LED多基色灯具的温度色彩漂移实时修正装置及其方法与流程

本发明涉及led多基色灯具，特别是涉及一种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正装置及其方法。

背景技术：

至少三基色的多基色发光二极管(lightemittingdiode，缩略词为led)灯具广泛用于建筑照明、专业照明以及演艺灯光等领域。由于led对工作温度的敏感性，其发光强度、主波长与色坐标会随着温度的变化而变化，且电源与驱动芯片的输出也会随温度的变化而变化。这些因素导致led多基色灯具的光色输出会因环境温度与工作温度不同而不同程度地偏离标称值。led多基色灯具在多基色混合发光时，比如输出指定色温的白光时，因为不同基色led的温度色彩漂移与亮度变化特性差异明显，其光色输出因环境温度与工作温度不同而不同程度地偏离标称值的问题尤其严重。由于led的亮色数据分布离散性大，导致适用于某一led多基色灯具的绝对值温度修正，甚至无法适用于其他同批次的led多基色灯具。现有的温度色彩漂移修正方法大多是使用常规色度测量仪器，在前期研发过程对少量色坐标点或色温点，手动寻找在不同温度下的各个基色配比数据，存储在led多基色灯具的控制单元内供调用，操作不便，实时性差，效率低下，依赖操作人员经验，色彩漂移修正效果没有保障。而且，只能对少量预置的色温点或标准色坐标进行温度色彩漂移修正，无法适用于led多基色灯具的整个色彩空间。使用不同温度下的预先测量设定的各个基色配比数据，只适用于各个基色的色坐标和亮度都一致的情况，事实上即便同一批次的led多基色灯具的亮度和色坐标也存在差异，无法保证不同led多基色灯具的光色准确性，更无法保证一致性。有些封装厂家试图采用在某一特定工作电流条件下针对芯片结温的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线修正温度色彩漂移，由于led多基色灯具芯片的工作电流差异大，日常工作中的芯片结温数据实际上无法监测，与可监测的led多基色灯具的led发光单元的铝基板的温度数据无直接关系。因此，对芯片结温给出的温度曲线仅能用于定性参考，不能用于实时定量的温度色彩漂移数据修正。

技术实现要素：

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正方法。

本发明的led多基色灯具温度色彩漂移实时修正装置技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正装置，包括与所述led多基色灯具连接的电脑、设置在所述led多基色灯具的led发光单元的铝基板上的至少一个温度传感器，以及分别与所述led多基色灯具、电脑连接的亮色测量仪，所述温度传感器实时获取所述led多基色灯具的铝基板的当前温度数据，所述led多基色灯具设有包括色彩管理运算单元的控制单元，所述色彩管理运算单元是一个嵌入式算法软件，所述色彩管理运算单元存储所述led多基色灯具各个基色在某一时间、某一工作温度下实测的包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据，以及温度值，并通过内嵌的色度运算算法对接收到的色彩、色温或色坐标控制指令，计算并输出所述led多基色灯具的各个基色配比数据；还存储所述led多基色灯具对各个基色输出亮色影响的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线的多项式拟合函数，对各个基色的原始亮色数据进行实时温度修正。

这种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正装置的特点是：

所述电脑是安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑，所述温度亮色漂移曲线测量软件是vu灯光色彩灰阶曲线测量与校准软件(简称vugammayoda_l)v4.0版本，vu灯光色彩灰阶曲线测量与校准软件(简称vugammayoda_l)v1.2版本的中国计算机软件著作权登记号：2018sr169948，所述温度亮色漂移曲线测量软件提供人机交互界面，在界面上实时显示所述led多基色灯具的温度、各个基色的实测数据，以及根据实测数据绘制的温度亮色漂移曲线，还在亮色数据采集完成后根据实测数据构造动态多项式拟合函数，将多项式函数的系数组发送所述led多基色灯具控制单元内的色彩管理运算单元。

