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CA1000氛围灯模组光色检测校准系统
RGB-GSA1000氛围灯模组检测校准系统
桌面式氛围灯模组光色检测校准系统
主要解决氛围灯模组在研发过程中,需要对RGB LED发出的各种颜色进行测量校准和复测的问题;可提供温度补偿算法,避免结温不同而引起的色漂,复测数据不准确的现象。
可实现:快速检测光学参数和算法验证,实现任意多的混色一键检测,提升测试效率,节约研发人力成本。
遇到的问题与解决方案
1、在RGB氛围灯模组的开发过程中,研发团队需要经常用到积分球和光谱仪,对点亮灯珠进行光学参数测量,来产生校准数据,并需要对标准数据进行复测、判定是否符合目标开发的光学参数需求。
2、上述反复测试与算法程序写入调试过程操作步骤繁琐,耗费大量时间,导致算法验证进度慢,研发周期时间被拉长。
3、GSA1000能够实现,点亮报文的快速配置,快速的一键测试出需要的光学参数,并可依据客户要求向控制芯片写入光学参数。不仅测量精度符合常规测试需求,并且可自动保存测试数据,方便追溯。
总结:GSA1000=积分球+光谱仪+自动控制+工装夹具,可以实现一键测试,将原本需要人工反复测试的过程自动化。
应用场景
适用于实验室PCB模组研发阶段:
1.可以快速检测氛围灯模组的亮度、色度、光通量
2.通过调光算法校准RGB,校准不同Bin的LED,消除其差异
3.复测基准色及混色,计算色差,可以实现任意多的混色复测
设备功能
1.RGB色坐标Cx, Cy(CIE1931)、u' v'(CIE1976)与光通量采集
2.自动计算校准参数并通过LIN回写
3.校准结果的验证(复测白光或其他指定颜色)
4.支持校正主流品牌不同Bin的LED模组
6.支持直射式和侧发光式的氛围灯模组的光色参数采集
7.系统可自动判定OK/NG
8.支持测试结果数据的查看与备份
规格参数
CA1000氛围灯模组光色检测校准系统
备注:氛围灯模组LED光源稳定后测试精度
CA1000氛围灯模组光色检测校准系统
氛围灯模组实验室快速检测校准步骤
产品背景
随着人们对于汽车个性化、舒适性的要求逐渐提高,可无极调光调色的汽车内饰氛围灯逐渐成为一种新的趋势。随着汽车级RGB单封装LED的出现,RGB氛围灯的设计也变得越来越灵活,比采用三颗R、G、B不同颜色的汽车级LED颗粒,更节省车内有限的宝贵空间。 但由于汽车内饰背光及其氛围灯对于颜色和亮度一致性要求很高,颜色一致性的控制成为RGB氛围灯的应用难点:
▶ LED分bin之后光色仍然存在一致性问题,要求更细的分bin会造成更高的成本。
▶ 虽然经过了分BIN,但当氛围灯采取RGB混光的方式实现多种颜色的显示时,RGB三种LED各自BIN内差异在混光后被进一步放大,导致最终同一批产品的亮度和颜色存在明显的差异,降低了用户的体验。
▶ 由于氛围灯的安装位置和工作温度各不相同,RGB中任何一个的颜色或亮度的变化都会引起最终混光的颜色和亮度变化。
CB1000氛围灯光色检测校准系统
描述
RGB调光的原理主要基于国际照明委员会的CIE XYZ表色系统和混色原理。
人眼解剖结构表明,对颜色的感知,主要由视锥细胞完成,视锥细胞主要对三种波长敏感,即短(S, 420-440nm)、中(M, 530-540nm)和长(L, 560-580nm)三种波长敏感,视杆细胞只对光强敏感。颜色由其光的波长(或频率)唯一定义,也就是,一种波不可能由其他波组合出来,因为不可能用多种波长合成一种波长,而人的感官细胞会产生一种错觉,即几种波的混合刺激等效于另一种波的单独刺激,也就是说平时看到的颜色并不一定是真实的颜色。因为上述现象的存在,科学家设计了一个实验,首先选定三种颜色作为基础颜色,将其混合,通过调整其混合比例和强度(三种波长),来和另外的纯色(单一波长),当观察者感觉两种结构的效果相同时,记录下混合的比例,这样我们就可以用三种颜色来达成另外一种颜色,这就是CIE RGB表色系统,如图所示。
原理
描述
描述
X=0、490R+0、310G+0、200B
Y=0、177R+0、812G+0、011B          (1)
Z=0、010G+0、990B
这就是CIE XYZ表色系统,色坐标xy定义为
x = X/(X+Y+Z)
y = Y/(X+Y+Z)                                     (2)
由此可以画出CIE 1931色度图
描述
图2 CIE 1931
图1 CIE RGB色度图和RGB响应曲线
描述
 (3)
在氛围灯中采用RGB混光时,对于已知的氛围灯结构和材料,目标颜色的色坐标是已知的,目标颜色的亮度由耦合进入导光条的光通量决定。只要测得RGB三种LED的光通量和色坐标,则方程组(3)有三个方程和三个未知数Dr、Dg和Db,可以求得唯一的一组解。
原理
RGB调光的原理主要基于国际照明委员会的CIE XYZ表色系统和混色原理。
