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技术文章|RGB调光反馈检测系统

发布时间:2021-03-24

浏览次数:188

前言


随着汽车内饰需求多样化、个性化,越来越多的发光元件被用于在汽车内饰照明。LED光源在内饰色彩照明中发挥了巨大的作用,LED光源不仅体积小,发光效率高,而且通过脉冲宽度调制(PWM)调光,可以实现光强和颜色可调以满足不同需求下的动态照明。PWM调光是使开光电路在远高于人眼辨识能力的频率下工作,通过改变周期和占空比来改变输出的电流平均值。相较模拟调光,PWM调光技术不仅驱动效率高,颜色稳定等优点,更为精确颜色控制提供了可能性。
在我们前期的介绍中,详细介绍过因为LED生产制造、点亮环境等诸多因素影响,会造成LED发光不稳定、颜色发生漂移和改变等。本文会介绍通过PWM方法对LED进行RGB调光的原理及RGB调光反馈系统。


PWM调光调色原理

根据色度学理论,在CIE色品图上,两种颜色混合相加后,产生的第三种颜色,总是在这两种颜色连接的直线上。如下图所示,红光和蓝光混合可以得到中间色P,根据格拉斯曼混色原理可知,P在R、B连线上的具体位置由R和B的混合比例来确定。同理,可以再利用中间色P与G混合出目标色M。所以三角形RGB内所包含的颜色都可以通过精确控制R、G、B的不同比例来达到。

1.png

使用PWM驱动的LED光源,通过改变PWM的占空比,可以实现色品坐标基本不发生变化,而线性的改变光通量的方式,实现不同颜色的调光。可以近似的认为光通量与占空比成正比函数关系,结合格拉斯曼颜色混合定律有:

2.jpg

并将色品坐标作为唯一的因素,通过变换,可以得的:

3.jpg

在PWM调光中,将上式建立的色品坐标与占空比的函数关系,作为调光调色的理论基础。
但在实际调光中,因为LED节温和光通量变化,对R、G、B色坐标影响不可忽略,这些调光中的细节都需要合理的模型提供相应的补偿。


RGB调光反馈系统


通过高精度光学探头,采集LED在不同单色点亮时的光学状态,并利用实验数据对比,计算合理的调光参数。通过LIN通讯将参数写入到MCU芯片内部,完成整个调光过程。主要过程入下:

4.jpg


在实际生产过程中,为了达到更好的质量品控管理,会在参数写入后,增加混色光的点亮和复测,如下图。并对复测色号与标准值进行对比,计算调光阶数。通常人眼可分辨的颜色差异的最大阶数是7阶,当调光阶数小于7阶时,人眼对颜色差异就无法分辨。

5.jpg

通过RGB调光反馈系统,将准确的R、G、B参数永久存入芯片,在点亮不同颜色时,MUC内部会实时计算PWM值,实现精确动态调光。经过检测系统校准后,可以将不同bin的LED最终调光色差控制在5阶以内,以满足后续总成调光一致性的需求。下图为检测系统正在读取LED颜色状态:

6.jpg

总结

通过RGB调光反馈检测系统,并使用优异的补偿算法,在实际生产中,兼顾生产节拍和调光精度,可将混光调光精度控制在7阶以内。并采用复测色号的生产检测模式,可有效提高产品质量,助力产品高品质发展。

2149.png

针对RGB光源光色不一致的问题,上海复瞻智能科技有限公司开发了RGB调光校准系统。该设备针对RGB PCBA、LED模组等部件,通过定制化的多通道光色采集系统,实现RGB LED光色数据的准确捕捉,根据客户目标颜色配方自动生成校正系数并写入LED的驱动芯片之中,保证LED 发光部件最终出光的光色一致。另外,上海复瞻独有的温度校正功能,能够保证校正后的LED在不同工作温度下,保持光色与目标一致。