CN100501953C - 发光二极管的配色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管的配色方法，所述发光二极管包括第一种单色发光二极管、第二种单色发光二极管和第三种单色发光二极管，上述方法包括如下步骤：确定采用上述三种单色发光二极管合成目标颜色时，上述第一种单色发光二极管、第二种单色发光二极管和第三种单色发光二极管的亮度分别为Y₁’，Y₂’，Y₃’，其满足如下亮度关系式：Y₂’＝Y₁’×K₂，Y₃’＝Y₁’×K₃，选定上述三种单色发光二极管中的一种单色发光二极管为标准，在合成目标颜色时，使其保持原有亮度不变；根据上述合成目标颜色时，三种单色发光二极管的亮度关系式，调整另外两种单色发光二极管的亮度，以获得目标颜色。本发明还提供了两种色光的发光二极管的配色方法。上述发光二极管的配色方法简易快捷。

Description

发光二极管的配色方法

技术领域

本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的配色方法。

背景技术

在现有技术发光二极管的配色工艺中，都会点亮所有颜色的发光二极管。例如，对于三种颜色(或者双色)的发光二极管，是全部点亮三种颜色(或者双色)的发光二极管，然后测量合成后的色坐标，再根据得到色坐标对照国家标准进行校准，这种技术的缺点完全凭借个人积累的配色经验，没有固定工艺流程，难于掌握，而且需要多次调整三(两)种灯管的亮度，配色速度慢，配色得到的色坐标不准确，模组的总体亮度低，不同批次模组色坐标不一致。

发明内容

为克服现有技术发光二极管的配色速度慢以及配色流程复杂的缺陷，本发明提供一种简易快捷的发光二极管的配色方法。

为解决上述技术问题，提供一种发光二极管的配色方法，所述发光二极管包括第一种单色发光二极管、第二种单色发光二极管和第三种单色发光二极管，上述三种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)，(x₂，y₂，Y₂)和(x₃，y₃，Y₃)，其中，Y₁，Y₂，Y₃都是单色发光二极管的原有发光亮度，欲合成的目标颜色的色坐标(x₄，y₄，Y₄)，上述方法包括如下步骤：确定采用上述三种单色发光二极管合成目标颜色时，上述第一种单色发光二极管、第二种单色发光二极管和第三种单色发光二极管的亮度分别为Y₁’，Y₂’，Y₃’，其满足如下亮度关系式：Y₄＝Y₁’+Y₂’+Y₃’，Y₂’＝Y₁’×K₂，Y₃’＝Y₁’×K₃，其中， $K_2=\frac{y_2(x_1(y_3-y_4)+x_4(y_1-y_3)+x_3(y_4-y_1))}{y_1(x_2(y_4-y_3)+x_4(y_3-y_2)+x_3(y_2-y_4))},$

$K_3=\frac{y_3(y_1{y}_2(1+K_2)-(y_1{K}_2+y_2)y_4)}{y_1{y}_2(y_4-y_3)};$ 选定上述三种单色发光二极管中的一种单色发光二极管为标准，在合成目标颜色时，使得所选定的单色发光二极管保持原有亮度不变，即，Y₁’＝Y₁或者Y₂’＝Y₂或者Y₃’＝Y₃；根据上述合成目标颜色时，三种单色发光二极管的亮度关系式，调整另外两种单色发光二极管的亮度，以获得目标颜色。

一种改进的技术方案为：上述配色方法进一步包括提供一软件界面，用以输入上述三种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)，(x₂，y₂，Y₂)和(x₃，Y₃，Y₃)，欲合成的目标颜色的色坐标(x₄，y₄)，然后根据上述亮度关系式，由该软件直接给出三种单色发光二极管所需设置的亮度。