人眼解剖结构表明,对颜色的感知,主要由视锥细胞完成,视锥细胞主要对三种波长敏感,即短(S, 420-440nm)、中(M, 530-540nm)和长(L, 560-580nm)三种波长敏感,视杆细胞只对光强敏感。颜色由其光的波长(或频率)唯一定义,也就是,一种波不可能由其他波组合出来,因为不可能用多种波长合成一种波长,而人的感官细胞会产生一种错觉,即几种波的混合刺激等效于另一种波的单独刺激,也就是说平时看到的颜色并不一定是真实的颜色。因为上述现象的存在,科学家设计了一个实验,首先选定三种颜色作为基础颜色,将其混合,通过调整其混合比例和强度(三种波长),来和另外的纯色(单一波长),当观察者感觉两种结构的效果相同时,记录下混合的比例,这样我们就可以用三种颜色来达成另外一种颜色,这就是CIE RGB表色系统,如图所示。
CB1000氛围灯光色检测校准系统
描述
RGB调光的原理主要基于国际照明委员会的CIE XYZ表色系统和混色原理。
人眼解剖结构表明,对颜色的感知,主要由视锥细胞完成,视锥细胞主要对三种波长敏感,即短(S, 420-440nm)、中(M, 530-540nm)和长(L, 560-580nm)三种波长敏感,视杆细胞只对光强敏感。颜色由其光的波长(或频率)唯一定义,也就是,一种波不可能由其他波组合出来,因为不可能用多种波长合成一种波长,而人的感官细胞会产生一种错觉,即几种波的混合刺激等效于另一种波的单独刺激,也就是说平时看到的颜色并不一定是真实的颜色。因为上述现象的存在,科学家设计了一个实验,首先选定三种颜色作为基础颜色,将其混合,通过调整其混合比例和强度(三种波长),来和另外的纯色(单一波长),当观察者感觉两种结构的效果相同时,记录下混合的比例,这样我们就可以用三种颜色来达成另外一种颜色,这就是CIE RGB表色系统,如图所示。
原理
描述
描述
X=0、490R+0、310G+0、200B
Y=0、177R+0、812G+0、011B          (1)
Z=0、010G+0、990B
这就是CIE XYZ表色系统,色坐标xy定义为
x = X/(X+Y+Z)
y = Y/(X+Y+Z)                                     (2)
由此可以画出CIE 1931色度图
描述
图2 CIE 1931
图1 CIE RGB色度图和RGB响应曲线
描述
 (3)
在氛围灯中采用RGB混光时,对于已知的氛围灯结构和材料,目标颜色的色坐标是已知的,目标颜色的亮度由耦合进入导光条的光通量决定。只要测得RGB三种LED的光通量和色坐标,则方程组(3)有三个方程和三个未知数Dr、Dg和Db,可以求得唯一的一组解。
CB1000氛围灯光色检测校准系统
图1 CIE RGB色度图和RGB响应曲线
X=0.490R+0.310G+0.200B
 Y=0.177R+0.812G+0.011B                   (1)
Z=0.010G+0.990B
这就是CIE XYZ表色系统,色坐标xy定义为
x = X/(X+Y+Z)
y = Y/(X+Y+Z)
由此可以画出CIE 1931色度图
 (2)
CB1000氛围灯光色检测校准系统
图2 CIE 1931
CIE1931色度图准确地表示了颜色视觉的基本规律以及颜色混合的一般规律。色度图上每一个坐标点对应着一种颜色,包含了颜色的色调和饱和度信息。当有多种颜色进行混合时,混合所得的最终颜色的色坐标位于参与混色的多种原色颜色所围成的多边形中。也就是说,通过调节原始颜色的比例,可以得到各原始颜色色坐标所围成图形中的所有颜色。在实际应用中通常采用RGB混光,RGB能用最少的原始颜色覆盖尽可能大的混光区域。
LED调光通常有两种方式:模拟调光和PWM调光。在氛围灯中,通常采取PWM调光。在PWM调光模式下,改变LED的PWM占空比,其色坐标一般不会发生改变,而光度学物理量(比如光通量、亮度或照度)与占空比的关系可以近似成正比例函数关系,结合格拉斯曼的颜色定律,即可推出RGB调光的混光方程组,如方程组(3)所示。
在公式(3)中,Yi为已知一种光源i在满负荷电流工作状态下的刺激值Y,也即光通量。xi和yi表示一种光源i的色坐标。Di表示一种光源i相对应的占空比。
在氛围灯中采用RGB混光时,对于已知的氛围灯结构和材料,目标颜色的色坐标是已知的,目标颜色的亮度由耦合进入导光条的光通量决定。只要测得RGB三种LED的光通量和色坐标,则方程组(3)有三个方程和三个未知数Dr、Dg和Db,可以求得唯一的一组解。
CB1000氛围灯光色检测校准系统
CIE RGB有一个有趣的特点,r函数出现了负值,这个在我们的理论描述种是不可能出现的,因为不存在负光强,这里对其进行解释:对于光谱色较暗的段,通过三色叠加不能达到相应的效果,只能提高原色的亮度,才能得到匹配,所以还原为原色时,三色也等量下调,所以出现负波形。由于其负波形的存在,所以上述模型不能再现实中完全再现所有颜色,也就是说,如果使用该色彩空间,有一段颜色是无法合成的,因为负波段无法产生。为了解决这一问题,CIE在1931提出一种新的数学模型来替代CIE RGB模型,即CIE XYZ。在这个模型中,CIE选用了三个理想的原色来代替RGB三原色,即XYZ。两组颜色空间的三刺激值存在如下关系: