阅读说明：本技术 色温平滑化输出系统及控制器 (Color temperature smoothing output system and controller ) 是由 陈浩铭 林义雄 于 2019-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种色温平滑化输出系统,包括一第一混光光源、一第二混光光源、一光传感器、以及一控制器。该控制器的输入端连接或耦接至该光传感器,由该光传感器接收含第一色温调制讯号及第二色温调制讯号的感测讯号。该控制器的第一输出端连接或耦接至该第一混光光源,该第一输出端的第一输出讯号依据该控制器由该光传感器所接收到的第一色温调制讯号作为控制变量而随之调变。该控制器的第二输出端连接或耦接至该第二混光光源,该第二输出端的第二输出讯号依据该控制器由该光传感器所接收到的第二色温调制讯号作为控制变量而随之调变。(The invention provides a color temperature smoothing output system, which comprises a first light mixing light source, a second light mixing light source, a light sensor and a controller. The input end of the controller is connected or coupled to the optical sensor, and the optical sensor receives a sensing signal containing a first color temperature modulation signal and a second color temperature modulation signal. The first output end of the controller is connected or coupled to the first light mixing light source, and a first output signal of the first output end is modulated along with the first color temperature modulation signal received by the light sensor of the controller as a control variable. The second output end of the controller is connected or coupled to the second mixed light source, and a second output signal of the second output end is modulated along with the second mixed light source according to a second color temperature modulation signal received by the optical sensor of the controller as a control variable.)

色温平滑化输出系统及控制器

技术领域

本发明系有关于一种色温平滑化输出系统及控制器，尤指一种将光源的色温透过传感器回授后经由算法平滑化输出以产生色温渐变效果的色温平滑化输出系统及控制器。

背景技术

人眼对光的感受性变化的现象，叫做光适应。当人长时间在明亮环境中突然进入暗处时，最初看不见任何东西，经过一定时间后，视觉敏感度才逐渐增高，能逐渐看见在暗处的物体，这种现象称为暗适应(dark adaptation)。相反，当人长时间在暗处而突然进入明亮处时，最初感到一片耀眼的光亮，不能看清物体，只有稍待片刻才能恢复视觉，这称为明适应(light adaptation)。

暗适应包括两种基本过程：瞳孔大小的变化及视网膜感光化学物质的变化。从光亮到黑暗过程中，瞳孔直径可由2毫米扩大到8毫米，使进入眼球的光线增加10-20倍。明适应的进程很快，通常在几十秒钟内即可完成。从暗处到亮处，在强光的刺激下，视网膜中视锥细胞立即投入工作，刚开始时工作的视锥细胞还较少，眼对光刺激的敏感度还很大，所以觉得光线刺眼，周围的景物无法看清。LED灯单位面积射出的光亮强度特别亮，在启动LED灯具的情况下，光源会在瞬时间达到最高发光亮度，而在光亮急遽变化的情况下，容易忽然的让瞳孔来不及反应，使得瞬间的亮光造成视网膜的永久受损。

可调色温LED灯的主要技术在于控制两种不同光源个别的功率，藉由调控不同色温光源(例如黄光及白光)的功率比例进行混光，以产生不同的色温效果。因此，在色温的调变下，在其中一色温光源固定另一色温光源调变的情况下，也会造成整体环境光源明亮度的急遽变更，造成视网膜受损。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种色温平滑化输出系统，包括一第一混光光源、一第二混光光源、一光传感器、以及一连接或耦接至该第一混光光源、该第二混光光源、以及该光传感器的控制器。该第一混光光源用以依据第一输出讯号控制第一色温的输出功率。该第二混光光源用以依据第二输出讯号控制第二色温的输出功率。该光传感器用以获取环境光中的色温。该控制器包括一输入端、一第一输出端、以及一第二输出端。该输入端连接或耦接至该光传感器，由该光传感器接收含第一色温调制讯号及第二色温调制讯号的感测讯号。该第一输出端系连接或耦接至该第一混光光源，该第一输出端的第一输出讯号系依据该控制器由该光传感器所接收到的第一色温调制讯号作为控制变量而随之调变。该第二输出端系连接或耦接至该第二混光光源，该第二输出端的第二输出讯号系依据该控制器由该光传感器所接收到的第二色温调制讯号作为控制变量而随之调变。

