CN110557865A

CN110557865A - 一种智能彩色led灯泡的批量颜色校正系统与方法

Info

Publication number: CN110557865A
Application number: CN201910842146.3A
Authority: CN
Inventors: 张云; 李传福
Original assignee: Jiangxi Jiajie Xinyuan Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Jiajie Xinyuan Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2019-12-10

Abstract

本发明提供了一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，包括暗室系统和控制系统，所述控制系统包括校正计算机和灯泡ID地址读取设备，所述暗室系统包括暗室和位于所述暗室之内的二维面阵色度仪、独立光腔，每个独立光腔对应安装一个智能彩色LED灯泡。本发明还提供了一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法。本发明的有益效果是：可以一次性对多个灯泡进行校正，生产效率比积分球单个灯泡校正的效率有较大的提高；通过颜色校正降低了对LED芯片的来料的要求，对LED芯片来料的颜色差异更加宽松，降低了产品成本。

Description

一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统与方法

技术领域

本发明涉及照明装置，尤其涉及一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统与方法。

背景技术

用于表达颜色的CIE色度图如图1所示，CIE系统通过亮度参数Y和两个色度坐标x和y来表征给定的视觉刺激，所述两个色度坐标x和y指定图1中所示的色度图上的特定点。CIE系统参数Y，x和y基于刺激的“光谱功率分布”（SPD），通常与人眼的响应相关。图2提供了图1中所示的色度图的另一个图示。

通常彩色LED灯泡是由红色（以下简称R）、绿色（以下简称G）、蓝色（以下简称B）三原色的LED发光芯片所组成，通过三种颜色的不同比例的发光来混合出其它颜色的灯光，因此当其中任意一种颜色的发光芯片颜色出现偏差都会导致这种颜色参与混光的颜色出现偏差。

由于LED发光芯片生产工艺的原因，LED发光芯片存在着亮度和波长不一致的情况，随着智能LED照明技术的发展，对产品的性能要求也越来越高，其中彩色LED的颜色准确性和一致性在一定程度上反映了LED照明产品的品质，在多个LED照明产品一起使用的场合，如果由于颜色一致性和准确性问题导致人眼能够分辨出颜色的差别会给人带来不舒适的使用体验，因此在制造环节中对彩色LED照明产品的颜色准确性和一致性的控制非常重要。

目前，现有的智能彩色LED灯泡在颜色准确性和一致性的控制上采用的技术方案主要有：

1、通过对LED芯片的来料进行筛选，通过选用颜色相近的LED色块分bin来保障成品的颜色一致性。这种方案存在一定的缺陷：

1)如果在LED灯泡的成品生产环节中，由于制造工艺因素偏差或其它原因导致LED的颜色出现偏差则没有办法进行纠正。

2)LED芯片来料分bin挑选增加了产品的成本。

2、通过积分球对成品LED灯泡进行光学测试，对颜色偏差进行校准和修正，这种校正方案可以有效校正每个LED灯泡的颜色，但积分球一次只能对一个灯进行测试，因此生产效率较低，为提高生产效率需要配备较多的积分球设备，增加了生产成本。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统与方法。

本发明提供了一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，包括暗室系统和控制系统，所述控制系统包括校正计算机和灯泡ID地址读取设备，所述暗室系统包括暗室和位于所述暗室之内的二维面阵色度仪、独立光腔，每个独立光腔对应安装一个智能彩色LED灯泡，所述暗室用于隔绝外部环境光的影响，提供一个全黑的测试环境，所述二维面阵色度仪用于采集所述智能彩色LED灯泡的色坐标和亮度数据，所述独立光腔用于固定所述智能彩色LED灯泡，给所述智能彩色LED灯泡供电并隔离相邻所述智能彩色LED灯泡的发光，所述校正计算机与所述智能彩色LED灯泡连接，所述灯泡ID地址读取设备的输出端与所述校正计算机的输入端连接，所述灯泡ID地址读取设备用于获取所述智能彩色LED灯泡的ID地址并传送给所述校正计算机，所述校正计算机的输出端与所述二维面阵色度仪的输入端连接，所述校正计算机用于给所述智能彩色LED灯泡发送信息、控制所述二维面阵色度仪采集数据、从所述灯泡ID地址读取设备获取所述智能彩色LED灯泡的ID地址、执行颜色校正系数的计算。

作为本发明的进一步改进，所述校正计算机通过控制无线通讯系统与所述智能彩色LED灯泡无线连接，所述校正计算机控制所述无线通讯系统发送信息给所述智能彩色LED灯泡。

作为本发明的进一步改进，所述暗室之内设有灯泡托盘，所述灯泡托盘上设有相互隔离的灯泡安装凹槽，所述灯泡安装凹槽形成所述独立光腔。

作为本发明的进一步改进，所述灯泡安装凹槽呈阵列分布。

作为本发明的进一步改进，所述智能彩色LED灯泡连接有存储器。

本发明还提供了一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，通过如上述中任一项所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统进行智能彩色LED灯泡的批量颜色校正。

作为本发明的进一步改进，批量颜色校正过程包括以下步骤：

S1、将待校正的智能彩色LED灯泡装载在独立光腔上，通过灯泡ID地址读取设备将每个智能彩色LED灯泡的ID地址读取到校正计算机内；

S2、将待校正的智能彩色LED灯泡推入暗室内部；

S3、校正计算机控制智能彩色LED灯泡分别切换到红色、绿色、蓝色三种纯色状态，同时控制二维面阵色度仪对所述智能彩色LED灯泡的红色、绿色、蓝色纯色状态进行拍照，得到每一个智能彩色LED灯泡的红色、绿色、蓝色纯色状态下的CIE颜色体系下的x,y色坐标和亮度Y数据；

S4、校正计算机计算得到红色、绿色、蓝色校正系数；

S5、校正计算机将计算得到的红色、绿色、蓝色校正系数根据ID地址传送给对应的智能彩色LED灯泡；

S6、智能彩色LED灯泡将收到的红色、绿色、蓝色校正系数用于对颜色进行校正。

作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，校正计算机根据预先设定的红色、绿色、蓝色纯色的目标CIE色坐标x,y和亮度Y以及实际测量的每个智能彩色LED灯泡的红色、绿色、蓝色纯色的CIE色坐标x,y和亮度Y之间的偏差进行计算，得到红色、绿色、蓝色3种颜色每个颜色3个分量共9个校正系数，包括：

1）红色：红色补偿系数Fr、绿色补偿系数Frg、蓝色补偿系数Frb；

2）绿色：红色补偿系数Fgr、绿色补偿系数Fg、蓝色补偿系数Fgb；

3）蓝色：红色补偿系数Fbr、绿色补偿系数Fbg、绿色补偿系数Fb。

作为本发明的进一步改进，在步骤S6中，智能彩色LED灯泡将收到的校正系数存储到存储器内，用该校正系数参与颜色控制的算法计算，从而达到对灯泡颜色的校正。

作为本发明的进一步改进，还包括步骤S7，校正计算机发送指令给智能彩色LED灯泡点亮某个由红、绿、蓝三色混光得到的中间色，然后控制二维阵面色度仪采集x,y色坐标和亮度Y数据并与预设的目标值进行比较，判断校正效果是否达标，如果达标则进行下一轮灯泡的校正，如果不达标则做为不良品处理。

本发明的有益效果是：通过上述方案，可以一次性对多个灯泡进行校正，生产效率比积分球单个灯泡校正的效率有较大的提高；通过颜色校正降低了对LED芯片的来料的要求，对LED芯片来料的颜色差异更加宽松，降低了产品成本。

附图说明

图1是CIE色度图。

图2是图1中所示的色度图的另一个图示。

图3是本发明一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统的示意图。

图4是绿色G的颜色校正图。

图5是计算过程图。

图6是颜色校正图。

图7是颜色校正图。

图8是本发明一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图3所示，一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，包括暗室系统和控制系统，所述控制系统包括校正计算机101和灯泡ID地址读取设备103，所述暗室系统包括暗室105和位于所述暗室105之内的二维面阵色度仪104、独立光腔108，每个独立光腔108对应安装一个智能彩色LED灯泡107，所述暗室105用于隔绝外部环境光的影响，提供一个全黑的测试环境，所述二维面阵色度仪1047用于采集所述智能彩色LED灯泡107的色坐标和亮度数据，所述独立光腔108用于固定所述智能彩色LED灯泡107，给所述智能彩色LED灯泡107供电并隔离相邻所述智能彩色LED灯泡107的发光，所述校正计算机101与所述智能彩色LED灯泡107连接，所述灯泡ID地址读取设备103的输出端与所述校正计算机101的输入端连接，所述灯泡ID地址读取设备103用于获取所述智能彩色LED灯泡107的ID地址并传送给所述校正计算机101，所述校正计算机101的输出端与所述二维面阵色度仪104的输入端连接，所述校正计算机101用于给所述智能彩色LED灯泡107发送信息、控制所述二维面阵色度仪104采集数据、从所述灯泡ID地址读取设备104获取所述智能彩色LED灯泡107的ID地址、执行颜色校正系数的计算。

如图3所示，所述校正计算机101通过控制无线通讯系统102与所述智能彩色LED灯泡107无线连接，所述校正计算机101控制所述无线通讯系统102发送信息给所述智能彩色LED灯泡107，所述无线通讯系统102可以采用例如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等无线通讯技术，可以通过无线通讯的方式来控制灯泡切换颜色和回传校正系数给灯泡。

如图3所示，所述暗室105之内设有灯泡托盘106，所述灯泡托盘106上设有相互隔离的灯泡安装凹槽，所述灯泡安装凹槽形成所述独立光腔108。

如图3所示，所述灯泡安装凹槽呈阵列分布，智能彩色LED灯泡107形成灯泡阵列，图3以5×5共25个灯泡为例。

如图3所示，所述智能彩色LED灯泡107连接有存储器，用于存储校正系数。

如图3所示，所述校正计算机101通过无线通讯系统102控制灯泡阵列切换颜色，同时控制二维面阵色度仪104，对灯泡阵列进行红、绿、蓝三个纯色进行批量拍照采样，在校正计算机101上分析每个灯泡的颜色偏差并计算相应的校正数据，校正数据通过无线通讯系统102传送到对应的智能彩色LED灯泡107并保存在存储器，实现了对多个智能LED灯泡批量校正。

颜色校正基本原理阐述如下：

1、LED灯泡的色彩校正基本原理为通过调整红色R的百分比（称为校正系数Fr），同时在红色R中增加适当比例的绿色G分量（称为校正系数Frg）和蓝色B分量（称为校正系数Frb）来达到对红色的校正。

通过调整G的百分比（称为校正系数Fg），同时在G中增加适当比例的R分量（称为校正系数Fgr）和B分量（称为校正系数Fgb）来达到对G的校正。

通过调整B的百分比（称为校正系数Fb），同时在B中增加适当比例的R分量（称为校正系数Fbr）和G分量（称为校正系数Fbg）来达到对B的校正。

以绿色G的颜色校正为例，如图4所示，当前G的实测色坐标点为图中的“10G”,如果在G中增加R和B的颜色分量，则“10G”的坐标位置就会向R和B的方向移动，因此通过在G中增加适当比例的R和B颜色分量，就可达到将G的色坐标调整到图中“11G”的目标色坐标位置.R和B的校正也是同样的原理。

2、LED灯泡在接收到校正系数后，用校正系数与R,G,B驱动输入按照如下方法进行计算并用计算结果来驱动相应的R,G,B LED即可达到校正效果，如图5所示计算过程201。

1）校正后的红色驱动Red LED Driver= R-signal×Fr + G-signal×Frg + B-signal×Frb

2）校正后的绿色驱动Green LED Driver= G-signal×Fg + G-signal×Fgr + G-signal×Fgb

3）校正后的蓝色驱动Blue LED Driver= B-signal×Fb + B-signal×Fbr + B-signal×Fbg

例如：LED灯泡从校正系统接收到的校正系数如下：

1) 红色校正系数为：0.78232,0.01414,0.00230

2) 绿色校正系数为：0.00664,0.79757,0.00785

3) 蓝色校正系数为：0.00000,0.01974,0.64106

若LED灯泡的输入驱动信号为R=255，G=128，B=10，则校正后：

1) R LED驱动输出 = 0.78232×255 + 0.01414×128 + 0.00230×10

2) G LED驱动输出 = 0.00664×255 + 0.79757×128 + 0.00785×10

3) B LED驱动输出 = 0.00000×255 + 0.01974×128 + 0.64106×10

然后分别用R,G,B的驱动输出来驱动红、绿、蓝色LED即可。

3、由于该校正方法是采用在一种颜色中补充其它两种颜色分量的方式来进行校正，因此只适用于从较大的色域范围向较小的色域范围进行校正，无法将较小的色域校正到较大的色域范围，如图6所示，假设当前彩色LED灯泡的R,G,B色坐标为图中的10R,10G,10B,由这三个点组成编号为12的色域范围。目标R,G,B色坐标11R,11G,11B这三个点组成编号为13的色域范围，13色域范围小于12色域范围，因此该彩色LED灯泡是可以校正到目标色域的，反之，如果LED灯泡色域范围是13，目标色域是12则无法进行校正。

4、批量校正的原理是将离散分布的LED的R，G，B三种颜色分量按照上述的校正方法校正到统一的一个较小的色域范围，从而达到所有LED灯泡的颜色一致性。以3个LED灯泡为例，如图7所示，3个灯泡的R，G，B三色的分布分别为图中的20R,20G,20B三个离散的区域，采用上述的校正方法将3个灯泡校正到由21R，21G，21B组成的相对较小的色域范围。

本发明还提供了一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，通过一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统进行以下过程：

1、待校正的智能彩色LED灯泡107装载在灯泡托盘106上的同时通过灯泡ID地址读取设备103将每个智能彩色LED灯泡107的ID地址读取到校正计算机101内。

2、将整个灯泡托盘106的智能彩色LED灯泡107推入暗室105内部。

3、校正计算机101通过无线通讯系统102来控制灯泡托盘106内的智能彩色LED灯泡107依次切换到红色、绿色、蓝色三种纯色状态，同时控制二维面阵色度仪104对整个灯泡托盘106内的智能彩色LED灯泡107的红色、绿色、蓝色纯色状态进行拍照，得到每一个智能彩色LED灯泡107的红色、绿色、蓝色纯色状态下的CIE颜色体系下的x,y色坐标和亮度Y数据。

4、校正计算机101根据预先设定的红色、绿色、蓝色纯色的目标CIE色坐标x,y和亮度Y以及实际测量的每个灯泡的红色、绿色、蓝色纯色的CIE色坐标x,y和亮度Y之间的偏差采用一定的算法进行计算，得到红色、绿色、蓝色3种颜色每个颜色3个分量共9个校正系数，包括：

1) 红色：红色补偿系数Fr、绿色补偿系数Frg、蓝色补偿系数Frb。

2) 绿色：红色补偿系数Fgr、绿色补偿系数Fg、蓝色补偿系数Fgb。

3) 蓝色：红色补偿系数Fbr、绿色补偿系数Fbg、绿色补偿系数Fb。

5、校正计算机101通过无线通讯系统102，将计算得到的红色、绿色、蓝色校正系数通过ID地址传送给对应的智能彩色LED灯泡107。

6、智能彩色LED灯泡107将收到的校正系数存储到智能彩色LED灯泡107的存储器内，用该校正系数参与颜色控制的算法计算从而达到对灯泡颜色的校正。

一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，其具体实施过程如图8所示：

1. 采用灯泡ID地址读取设备103读取每个智能彩色LED灯泡107的ID地址，读取ID地址的目的在于用于定位每个灯泡在灯泡托盘106内的位置，用于让校正计算机101将校正系数回传给正确的灯泡。

2. 将智能彩色LED灯泡107按照顺序装入灯泡托盘106内。

3. 将灯泡托盘106推入暗室105内，通过暗室105屏蔽掉环境光对系统的影响。

4. 校正计算机101通过无线通讯系统102发送指令给智能彩色LED灯泡107点亮红色，然后控制二维阵面色度仪104采集灯泡的红色x,y色坐标和亮度Y数据。

5. 校正计算机101通过无线通讯系统102发送指令给智能彩色LED灯泡107点亮绿色，然后控制二维阵面色度仪104采集灯泡的绿色x,y色坐标和亮度Y数据。

6. 校正计算机101通过无线通讯系统102发送指令给智能彩色LED灯泡107点亮蓝色，然后控制二维阵面色度仪104采集灯泡的蓝色x,y色坐标和亮度Y数据。

7. 校正计算机101根据预先设定的红色、绿色、蓝色纯色的目标CIE色坐标x,y和亮度Y以及实际测量的每个灯泡的红色、绿色、蓝色纯色的CIE色坐标x,y和亮度Y之间的偏差进行计算，得到红色、绿色、蓝色3种颜色每个颜色3个分量共9个校正系数（例如25个LED灯泡则有25×9共225个校正系数）。

8. 校正计算机101通过无线通讯系统101将校正系数传送给对应的智能彩色LED灯泡107，智能彩色LED灯泡107将校正系数保存到灯泡的存储器内，将参数用于混光运算。

