого цвета R, G и В для выбранной точки цветности на графике цветности CIE, описание которого дано в различных литературных источниках, например, Юстова Е.Н. Цветовые измерения (Колориметрия). - СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 2000. - 399 с. Далее устройство управления 5 подает команду включения на светодиодные источники света 2. В общем случае количество различных цветов светодиодных источников света 2 в кластере может быть увеличено, например, до шести (красный, зеленый, синий, желтый, малиновый и голубой цвета), что позволит воспроизводить цвета засветки экрана 3 в еще более широком диапазоне цветов. С целью компенсации неравномерности засветки экрана 3 светодиодными источниками света 2 последние разбиты на группы питания в пределах каждого канала цветности (фиг.4). При этом значение питающего тока для каждой группы питания определяют из соотношения:When operating a multi-color color radiation source, the control device 5 calculates the nominal values of each color R, G and B for the selected color point on the CIE color chart, a description of which is given in various literature, for example, Yustova E.N. Color Measurements (Colorimetry). - St. Petersburg: Publishing House of St. Petersburg University, 2000. - 399 p. Next, the control device 5 gives the command to turn on the LED light sources 2. In the General case, the number of different colors of LED light sources 2 in the cluster can be increased, for example, to six (red, green, blue, yellow, raspberry and blue), which will allow reproduce backlight colors 3 in an even wider range of colors. In order to compensate for the uneven illumination of the screen 3 by LED light sources 2, the latter are divided into power groups within each color channel (Fig. 4). The value of the supply current for each power group is determined from the ratio:

I m = I 0 l m = I 0 E n o m max ( cos 2 [ a r c t g { ( x n a ) 2 + ( y k a ) 2 z } ] ) ,                        ( 1 )

Figure 00000002
I m = I 0 l m = I 0 E n o m max ( cos 2 [ a r c t g { ( x - n a ) 2 + ( y - k a ) 2 z } ] ) , ( one )
Figure 00000002

где I0 - минимальный ток питания в группе, lm - коэффициент питания для данной группы, Еnom - требуемая освещенность экрана 3 для данного цвета, определяемая при помощи функций сложения цветов для создания на экране 3 освещенности заданного цвета; х, у - пространственные координаты, определяющие положение точки на экране 3; n и k - номер строки и столбца, определяющий расположение светодиодного источника света 2 в светодиодной матрице 1; а - расстояние между светодиодными источниками света 2; z - расстояние от светодиодной матрицы 1 до экрана 3.where I 0 is the minimum supply current in the group, l m is the power factor for this group, E nom is the required illumination of the screen 3 for a given color, determined using the color addition functions to create the illumination of a given color on the screen 3; x, y - spatial coordinates that determine the position of a point on screen 3; n and k are the row and column number defining the location of the LED light source 2 in the LED matrix 1; a - the distance between the LED light sources 2; z is the distance from the LED matrix 1 to the screen 3.

