温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响

宿然; 郑喜凤; 陈宇; 刘凤霞; 张鑫; 汪洋; 曹慧; 苗静

doi:10.37188/CJL.20220257

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温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响

发光产业及技术前沿 | 更新时间：2023-03-13

- 温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响增强出版
- Effect of Temperature Fluctuation on White Balance Main Parameters and Hue of LED Panel
- 发光学报 2023年 44卷第2期 (2023)
- 作者机构：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院大学,北京,100049;长春希达电子技术有限公司,吉林,长春,130103
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  吉林省科技发展计划重大科技专项(20210301002GX);长春市科技发展计划项目(21ZGG18)
- DOI：10.37188/CJL.20220257 中图分类号： TN952;TN248.4
- 纸质出版日期：2023-02-05，
  
  收稿日期：2022-07-04，
  
  修回日期：2022-07-25，
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引用本文
宿然,郑喜凤,陈宇等.温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响[J].发光学报,2023,44(02):346-355.

SU Ran,ZHENG Xifeng,CHEN Yu,et al.Effect of Temperature Fluctuation on White Balance Main Parameters and Hue of LED Panel[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(02):346-355.
宿然,郑喜凤,陈宇等.温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响[J].发光学报,2023,44(02):346-355. DOI： 10.37188/CJL.20220257.

SU Ran,ZHENG Xifeng,CHEN Yu,et al.Effect of Temperature Fluctuation on White Balance Main Parameters and Hue of LED Panel[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(02):346-355. DOI： 10.37188/CJL.20220257.

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\"[\"\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}\"]\" = \"[\"\begin{matrix} C_{1} f_{1} (T) x_{1} & C_{2} f_{2} (T) x_{2} & C_{3} f_{3} (T) x_{3} \\ C_{1} f_{1} (T) y_{1} & C_{2} f_{2} (T) y_{2} & C_{3} f_{3} (T) y_{3} \\ C_{1} f_{1} (T) z_{1} & C_{2} f_{2} (T) z_{2} & C_{3} f_{3} (T) z_{3} \end{matrix}\"]\" \"[\"\begin{matrix} R \\ G \\ B \end{matrix}\"]\"

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x_{L * L E D} = \frac{\sum_{i = 0}^{2} a_{i} \cdot T^{i}}{\sum_{i = 0}^{2} b_{i} \cdot T^{i}}, y_{L * L E D} = \frac{\sum_{j = 0}^{2} c_{j} \cdot T^{j}}{\sum_{j = 0}^{2} b_{j} \cdot T^{j}}

", "graphicsData": { "small": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031909&type=", "big": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031907&type=", "width": "55.45666885", "height": "18.71133423", "fontsize": "" } } } ], "id": "DF24" } }, { "name": "dispformula", "data": { "label": [ { "name": "text", "data": "（24）" } ], "data": [ { "name": "math", "data": { "math": "

\begin{array}{c} L_{1} : \"{\"\begin{matrix} a_{0} = 1.052 \\ a_{1} = - 4.255 \times 10^{- 3} \\ a_{2} = - 1.539 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \"{\"\begin{matrix} b_{0} = 3.202 \\ b_{1} = - 6.820 \times 10^{- 3} \\ b_{2} = - 8.797 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \\ L_{2} : \"{\"\begin{matrix} a_{0} = 1.053 \\ a_{1} = - 4.280 \times 10^{- 3} \\ a_{2} = - 1.501 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \"{\"\begin{matrix} b_{0} = 3.203 \\ b_{1} = - 6.857 \times 10^{- 3} \\ b_{2} = - 8.775 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \\ L_{3} : \"{\"\begin{matrix} a_{0} = 1.052 \\ a_{1} = - 4.256 \times 10^{- 3} \\ a_{2} = - 1.538 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \"{\"\begin{matrix} b_{0} = 3.202 \\ b_{1} = - 6.825 \times 10^{- 3} \\ b_{2} = - 8.793 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \\ L_{4} : \"{\"\begin{matrix} a_{0} = 1.053 \\ a_{1} = - 4.281 \times 10^{- 3} \\ a_{2} = - 1.500 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \"{\"\begin{matrix} b_{0} = 3.203 \\ b_{1} = - 6.862 \times 10^{- 3} \\ b_{2} = - 8.771 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \\ L_{5} : \"{\"\begin{matrix} a_{0} = 1.052 \\ a_{1} = - 4.258 \times 10^{- 3} \\ a_{2} = - 1.534 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \"{\"\begin{matrix} b_{0} = 3.202 \\ b_{1} = - 6.834 \times 10^{- 3} \\ b_{2} = - 8.772 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \\ L_{6} : \"{\"\begin{matrix} a_{0} = 1.053 \\ a_{1} = - 4.282 \times 10^{- 3} \\ a_{2} = - 1.496 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \"{\"\begin{matrix} b_{0} = 3.203 \\ b_{1} = - 6.872 \times 10^{- 3} \\ b_{2} = - 8.749 \times 10^{- 6} \end{matrix}\"\" \end{array}

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\begin{array}{c} R T_{P} = m a x [\bar{l_{i}} + 3 {S_{l}}_{i}] i = 1, \dots, m \\ \bar{l_{i}} = \frac{1}{n} \sum_{j = 1}^{n} l_{i j} \\ {S_{l}}_{i} = \sqrt[]{\frac{{\sum_{j = 1}^{n} (l_{i j} - \bar{l_{i}})}^{2}}{n - 1}} \\ l_{i j} = \sqrt[]{(x_{i j} {- \bar{x_{i}})}^{2} + (y_{i j} {- \bar{y_{i}})}^{2} + (z_{i j} {- \bar{z_{i}})}^{2}} \end{array}

