中心論題：
- 採用ＲＧＢ ＬＥＤ
- 三色光學(xué)回饋系統(tǒng)
- 無需外部處理
- 色彩空間的標準化
- 簡易地設(shè)計導(dǎo)入
解決方案：
- 使用光學(xué)反饋來產(chǎn)生一個閉回路系統(tǒng)
- 三色式光學(xué)回饋
結(jié)合紅、綠、藍光（ＲＧＢ）發(fā)光二極管（ＬＥＤ）的多重色彩光源，可以產(chǎn)生多樣化色彩輸出，同時ＬＥＤ本身也具備相當?shù)姆€(wěn)定度和高效率，不過在要運用ＲＧＢ ＬＥＤ產(chǎn)出多重色彩光源并維持高品質(zhì)，仍有些挑戰(zhàn)必須克服，本文將介紹能夠處理這些挑戰(zhàn)的技術(shù)。
採用ＲＧＢ ＬＥＤ
最簡單的多重色彩ＬＥＤ光源包含三組ＬＥＤ，分別為紅光、綠光及藍光，每一組都由獨立的驅(qū)動模組來推動。因此，所得到的光源色彩就受到紅、綠與藍光ＬＥＤ之間相對的發(fā)光強度所影響。ＬＥＤ的發(fā)光強度可以透過驅(qū)動電流改變，或采用脈寬調(diào)變（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）的改變來推動ＬＥＤ信號，和有效週期率來加以控制。其中ＰＷＭ的做法較為普遍，因為週周期系數(shù)對發(fā)光強度間的關(guān)系要比電流與發(fā)光強度間的關(guān)系更加線性化。
這類ＬＥＤ光源的簡單開迴路架構(gòu)方式有個潛在的問題，由于ＬＥＤ的光學(xué)特性會受到運作條件的影響，因此組合后的ＲＧＢ光源輸出的亮度以及色度都會變化。同時，每顆ＬＥＤ元件也不盡相同，因此造成ＲＧＢ光源的輸出產(chǎn)生更多變化，（圖二）與（圖三）就描述了幾個ＬＥＤ變動的范例。
一個解決方式是使用光學(xué)反饋來產(chǎn)生一個閉回路系統(tǒng)，其基本的設(shè)置包含一個記錄ＬＥＤ光源亮度的光感測器，以及依光感測器測量結(jié)果來調(diào)整光源輸出的控制方法，這將可以讓ＬＥＤ光源的亮度在每顆ＬＥＤ變化時維持穩(wěn)定，也就是雖然各個零件各有變化，但總合維持不變。
在（圖四）中，標記為２２的積分電路可以輸出一個受到光二極管（１１ａ）上光量控制的電壓，這個電壓與ＶＳＥＴ比較，比較器的輸出能控制計數(shù)器數(shù)值的增加或減少，計數(shù)器的輸出則是用來推動一個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（３７），進而控制ＬＥＤ的驅(qū)動電流。
另一個更先進的光學(xué)反饋方式則是采用三色光感測器，通常包含三個獨立的光感測器以及上方的三色濾鏡，讓這類光感測器能夠記錄色彩資訊而不只是亮度，這將可以進一步控制紅、綠與藍光ＬＥＤ的發(fā)光強度比，這個功能相當關(guān)鍵，因為它讓ＲＧＢ光源的亮度與色度得以控制，而ＡＳＳＰ則在三色光學(xué)反饋設(shè)計上扮演了重要的角色。
三色光學(xué)回饋系統(tǒng)
基本上來說，三色光感測器會產(chǎn)生一個三維色彩規(guī)格系統(tǒng)，因此稱為ＲＧＢ感測器色彩空間，這個系統(tǒng)可以讓特定色彩由感測器的輸出電壓來指定，例如具備特定亮度的Ｄ６５白光可以記錄為：（Ｖｒｅｄ， Ｖｇｒｅｅｎ， Ｖｂｌｕｅ）＝（２．０， ２．２， １．９）ｖｏｌｔｓ。