本发明的另一目的，在于提供一种控制器，包括一输入端、一第一输出端、以及一第二输出端。该输入端接收含第一色温调制讯号及第二色温调制讯号的感测讯号。该第一输出端的第一输出讯号系依据该控制器由所接收到的该第一色温调制讯号作为控制变量而随之调变。该第二输出端的第二输出讯号系依据该控制器由所接收到的该第二色温调制讯号作为控制变量而随之调变。

是以，本发明系比起习知技术具有以下优势功效：

1.本发明可以让LED灯具的输出具有色温渐变的效果，避免环境中瞬间亮度变化造成眼睛的不适、甚至长期造成视网膜的损伤。

2.本发明系利用环境光源作为参考，以配合环境光源的状况做为回授调变输出的色温，增加使用者眼睛的舒适度。

附图说明

图1，为本发明色温平滑化输出系统的示意图。

图2，为本发明色温平滑化输出系统的功能示意图(一)。

图3，为本发明色温平滑化输出系统的功能示意图(二)。

图4，为光阶调整讯号的样本示意图。

100色温平滑化输出系统；10第一混光光源；20第二混光光源；30光传感器；40控制器；41第一噪声整型调变器；411位量化模块；411A运算符；411B量化器；412映像模块；42第二噪声整型调变器；4A输入端；4B第一输出端；4C第二输出端；412位量化模块；421A运算符；421B量化器；422映像模块

具体实施方式

有关本发明之详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本发明中之图式，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，该等图式及其比例并非用以限制本发明之范围，在此先行叙明。

以下系针对本发明其中一较佳实施态样进行说明，请先参阅「图1」，系为本发明色温平滑化输出系统的示意图，如图所示：

本实施态样系揭示一种色温平滑化输出系统100，包括第一混光光源10、第二混光光源20、光传感器30、以及连接或耦接至该第一混光光源10、该第二混光光源20、以及该光传感器30的控制器40。

所述的第一混光光源10系具有第一类色温，该第一类色温例如可以是低色温的暖色系光源，例如色温介于1700K至5000K的光源，由于作为混光的基础光源，该第一混光光源10可以选择色温偏低的光源，但不以此为限。该第一混光光源10可以由复数个LED单元(或LED单元所构成的数组、灯板等)所构成，于一可行的实施态样中，该第一混光光源10除了LED单元外，可进一步包括一驱动单元连接至该复数个LED单元，经由接收到的讯号调变输出至该复数个LED单元的功率。

所述的第二混光光源20系具有第二类色温，该第二类色温例如可以是高色温的冷色系光源，例如色温介于5000K至9300K的光源，由于作为混光的基础光源，该第二混光光源20可以选择色温偏高的光源。与该第一混光光源10相同，该第二混光光源20可以由复数个LED单元(或LED单元所构成的数组、灯板等)所构成，于一可行的实施态样中，该第二混光光源20除了LED单元外，可进一步包括一驱动单元连接至该复数个LED单元，经由接收到的讯号调变输出至该复数个LED单元的功率。

须特别注意的是，所述实施态样虽然仅揭示第一混光光源10及第二混光光源20两种态样，该混光光源的数量依据实务需求可以配置为两个以上，例如暖黄光、日光等，该等混光光源类型的数量非属本发明所欲限制的范围。此外，该等混光光源可以是共同设置于同一电路板或灯板上而由不同的线路分隔，于本发明中不予以限制。

所述的光传感器30系用以侦测环境光源的色温，所获得的色温可以是一具体数值(例如色温值)、或是由RGB三色光谱所构成的三维参数等，于本发明中不予以限制。所反馈的讯号可以再经由控制器输出为两种数值，分别用以对应第一色温(例如低色温光源)于总体光源中的比例或功率、以及第二色温(例如高色温光源)于总体光源中的比例或功率，并将该数值输出为一包括第一色温调制讯号及第二色温调制讯号的感测讯号，该第一色温调制讯号及该第二色温调制讯号系可以由工程师依据第一混光光源10的特性及第二混光光源20的特性估计调制。于另一可行的实施态样中，该光传感器30亦可以为二个或二个以上的数量，用以分别对应该第一混光光源10以及该第二混光光源20设置，以个别回授该第一混光光源10以及该第二混光光源20的输出功率。

于一可行的实施态样中，该光传感器30系可以为一色彩色度计(Colorimeter)，经由色彩色度计获得第一色温的亮度及第二色温的亮度，并将该等参数回授至该控制器40。