Таким образом, устройство управления 5 подает на каждый светодиодный источник света 2 ток питания, величина которого устанавливает яркость светодиодных источников света 2 в необходимой пропорции для компенсации энергетических «провалов» в засветке экрана 3 (фиг.5, 6). Цветовая засветка экрана 3 анализируется цветовым датчиком 4 постоянно как по энергетической равномерности, так и на соответствие цвета засветки заданному. Цветовой датчик 4 регистрирует распределение цветовых координат по поверхности экрана 3, а также его энергетическую засветку и передает полученные данные в устройство управления 5. После анализа полученных данных в случае отклонения текущих цветовых координат экрана 3 от заданных, а также в случае образования энергетических «провалов» в его засветке устройство управления 5 в автоматическом режиме рассчитывает значения поправочных коэффициентов для каждой группы питания источников света 2. Устройство управления 5 изменяет ток питания светодиодных источников света 2 с учетом поправочных коэффициентов. Это позволяет создавать засветку смешанного цвета в соответствии с заданным, а также сохранить равномерность энергетической засветки экрана 3 при изменении оптических параметров светодиодных источников света 2 в процессе их работы.Thus, the control device 5 supplies a power supply current to each LED light source 2, the value of which sets the brightness of the LED light sources 2 in the necessary proportion to compensate for energy "dips" in the illumination of the screen 3 (Fig.5, 6). The color illumination of the screen 3 is analyzed by the color sensor 4 constantly both in terms of energy uniformity and the correspondence of the color of illumination to a given one. The color sensor 4 registers the distribution of color coordinates on the surface of the screen 3, as well as its energy illumination and transmits the received data to the control device 5. After analyzing the received data in the case of deviations of the current color coordinates of the screen 3 from the set, as well as in the case of the formation of energy “dips” in its illumination, the control device 5 automatically calculates the values of the correction factors for each power group of the light sources 2. The control device 5 changes the power supply current LED light sources 2 taking into account correction factors. This allows you to create a mixed color illumination in accordance with the specified, as well as to maintain the uniformity of the energy illumination of the screen 3 when changing the optical parameters of the LED light sources 2 in the process of their work.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

Для создания равномерной энергетической засветки экрана 3 размером 12×16 см (величина энергетических «провалов» по поверхности экрана 3 не превышает 2%), отстоящего на расстояние 10 см от светодиодной матрицы 1, с возможностью изменения цвета засветки в широком диапазоне цветов, можно использовать светодиодную матрицу 1 с сотовой структурой размером 7×3 см2, содержащую по 28 светодиодных источников света красного 2R и зеленого 2G цветов, а также 25 светодиодных источников света синего 2 В цвета (фиг.3а). При этом расстояние между центрами соседних источников 2 составляет 5 мм при размере каждого из них 3 мм. Выражения для определения цветовых составляющих засветки экрана 3 для каждого канала цветности Rnom, Gnom и Bnom от светодиодной матрицы 1 согласно законам Грассмана с учетом спектров излучения светодиодных источников света записываются в виде:To create a uniform energy illumination of the screen 3 with a size of 12 × 16 cm (the magnitude of the energy “dips” on the surface of the screen 3 does not exceed 2%), spaced 10 cm from the LED matrix 1, with the possibility of changing the color of the illumination in a wide range of colors, you can use LED matrix 1 with a honeycomb structure of size 7 × 3 cm 2 containing 28 LED light sources of red 2R and green 2G colors, as well as 25 LED light sources of blue 2 V colors (figa). The distance between the centers of neighboring sources 2 is 5 mm with a size of each of them 3 mm. The expressions for determining the color components of the illumination of the screen 3 for each color channel R nom , G nom and B nom from the LED matrix 1 according to Grassmann's laws, taking into account the emission spectra of LED light sources, are written in the form:

{ R n o m = max [ 380 780 E R ( x ,  y λ ) r ¯ ( λ ) d λ ] G n o m = max [ 380 780 E G ( x ,  y λ ) g ¯ ( λ ) d λ ] ,                                                           ( 2 ) B n o m = max [ 380 780 E B ( x ,  y λ ) b ¯ ( λ ) d λ ]

Figure 00000003
{ R n o m = max [ 380 780 E R ( x , y , λ ) r ¯ ( λ ) d λ ] G n o m = max [ 380 780 E G ( x , y , λ ) g ¯ ( λ ) d λ ] , ( 2 ) B n o m = max [ 380 780 E B ( x , y , λ ) b ¯ ( λ ) d λ ]
Figure 00000003

где E R ( x ,   y ,   λ ) = i E R i ( x ,   y ,   λ )

