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ＬＥＤ本身也具備相當?shù)姆€(wěn)定度和高效率，不過在要運用ＲＧＢ?。蹋牛漠a(chǎn)出多重色彩光源并維持高品質，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。

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最簡單的多重色彩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模組來推動。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)光強度可以透過驅動電流改變，或采用脈寬調變（Ｐｕｌｓｅ?。祝椋洌簦琛。停铮洌酰欤幔簦椋铮?；ＰＷＭ）的改變來推動ＬＥＤ信號，和有效L期率來加以控制。其中ＰＷＭ的做法較為普遍，因為L周期系數(shù)對發(fā)光強度間的關系要比電流與發(fā)光強度間的關系更加線性化。

這類ＬＥＤ光源的簡單開路架構方式有個潛在的問題，由于ＬＥＤ的光學特性會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變化。同時，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ＬＥＤ變動的范例。

一個解決方式是使用光學反饋來產(chǎn)生一個閉回路系統(tǒng)，其基本的設置包含一個記錄ＬＥＤ光源亮度的光感測器，以及依光感測器測量結果來調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變化時維持穩(wěn)定，也就是雖然各個零件各有變化，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受到光二極管（１１ａ）上光量控制的電壓，這個電壓與ＶＳＥＴ比較，比較器的輸出能控制計數(shù)器數(shù)值的增加或減少，計數(shù)器的輸出則是用來推動一個數(shù)字模擬轉換器（３７），進而控制ＬＥＤ的驅動電流。

另一個更先進的光學反饋方式則是采用三色光感測器，通常包含三個獨立的光感測器以及上方的三色濾鏡，讓這類光感測器能夠記錄色彩資訊而不只是亮度，這將可以進一步控制紅、綠與藍光ＬＥＤ的發(fā)光強度比，這個功能相當關鍵，因為它讓ＲＧＢ光源的亮度與色度得以控制，而ＡＳＳＰ則在三色光學反饋設計上扮演了重要的角色。

三色光學回饋系統(tǒng)

基本上來說，三色光感測器會產(chǎn)生一個三維色彩規(guī)格系統(tǒng)，因此稱為ＲＧＢ感測器色彩空間，這個系統(tǒng)可以讓特定色彩由感測器的輸出電壓來指定，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埃。玻玻。保梗觯铮欤簦蟆?/p>

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(tǒng)會持續(xù)定期測量紅、綠與藍光感測器，統(tǒng)稱為三色光感測器，并將所測量的色彩值與目標色比較。回饋系統(tǒng)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概念，所有可能的目標色設定點透過由紅、綠與藍光感測器所形成的ＲＧＢ感測器色彩空間內座標值來指定，當ＬＥＤ的特性改變時，所測得的色彩就會偏離目標，ＡＳＳＰ將會偵測到這個改變并隨時依情況調整ＬＥＤ的ＰＷＭ信號輸出。
　　
另一點相當重要，同時必須注意的是，當ＬＥＤ使用時間越久，光輸出強度就會降低，因此經(jīng)過一段時間后，ＲＧＢ　ＬＥＤ系統(tǒng)的最大可輸出亮度將會下降，雖然在大部分的應用事實上都可以接受逐漸且穩(wěn)定的亮度衰減，但有時無法接受的是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，甚至當最高可輸出亮度下降時。
　　
而在系統(tǒng)亮度必須在整個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(tǒng)相當具有吸引力，但也面臨了這項技術廣泛使用的挑戰(zhàn)限制，因此就引起了能夠將三色光學回饋這類復雜情況隱藏在一個簡單使用介面背后的需求，以下將介紹ＡＳＳＰ如何達成這個要求。

無需外部處理

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及ＰＷＭ驅動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行取樣，以確保ＰＷＭ信號的持續(xù)定期調整不會被人眼察覺，如前面所提，ＡＳＳＰ同時也包含一個可以避免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