为解决上述技术问题，还提供一种发光二极管的配色方法，所述发光二极管包括第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管，上述两种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)和(x₂，y₂，Y₂)，其中，Y₁，Y₂都是单色发光二极管的原有发光亮度，欲合成的目标颜色的色坐标和亮度(x₄，y₄，Y₄)，上述方法包括如下步骤：确定采用上述两种单色发光二极管合成目标颜色时，上述第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管的亮度分别为Y₁’，Y₂’，其满足关系式：Y₄＝Y₁’+Y₂’，Y₂’＝Y₁’×K₂，其中 $K_2=\frac{y_2(x_1-x_4)}{y_1(x_4-x_2)}$ 或者 $K_2=\frac{y_2(y_1-y_4)}{y_1(y_4-y_2)};$ 选定上述两种单色发光二极管中的一种单色发光二极管为标准，在合成目标颜色时，使得所选定的单色发光二极管保持原有亮度不变，即，Y₁’＝Y₁或者Y₂’＝Y₂；根据上述合成目标颜色时，两种单色发光二极管的亮度关系式，调整另外一种单色发光二极管的亮度，以获得目标颜色。

一种改进的技术方案为：上述配色方法进一步包括提供一软件界面，用以输入上述二种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)，(x₂，y₂，Y₂)，以及欲合成的目标颜色的色坐标x₄或y₄，然后根据上述亮度关系式，由该软件直接给出两种单色发光二极管所需设置的亮度。

和现有技术相比，上述发光二极管的配色方法中，对三种单色发光二极管配色时，保持一种单色发光二极管的原有亮度不变，只需调整另外两种单色发光二极管的亮度；对两种单色发光二极管配色时，亦保持一种单色发光二极管的原有亮度不变，而只需调整另外一种单色发光二极管的亮度，因此，无论是对三种单色发光二极管配色，还是对两种单色发光二极管配色，都比现有技术的配色方法少调整一种单色发光二极管的亮度，从而可以节省配色工序。而且，由于在一种单色发光二极管亮度保持不变的情形下，其他需要调整亮度的单色发光二极管与亮度保持不变的单色发光二极管的亮度保持固定的关系，如：Y₂’＝Y₁’×K₂，Y₃’＝Y₁’×K₃，因此，比现有技术中需要根据经验来多次调整的方式更准确更便捷。

另外，还可以为上述配色方法提供一软件界面，用以输入各单色发光二极管的色坐标和对应的原有亮度，以及欲合成的目标颜色的色坐标，并由该软件根据上述亮度关系式直接计算给出各单色发光二极管在合成目标颜色时所需要配置的亮度，从而，进一步简化了配色的过程。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的三种色光的发光二极管的配色示意图；

图2是本发明第二实施方式的两种色光的发光二极管的配色示意图；

图3是本发明第三实施方式的三种色光的发光二极管的配色方案提供的软件界面示意图；

图4是本发明第四实施方式的两种色光的发光二极管的配色方案提供的软件界面示意图。

具体实施方式

本发明提供的发光二极管配色方法首先确定单色发光二极管色坐标到合成目标颜色色坐标的变换关系，利用变换关系得到合成目标颜色时各种颜色光强比例关系，根据比例关系计算合成最大光强各个颜色光强。下面结合附图对本发明实施方式做进一步详细说明。

请参阅图1，为本发明第一实施方式的三种色光的发光二极管的配色示意图。本实施方式中，将红绿蓝三种单色光发光二极管合成目标颜色为白色光，如图1所示，其过程可分为先将红色发光二极管与绿色发光二极管合成为中间颜色C，然后中间颜色C再与蓝色发光二极管合成为白色光。

假设红绿蓝三原色发光二极管的色坐标和亮度分别是R(x_r，y_r，Y_r)，G(x_g，y_g，Y_g)，B(x_b，y_b，Y_b)，合成中间颜色为C(x_c，y_c，Y_c)，最后合成目标颜色，也就是白色，设其色坐标与亮度为W(x_w，y_w，Y_w)。上述Y_r，Y_g，Y_b都是合成亮度为Y_w时，各单色发光二极管的亮度，从而Y_w＝Y_r+Y_g+Y_b。依据色度学原理和CIE1931色彩图的定义，两种色光混合时，色光坐标到合成点距离比等于色光光量的反比，红色和绿色合成颜色C：得到：

$\frac{x_r-x_c}{x_c-x_g}=\frac{Y_g*y_r}{y_g*Y_r}---\left(1\right)$

$\frac{y_r-y_c}{y_c-y_g}=\frac{Y_g*y_r}{y_g*Y_r}---\left(2\right)$

Y_r+Y_g＝Y_c                      (3)