本发明的led多基色灯具温度色彩漂移实时修正装置技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述电脑与所述led多基色灯具的连接，是由所述电脑的usb接口通过usb转dmx/rdm双向通讯模块连接、由所述电脑的有线网口通过相应的网络适配器连接、由电脑的无线网卡通过相应的网络适配器连接、由电脑的蓝牙通讯模块连接，以及由电脑的红外通讯模块连接中的一种，所述电脑控制所述led多基色灯具的点亮状态，并实时监测所述led多基色灯具的led发光单元的铝基板的温度。

所述电脑与所述亮色测量仪的连接，是由所述电脑的usb接口连接、由所述电脑的有线网口通过相应的网络适配器连接、由电脑的无线网卡通过相应的网络适配器连接、由电脑的蓝牙通讯模块连接，以及由电脑的红外通讯模块连接中的一种，所述亮色测量仪由所述电脑的温度亮色漂移曲线测量软件控制测量所述led多基色灯具在不同温度下各个基色的包括色坐标(x，y)和亮度值y的当前亮度数据，所述亮度数据是光通量、被照射面的照度和被照射面的亮度中的一种。

本发明的led多基色灯具温度色彩漂移实时修正方法技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正方法，采用上述温度色彩漂移实时修正装置，实时修正方法包括修正前的准备步骤：将亮色测量仪连接被修正的led多基色灯具，且将温度亮色漂移曲线测量软件分别连接被修正的led多基色灯具、亮色测量仪，并设置温度测量间隔δt。

这种led多基色灯具的温度色彩漂移实时修正方法的特点是：

还包括以下步骤：

1)实测led多基色灯具的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线原始数据；

2)将步骤1)测量的原始数据构造动态多项式拟合函数，并将生成的动态多项式拟合函数的系数组发送led多基色灯具的控制单元的色彩管理运算单元用于研发阶段检验修正效果，且将系数组存储成温度漂移文件，用于生产线校正环节下发给同批次led多基色灯具的控制单元的色彩管理运算单元；

3)由led多基色灯具的色彩管理运算单元用内部已有的温度曲线函数、生产线校正时存储的包括色坐标与亮度值的原始亮色数据、温度，以及当前led多基色灯具的实时温度，通过函数运算得到不同温度下包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据，实时修正温度色彩漂移数据。

本发明的led多基色灯具温度色彩漂移实时修正方法技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述步骤1)的测量原始数据包括以下分步骤：

1·1)温度亮色漂移曲线测量软件定时使用标准rdm协议指令，监测led多基色灯具的led发光单元的铝基板上的当前温度值t_current；

1·2)将led多基色灯具的led发光单元的铝基板上的当前温度冷却至工作温度下限t0后，在温度亮色漂移曲线测量软件界面上启动实测led多基色灯具的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线原始数据；

1·3)电脑控制依次分别单独点亮led多基色灯具的全部n个基色cn，分别控制亮色测量仪测量各个基色包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据(x，y；y)：(ci_x_t0，ci_y_t0；ci_y_t0)，并分别记录led多基色灯具的第i个基色ci基色测量时的led发光单元的铝基板当前温度t0_ci，其中i＝1～n；

1·4)将led多基色灯具各个基色以最高亮度同时点亮升温，温度亮色漂移曲线测量软件监测温度，当温度达到t1＝t0+δt,启动第二轮测量，重复分步骤1·3)，分别控制亮色测量仪测量包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据(x，y；y)：(ci_x_t1，ci_y_t1；ci_y_t1)，并记录测量第i个基色ci时的当前温度t1_ci，其中i＝1～n；

1·5)重复分步骤1·4)，直至温度升到温度范围上限，得到m＝(tmax-tmin)/δt+1组包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据组,m组的原始亮色数据组分别包括n个基色包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据(x，y；y)。

所述步骤2)的构造动态多项式拟合函数，并将动态多项式函数的系数组发送led多基色灯具的控制单元的色彩管理运算单元用于研发阶段检验修正效果，且将系数组存储成温度漂移文件，用于生产线校正环节下发给同批次led多基色灯具的控制单元的色彩管理运算单元，包括以下分步骤：