所述的控制器40系连接或耦接至该第一混光光源10、该第二混光光源20、该光传感器30、透过该光传感器30回授修正输出至该第一混光光源10及该第二混光光源20的输出功率，直到该第一混光光源10及该第二混光光源20个别的输出功率到达目标值。该控制器40例如可以为但不限定于中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor,DSP)、特殊应用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits,ASIC)或其他类似装置或这些装置的组合。于一可行的实施例中，该控制器40系可以配合储存单元设置，或与储存单元共构为单芯片，用以永久性或半永久性的储存部分信息(例如查找表或工作参数等)，以便将相关的工作参数预存后经由下次执行时存取使用。

于一可行的实施态样中，该控制器40包括一输入端4A、一第一输出端4B、以及一第二输出端4C(当传感器为复数个或混光光源的类型为复数个时，该输入端及该输出端的数量亦可以增加)。该输入端4A系连接或耦接至该光传感器30，由该光传感器30接收感测讯号。该第一输出端4B系连接或耦接至该第一混光光源10，该第一输出端4B的第一输出讯号系依据该控制器40由该光传感器30所接收到的第一色温调制讯号作为控制变量而随之调变；该第二输出端4C系连接或耦接至该第二混光光源20，该第二输出端4C的第二输出讯号系依据该控制器40由该光传感器30所接收到的第二色温调制讯号作为控制变量而随之调变。

请一并参阅「图2」，为本发明色温平滑化输出系统的功能示意图(一)，如图所示：

色温调变主要是经由对该第一混光光源10及该第二混光光源20个别进行调变以获得最终的色温输出，该第一混光光源10及该第二混光光源20的输出系经由光传感器30回授并调变个别该第一混光光源10及该第二混光光源20的输出曲线，以达到色温渐变的效果。

以下将光传感器30的第一色温调制讯号以in_lvl_x表示，第一目标值以t_lvl_x表示。于执行时，控制器将该第一色温调制讯号i1_lvl_x与第一目标值t_lvl_x进行比对并输出该第一输出讯号，当该第一色温调制讯号i1_lvl_x与第一目标值t_lvl_x相同时，该控制器40输出的该第一输出讯号系为一停止讯号，停止该第一混光光源10的输出调变程序；当该控制器40侦测到第一色温调制讯号i1_lvl_x与第一目标值t_lvl_x有误差值(第一误差值)时，该控制器40的误差值系回授至一第一噪声整型调变器41，该第一噪声整型调变器41依据前次该误差值修正该第一色温调制讯号i2_lvl_x，再与该第一目标值t_lvl_x进行比对并依据比对的结果再输出第一输出讯号，以此类推，直到该第一色温调制讯号in_lvl_x与第一目标值t_lvl_x的误差值等于或趋近于零。

同样的，于第二混光光源20的回路中，将光传感器30的第二色温调制讯号以in_lvl_y表示，第二目标值以t_lvl_y表示。于执行时，控制器40将该第二色温调制讯号i1_lvl_y与第二目标值t_lvl_y进行比对并输出该第二输出讯号，当该第二色温调制讯号i1_lvl_y与第二目标值t_lvl_y相同时，该控制器40输出的该第二输出讯号系为一停止讯号，停止该第二混光光源20的输出调变程序；当该控制器40侦测到第┐二色温调制讯号i1_lvl_y与第一目标值t_lvl_y有误差值(第二误差值)时，该控制器40的误差值系回授至一第二噪声整型调变器42，该第二噪声整型调变器42依据前次该误差值修正该第┐二色温调制讯号i2_lvl_y，再与该第二目标值t_lvl_y进行比对并依据比对的结果再输出第二输出讯号，以此类推，直到该第二色温调制讯号in_lvl_y与第二目标值t_lvl_y的误差值等于或趋近于零。

有关于该第一噪声整型调变器41以及第二噪声整型调变器42的具体演算如下说明，请一并参阅「图3」及「图4」，为本发明色温平滑化输出系统的功能示意图(二)以及光阶调整讯号的样本示意图，如图所示：

该第一噪声整型调变器41包括一位量化模块411、以及一映像模块412，该位量化模块411系依据该第一色温调制讯号与该第一目标值之间的展开比例(Spread Ratio)获得光阶调整讯号，并将该光阶调整讯号经由运算符411A去除低频噪声，并经由量化器411B映射为第一代码值(codeword)。该映像模块412将依据该第一代码值(codeword)输出对应的调变阶级(adjustment level)与该第一色温调制讯号求和以修正该第一色温调制讯号，并作为该第一输出讯号输出至该第一混光光源10以渐进调光。