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", "graphicsData": { "small": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031918&type=", "big": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031917&type=", "width": "0.84666669", "height": "0.93133330", "fontsize": "" } } }, { "name": "text", "data": "，" } ], "id": "DF26" } }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "其中" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "n" } ] }, { "name": "text", "data": "代表轨迹条数，" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "m" } ] }, { "name": "text", "data": "代表曲线上的采样点数量。如" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图5", "type": "fig", "rid": "F5", "data": [ { "name": "text", "data": "图5" } ] } }, { "name": "text", "data": "所示，其中黑色曲线表示这一簇曲线的平均水平，把它作为中心线，" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "RT" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "Pi" } ] } ] }, { "name": "text", "data": "为正交平面上集群中心线上圆的半径。" } ] }, { "name": "fig", 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"text", "data": "，表示所有轨迹计算的在正交平面上且圆心在集群中心线上圆的半径的最大值为1.905×10" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "-4" } ] }, { "name": "text", "data": "，则该轨迹簇的距中心轨迹的误差" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "δ" } ] }, { "name": "text", "data": "<" }, { "name": "text", "data": "0.000 2，表明在允许误差" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "δ" } ] }, { "name": "text", "data": "<" }, { "name": "text", "data": "0.000 2的范围内，中心线可以代表这一簇曲线。实际上，根据目前观察者的颜色分辨能力，该中心轨迹可以代表这一线簇。" } ] }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "另外，黑体在不同温度下的变化轨迹如" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图6", "type": "fig", "rid": "F6", "data": [ { "name": "text", "data": "图6" } ] } }, { "name": "text", "data": "所示，在绝对温度为6 500 K附近时，黑体所发出的光被定义为D65标准光源；当黑体温度不断升高时，它的最大光谱辐射功率随温度急剧上升，其最大功率部位向短波方向变化，红色波长的光逐渐减少，蓝色波长的光逐渐增多，黑体的发光颜色逐渐由红黄变成白最后变成蓝，其色坐标变化趋势如" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图7", "type": "fig", "rid": "F7", "data": [ { "name": "text", "data": "图7" } ] } }, { "name": "text", "data": "所示。" } ] }, { "name": "fig", "data": { "id": "F6", "caption": [ { "lang": "zh", "label": [ { "name": "text", "data": "图6" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "LED显示模型中的黑体轨迹" } ] }, { "lang": "en", "label": [ { "name": "text", "data": "Fig.6" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "LED displays blackbody tracks in the model" } ] } ], "subcaption": [], "note": [], "graphics": [ { "print": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031923&type=", "small": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031926&type=", "big": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031925&type=", "width": "74.42413330", "height": "58.97996521", "fontsize": "" } ] } }, { "name": "fig", "data": { "id": "F7", "caption": [ { "lang": "zh", "label": [ { "name": "text", "data": "图7" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "白场温度漂移曲线与黑体在不同色温下的变化曲线在" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "xoy" } ] }, { "name": "text", "data": "平面下的投影" } ] }, { "lang": "en", "label": [ { "name": "text", "data": "Fig.7" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "Projection of white field temperature drift curve and black body change curve under different color temperatures on " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "xoy" } ] } ] } ], "subcaption": [], "note": [], "graphics": [ { "print": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031928&type=", "small": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031932&type=", "big": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41031930&type=", "width": "72.13601685", "height": "63.66931152", "fontsize": "" } ] } }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "白场温度漂移曲线与黑体轨迹在" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "xoy" } ] }, { "name": "text", "data": "平面上的投影如" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图7", "type": "fig", "rid": "F7", "data": [ { "name": "text", "data": "图7" } ] } }, { "name": "text", "data": "所示，红色曲线是白平衡的漂移曲线，蓝色曲线为黑体轨迹，两条曲线在D65点相交，并呈现一定角度。在研究过程中发现白场参数随温度变化情况同黑体轨迹的温度方向有一定趋同性：对于观察者来说，观察的是白场色温相关颜色的变化，同光波的光谱分布无关，因此本文发现，抛除温度的梯度差异，两者在D65中心的两侧表现出白场色温变化相似性。事实上，黑体色温变化同LED白场配平的原理基本不相关，然而产生这样的原因都是升温引起的红色光部分减弱造成的，在显示方向表现是完全一致的；不考虑深一层次的机理，本文发现的白场（白场中心也是根据黑体D65所定）色度变化与黑体温度趋势有一定相关性。" } ] } ] }, { "name": "sec", "data": [ { "name": "sectitle", "data": { "title": [ { "name": "text", "data": "3. 3　结果验证" } ], "level": "2", "id": "s3c" } }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "为了更直观地观察颜色波动对亮度、色度的影响，本文采用白场与经典图片来进行温度波动对显示效果影响的仿真验证。通过改变温度分别模拟出不同温度下在" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "γ" } ] }, { "name": "text", "data": "值为2.79时显示屏对图片的显示情况。在温度取值范围-30~60 ℃内每隔一段距离分散地选取-30，0，25，60 ℃ 4个温度点进行结果模拟。" } ] }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "如" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图8", "type": "fig", "rid": "F8", "data": [ { "name": "text", 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