9. 校正计算机101通过无线通讯系统102发送指令给智能彩色LED灯泡107点亮某个由红、绿、蓝三色混光得到的中间色，例如3000K色温的白色，然后控制二维阵面色度仪104采集x,y色坐标和亮度Y数据并与预设的目标值进行比较判断校正效果是否达标，达标则进行下一轮灯泡的校正，如果不达标则做为不良品处理。

本发明提供的一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统与方法，是基于CIE x，y坐标系颜色模型对智能彩色LED灯泡107在一定范围内的颜色偏差进行批量性校正。

本发明提供的一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统与方法，具有以下进步：

1.克服了积分球单个灯泡校准方法效率低下的弊端，可以一次性对多个灯泡进行校正，生产效率更高，生产效率比积分球单个灯泡校正的效率大约有5-10倍的提高。

2.通过颜色校正降低了对LED芯片的来料的要求，对LED芯片来料的颜色差异更加宽松，降低了产品成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，其特征在于：包括暗室系统和控制系统，所述控制系统包括校正计算机和灯泡ID地址读取设备，所述暗室系统包括暗室和位于所述暗室之内的二维面阵色度仪、独立光腔，每个独立光腔对应安装一个智能彩色LED灯泡，所述暗室用于隔绝外部环境光的影响，提供一个全黑的测试环境，所述二维面阵色度仪用于采集所述智能彩色LED灯泡的色坐标和亮度数据，所述独立光腔用于固定所述智能彩色LED灯泡，给所述智能彩色LED灯泡供电并隔离相邻所述智能彩色LED灯泡的发光，所述校正计算机与所述智能彩色LED灯泡连接，所述灯泡ID地址读取设备的输出端与所述校正计算机的输入端连接，所述灯泡ID地址读取设备用于获取所述智能彩色LED灯泡的ID地址并传送给所述校正计算机，所述校正计算机的输出端与所述二维面阵色度仪的输入端连接，所述校正计算机用于给所述智能彩色LED灯泡发送信息、控制所述二维面阵色度仪采集数据、从所述灯泡ID地址读取设备获取所述智能彩色LED灯泡的ID地址、执行颜色校正系数的计算。

2.根据权利要求1所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，其特征在于：所述校正计算机通过控制无线通讯系统与所述智能彩色LED灯泡无线连接，所述校正计算机控制所述无线通讯系统发送信息给所述智能彩色LED灯泡。

3.根据权利要求1所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，其特征在于：所述暗室之内设有灯泡托盘，所述灯泡托盘上设有相互隔离的灯泡安装凹槽，所述灯泡安装凹槽形成所述独立光腔。

4.根据权利要求3所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，其特征在于：所述灯泡安装凹槽呈阵列分布。

5.根据权利要求3所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统，其特征在于：所述智能彩色LED灯泡连接有存储器。

6.一种智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，其特征在于：通过如权利要求1至5中任一项所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正系统进行智能彩色LED灯泡的批量颜色校正。

7.根据权利要求6所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，其特征在于：批量颜色校正过程包括以下步骤：

S2、将待校正的智能彩色LED灯泡推入暗室内部；

S4、校正计算机计算得到红色、绿色、蓝色校正系数；

8.根据权利要求7所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，其特征在于：在步骤S4中，校正计算机根据预先设定的红色、绿色、蓝色纯色的目标CIE色坐标x,y和亮度Y以及实际测量的每个智能彩色LED灯泡的红色、绿色、蓝色纯色的CIE色坐标x,y和亮度Y之间的偏差进行计算，得到红色、绿色、蓝色3种颜色每个颜色3个分量共9个校正系数，包括：

红色：红色补偿系数Fr、绿色补偿系数Frg、蓝色补偿系数Frb；

绿色：红色补偿系数Fgr、绿色补偿系数Fg、蓝色补偿系数Fgb；

蓝色：红色补偿系数Fbr、绿色补偿系数Fbg、绿色补偿系数Fb。

9.根据权利要求7所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，其特征在于：在步骤S6中，智能彩色LED灯泡将收到的校正系数存储到存储器内，用该校正系数参与颜色控制的算法计算，从而达到对灯泡颜色的校正。

10.根据权利要求7所述的智能彩色LED灯泡的批量颜色校正方法，其特征在于：还包括步骤S7，校正计算机发送指令给智能彩色LED灯泡点亮某个由红、绿、蓝三色混光得到的中间色，然后控制二维阵面色度仪采集x,y色坐标和亮度Y数据并与预设的目标值进行比较，判断校正效果是否达标，如果达标则进行下一轮灯泡的校正，如果不达标则做为不良品处理。