颜色C与蓝色合成目标颜色白色：

$\frac{x_x-x_w}{x_w-x_b}=\frac{Y_b*y_c}{y_b*Y_c}---\left(4\right)$

$\frac{y_c-y_w}{y_w-y_b}=\frac{Y_b*y_c}{y_b*Y_c}---\left(5\right)$

解(1)，(2)，(3)，(4)，(5)得：

Y_g＝Y_g*Y_r               (6)

$K_g=\frac{y_g(x_r(y_b-y_w)+x_w(y_r-y_b)+x_b(y_w-y_r))}{y_r(x_g(y_w-y_b)+x_w(y_b-y_g)+x_b(y_g-y_w))}---\left(7\right)$

Y_b＝K_b*Y_r                  (8)

$K_b=\frac{y_b(y_c-y_w)(1+K_g)}{y_c(y_w-y_b)}---\left(9\right)$

$y_c=\frac{y_r{y}_g(1+K_g)}{y_r{K}_g+y_g}---\left(10\right)$

另外， $K_b=\frac{y_b(y_r{y}_g(1+K_g)-(y_r{K}_g+y_g)y_w)}{y_r{y}_g(y_w-y_b)}---\left(11\right)$

得到合成目标颜色时红绿蓝三种发光二极管的亮度比例为：

Y_r∶Y_g∶Y_b＝1∶K_g∶K_b

而且，由于x_r，y_r，x_g，y_g，x_b，y_b，x_w，y_w，都是事先给定的数值，因此根据公式(7)和(11)可以推导出K_g与K_b都是确定的数值，从而合成目标颜色时红绿蓝三种发光二极管的亮度比例为确定的值。

假定原始红绿蓝三色原始光强分别是Y_r0，Y_g0，Y_b0根据比例计算出应以那种颜色为标准：

M＝Min[Y_r0/1，Y_g0/K_g，Y_b0/K_b](Min[a，b，c]的含义是取a，b，c中最小值)，如果Y_r0/1最小，那么就会有如下的情形：

Y_r＝M

Y_g＝K_g*Y_r

Y_b＝K_b*Y_r

从而，可以保持红色发光二极管的原有亮度不变，根据上述绿色发光二极管与红色发光二极管的亮度关系，以及蓝色发光二极管与红色发光二极管的亮度关系即可以得出绿色发光二极管与蓝色发光二极管的亮度数值，并进一步根据数值去调整绿色发光二极管与蓝色发光二极管的亮度，就可以达到合成目标颜色的目的。

如上所述，上述发光二极管的配色方法在配色时，可以保持一中单色发光二极管的亮度不变，根据合成目标颜色时红绿蓝三种发光二极管的亮度比例关系，可以准确地调整另外两种单色发光二极管的亮度，以达到合成目标颜色的目的。与现有技术需要调整三种单色发光二极管亮度的方法相比，节省了配色的工序。而且，在现有技术的配色过程中，是根据人为的经验来配色，可能需要反复多次才能合成出所要求的目标颜色，而且不一定准确，而上述配色方法中，通过确定的比例关系，可以准确而且便捷地合成出目标颜色。

请参阅图2，为本发明第二实施方式的两种色光的发光二极管的配色示意图。本实施方式中，两种色光的发光二极管为第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管。假设第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管的色坐标和亮度分别是(x₁，y₁，Y₁)和(x₂，y₂，Y₂)，欲合成的目标颜色的色坐标和亮度(x₄，y₄，Y₄)。上述Y₁，Y₂都是单色发光二极管的原有发光亮度。假定上述两种单色发光二极管合成目标颜色时，上述第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管的亮度分别为Y₁’，Y₂’，从而Y₄＝Y₁’+Y₂’。依据色度学原理和CIE1931色彩图的定义，两种色光混合时，色光坐标到合成点距离比等于色光光量的反比，红色和绿色合成颜色C：得到：

$\frac{x_1-x_4}{x_4-x_2}=\frac{Y_2\′*y_1}{Y_1^{\′}*y_2}$

$\frac{y_1-y_4}{y_4-y_2}=\frac{Y_2\′*y_1}{Y_1^{\′}*y_2}$

从上面的式子可以推导出Y₂’＝K₂*Y₁’，其中 $K_2=\frac{y_2(x_1-x_4)}{y_1(x_4-x_2)}$ 或者 $K_2=\frac{y_2(y_1-y_4)}{y_1(y_4-y_2)}.$

可以比较Y₁和Y₂/K₂的大小，以选定其中最小值所对应的单色发光二极管为标准。

类似的，上述发光二极管的配色方法在配色时，可以保持一种单色发光二极管的亮度不变，根据合成目标颜色时第一种发光二极管和第二种单色发光二极管的亮度比例关系，可以准确地调整另外一种单色发光二极管的亮度，以达到合成目标颜色的目的。与现有技术需要调整两种单色发光二极管亮度的方法相比，节省了配色的工序。而且，在现有技术的配色过程中，是根据人为的经验来配色，可能需要反复多次才能合成出所要求的目标颜色，而且不一定准确，而上述配色方法中，通过确定的比例关系，可以准确而且便捷地合成出目标颜色。

上述各种发光二极管的配色方法中，为了更方便快捷地获得各种单色发光二极管的亮度比例，本发明提供一种用于执行上述公式计算的软件，该软件提供输入各种单色发光二极管的色坐标以及初始亮度的界面。下面以两个实施方式加以说明。

如图3所示，是本发明第三实施方式的三种色光的发光二极管的配色方案提供的软件界面示意图。本实施方式中，该软件为三种单色发光二极管的色坐标以及初始亮度的界面。本实施方式中，配色方法包括如下步骤：使红色发光二极管的电流为20mA，测出其单独点亮时的色坐标和亮度R(x，y，Y)；使绿色发光二极管的电流为20mA，测出其单独点亮时的色坐标和亮度G(x，y，Y)；使蓝色发光二极管的电流为20mA，测出其单独点亮时的色坐标和亮度B(x，y，Y)；在如图3所示的软件界面中，将R(x，y，Y)，G(x，y，Y)，B(x，y，Y)分别填入软件左边方框1～9号位置，然后设定我们需要合成的颜色得色坐标，填入10，11号方框(如图3)。

接下来，按“生成目标亮度”键，就可以在软件右边方框得到三种颜色灯管的亮度数值，其中有一种颜色的亮度是没有变化的。只需根据数值要调节另外两种发光二极管的驱动电流，使其亮度变化得到软件输出的亮度值，就可以合成我们设定颜色，而且是模组亮度是最大亮度。

如图4所示，是本发明第四实施方式的两种色光的发光二极管的配色方案提供的软件界面示意图。本实施方式中，该软件为两种单色发光二极管的色坐标以及初始亮度的界面。本实施方式中，配色方法包括如下步骤：使颜色1的发光二极管的电流为20mA，测出其单独点亮时的色坐标和亮度为颜色1(x，y，Y)；使颜色2的发光二极管的电流为20mA，测出其单独点亮时的色坐标和亮度为颜色2(x，y，Y)；打开双色配色程序，将颜色1(x，y，Y)，颜色2(x，y，Y)分别填入软件1～6号方框(如图4)。为了获得良好性能，可用以下方式获得目标颜色色坐标的x坐标。以红绿合成黄色为例，在色坐标图中标出红绿颜色的色坐标，用直线连接两色坐标，与行业标准的黄色区域相交于两点(如图2)，读出两交点的中点的x坐标填入双色配色程序。另外，在替换的实施方式中，也可以采用目标颜色色坐标的y坐标。

接下来按“生成目标亮度”键，软件会生成两种颜色的亮度数值，有一种是没有变化的，根据数值调节另外一种灯管的驱动电流使其亮度变化到软件输出的亮度数值，就可以达到我们设定的颜色，而且是模组最大亮度。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种发光二极管的配色方法，所述发光二极管包括第一种单色发光二极管、第二种单色发光二极管和第三种单色发光二极管，上述三种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)，(x₂，y₂，Y₂)和(x₃，y₃，Y₃)，其中，Y₁，Y₂，Y₃都是单色发光二极管的原有发光亮度，欲合成的目标颜色的色坐标和亮度(x₄，y₄，Y₄)，其特征在于，上述方法包括如下步骤：

