RGB LED組合光源的色彩管理

結(jié)合紅、綠、藍(lán)光（ＲＧＢ）發(fā)光二極管（ＬＥＤ）的多重色彩光源，可以產(chǎn)生多樣化色彩輸出，同時(shí)ＬＥＤ本身也具備相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定度和高效率，不過(guò)在要運(yùn)用ＲＧＢ?。蹋牛漠a(chǎn)出多重色彩光源并維持高品質(zhì)，仍有些挑戰(zhàn)必須克服，本文將介紹能夠處理這些挑戰(zhàn)的技術(shù)。

裼茫遙牽隆。蹋牛

最簡(jiǎn)單的多重色彩ＬＥＤ光源包含三組ＬＥＤ，分別為紅光、綠光及藍(lán)光，每一組都由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)模組來(lái)推動(dòng)。因此，所得到的光源色彩就受到紅、綠與藍(lán)光ＬＥＤ之間相對(duì)的發(fā)光強(qiáng)度所影響。ＬＥＤ的發(fā)光強(qiáng)度可以透過(guò)驅(qū)動(dòng)電流改變，或采用脈寬調(diào)變（Ｐｕｌｓｅ?。祝椋洌簦琛。停铮洌酰欤幔簦椋铮?；ＰＷＭ）的改變來(lái)推動(dòng)ＬＥＤ信號(hào)，和有效L期率來(lái)加以控制。其中ＰＷＭ的做法較為普遍，因?yàn)長(zhǎng)周期系數(shù)對(duì)發(fā)光強(qiáng)度間的關(guān)系要比電流與發(fā)光強(qiáng)度間的關(guān)系更加線性化。

這類ＬＥＤ光源的簡(jiǎn)單開(kāi)路架構(gòu)方式有個(gè)潛在的問(wèn)題，由于ＬＥＤ的光學(xué)特性會(huì)受到運(yùn)作條件的影響，因此組合后的ＲＧＢ光源輸出的亮度以及色度都會(huì)變化。同時(shí)，每顆ＬＥＤ元件也不盡相同，因此造成ＲＧＢ光源的輸出產(chǎn)生更多變化，（圖二）與（圖三）就描述了幾個(gè)ＬＥＤ變動(dòng)的范例。

一個(gè)解決方式是使用光學(xué)反饋來(lái)產(chǎn)生一個(gè)閉回路系統(tǒng)，其基本的設(shè)置包含一個(gè)記錄ＬＥＤ光源亮度的光感測(cè)器，以及依光感測(cè)器測(cè)量結(jié)果來(lái)調(diào)整光源輸出的控制方法，這將可以讓ＬＥＤ光源的亮度在每顆ＬＥＤ變化時(shí)維持穩(wěn)定，也就是雖然各個(gè)零件各有變化，但總合維持不變。

在（圖四）中，標(biāo)記為２２的積分電路可以輸出一個(gè)受到光二極管（１１ａ）上光量控制的電壓，這個(gè)電壓與ＶＳＥＴ比較，比較器的輸出能控制計(jì)數(shù)器數(shù)值的增加或減少，計(jì)數(shù)器的輸出則是用來(lái)推動(dòng)一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（３７），進(jìn)而控制ＬＥＤ的驅(qū)動(dòng)電流。

另一個(gè)更先進(jìn)的光學(xué)反饋方式則是采用三色光感測(cè)器，通常包含三個(gè)獨(dú)立的光感測(cè)器以及上方的三色濾鏡，讓這類光感測(cè)器能夠記錄色彩資訊而不只是亮度，這將可以進(jìn)一步控制紅、綠與藍(lán)光ＬＥＤ的發(fā)光強(qiáng)度比，這個(gè)功能相當(dāng)關(guān)鍵，因?yàn)樗專遥牵鹿庠吹牧炼扰c色度得以控制，而ＡＳＳＰ則在三色光學(xué)反饋設(shè)計(jì)上扮演了重要的角色。

三色光學(xué)回饋系統(tǒng)

