一種全色域多通道混色方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種全色域多通道混色方法。本發(fā)明利用四參數(shù)向量(Zi,K1j,K2k,K3l)控制N組(N≥5)不同主波長的單色LED封裝器件進(jìn)行混色，每組LED器件至少由1個以上的LED芯片或模組構(gòu)成，主波長分布在380-780nm波長范圍內(nèi)。需要顯示某個色坐標(biāo)對應(yīng)的光色時，將所述LED器件可復(fù)現(xiàn)的N邊形色域分割成N-2個分區(qū)三角形色域，通過尋址確定目標(biāo)光色所在的三角形位置Zi，通過調(diào)節(jié)該三角形頂點(diǎn)對應(yīng)的LED器件光通比例K1j,K2k,K3l，混光得到所需的目標(biāo)光色。本發(fā)明大大提高了可以復(fù)現(xiàn)的色域面積，實現(xiàn)了更加豐富多彩的顏色顯示，為情景照明設(shè)計開拓了更多的可能性；本發(fā)明在確保能夠復(fù)現(xiàn)大范圍色域的同時，又可減少控制端的數(shù)據(jù)傳輸量。
【專利說明】一種全色域多通道混色方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種全色域多通道混色方法。

【背景技術(shù)】
[0002] LED混色技術(shù)在一般照明、情景照明、舞臺裝飾等場合應(yīng)用很多，其原理是選取不 同主波長的LED發(fā)出的單色光作為原色，將這些原色以某種適當(dāng)比例混合，從而產(chǎn)生一種 新的預(yù)定顏色的光色。在色品圖中連接多個混色用LED光色的色坐標(biāo)，圍成一個多邊形，這 個多邊形包含的色域就限定了這些LED能夠混光得到的光色范圍。
[0003] 常見的混色技術(shù)限于RGB三基色混色，一般使用主波長為610 - 640 nm的紅色 LED，主波長為510 - 540 nm的綠色LED和主波長為450 - 480 nm的藍(lán)色LED。這樣做的缺 陷在于：基色的色坐標(biāo)圍成的色域面積不夠大，無法重現(xiàn)色域中的大部分光色，只能復(fù)現(xiàn)全 色域的30%左右；混色結(jié)果不精確，與目標(biāo)光色有較大的偏差。
[0004] 專利US7113152提出了用于電子真彩顯示的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，使用至少四 種原色混色并用控制器控制四原色的光的路徑，從而來產(chǎn)生彩色圖像的光圖像。專利 CN202796949提出了一種五色混合的LED燈具，使用紅、綠、藍(lán)、黃、白，五種顏色進(jìn)行混色， 其色域面積可能相比傳統(tǒng)方法有所改善，但是上述專利并未涉及混色控制技術(shù)，而五通道 控制使通信量過大，在技術(shù)層面較難實現(xiàn)。專利EP1878318提出了一種使用N原色（N > 4) 混色的方法來獲得不同色溫的白光，N種原色包含一個位于黑體線附近區(qū)域的白光和多個 靠近色度圖邊緣的純色光，則目標(biāo)色坐標(biāo)所處的位置在上述白光色坐標(biāo)和距離目標(biāo)光色最 近的某兩個純色光色坐標(biāo)圍成的三角形內(nèi)，因此調(diào)節(jié)上述三個色坐標(biāo)的色光就能混色產(chǎn)生 目標(biāo)光色。但該方法局限于產(chǎn)生不同色溫的白光，并且用于混色的白光原色很可能產(chǎn)生色 漂，會導(dǎo)致混色結(jié)果達(dá)不到預(yù)期效果。
[0005] 由于現(xiàn)有的技術(shù)在實際應(yīng)用中難以滿足人們對于照明日趨苛刻的要求，因此有必 要研發(fā)更完善、更精確、更簡便控制的混色技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種全色域多通道混色方法。
[0007] 本發(fā)明采用N種單色光LED來進(jìn)行混色混光，當(dāng)N彡7時可以復(fù)現(xiàn)CIE 1931色品 圖90%以上的色域，呈現(xiàn)出4800萬種以上的顏色。本發(fā)明合成光的色坐標(biāo)接近大自然光色， 能夠促進(jìn)健康照明和生態(tài)照明行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，可廣泛應(yīng)用于LED商業(yè)照明、家居照明、戶 外景觀照明等眾多照明領(lǐng)域，將對LED照明技術(shù)的發(fā)展起到非常重要的科技支撐作用。
[0008] 本發(fā)明提出的一種全色域多通道混色方法，采用包含N組（N > 5, 一般可為 8彡N彡5,）不同主波長的LED封裝器件和1個多通道智能控制系統(tǒng)，利用四參數(shù)向量來 選擇所需的LED驅(qū)動控制通道并給出驅(qū)動電流，使得合成光可以復(fù)現(xiàn)以N組LED色坐標(biāo)為 頂點(diǎn)的N邊形色域內(nèi)的所有顏色。