同样的，该第二噪声整型调变器42包括一位量化模块421、以及一映像模块422，该位量化模块421系依据该第二色温调制讯号与该第二目标值之间的展开比例(SpreadRatio)获得光阶调整讯号，并将该光阶调整讯号经由运算符421A去除低频噪声，并经由量化器421B映射为第二代码值(codeword)。该映像模块422将依据该第二代码值(codeword)输出对应的调变阶级(adjustment level)与该第二色温调制讯号求和以修正该第二色温调制讯号，并作为该第二输出讯号输出至该第二混光光源20以渐进调光。

具体而言，所述的光阶调整讯号如「图4」所示，系依据第一色温调制讯号与第一目标值(或第二色温调制讯号与第二目标值)之间的关系而获得，于图4的关系图中，直向为光阶调整讯号的数值，横向为时间值，于图式中时间值单位系依据实际需求而设定，最小单位时间越长光转变的速度越慢、反之光源变化太快，建议为适当的数值。其中当第一目标值大于第一色温调制讯号(第二目标值大于第二色温调制讯号)时，光阶调整讯号系位于上升段，随时序变更所输出的光阶调整讯号数值将持续增加(最高至1)；反之当第一目标值大于第一色温调制讯号(第二目标值大于第二色温调制讯号)时，光阶调整讯号系位于下降段，随时序变更所输出的光阶调整讯号数值将持续减少(最低至0)。

于对应时序所获得的光阶调整讯号将输入至运算符以去除低频噪声，达到相当于高通滤波器的效果，请一并参阅「图3」，运算符系如下所示：

x[n]＝s[n]-2×e[n-1]+e[n-2]；

其中，s[n]为时序n输入的光阶调整讯号，e[n-1]为量化器的输出与前次滤波讯号差值于一次延迟所得的参数，e[n-2]为量化器的输出与前次滤波讯号差值于┐二次延迟所得的参数；x[n]为时序n输出的滤波讯号。

所述的量化器主要是用以将运算符滤波过后的滤波讯号进行映像处理，藉以将该滤波讯号量化成对应的第一代码值(或第二代码值)。所述的映射于一较佳实施例可以由Rounding函数执行映像，将接收到的感测讯号舍入到指定的长度或有效位数，提供可有效输出的数值。

该Rounding函数例如可以为Floor函数、Ceil函数、Round函数、Int函数、或Int+sign函数。其中，该等函数的定义如下：

Floor函数：函数值(f(x))返回至不大于变数值(x)至指定位数的参数值。

Ceil函数：函数值(f(x))返回至不小于变数值(x)至指定位数的参数值。

Round函数：函数值(f(x))为变量值(x)取四舍五入至指定位数的参数值。

Int函数：若变量值(x)大于或小于0，则函数值(f(x))无条件舍去至指定位数的参数值；若变量值(x)等于0，则函数值(f(x))等于0。

Int+sign函数：若变量值(x)大于或小于0，则函数值(f(x))无条件进位至指定位数的参数值；若变量值(x)等于0，则函数值(f(x))等于0。

经过量化的第一代码值(或第二代码值)经由映像模块转换为对应的调变阶级，代码值与调变阶级的转换表格如下表所示：

代码值调变阶级

代码值	调变阶级
		0	-2<sup>N-1</sup>×Δ
1	-(2<sup>N-1</sup>-1)×Δ
		2	-(2<sup>N-1</sup>-2)×Δ
：	：
		2<sup>N-1</sup>	0
：	：
		2<sup>N</sup>-2	(2<sup>N-1</sup>-2)×Δ
2<sup>N</sup>-1	(2<sup>N-1</sup>-1)×Δ

最终获得的调变阶级与该第一色温调制讯号(或第二色温调制讯号)求和以修正该第一色温调制讯号(第二色温调制讯号)，藉以渐进修正该第一输出讯号(第二输出讯号)，并输出至混光光源的驱动器使该第一输出讯号(第二输出讯号)渐变趋近该第一目标值(第二目标值)。

综上所述，本发明可以让LED灯具的输出具有色温渐变的效果，避免环境中瞬间亮度变化造成眼睛的不适、甚至长期造成视网膜的损伤。此外，本发明系利用环境光源作为参考，以配合环境光源的状况做为回授调变输出的色温，增加使用者眼睛的舒适度。

以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅惟本发明之一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明申请专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属本发明之专利涵盖范围内。