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光電/顯示技術  

深入瞭解色彩混合背後的科學原理

上網時間: 2012年08月16日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:發光二極體  混色  調光值  LED照明 

混色實施細則

韌體採用CIE 1931色彩空間輸入顏色要求。CIE 1931色彩空間中的特定點由三個值(x、y、Y)代表。(X,Y)定義點,其中:X和Y值表示顏色的色調和飽和度。色調是CIE 1931色彩空間的一個維度。飽和度是該色彩空間的第二個維度。(x、y、Y)向量的第三個值規定光通量,以流明(lm)表示。韌體必須有(x、y、Y)向量的輸入,這些輸入指定在某些額定電流和結溫下的顏色和光通量輸出。

圖5所示是採用Cypress的PowerPSoC系列控制器的混色演算法框圖;PowerPSoC系列控制器基於8位元微控制器,並整合了四個通道的具有滯環控制器特點的獨立恆流驅動器。它還含有可配置的模擬和數位週邊模組;工作電壓為7V至32V;採用內部MOSFET開關可驅動1A電流。


圖5:使用Cypress的PowerPSoC實現的混色演算法框圖。

基於三通道混色的四通道混色實現。演算法的第一步是製作一個矩陣。然後,找到逆矩陣並乘以Ymix。Ymix是總混光輸出必須產生的流明數。這些步驟如圖6所示。


圖6:三通道混色流程圖。

產品的Y值是產生所要求的顏色和通量所必要的各LED的流明輸出。

在這點上,全部數學運算帶來以這種方式進行運算的兩個好處。如果最終產品的任何Y值是負的,它標誌著要求的色坐標要求是無效的。換句話說,所要求的顏色在色域之外。

另外,要檢查產品的Y值,如果比三個LED的任一個最大流明輸出大,這意味著Ymix的輸入過大。在這種情況下,韌體會縮小這些值,以使在請求的(X、Y)坐標產生最大可能的光通量。

圖7中的流程圖描述了四通道混色演算法所需的步驟。如果四個LED的色點映射到該圖表,它就形成了四個三角形。這些三角形是由以下三種LED構成的:(R、G、B)、(R、A、B)、(R、G、A)和(G、A、B)。在流程圖中,這些三角形被表述為TRI1、TRI2、TRI3和TRI4。


圖7:四通道混色流程圖。

採用三通道演算法求解這些三角形的調光值。求解每個三角形以運算各TR值。如果從這個過程中獲得的三個調光值中有負值,那麼該組解就是無效的。如果解是有效的,三個亮度值將被保存。當得到三組有效調光值中的兩組後,就沒必要繼續求解其它三角形。

作業流程跳到‘新增兩個調光值集’這一過程,如圖7所示。六個保存的亮度值加在一起得到四個值,系統中的四個LED各一。將這四個值調適到適當的調光解析度,求解亮度值的過程就完成了。

最後,這四個調光值被作為內部或外部驅動器的輸入,這些驅動器透過調變每個通道的電流來控制LED的亮度。如果四組解中的任三個是無效的,就意味著所需的顏色不在色域內。

用戶可以執行這個錯誤條件。可透過繼續保留舊顏色、關閉LED等方法實現。這些三通道和四通道混色演算法可以擴展到更多LED,以及各種照明應用。


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