[0009] 本發(fā)明所采用的N組LED封裝器件具有不同的主波長，主波長分布在380 - 780 nm 波長范圍內(nèi)；每組LED都是由至少1個LED芯片或模組構(gòu)成，且每組LED分別配備控制系統(tǒng) 中對應(yīng)的1個驅(qū)動控制通道。
[0010] 需要顯示某個色坐標(biāo)對應(yīng)的光色時，本發(fā)明采用分區(qū)合成的方法，將N色LED覆蓋 的色域范圍分成N - 2個區(qū)域來控制混色，從而減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。由于色域三角形頂點(diǎn)的 色光就能復(fù)現(xiàn)三角形內(nèi)部的所有色坐標(biāo)，所以可以從N組LED的色坐標(biāo)點(diǎn)中選取一個點(diǎn)Pf， 稱之為"固定點(diǎn)"，從其他點(diǎn)中依次選取兩個相鄰點(diǎn)與匕構(gòu)成一個三角形，稱之為"分區(qū)三角 形"，從而將N邊形色域劃分為N - 2個三角形區(qū)域。所需復(fù)現(xiàn)的目標(biāo)光色可以采用四參數(shù)光 色向量（石，&，化來表示，其中乙為區(qū)域代碼，i =〇，1，"·Ν-2,分別對應(yīng)于N-2 個三角形色域，即乙決定了目標(biāo)光色的色坐標(biāo)所處的分區(qū)三角形;lu，= [0，1]分 別表示該色域三角形對應(yīng)的3組LED在混光得到該目標(biāo)光色時的光通比例。光色向量（石， 仏.，&Λ/)可以映射到LED電流向量（石，心'心 7)，其中心'心7為該色域頂 點(diǎn)對應(yīng)的3組LED封裝器件的驅(qū)動電流，控制系統(tǒng)可以通過乙來選取對應(yīng)的3個驅(qū)動控制 通道。
[0011] 對于給定的目標(biāo)光色Λ Cr，_7)，計算Λ與Λ的斜率，根據(jù)斜率大小確定目標(biāo)光色 兄所在的分區(qū)三角形區(qū)域代碼乙，則兄可以通過該三角形對應(yīng)的3組LED混光而成。根據(jù) 光色計算方法得到3組LED的混合光通比例& k:尤31，并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的LED驅(qū)動電流/ij、 4、^31，得到LED驅(qū)動電流向量（石，心）。選取對應(yīng)的3個驅(qū)動控制通道，并輸出 相應(yīng)的驅(qū)動電流，3組LED在電流的驅(qū)動下發(fā)出對應(yīng)色光，混合后即可以得到目標(biāo)光色。
[0012] 與現(xiàn)有混色技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢： 本發(fā)明采用N組（N3 5)不同主波長的單色LED來進(jìn)行混光，大大提高了可以復(fù)現(xiàn)的 色域面積，當(dāng)N彡7時可以復(fù)現(xiàn)CIE 1931色品圖90%以上的色域，實現(xiàn)了更加豐富多彩的 顏色顯示，為情景照明設(shè)計開拓了更多的可能性。
[0013] 本發(fā)明采用色域分區(qū)合成的方法，利用色坐標(biāo)實時動態(tài)控制算法，將N色LED色坐 標(biāo)組成的N邊形色域分解為N - 2個三角形，用四參數(shù)向量控制LED封裝器件的電流，在確 保能夠復(fù)現(xiàn)大范圍色域的同時，又減少了控制端的數(shù)據(jù)傳輸量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的全色域多通道混色方法能夠復(fù)現(xiàn)的色域圖示例。
[0015] 圖2為本發(fā)明的全色域多通道混色方法的混色示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明的全色域多通道混色方法復(fù)現(xiàn)某種目標(biāo)光色的流程圖。
[0017] 圖中標(biāo)號：Pf，PQ - P5-7組LED封裝器件的色坐標(biāo)A - L5-5個分區(qū)三角形。

【具體實施方式】
[0018] 以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。所描述的實施例僅為本發(fā)明的 部分實施例?；诒景l(fā)明中的實施例而未作出創(chuàng)造性成果的其他所有實施例，都屬于本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
