技術(shù)文章|RGB調(diào)光反饋檢測系統(tǒng)

前言

隨著汽車內(nèi)飾需求多樣化、個性化，越來越多的發(fā)光元件被用于在汽車內(nèi)飾照明。LED光源在內(nèi)飾色彩照明中發(fā)揮了巨大的作用，LED光源不僅體積小，發(fā)光效率高，而且通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)光，可以實現(xiàn)光強和顏色可調(diào)以滿足不同需求下的動態(tài)照明。PWM調(diào)光是使開光電路在遠高于人眼辨識能力的頻率下工作，通過改變周期和占空比來改變輸出的電流平均值。相較模擬調(diào)光，PWM調(diào)光技術(shù)不僅驅(qū)動效率高，顏色穩(wěn)定等優(yōu)點，更為精確顏色控制提供了可能性。
在我們前期的介紹中，詳細介紹過因為LED生產(chǎn)制造、點亮環(huán)境等諸多因素影響，會造成LED發(fā)光不穩(wěn)定、顏色發(fā)生漂移和改變等。本文會介紹通過PWM方法對LED進行RGB調(diào)光的原理及RGB調(diào)光反饋系統(tǒng)。

PWM調(diào)光調(diào)色原理

根據(jù)色度學理論，在CIE色品圖上，兩種顏色混合相加后，產(chǎn)生的第三種顏色，總是在這兩種顏色連接的直線上。如下圖所示，紅光和藍光混合可以得到中間色P，根據(jù)格拉斯曼混色原理可知，P在R、B連線上的具體位置由R和B的混合比例來確定。同理，可以再利用中間色P與G混合出目標色M。所以三角形RGB內(nèi)所包含的顏色都可以通過精確控制R、G、B的不同比例來達到。

使用PWM驅(qū)動的LED光源，通過改變PWM的占空比，可以實現(xiàn)色品坐標基本不發(fā)生變化，而線性的改變光通量的方式，實現(xiàn)不同顏色的調(diào)光。可以近似的認為光通量與占空比成正比函數(shù)關(guān)系，結(jié)合格拉斯曼顏色混合定律有：

并將色品坐標作為唯一的因素，通過變換，可以得的：

在PWM調(diào)光中，將上式建立的色品坐標與占空比的函數(shù)關(guān)系，作為調(diào)光調(diào)色的理論基礎(chǔ)。
但在實際調(diào)光中，因為LED節(jié)溫和光通量變化，對R、G、B色坐標影響不可忽略，這些調(diào)光中的細節(jié)都需要合理的模型提供相應(yīng)的補償。

RGB調(diào)光反饋系統(tǒng)

通過高精度光學探頭，采集LED在不同單色點亮時的光學狀態(tài)，并利用實驗數(shù)據(jù)對比，計算合理的調(diào)光參數(shù)。通過LIN通訊將參數(shù)寫入到MCU芯片內(nèi)部，完成整個調(diào)光過程。主要過程入下：

在實際生產(chǎn)過程中，為了達到更好的質(zhì)量品控管理，會在參數(shù)寫入后，增加混色光的點亮和復測，如下圖。并對復測色號與標準值進行對比，計算調(diào)光階數(shù)。通常人眼可分辨的顏色差異的最大階數(shù)是7階，當調(diào)光階數(shù)小于7階時，人眼對顏色差異就無法分辨。

通過RGB調(diào)光反饋系統(tǒng)，將準確的R、G、B參數(shù)永久存入芯片，在點亮不同顏色時，MUC內(nèi)部會實時計算PWM值，實現(xiàn)精確動態(tài)調(diào)光。經(jīng)過檢測系統(tǒng)校準后，可以將不同bin的LED最終調(diào)光色差控制在5階以內(nèi)，以滿足后續(xù)總成調(diào)光一致性的需求。下圖為檢測系統(tǒng)正在讀取LED顏色狀態(tài)：

總結(jié)

通過RGB調(diào)光反饋檢測系統(tǒng)，并使用優(yōu)異的補償算法，在實際生產(chǎn)中，兼顧生產(chǎn)節(jié)拍和調(diào)光精度，可將混光調(diào)光精度控制在7階以內(nèi)。并采用復測色號的生產(chǎn)檢測模式，可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，助力產(chǎn)品高品質(zhì)發(fā)展。

針對RGB光源光色不一致的問題，上海復瞻智能科技有限公司開發(fā)了RGB調(diào)光校準系統(tǒng)。該設(shè)備針對RGB PCBA、LED模組等部件，通過定制化的多通道光色采集系統(tǒng)，實現(xiàn)RGB LED光色數(shù)據(jù)的準確捕捉，根據(jù)客戶目標顏色配方自動生成校正系數(shù)并寫入LED的驅(qū)動芯片之中，保證LED 發(fā)光部件最終出光的光色一致。另外，上海復瞻獨有的溫度校正功能，能夠保證校正后的LED在不同工作溫度下，保持光色與目標一致。