如（圖五）所示，假設(shè)以上范例所使用的Ｄ６５做為目標色，回饋系統(tǒng)會持續(xù)定期測量紅、綠與藍光感測器，統(tǒng)稱為三色光感測器，并將所測量的色彩值與目標色比較。回饋系統(tǒng)的目的是將測得的色彩與目標色間的誤差調(diào)整到０。
（圖六）以不同的方式描述這個概念，所有可能的目標色設(shè)定點透過由紅、綠與藍光感測器所形成的ＲＧＢ感測器色彩空間內(nèi)座標值來指定，當ＬＥＤ的特性改變時，所測得的色彩就會偏離目標，ＡＳＳＰ將會偵測到這個改變并隨時依情況調(diào)整ＬＥＤ的ＰＷＭ信號輸出。
另一點相當重要，同時必須注意的是，當ＬＥＤ使用時間越久，光輸出強度就會降低，因此經(jīng)過一段時間后，ＲＧＢ ＬＥＤ系統(tǒng)的最大可輸出亮度將會下降，雖然在大部分的應(yīng)用事實上都可以接受逐漸且穩(wěn)定的亮度衰減，但有時無法接受的是ＲＧＢ發(fā)光系統(tǒng)色度的變化，ＡＳＳＰ擁有能夠穩(wěn)定控制ＲＧＢ發(fā)光系統(tǒng)光度衰減的功能，例如維持色度的穩(wěn)定在一定的容忍度內(nèi)，甚至當最高可輸出亮度下降時。
而在系統(tǒng)亮度必須在整個應(yīng)用的使用壽命內(nèi)維持不變的情況，使用者必須確保最高可選用亮度低于整體要求壽命內(nèi)的最高可達成亮度，如（圖七）所示。
雖然ＲＧＢ發(fā)光系統(tǒng)相當具有吸引力，但也面臨了這項技術(shù)廣泛使用的挑戰(zhàn)限制，因此就引起了能夠?qū)⑷鈱W(xué)回饋這類復(fù)雜情況隱藏在一個簡單使用介面背后的需求，以下將介紹ＡＳＳＰ如何達成這個要求。
無需外部處理
ＡＳＳＰ整合了一系列可以分析三色光感測器色彩資訊，并計算達成目標色的設(shè)定點及ＰＷＭ驅(qū)動信號大小的一系列演算法。ＡＳＳＰ以大約每秒一百次的速度對光感測器進行取樣，以確保ＰＷＭ信號的持續(xù)定期調(diào)整不會被人眼察覺，如前面所提，ＡＳＳＰ同時也包含一個可以避免ＬＥＤ老化而造成ＲＧＢ光源輸出色度改變的演算法。
因此在達成與維持目標色上完全不需其他的計算。
色彩空間的標準化
這與選擇目標色設(shè)定點的設(shè)備相關(guān)性有關(guān)，ＲＧＢ感測器色彩空間會依照光感測器輸出、光感測器位置、ＬＥＤ、ＬＥＤ驅(qū)動電路以及其他因素而產(chǎn)生變化，（圖九）描述了這個問題，每個系統(tǒng)都在ＲＧＢ感測器色彩空間上有些微差距，因此對系統(tǒng)Ａ中所訂定的Ｄ６５規(guī)格可能會與系統(tǒng)Ｂ不同。
例如：系統(tǒng)Ａ（Ｖｒｅｄ， Ｖｇｒｅｅｎ， Ｖｂｌｕｅ）＝（２．０， ２．２， １．９）ｖｏｌｔｓ；系統(tǒng)Ｂ（Ｖｒｅｄ， Ｖｇｒｅｅｎ， Ｖｂｌｕｅ）＝（２．１， ２．４， ２．３）ｖｏｌｔｓ。
系統(tǒng)Ａ中的三色光感測器在達成Ｄ６５光輸出時，會產(chǎn)生以上的電壓位準，但對系統(tǒng)Ｂ的光感測器，雖然達到和Ａ系統(tǒng)一樣的Ｄ６５光輸出，卻會產(chǎn)生不同的電壓位準組合。換句話來說，由ＲＧＢ感測器色彩空間所定義的色彩規(guī)格系統(tǒng)在每個系統(tǒng)都不一樣。
ＡＳＳＰ整合了調(diào)校程序，讓每個系統(tǒng)都能夠使用標準的色彩規(guī)格系統(tǒng)，ＣＩＥ１９３１ ｘｙＹ與ＣＩＥ ＲＧＢ為ＡＳＳＰ內(nèi)建的兩個系統(tǒng)，透過標準的色彩空間輸入，使用者可以將相同的目標色送給不同系統(tǒng)，并可安心確保每個系統(tǒng)都能產(chǎn)生相同誤差容忍范圍內(nèi)的色彩輸出。