确定采用上述三种单色发光二极管合成目标颜色时，上述第一种单色发光二极管、第二种单色发光二极管和第三种单色发光二极管的亮度分别为Y₁’，Y₂’，Y₃’，其满足如下亮度关系式：Y₄＝Y₁’+Y₂’+Y₃’，Y₂’＝Y₁’×K₂，Y₃’＝Y₁’×K₃，其中

$K_2=\frac{y_2(x_1(y_3-y_4)+x_4(y_1-y_3)+x_3(y_4-y_1))}{y_1(x_2(y_4-y_3)+x_4(y_3-y_2)+x_3(y_2-y_4))}$

$K_3=\frac{y_3(y_1{y}_2(1+K_2)-(y_1{K}_2+y_2)y_4)}{y_1{y}_2(y_4-y_3)};$

选定上述三种单色发光二极管中的一种单色发光二极管为标准，在合成目标颜色时，使得所选定的单色发光二极管保持原有亮度不变，即，Y₁’＝Y₁或者Y₂’＝Y₂或者Y₃’＝Y₃；

根据上述合成目标颜色时的三种单色发光二极管的亮度关系式，调整另外两种单色发光二极管的亮度，以获得目标颜色。

2.如权利要求1所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述确定三种单色发光二极管亮度关系的步骤包括先将第一种单色发光二极管与第二种单色发光二极管先合成为一中间颜色，上述中间颜色的色坐标和亮度坐标为(x_c，y_c，Y_c)，其中Y_c＝Y₁’+Y₂’，且 $y_c=\frac{y_1{y}_2(1+K_2)}{y_1{K}_2+y_2}.$

3.如权利要求1所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述选定一种单色发光二极管为标准的步骤包括比较Y₁，Y₂/K₂和Y₃/K₃的大小，以选定其中最小值所对应的单色发光二极管为标准。

4.如权利要求1所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述配色方法进一步包括提供一软件界面，用以输入上述三种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)，(x₂，y₂，Y₂)和(x₃，y₃，Y₃)，以及欲合成的目标颜色的色坐标(x₄，y₄)，然后根据上述亮度关系式，由该软件直接给出三种单色发光二极管所需设置的亮度。

5.如权利要求1所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述三种单色发光二极管为红绿蓝三原色的单色发光二极管的组合。

6.一种发光二极管的配色方法，所述发光二极管包括第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管，上述两种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)和(x₂，y₂，Y₂)，其中，Y₁，Y₂都是单色发光二极管的原有发光亮度，欲合成的目标颜色的色坐标和亮度(x₄，y₄，Y₄)，其特征在于，上述方法包括如下步骤：

确定采用上述两种单色发光二极管合成目标颜色时，上述第一种单色发光二极管和第二种单色发光二极管的亮度分别为Y₁’，Y₂’，其满足关系式：Y₄＝Y₁’+Y₂’，Y₂’＝Y₁’×K₂，其中 $K_2=\frac{y_2(x_1-x_4)}{y_1(x_4-x_2)}$ 或者 $K_2=\frac{y_2(y_1-y_4)}{y_1(y_4-y_2)};$

选定上述两种单色发光二极管中的一种单色发光二极管为标准，在合成目标颜色时，使得所选定的单色发光二极管保持原有亮度不变，即，Y₁’＝Y₁或者Y₂’＝Y₂；

根据上述合成目标颜色时的两种单色发光二极管的亮度关系式，调整另外一种单色发光二极管的亮度，以获得目标颜色。

7.如权利要求6所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述选定一种单色发光二极管为标准的步骤包括比较Y₁和Y₂/K₂的大小，以选定其中最小值所对应的单色发光二极管为标准。

8.如权利要求6所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述配色方法进一步包括提供一软件界面，用以输入上述两种单色发光二极管的色坐标和亮度坐标分别是(x₁，y₁，Y₁)，(x₂，y₂，Y₂)，以及欲合成的目标颜色的色坐标x₄或y₄，然后根据上述亮度关系式，由该软件直接给出两种单色发光二极管所需设置的亮度。

9.如权利要求6所述的发光二极管的配色方法，其特征在于，上述两种单色发光二极管为红绿蓝三原色的单色发光二极管中任意两种原色的单色发光二极管的组合。

Images