基本上來(lái)說(shuō)，三色光感測(cè)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)三維色彩規(guī)格系統(tǒng)，因此稱為ＲＧＢ感測(cè)器色彩空間，這個(gè)系統(tǒng)可以讓特定色彩由感測(cè)器的輸出電壓來(lái)指定，例如具備特定亮度的Ｄ６５白光可以記錄為：（Ｖｒｅｄ，?。郑纾颍澹澹?，?。郑猓欤酰澹剑ǎ玻?，　２．２，?。保梗觯铮欤簦?。

如（圖五）所示，假設(shè)以上范例所使用的Ｄ６５做為目標(biāo)色，回饋系統(tǒng)會(huì)持續(xù)定期測(cè)量紅、綠與藍(lán)光感測(cè)器，統(tǒng)稱為三色光感測(cè)器，并將所測(cè)量的色彩值與目標(biāo)色比較?；仞佅到y(tǒng)的目的是將測(cè)得的色彩與目標(biāo)色間的誤差調(diào)整到０。

（圖六）以不同的方式描述這個(gè)概念，所有可能的目標(biāo)色設(shè)定點(diǎn)透過(guò)由紅、綠與藍(lán)光感測(cè)器所形成的ＲＧＢ感測(cè)器色彩空間內(nèi)座標(biāo)值來(lái)指定，當(dāng)ＬＥＤ的特性改變時(shí)，所測(cè)得的色彩就會(huì)偏離目標(biāo)，ＡＳＳＰ將會(huì)偵測(cè)到這個(gè)改變并隨時(shí)依情況調(diào)整ＬＥＤ的ＰＷＭ信號(hào)輸出。
　　
另一點(diǎn)相當(dāng)重要，同時(shí)必須注意的是，當(dāng)ＬＥＤ使用時(shí)間越久，光輸出強(qiáng)度就會(huì)降低，因此經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，ＲＧＢ?。蹋牛南到y(tǒng)的最大可輸出亮度將會(huì)下降，雖然在大部分的應(yīng)用事實(shí)上都可以接受逐漸且穩(wěn)定的亮度衰減，但有時(shí)無(wú)法接受的是ＲＧＢ發(fā)光系統(tǒng)色度的變化，ＡＳＳＰ擁有能夠穩(wěn)定控制ＲＧＢ發(fā)光系統(tǒng)光度衰減的功能，例如維持色度的穩(wěn)定在一定的容忍度內(nèi)，甚至當(dāng)最高可輸出亮度下降時(shí)。
　　
而在系統(tǒng)亮度必須在整個(gè)應(yīng)用的使用壽命內(nèi)維持不變的情況，使用者必須確保最高可選用亮度低于整體要求壽命內(nèi)的最高可達(dá)成亮度，如（圖七）所示。
　　
雖然ＲＧＢ發(fā)光系統(tǒng)相當(dāng)具有吸引力，但也面臨了這項(xiàng)技術(shù)廣泛使用的挑戰(zhàn)限制，因此就引起了能夠?qū)⑷鈱W(xué)回饋這類復(fù)雜情況隱藏在一個(gè)簡(jiǎn)單使用介面背后的需求，以下將介紹ＡＳＳＰ如何達(dá)成這個(gè)要求。

無(wú)需外部處理

ＡＳＳＰ整合了一系列可以分析三色光感測(cè)器色彩資訊，并計(jì)算達(dá)成目標(biāo)色的設(shè)定點(diǎn)及ＰＷＭ驅(qū)動(dòng)信號(hào)大小的一系列演算法。ＡＳＳＰ以大約每秒一百次的速度對(duì)光感測(cè)器進(jìn)行取樣，以確保ＰＷＭ信號(hào)的持續(xù)定期調(diào)整不會(huì)被人眼察覺(jué)，如前面所提，ＡＳＳＰ同時(shí)也包含一個(gè)可以避免ＬＥＤ老化而造成ＲＧＢ光源輸出色度改變的演算法。

因此在達(dá)成與維持目標(biāo)色上完全不需其他的計(jì)算。

色彩空間的標(biāo)準(zhǔn)化