2·1)将第一个基色c1不同温度下的m组的原始亮色数据整理为以下形式：

(t0_c1，c1_x_t0)，(t1_c1，c1_x_t1)……(tm_c1，c1_x_tm)；

(t0_c1，c1_y_t0)，(t1_c1，c1_y_t1)……(tm_c1，c1_y_tm)；

(t0_c1，c1_y_t0)，(t1_c1，c1_y_t1)……(tm_c1，c1_y_tm)；

分别做多项式拟合，得到以下三组动态多项式函数的系数组：

(a0_c1_x，a1_c1_x……aj_c1_x)；其中j是多项式次数；

(a0_c1_y，a1_c1_y……ak_c1_y)；其中k是多项式次数；

(a0_c1_y，a1_c1_y……al_c1_y)；其中l是多项式次数；

则第一个基色c1的cie_x坐标以温度为自变量的函数表达式：

c1_x(t)＝a0_c1_x+a1_c1_x×t+a2_c1_x×t²+……；

c1_y(t)＝a0_c1_y+a1_c1_y×t+a2_c1_y×t²+……；

c1_y(t)＝a0_c1_y+a1_c1_y×t+a2_c1_y×t²+……；

多项式拟合的次数基于拟合结果误差最小的原则从1～5次中优选；

2·2)重复分步骤2·1)，得到全部n个基色原始亮色数据以温度为自变量的动态多项式函数的系数组：

ci_x(t)，ci_y(t)；ci_y(t)；其中i＝1～n；

2·3)将分步骤2·2)得到的n个函数组中的动态多项式函数系数组发送led多基色灯具的控制单元的色彩管理运算单元存储。

所述步骤3)通过函数运算得到不同温度下包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据，实时修正温度色彩漂移数据，包括以下分步骤：

3·1)对一个特定的led多基色灯具，分别测量其全部n个基色cn以同一灰阶单独点亮时的色坐标(x，y)和亮度值y，并记录全部n个基色cn分别测量时的温度点tcal_ci，得到tcal_ci温度下的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据：

ci_x_tcal，ci_y_tcal；ci_y_tcal，其中i＝1～n；

3·2)将以上tcal_ci温度下的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据发送led多基色灯具的色彩管理运算单元存储；

3·3)led多基色灯具日常工作中，色彩管理运算单元实时获取led发光单元铝基板上的当前温度数据tcurrent，运用以下的公式计算得到当前温度点tcurrent的温度修正后的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据：

ci_x_tcurrent＝ci_x_tcal+[ci_x(tcurrent)-ci_x(tcal_ci)]；

ci_y_tcurrent＝ci_y_tcal+[ci_y(tcurrent)-ci_y(tcal_ci)]；

ci_y_tcurrent＝ci_y_tcal×[ci_y(tcurrent)/ci_y(tcal_ci)]；

其中i＝1～n；

3·4)将分步骤3·3)的温度修正后的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据代入后续的色彩管理运算，从数据源头实时修正温度色彩漂移，大幅度改善与降低led多基色灯具的温度色彩漂移。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明方法各个基色的色坐标-温度曲线、亮度-温度曲线的原始数据测量过程全自动，无须人工干预与记录。通过函数运算得到不同温度下色坐标的相对差值和亮度值的相对比例用于温度色彩漂移实时修正，同一批次可以使用同一组温度曲线。特别是具有应用大规模量产的实用性，在样灯研发阶段完成耗时的温度曲线测定，不必在生产线逐灯测量。对全色域的包括色彩输出、色温输出，以及色坐标输出的各种形式的光色输出，均可大幅改善乃至消除因温度变化而产生的温度色彩漂移，实现不同温度下包括白色光和各种混色光的色彩不漂移。具有操作简单、过程高效、数据可靠、温度色漂移修正效果好的优点。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的组成方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

