RGB LED組合光源的色彩管理

結合紅、綠、藍光（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本身也具備相當的穩定度和高效率，不過(guò)在要運用ＲＧＢ?。蹋牛漠a(chǎn)出多重色彩光源并維持高品質(zhì)，仍有些挑戰必須克服，本文將介紹能夠處理這些挑戰的技術(shù)。

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最簡(jiǎn)單的多重色彩ＬＥＤ光源包含三組ＬＥＤ，分別為紅光、綠光及藍光，每一組都由獨立的驅動(dòng)模組來(lái)推動(dòng)。因此，所得到的光源色彩就受到紅、綠與藍光ＬＥＤ之間相對的發(fā)光強度所影響。ＬＥＤ的發(fā)光強度可以透過(guò)驅動(dòng)電流改變，或采用脈寬調變（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，和有效L期率來(lái)加以控制。其中ＰＷＭ的做法較為普遍，因為L(cháng)周期系數對發(fā)光強度間的關(guān)系要比電流與發(fā)光強度間的關(guān)系更加線(xiàn)性化。

這類(lèi)ＬＥＤ光源的簡(jiǎn)單開(kāi)路架構方式有個(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，其基本的設置包含一個(gè)記錄ＬＥＤ光源亮度的光感測器，以及依光感測器測量結果來(lái)調整光源輸出的控制方法，這將可以讓?zhuān)蹋牛墓庠吹牧炼仍诿款wＬＥＤ變化時(shí)維持穩定，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數器數值的增加或減少，計數器的輸出則是用來(lái)推動(dòng)一個(gè)數字模擬轉換器（３７），進(jìn)而控制ＬＥＤ的驅動(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器，通常包含三個(gè)獨立的光感測器以及上方的三色濾鏡，讓這類(lèi)光感測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、綠與藍光ＬＥＤ的發(fā)光強度比，這個(gè)功能相當關(guān)鍵，因為它讓?zhuān)遥牵鹿庠吹牧炼扰c色度得以控制，而ＡＳＳＰ則在三色光學(xué)反饋設計上扮演了重要的角色。

三色光學(xué)回饋系統

基本上來(lái)說(shuō)，三色光感測器會(huì )產(chǎn)生一個(gè)三維色彩規格系統，因此稱(chēng)為ＲＧＢ感測器色彩空間，這個(gè)系統可以讓特定色彩由感測器的輸出電壓來(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?，?。玻?，?。保梗觯铮欤簦?。

如（圖五）所示，假設以上范例所使用的Ｄ６５做為目標色，回饋系統會(huì )持續定期測量紅、綠與藍光感測器，統稱(chēng)為三色光感測器，并將所測量的色彩值與目標色比較?；仞佅到y的目的是將測得的色彩與目標色間的誤差調整到０。

（圖六）以不同的方式描述這個(gè)概念，所有可能的目標色設定點(diǎn)透過(guò)由紅、綠與藍光感測器所形成的ＲＧＢ感測器色彩空間內座標值來(lái)指定，當ＬＥＤ的特性改變時(shí)，所測得的色彩就會(huì )偏離目標，ＡＳＳＰ將會(huì )偵測到這個(gè)改變并隨時(shí)依情況調整ＬＥＤ的ＰＷＭ信號輸出。
　　
另一點(diǎn)相當重要，同時(shí)必須注意的是，當ＬＥＤ使用時(shí)間越久，光輸出強度就會(huì )降低，因此經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，ＲＧＢ?。蹋牛南到y的最大可輸出亮度將會(huì )下降，雖然在大部分的應用事實(shí)上都可以接受逐漸且穩定的亮度衰減，但有時(shí)無(wú)法接受的是ＲＧＢ發(fā)光系統色度的變化，ＡＳＳＰ擁有能夠穩定控制ＲＧＢ發(fā)光系統光度衰減的功能，例如維持色度的穩定在一定的容忍度內，甚至當最高可輸出亮度下降時(shí)。
　　
而在系統亮度必須在整個(gè)應用的使用壽命內維持不變的情況，使用者必須確保最高可選用亮度低于整體要求壽命內的最高可達成亮度，如（圖七）所示。
　　
雖然ＲＧＢ發(fā)光系統相當具有吸引力，但也面臨了這項技術(shù)廣泛使用的挑戰限制，因此就引起了能夠將三色光學(xué)回饋這類(lèi)復雜情況隱藏在一個(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器色彩資訊，并計算達成目標色的設定點(diǎn)及ＰＷＭ驅動(dòng)信號大小的一系列演算法。ＡＳＳＰ以大約每秒一百次的速度對光感測器進(jìn)行取樣，以確保ＰＷＭ信號的持續定期調整不會(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。

因此在達成與維持目標色上完全不需其他的計算。

色彩空間的標準化