Figure 00000004
- суммарное спектральное распределение освещенности от всех светодиодных источников света красного цвета 2R в точке с координатами (х, y) на экране 3; E G ( x ,   y ,   λ ) = j E G j ( x ,   y ,   λ )
Figure 00000005
- суммарное спектральное распределение освещенности от всех светодиодных источников света зеленого цвета 2G в точке с координатами (х, y) на экране 3; E B ( x ,   y ,   λ ) = q E B q ( x ,   y ,   λ )
Figure 00000006
- суммарное спектральное распределение освещенности от всех светодиодных источников света синего цвета 2В в точке с координатами (x, y) на экране 3; i, j q - количество светодиодных источников света 2 красного, зеленого и синего цвета соответственно; r ¯ ( λ )
Figure 00000007
, g ¯ ( λ )
Figure 00000008
, b ¯ ( λ )
Figure 00000009
- функции сложения цветов, λ - длина волны.Where E R ( x , y , λ ) = i E R i ( x , y , λ )
Figure 00000004
- the total spectral distribution of illumination from all 2R red LED light sources at a point with coordinates (x, y) on screen 3; E G ( x , y , λ ) = j E G j ( x , y , λ )
Figure 00000005
- the total spectral distribution of illumination from all 2G green LED light sources at a point with coordinates (x, y) on screen 3; E B ( x , y , λ ) = q E B q ( x , y , λ )
Figure 00000006
- the total spectral distribution of illumination from all 2B blue LED light sources at a point with coordinates (x, y) on screen 3; i, jq - the number of LED light sources 2 red, green and blue, respectively; r ¯ ( λ )
Figure 00000007
, g ¯ ( λ )
Figure 00000008
, b ¯ ( λ )
Figure 00000009
are the functions of color addition, λ is the wavelength.

Для распределения светодиодных источников света 2 по группам питания сначала рассчитывают значение коэффициента питания для каждого светодиодного источника 2 по формуле (1), при Еnom=Rnom для красного, Еnom=Gnom - для зеленого и Еnomnom - для синего цветов соответственно. Светодиодные источники света 2, имеющие близкие значения коэффициентов питания, объединяют в одну группу (фиг.4). Отклонение значений коэффициентов питания для светодиодных источников света 2 одной группы питания не должна превышать 0.1% (для обеспечения равномерности энергетической засветки в каждом канале цветности). При указанной конфигурации светодиодной матрицы 1 (фиг.3а) решение уравнения (1) определяет необходимость использования 24 групп питания (8 для красного, 8 для зеленого и 8 для синего цветовых каналов) (фиг.4а). При этом в одну группу питания следует объединять светодиодные источники с близкими техническими характеристиками. Значения коэффициентов питания в этом случае будут следующими:To distribute LED light sources 2 by power groups, first calculate the value of the power factor for each LED source 2 according to the formula (1), for E nom = R nom for red, E nom = G nom for green and E nom = B nom for blue colors respectively. LED light sources 2 having close values of power factors are combined into one group (Fig. 4). The deviation of the values of power factors for LED light sources 2 of one power group should not exceed 0.1% (to ensure uniformity of energy illumination in each color channel). With this configuration of the LED matrix 1 (Fig. 3a), the solution of equation (1) determines the need to use 24 power groups (8 for red, 8 for green, and 8 for blue color channels) (Fig. 4a). At the same time, LED sources with similar technical characteristics should be combined into one power group. The values of power factors in this case will be as follows:

R1=1,R 1 = 1, G1=1,G 1 = 1, B1=1,B 1 = 1, R2=1.03,R 2 = 1.03, G2=1.09,G 2 = 1.09, B2=1.003,B 2 = 1.003, R3=1.06,R 3 = 1.06, G3=1.19,G 3 = 1.19, В3=1.03,B 3 = 1.03, R4=1.11,R 4 = 1.11, G4=1.29,G 4 = 1.29, B4=1.07,B 4 = 1.07, R5=1.16,R 5 = 1.16, G5=1.59,G 5 = 1.59, В5=1.13,B 5 = 1.13, R6=1.19,R 6 = 1.19, G6=1.64,G 6 = 1.64, В6=1.35,B 6 = 1.35, R7=1.23,R 7 = 1.23, G7=1.7,G 7 = 1.7, В7=1.46,B 7 = 1.46, R8=1.44,R 8 = 1.44, G8=2.11,G 8 = 2.11, B8=1.59.B 8 = 1.59.