例如１９３１ ＣＩＥ ｘｙＹ能夠讓每個系統(tǒng)使用標準色彩系統(tǒng)來選擇目標色。
簡易地設(shè)計導(dǎo)入
在普通情況下，ＡＳＳＰ只需支援被動元件以及一個外部ＰＲＯＭ來儲存調(diào)校資料。在大部分情況下，存儲器空間可以和系統(tǒng)及周邊共用，因為調(diào)校資料僅需３１ｂｙｔｅｓ。
這款ＡＳＳＰ擁有標準的兩線式１００ ｋＨｚ Ｉ２Ｃ介面，同時所有的主要功能都對應(yīng)到８－ｂｉｔ的定址空間上。例如要執(zhí)行調(diào)校運算，只要將０ｘ０１寫入ＣＴＲＬ２暫存器即可，有關(guān)其他設(shè)計的細節(jié)請參考元件的資料規(guī)格書。
在生產(chǎn)階段，系統(tǒng)可以透過使用標準的ＣＩＥ相機進行調(diào)校，調(diào)校資料必須儲存在一個外部的短暫的記憶體中，而系統(tǒng)在導(dǎo)入到應(yīng)用后并不需要進行調(diào)校程序。在應(yīng)用上，使用者首先對設(shè)備進行組態(tài)，接著將先前儲存的調(diào)校資料寫入調(diào)校暫存器，這是一個簡單的讀出然后寫入的程序，完成后，系統(tǒng)就可以接受目標色的輸入。
顏色的選擇相當簡單，以上述的例子為例，目標色Ｄ６５以感測器電壓的方式指定，在實際應(yīng)用上，目標色可以ＣＩＥ １９３１ｘｙＹ系統(tǒng)的座標指定，當然也可採用如ＣＩＥ ｕｖＹ與ＣＩＥ ＲＧＢ等其他色彩系統(tǒng)。例如，要選擇照度Ｅ做為目標色，只要將（ｘ， ｙ， Ｙ）＝（３３０， ３３０， ２００）的值送到ＡＳＳＰ中適當?shù)臅捍嫫骷纯赏瓿伞?br />
照度Ｅ ＣＩＥ ｘ，ｙ座標為０．３３， ０．３３；將它們乘以１０００得到３３０， ３３０；選擇相對亮度大小Ｙ ＝ ２５０；將２５０寫入暫存器位址２３７與２３６來設(shè)定亮度（Ｙ值）；將３３０寫入暫存器位址２３５與２３４來設(shè)定ｘ軸色度座標；將３３０寫入暫存器位址２３３與２３２來設(shè)定ｙ軸色度座標；將０ｘ１２寫入暫存器位址１（ＣＴＲＬ１）來更新到新的目標色。
ＡＳＳＰ將在更新暫存器中的相對位元被設(shè)定后立即改變ＲＧＢ光輸出。
（註：由于啟動了內(nèi)部參考電路與振盪器選擇，因此，只需搭配被動元件即可支援這顆元件。如果系統(tǒng)已經(jīng)可以提供記憶空間，那么就不需要ＥＥＰＲＯＭ。）
實驗結(jié)果
（圖十三）顯示了開回路與閉回路ＲＧＢ光源系統(tǒng)的效能差別，實驗采９０００Ｋ白色目標色進行并使用ｄｕｖ做為評比指標。
其中：（u２５， ｖ２５）＝１９７６ ＣＩＥ ｕ， ｖ在２５ｏＣ時的色度座標；
（uＴ， ｖＴ）＝１９７６ ＣＩＥ ｕ， ｖ在溫度Ｔ時的色度座標。
對效能進行判別的一個基本法，則是使用ｄｕｖ ＝ ０．００５做為人眼能夠察覺變化前的色度的最小變化。
（圖十四）描述了溫度上升時對ＬＥＤ光譜的重大影響，這項資料由９０００Ｋ白光目標色的閉回路系統(tǒng)取得，雖然光譜曲線出現(xiàn)大幅度的偏移，但ｄｕｖ依然維持在０．００５以下。
結(jié)語
ＲＧＢ ＬＥＤ光源可以說是一個相當具有吸引力的照明解決方案，但由于ＬＥＤ特性的變化造成ＲＧＢ光源輸出偏移目標色，三色式光學(xué)回饋雖然是一個經(jīng)實良好的解決方案，但是在運作上卻有些復(fù)雜，必須透過良好的回授控制器設(shè)計才能夠簡化這類系統(tǒng)的實現(xiàn)動作。