[0019] 參見圖1，本發(fā)明的全色域多通道混色方法的一個實施例，包括：7組不同主波長 的LED封裝器件，對應(yīng)于色品圖上的7個不同位置的色坐標(biāo)點(diǎn)P f，Pi - P6，則該7個點(diǎn)組成 的七邊形色域內(nèi)的所有顏色都可以通過這7組LED器件混色得到，很明顯7色混光可復(fù)現(xiàn) 的色域較3色、4色的大得多，可以達(dá)到色品圖的90%以上。以其中一個色坐標(biāo)點(diǎn)Pf為固定 點(diǎn)，其他六個點(diǎn)P〇 - P5中取相鄰點(diǎn)與Pf構(gòu)成一個三角形，共計可以將七邊形色域分割成5 個分區(qū)三角形色域U-h。
[0020] 參見圖2,本發(fā)明的七邊形色域內(nèi)的任意光色的色坐標(biāo)點(diǎn)可以用1個四參數(shù)向量 (石，心.，4心）表示，其中乙為區(qū)域代碼，i = 0 - 4分別對應(yīng)于5個分區(qū)三角形心， = [0，1]分別表示該分區(qū)三角形對應(yīng)的3組LED在混色得到該目標(biāo)光色時的光通比 例。由于LED器件的光通與其驅(qū)動電流相關(guān)，因此可以將光色向量(石，仏，&心）映射到 LED電流向量（石，4，心7)，其中4，心7為該分區(qū)三角形頂點(diǎn)對應(yīng)的3組LED 封裝器件的驅(qū)動電流，可以通過乙來選取對應(yīng)的3個驅(qū)動控制通道并輸出。
[0021] 參見圖3,在顯示某個目標(biāo)光色時，可以根據(jù)其色坐標(biāo)P。〇r，_f)位置，通過控制系 統(tǒng)尋址確定該目標(biāo)光色所在的分區(qū)三角形，則驅(qū)動控制該三角形色域頂點(diǎn)對應(yīng)的LED器件 的驅(qū)動電流，可以調(diào)節(jié)這3組LED各自發(fā)出的光通，混光后即可以可到所需的目標(biāo)光色。
[0022] 由 7 組 LED 的色坐標(biāo)Crf,八)、產(chǎn)。Cr。，_7。）、八（a，h)、/^ Cr2，_f2)、/^ Cr3， _73)、Λ(Α，h)，可以得到5個分區(qū)三角形以Λ為頂點(diǎn)的兩條邊的斜率： Λ 忍的斜率為左。=0"。_ J"f) / (ζ。- a)， 的斜率為之=h - _FfV - A)， Λ 乃的斜率為左2= 0"2 - J"f) / (Z2 - Zf)， Λ 巧的斜率為（3= 0"3 - J"f) / (工3 - Zf)， Λ 巧的斜率為 (F4 - _FfV Cr4 - A)， Λ A 的斜率為 (f5 - _FfV Cr5 - zf)。
[0023] 根據(jù)目標(biāo)光色產(chǎn)。與固定點(diǎn)的連線斜率左=(F-Ff)/(Hf)，可以確定冬+1<K 冬（i = 0-4)，從而可以確定該目標(biāo)光色所在的分區(qū)三角形代碼乙，即可以確定用于混色 的3組LED色坐標(biāo)點(diǎn)P,.、Pi+1和P f。則這3組LED混合的光通量比例為：

【權(quán)利要求】
1. 一種全色域多通道混色方法，其特征在于具體步驟為：采用包含N組不同主波長的 LED封裝器件和1個多通道智能控制系統(tǒng)，利用四參數(shù)向量來選擇所需的LED驅(qū)動控制通道 并給出驅(qū)動電流，使得合成光可以復(fù)現(xiàn)以N組LED色坐標(biāo)為頂點(diǎn)的N邊形色域內(nèi)的所有顏 色;N3 5 ;其中： 所述的N組LED封裝器件的不同的主波長分布在380 - 780 nm波長范圍內(nèi)； 所述的LED器件是由至少1個LED芯片或模組構(gòu)成的，且每組LED分別配備1個驅(qū)動 控制通道進(jìn)行控制； 需要顯示某個色坐標(biāo)對應(yīng)的光色時，在所述的N組LED色坐標(biāo)點(diǎn)中選取一個點(diǎn)Pf作為 固定點(diǎn)，從其他點(diǎn)中依次選取兩個相鄰點(diǎn)與Pf構(gòu)成一個三角形，稱之為"分區(qū)三角形"，從而 將N邊形色域劃分為N - 2個三角形區(qū)域； 對所述的N邊形色域內(nèi)任意一點(diǎn)的光色采用1個四參數(shù)向量來（石，表 示，其中乙為區(qū)域代碼，i =〇，1，···Ν-2,分別對應(yīng)于所述的N-2個分區(qū)三角形，Jy， =[〇，1]分別表示該色域三角形對應(yīng)的3組LED在混光得到該目標(biāo)光色時的光通比例； 把所述的光色向量（石，&，映射到LED電流向量（石，&心7)，其中 /μ為所述目標(biāo)光色所在分區(qū)三角形色域?qū)?yīng)的3組LED封裝器件的驅(qū)動電流，所 述的控制系統(tǒng)通過乙來選取對應(yīng)的3個驅(qū)動控制通道。
【文檔編號】H05B37/02GK104093247SQ201410315235
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張善端, 韓秋漪, 金宇章, 楊軍鵬 申請人:復(fù)旦大學(xué), 江蘇林洋電子股份有限公司