Указанная методика расчета коэффициентов питания позволяет заполнить энергетические «провалы» в результирующей засветке экрана 3. Таким образом, оказывается возможным пол учить равномерное распределение цветовых координат по поверхности экрана 3 (отклонение не более 2%) (фиг.6).The specified methodology for calculating power factors allows you to fill the energy "gaps" in the resulting illumination of the screen 3. Thus, it is possible to learn the uniform distribution of color coordinates on the surface of the screen 3 (the deviation is not more than 2%) (Fig.6).

Цветовой датчик 4 выполнен в виде колориметрически аттестованной цветной видеокамеры с многоэлементным приемником излучения.The color sensor 4 is made in the form of a colorimetrically certified color video camera with a multi-element radiation detector.

Устройство управления 5 (фиг.7) выполнено в виде компьютера с подключенной к нему схемой широтно-импульсной модуляции. Это позволяет устройству управления 5 вычислять номинальные значения каждого цвета R, G и В для выбранной точки цветности на графике цветности CIE, подавать команду включения на светодиодные источники света 2, изменять яркость светодиодных источников света 2 в необходимой пропорции для компенсации энергетических «провалов» в засветке экрана 3 в автоматическом режиме.The control device 5 (Fig.7) is made in the form of a computer with a pulse-width modulation circuit connected to it. This allows the control device 5 to calculate the nominal values of each color R, G and B for the selected color point on the CIE color chart, give a command to turn on the LED light sources 2, change the brightness of the LED light sources 2 in the necessary proportion to compensate for the energy "gaps" in the backlight Screen 3 in automatic mode.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков обеспечивает равномерность энергетической засветки экрана 3 с возможностью изменения цвета засветки в широком диапазоне цветов. Устройство позволяет создавать заданное распределение координат цветности по пространственным координатам экрана 3, что для задач технического зрения зачастую более важно по сравнению с обеспечением стабильности цветовых характеристик светодиодных источников света 2. К таким задачам технического зрения можно отнести все случаи измерения параметров объекта, перемещающегося на некотором фоне, цветовые характеристики которого должны быть заданы с высокой точностью (например, допустимое отклонение координат цветности по поверхности экрана 3 не более 2% от заданной цветовой координаты). С помощью данного изобретения можно создавать равномерную цветовую засветку экрана 3 без энергетических «провалов» в любой его точке.Thus, the claimed combination of features ensures uniformity of energy illumination of the screen 3 with the ability to change the color of illumination in a wide range of colors. The device allows you to create a given distribution of chromaticity coordinates by the spatial coordinates of the screen 3, which is often more important for technical vision compared to ensuring the stability of the color characteristics of LED light sources 2. Such cases of technical vision include all cases of measuring the parameters of an object moving against a certain background whose color characteristics must be set with high accuracy (for example, the allowable deviation of the chromaticity coordinates on the surface 3 wound no more than 2% of the target color coordinates). Using the present invention, it is possible to create a uniform color illumination of the screen 3 without energy “dips” at any point.

Claims (5)

1. Многоэлементный цветной источник излучения, содержащий множество светодиодных источников света различных цветов для получения света смешанного цвета, оптически сопряженных с экраном, и устройство управления светодиодными источниками света в соответствии с разностями между заданными значениями, представляющими свет смешанного цвета, имеющий требуемый цвет, и управляющими данными, представляющими цвет света смешанного цвета, создаваемого с помощью указанных светодиодных источников света, при этом указанные управляющие данные обеспечиваются с помощью по меньшей мере одного цветового датчика, подключенного к входу устройства управления, а светодиодные источники света соединены с соответствующими выходами устройства управления, отличающийся тем, что цветовой датчик оптически сопряжен с экраном, а множество светодиодных источников света состоит из не менее чем одного кластера, содержащего не менее одного светодиодного источника света каждого цвета, при этом кластеры объединены в светодиодную матрицу, количество выходов устройства управления, подключенных к множеству светодиодных источников света каждого цвета, соответствует количеству групп питания для данного цвета, а величину питающего тока группы определяют из соотношения
I m = I 0 l m = I 0 E n o m max ( cos 2 [ a r c t g { ( x n a ) 2 + ( y k a ) 2 z } ] ) ,
Figure 00000010