一种如图1所示的led多基色灯具温度色彩漂移实时修正装置，包括与led多基色灯具1连接的安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2、设置在led多基色灯具1的led发光单元的铝基板上的一个温度传感器3，以及分别与led多基色灯具1、安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2连接的亮色测量仪4，温度传感器3实时获取led多基色灯具1的铝基板的当前温度数据，led多基色灯具1设有包括色彩管理运算单元的控制单元，色彩管理运算单元是一个嵌入式算法软件，色彩管理运算单元存储led多基色灯具1各个基色在某一时间、某一工作温度下实测的包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据，以及温度值，并通过内嵌的色度运算算法对接收到的色彩、色温或色坐标控制指令，计算并输出led多基色灯具1的各个基色配比数据；还存储led多基色灯具1对各个基色输出亮色影响的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线的多项式拟合函数，对各个基色的原始亮色数据进行实时温度修正。

温度亮色漂移曲线测量软件是vu灯光色彩灰阶曲线测量与校准软件(简称vugammayoda_l)v4.0版本，vu灯光色彩灰阶曲线测量与校准软件(简称vugammayoda_l)v1.2版本的中国计算机软件著作权登记号：2018sr169948，温度亮色漂移曲线测量软件提供人机交互界面，在界面上实时显示led多基色灯具1的温度、各个基色的实测数据，以及根据实测数据绘制的温度亮色漂移曲线，还在亮色数据采集完成后根据实测数据构造动态多项式拟合函数，将多项式函数的系数组发送led多基色灯具1控制单元内的色彩管理运算单元。

安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2与led多基色灯具1的连接，是由安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2的usb接口通过usb转dmx/rdm双向通讯模块5连接，安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2控制led多基色灯具1的点亮状态，并实时监测led多基色灯具1的led发光单元的铝基板的温度。

安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2与亮色测量仪4的连接，是由安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2的usb接口连接，亮色测量仪4由安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2的温度亮色漂移曲线测量软件控制测量led多基色灯具1在不同温度下各个基色的包括色坐标(x，y)和亮度值y的当前亮度数据，亮度数据是光通量、被照射面的照度和被照射面的亮度中的一种。

本具体实施方式的温度色彩漂移实时修正方法，包括修正前的准备步骤：将亮色测量仪4连接被修正的led多基色灯具1，且将温度亮色漂移曲线测量软件分别连接被修正的led多基色灯具1、亮色测量仪4，并设置温度测量间隔δt，还包括以下步骤：

1)实测led多基色灯具1的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线原始数据，包括以下分步骤：

1·1)温度亮色漂移曲线测量软件定时使用标准rdm协议指令，监测led多基色灯具1的led发光单元的铝基板上的当前温度值t_current；

1·2)将led多基色灯具1的led发光单元的铝基板上的当前温度冷却至工作温度下限t0后，在温度亮色漂移曲线测量软件界面上启动实测led多基色灯具1的包括色坐标-温度、亮度-温度的温度曲线原始数据；

1·3)安装有温度亮色漂移曲线测量软件的电脑2控制依次分别单独点亮led多基色灯具1的全部n个基色cn，分别控制亮色测量仪4测量各个基色包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据(x，y；y)：(ci_x_t0，ci_y_t0；ci_y_t0)，并分别记录led多基色灯具1的第i个基色ci基色测量时的led发光单元的铝基板当前温度t0_ci，其中i＝1～n；

1·4)将led多基色灯具1各个基色以最高亮度同时点亮升温，温度色彩漂移实时修正软件监测温度，当温度达到t1＝t0+δt,启动第二轮测量，重复分步骤1·3)，分别控制亮色测量仪4测量包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据(x，y；y)：(ci_x_t1，ci_y_t1；ci_y_t1)，并记录测量第i个基色ci时的当前温度t1_ci，其中i＝1～n；

1·5)重复分步骤1·4)，直至温度升到温度范围上限，得到m＝(tmax-tmin)/δt+1组包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据组,m组的原始亮色数据组分别包括n个基色包括色坐标(x，y)和亮度值y的原始亮色数据(x，y；y)。

2)将步骤1)测量的原始数据构造动态多项式拟合函数，并将生成的动态多项式拟合函数的系数组发送led多基色灯具1的控制单元的色彩管理运算单元用于研发阶段检验修正效果，且将系数组存储成温度漂移文件，用于生产线校正环节下发给同批次led多基色灯具1的控制单元的色彩管理运算单元，包括以下分步骤：

