技术专栏

当前位置: 首页 > 新闻资讯 > 技术专栏 >

LED显示屏白平衡配色原理与设计方法

来源:网络作者:华富成   点击:   发布时间:2014-04-02
LED显示屏白平衡色坐标是基于三基色原理,由红色LED、绿色LED、蓝色LED的波长(色坐标)、亮度比决定的,比值近似为3:6:1的配色比列这是LED显示屏行业内公认的白平衡原理说法。 LED显示

 LED显示屏白平衡色坐标是基于三基色原理,由红色LED、绿色LED、蓝色LED的波长(色坐标)、亮度比决定的,比值近似为3:6:1的配色比列这是LED显示屏行业内公认的白平衡原理说法。

  LED显示屏行业内,白平衡调节的通常做法是:选用的红色LED、绿色LED、蓝色LED的波长是恒定量,通过调节R、G、B的亮度比来得到目标白平衡值。具体的操作过程往往是:先确定所用的RGBLED并以其做出首样,然后通过调节首样R、G、B三色的亮度比来测量合成后的色坐标,将得到的色坐标与目标色温的坐标要求进行对照,经反复调节来确定在目标色坐标下R、G、B三色的亮度比。

  这样的白平衡调节方法,往往需要凭借个人积累的配色经验,没有固定的模式,难以掌握。同时,需要多次调整三色LED的亮度,配色速度慢,影响生产效率。有没有更好的方法呢?

一、 LED显示屏白平衡光学数学模型的建立

  从白平衡色坐标,红色LED、绿色LED、蓝色LED的色坐标和亮度比这三个相互关联的变量着手,理清这三者间的关系,进而提供一种数学模型,通过该数学模型可以帮助我们根据目标白平衡色坐标来确定红色LED、绿色LED、蓝色LED的色坐标和亮度比,进而以此为依据选择合适波长和亮度的红色LED、绿色LED、蓝色LED。

将红色LED、绿色LED、蓝色LED三种单色光混合成白光,如下图所示,其过程可分为先将红色LED与绿色LED混合成中间颜色Y,然后中间颜色Y再与蓝色LED混合形成白光。

红、绿、蓝配色白光形成图

具体如:假设我们最终需要混合得到的白光W的色坐标为(x_w,y_w),亮度为L_w ,选用的红色LED、绿色LED、蓝色LED的色坐标分别为:

红、绿、蓝各色坐标

所需的红色LED、绿色LED、蓝色LED的亮度分别为:

红、绿、蓝各色波长亮度

而根据色度学原理及CIE1931色彩图的定义[1],两种颜色光混合时,各色坐标到合成点间的距离比等于各自色光光量的反比,由于Y是由R和GLED的光色合成达到,所以有:
红、绿、蓝各色间距比计算公式
所以要得到亮度为L_w的目标白光,依据式(3)、(9)、(12)R、G、B三种LED的亮度比例为:
红、绿、蓝各色亮度比例

而由于(x_r,y_r)、(x_g,y_g)、(x_b,y_b)和(x_w,y_w)都是已知的值所以根据(6)~(13)可以计算出k_g 和 k_b,进而可以确定我们混合得到目标白光时,红色LED、绿色LED、蓝色LED的亮度比例。

二、LED显示屏白平衡比例值应用举例

设以点间距为16的LED全彩屏为例,选用的红色LED、绿色LED、蓝色LED的典型波长为620nm、525nm和470nm,则相应的色坐标分别为(参照波长-色坐标对照表):R(0.683,0.317),G(0.166,0.792),B(0.115,0.109);若目标白光W的色坐标设定为(0.316,0.316)则将上述坐标值代入上述(6)和(7)得:
假定红、绿、蓝各色波长精确对比值
即,如果要求LED全彩屏的白场色坐标为(0.316,0.316)——约对应于6500K的色温,则需要波长为620nm、525nm和470nm的红色LED、绿色LED、蓝色LED亮度对比约为2.96:6.5:1。

参考文献
[1]周太明.光学原理与设计[M].上海:复旦大学出版社,2005:366-367

  • (责任编辑:P10LED显示屏)
  • TAG: LED显示屏白平衡,配色原理,白平衡设计方法
  •