где I0 - минимальный ток питания в группе, lm - коэффициент питания для данной m-й группы, Enom - требуемая освещенность экрана для данного цвета, определяемая при помощи функций сложения цветов для создания на экране освещенности заданного цвета; х, у - пространственные координаты, определяющие положение точки па экране; n и k - номер строки и столбца, определяющий расположение светодиодного источника света в светодиодной матрице; а - расстояние между светодиодными источниками света; z - расстояние от светодиодной матрицы до экрана.
1. A multi-element color radiation source comprising a plurality of LED light sources of various colors for producing mixed-color light optically coupled to a screen and an LED light source control device in accordance with differences between set values representing mixed-color light having the desired color and controlling data representing the color of the light of the mixed color generated by the specified LED light sources, while the specified control data are printed using at least one color sensor connected to the input of the control device, and LED light sources are connected to the corresponding outputs of the control device, characterized in that the color sensor is optically coupled to the screen, and a plurality of LED light sources consists of at least one cluster containing at least one LED light source of each color, while the clusters are combined into an LED matrix, the number of outputs of the control device connected to the quality of LED light sources of each color, corresponds to the number of power groups for a given color, and the value of the power supply current of the group is determined from the ratio
I m = I 0 l m = I 0 E n o m max ( cos 2 [ a r c t g { ( x - n a ) 2 + ( y - k a ) 2 z } ] ) ,
Figure 00000010

where I 0 is the minimum supply current in the group, l m is the power factor for this m-th group, E nom is the required screen illumination for a given color, determined using the color addition functions to create a given color illumination on the screen; x, y - spatial coordinates that determine the position of a point on the screen; n and k are the row and column number, which determines the location of the LED light source in the LED matrix; a - the distance between the LED light sources; z is the distance from the LED matrix to the screen.
2. Многоэлементный цветной источник излучения по п.1, отличающийся тем, что кластеры, объединенные в светодиодную матрицу, выполнены в виде треугольника.2. A multi-element color radiation source according to claim 1, characterized in that the clusters combined in an LED matrix are made in the form of a triangle. 3. Многоэлементный цветной источник излучения по п.1, отличающийся тем, что кластеры, объединенные в светодиодную матрицу, выполнены в виде прямоугольника.3. A multi-element color radiation source according to claim 1, characterized in that the clusters combined in an LED matrix are made in the form of a rectangle. 4. Многоэлементный цветной источник излучения по п.1, отличающийся тем, что цветовой датчик выполнен в виде цветной видеокамеры с многоэлементным приемником излучения.4. A multi-element color radiation source according to claim 1, characterized in that the color sensor is made in the form of a color video camera with a multi-element radiation receiver. 5. Многоэлементный цветной источник излучения по п.1, отличающийся тем, что устройство управления выполнено в виде компьютера, один из входов которого соединен с выходом цветового датчика, а другой - со схемой широтно-импульсной модуляции, выходы которой соединены с соответствующими входами светодиодных источников света. 5. The multi-element color radiation source according to claim 1, characterized in that the control device is made in the form of a computer, one of the inputs of which is connected to the output of the color sensor, and the other to a pulse-width modulation circuit, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the LED sources Sveta.
RU2012112722/28A 2012-03-30 2012-03-30 Multielement colour radiation source RU2494495C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112722/28A RU2494495C1 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Multielement colour radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112722/28A RU2494495C1 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Multielement colour radiation source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2494495C1 true RU2494495C1 (en) 2013-09-27