2·1)将第一个基色c1不同温度下的m组的原始亮色数据整理为以下形式：

(t0_c1，c1_x_t0)，(t1_c1，c1_x_t1)……(tm_c1，c1_x_tm)；

(t0_c1，c1_y_t0)，(t1_c1，c1_y_t1)……(tm_c1，c1_y_tm)；

(t0_c1，c1_y_t0)，(t1_c1，c1_y_t1)……(tm_c1，c1_y_tm)；

分别做多项式拟合，得到以下三组动态多项式函数的系数组：

(a0_c1_x，a1_c1_x……aj_c1_x)；其中j是多项式次数；

(a0_c1_y，a1_c1_y……ak_c1_y)；其中k是多项式次数；

(a0_c1_y，a1_c1_y……al_c1_y)；其中l是多项式次数；

则第一个基色c1的cie_x坐标以温度为自变量的函数表达式：

c1_x(t)＝a0_c1_x+a1_c1_x×t+a2_c1_x×t²+……；

c1_y(t)＝a0_c1_y+a1_c1_y×t+a2_c1_y×t²+……；

c1_y(t)＝a0_c1_y+a1_c1_y×t+a2_c1_y×t²+……；

多项式拟合的次数基于拟合结果误差最小的原则从1～5次中优选；

2·2)重复分步骤2·1)，得到全部n个基色原始亮色数据以温度为自变量的动态多项式函数的系数组：

ci_x(t)，ci_y(t)；ci_y(t)；其中i＝1～n；

2·3)将分步骤2·2)得到的n个函数组中的动态多项式函数系数组发送led多基色灯具1控制板上的色彩管理运算单元存储。

3)由led多基色灯具1的色彩管理运算单元用内部已有的温度曲线函数、生产线校正时存储的包括色坐标与亮度值的原始亮色数据、温度，以及当前led多基色灯具1的实时温度，通过函数运算得到不同温度下包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据，实时修正温度色彩漂移数据，包括以下分步骤：

3·1)对一个特定的led多基色灯具1，分别测量其全部n个基色cn以同一灰阶单独点亮时的色坐标(x，y)和亮度值y，并记录全部n个基色cn分别测量时的温度点tcal_ci，得到tcal_ci温度下的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据：

ci_x_tcal，ci_y_tcal；ci_y_tcal，其中i＝1～n；

3·2)将以上tcal_ci温度下的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据发送led多基色灯具1的色彩管理运算单元存储；

3·3)led多基色灯具1日常工作中，色彩管理运算单元实时获取led发光单元1铝基板上的当前温度数据tcurrent，运用以下的公式计算得到当前温度点tcurrent的温度修正后的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据：

ci_x_tcurrent＝ci_x_tcal+[ci_x(tcurrent)-ci_x(tcal_ci)]；

ci_y_tcurrent＝ci_y_tcal+[ci_y(tcurrent)-ci_y(tcal_ci)]；

ci_y_tcurrent＝ci_y_tcal×[ci_y(tcurrent)/ci_y(tcal_ci)]；

其中i＝1～n；

3·4)将分步骤3·3)的温度修正后的全部n个基色cn包括色坐标(x，y)和亮度值y的亮色数据代入后续的色彩管理运算，从数据源头实时修正温度色彩漂移，大幅度改善与降低led多基色灯具1的温度色彩漂移。

本具体实施方式对同一批次可以使用同一组温度曲线。特别是具有应用大规模量产的实用性，在样灯研发阶段完成耗时的温度曲线测定，不必在生产线逐灯测量。对全色域的包括色彩输出、色温输出，以及色坐标输出的各种形式的光色输出，均可大幅改善乃至消除因温度变化而产生的温度色彩漂移，实现不同温度下包括白色光和各种混色光的色彩不漂移。具有操作简单、过程高效、数据可靠，以及温度色漂移修正效果好的优点。

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做出如果干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。