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作者: 发布时间:2012-04-05 来源: 繁体版
结合红、绿、蓝光(RGB)发光二极管(LED)的多重色彩光源,可以产生多样化色彩输出,同时LED本身也具备相当的稳定度和高效率,不过在要运用RGB LED产出多重色彩光源并维持高品质,仍有些挑战必须克服,本文将介绍能够处理这些挑战的技术。用RGB LED最简单

结合红、绿、蓝光(RGB)发光二极管(LED)的多重色彩光源,可以产生多样化色彩输出,同时LED本身也具备相当的稳定度和高效率,不过在要运用RGB LED产出多重色彩光源并维持高品质,仍有些挑战必须克服,本文将介绍能够处理这些挑战的技术。ibf自动化在线网

用RGB LEDibf自动化在线网

最简单的多重色彩LED光源包含三组LED,分别为红光、绿光及蓝光,每一组都由独立的驱动模组来推动。因此,所得到的光源色彩就受到红、绿与蓝光LED之间相对的发光强度所影响。LED的发光强度可以透过驱动电流改变,或采用脉宽调变(Pulse Width Modulation;PWM)的改变来推动LED信号,和有效期率来加以控制。其中PWM的做法较为普遍,因为周期系数对发光强度间的关系要比电流与发光强度间的关系更加线性化。ibf自动化在线网

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这类LED光源的简单开路架构方式有个潜在的问题,由于LED的光学特性会受到运作条件的影响,因此组合后的RGB光源输出的亮度以及色度都会变化。同时,每颗LED元件也不尽相同,因此造成RGB光源的输出产生更多变化,(图二)与(图三)就描述了几个LED变动的范例。ibf自动化在线网

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一个解决方式是使用光学反馈来产生一个闭回路系统,其基本的设置包含一个记录LED光源亮度的光感测器,以及依光感测器测量结果来调整光源输出的控制方法,这将可以让LED光源的亮度在每颗LED变化时维持稳定,也就是虽然各个零件各有变化,但总合维持不变。ibf自动化在线网

在(图四)中,标记为22的积分电路可以输出一个受到光二极管(11a)上光量控制的电压,这个电压与VSET比较,比较器的输出能控制计数器数值的增加或减少,计数器的输出则是用来推动一个数字模拟转换器(37),进而控制LED的驱动电流。ibf自动化在线网

另一个更先进的光学反馈方式则是采用三色光感测器,通常包含三个独立的光感测器以及上方的三色滤镜,让这类光感测器能够记录色彩资讯而不只是亮度,这将可以进一步控制红、绿与蓝光LED的发光强度比,这个功能相当关键,因为它让RGB光源的亮度与色度得以控制,而ASSP则在三色光学反馈设计上扮演了重要的角色。ibf自动化在线网

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三色光学回馈系统ibf自动化在线网

基本上来说,三色光感测器会产生一个三维色彩规格系统,因此称为RGB感测器色彩空间,这个系统可以让特定色彩由感测器的输出电压来指定,例如具备特定亮度的D65白光可以记录为:(Vred, Vgreen, Vblue)=(2.0, 2.2, 1.9)volts。ibf自动化在线网

如(图五)所示,假设以上范例所使用的D65做为目标色,回馈系统会持续定期测量红、绿与蓝光感测器,统称为三色光感测器,并将所测量的色彩值与目标色比较。回馈系统的目的是将测得的色彩与目标色间的误差调整到0。ibf自动化在线网

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(图六)以不同的方式描述这个概念,所有可能的目标色设定点透过由红、绿与蓝光感测器所形成的RGB感测器色彩空间内座标值来指定,当LED的特性改变时,所测得的色彩就会偏离目标,ASSP将会侦测到这个改变并随时依情况调整LED的PWM信号输出。ibf自动化在线网
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另一点相当重要,同时必须注意的是,当LED使用时间越久,光输出强度就会降低,因此经过一段时间后,RGB LED系统的最大可输出亮度将会下降,虽然在大部分的应用事实上都可以接受逐渐且稳定的亮度衰减,但有时无法接受的是RGB发光系统色度的变化,ASSP拥有能够稳定控制RGB发光系统光度衰减的功能,例如维持色度的稳定在一定的容忍度内,甚至当最高可输出亮度下降时。ibf自动化在线网
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而在系统亮度必须在整个应用的使用寿命内维持不变的情况,使用者必须确保最高可选用亮度低于整体要求寿命内的最高可达成亮度,如(图七)所示。ibf自动化在线网
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虽然RGB发光系统相当具有吸引力,但也面临了这项技术广泛使用的挑战限制,因此就引起了能够将三色光学回馈这类复杂情况隐藏在一个简单使用介面背后的需求,以下将介绍ASSP如何达成这个要求。ibf自动化在线网

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无需外部处理ibf自动化在线网

ASSP整合了一系列可以分析三色光感测器色彩资讯,并计算达成目标色的设定点及PWM驱动信号大小的一系列演算法。ASSP以大约每秒一百次的速度对光感测器进行取样,以确保PWM信号的持续定期调整不会被人眼察觉,如前面所提,ASSP同时也包含一个可以避免LED老化而造成RGB光源输出色度改变的演算法。


RGB LED组合光源的色彩管理
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