Family

ID=49254177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012112722/28A RU2494495C1 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Multielement colour radiation source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2494495C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411046B1 (en) * 2000-12-27 2002-06-25 Koninklijke Philips Electronics, N. V. Effective modeling of CIE xy coordinates for a plurality of LEDs for white LED light control
US6441558B1 (en) * 2000-12-07 2002-08-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. White LED luminary light control system
US6799865B2 (en) * 2001-07-31 2004-10-05 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH LED-based planar light source
US20080074382A1 (en) * 2006-07-20 2008-03-27 Sang-Gil Lee Display device, control method thereof, and backlight unit used therefor
US20090140630A1 (en) * 2005-03-18 2009-06-04 Mitsubishi Chemical Corporation Light-emitting device, white light-emitting device, illuminator, and image display
US7666371B2 (en) * 2000-07-25 2010-02-23 Freeport-Mcmoran Corporation Method for recovering metal values from metal-containing materials using high temperature pressure leaching
RU2415518C2 (en) * 2005-10-26 2011-03-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Led-based illuminator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7666371B2 (en) * 2000-07-25 2010-02-23 Freeport-Mcmoran Corporation Method for recovering metal values from metal-containing materials using high temperature pressure leaching
US6441558B1 (en) * 2000-12-07 2002-08-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. White LED luminary light control system
US6411046B1 (en) * 2000-12-27 2002-06-25 Koninklijke Philips Electronics, N. V. Effective modeling of CIE xy coordinates for a plurality of LEDs for white LED light control
US6799865B2 (en) * 2001-07-31 2004-10-05 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH LED-based planar light source
US20090140630A1 (en) * 2005-03-18 2009-06-04 Mitsubishi Chemical Corporation Light-emitting device, white light-emitting device, illuminator, and image display
RU2415518C2 (en) * 2005-10-26 2011-03-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Led-based illuminator
US20080074382A1 (en) * 2006-07-20 2008-03-27 Sang-Gil Lee Display device, control method thereof, and backlight unit used therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8917391B2 (en) Color calibration system for a video display
US8789970B2 (en) Color compensation in LED luminaires
US10539272B2 (en) Multi-colored light sources
US20080285280A1 (en) Lighting Module
RU2539331C2 (en) Lighting system with luminophor layer placed at distance and/or scattering layer
US10379282B2 (en) Multicolor display apparatus and method for setting gradation value of multicolor display apparatus
KR20200127228A (en) Backlight module, display device, driving method of display device, electronic equipment and computer-readable storage medium
JP2011505654A (en) Method and structure for adjusting color position, and light emitting system
CN105700240A (en) Backlight module, backlight color temperature adjusting method, and display device
Chertov et al. Simulation of the multicomponent radiation source with the required irradiance and color distribution on the flat illuminated surface
JP2007109617A5 (en)
US20130257290A1 (en) Lighting system and calibration method therefor
CN210573939U (en) Calibration plate and calibration device
US10025022B2 (en) Multicolor display device
JP2007273204A (en) Planar lighting apparatus and display device with same
RU2494495C1 (en) Multielement colour radiation source
CN103000092A (en) Pixel share display method, device and system for light-emitting diode (LED) display screen
JP5725987B2 (en) Light source device
Gorbunova et al. Modelling a multicomponent radiation source with controllable chromaticity
US9389457B2 (en) Light source apparatus
Llenas et al. A simple yet counterintuitive optical feedback controller for spectrally tunable lighting systems
CN108022524B (en) Pixel structure, display screen and method for adjusting brightness uniformity of display screen
Gorbunova et al. Automated hardware and software complex for extended light sources verification
US9777907B2 (en) Lighting apparatus and fabricating method thereof
CN113253517B (en) Backlight module, display device and color correction method of display device