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LED多基色显示特性研究

作　者: 刘祖希
导　师: 马国欣
学　校: 华南理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 发光二极管色域多基色色度坐标线性规划
分类号: TN873
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

多基色显示采用增加基色数量的方法将颜色三角形扩展为多边形,能有效扩大系统所能再现的色域。对比传统的三基色显示,其颜色更加鲜艳逼真,色彩过渡更加自然,具有更好的视觉效果。近年来,半导体发光二极管(LED)以其饱满光色、迅速切换、抗震、耐潮、冷温、超长寿、少维修等优势,被誉为新一代光源。随着技术的进步,业界相继推出超高亮度红、橙、黄、蓝、绿LED,这正适合多基色显示技术对多基色亮度高单色光的需求。但LED多基色显示也面临一些问题:首先,色域与亮度之间关系复杂,如何在确定的颜色亮度下确定多基色显示系统的色域边界;其次,基色的增加使多基色的映射系数矩阵为非方矩阵,如何求解该非方矩阵的逆矩阵,得到唯一解。本文根据色度学基本理论以及亮度与色域之间的相互关系,尝试了一种基于线性规划优化算法使LED多基色显示亮度达到最大的方法.并将其应用于红黄绿青蓝(RGBYC)五种LED基色显示系统,设计与实验了五种LED匹配了白光LED的方案,并对它们的色度亮度显示特性进行分析评价。主要研究内容如下几个方面:(1)详细阐述了LED的特性以及色度学基本理论概念和不同的识别颜色表色系统。分析了不同的CIE标准颜色空间在色度坐标表示、色彩空间均匀性等方面的异同和优劣等,给本文后面LED多基色显示的讨论打下基础。(2)详细阐述了多基色显示的基本原理以及色域、色温等基本概念,推导了多基色显示色域与亮度之间的关系,分析了解决了多基色色域边界的确定的算法以及实现;并推导了三基色到多基色坐标变换中系数矩阵的解不唯一性。介绍了矩阵转化法、LIQUD等方法,比较了各种方法的优缺点。(3)针对上述多基色显示遇到的问题,本文权衡颜色亮度与色域之间的关系,提出了一种基于亮度最大的线性规划算法,该算法综合考虑了色温,色域以及亮度等因素,在白光色度坐标匹配下,能求得目标颜色亮度最大值下的多基色亮度控制系数的优解。(4)将上述算法运用于红黄绿青蓝(RGBYC)五种LED基色显示系统,进行实验论证与仿真。设计与实验了五种LED匹配了白光LED的方案,并对它们的色度亮度显示特性进行评价。对实验仿真结果进行分析和总结,并对将来能进一步改进等工作做了展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-12
  1.1 课题的研究背景与意义  10-11
  1.2 本文的研究内容和安排  11-12
第二章视觉及色度学基本理论  12-29
  2.1 视觉生理学基础  13-14
  2.2 颜色视觉理论学说  14-17
    2.2.1 三原色说  14-16
    2.2.2 对立色学说  16-17
    2.2.3 阶段学说  17
  2.3 表色系统  17-20
    2.3.1 孟塞尔表色系统  18-19
    2.3.2 混色系统  19-20
  2.4 颜色空间  20-28
    2.4.1 CIE RGB色度系统  21-22
    2.4.2 CIE1931-XY颜色空间  22-25
    2.4.3 色彩空间的均匀性  25-26
    2.4.4 CIE 1976LUV均匀颜色空间  26-27
    2.4.5 CIE 1976LAB均匀颜色空间  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章多基色显示技术  29-57
  3.1 色域与亮度的关系  29-31
    3.1.1 色域的定义和标准  29-30
    3.1.2 色域扩展方法  30-31
  3.2 多基色显示的色域  31-43
    3.2.1 三基色显示色域和亮度的关系  31-35
    3.2.3 多基色显示色域与亮度的关系  35-43
  3.3 显示技术的色温设计  43-56
    3.3.1 多基色显示的色温设计  44-47
    3.3.2 LIQUID方法  47-51
    3.3.3 矩阵转化方法  51-56
  3.4 本章小结  56-57
第四章多基色显示实验设计与仿真分析  57-69
  4.1 实验仪器介绍WDS多功能光栅光谱仪  57-60
    4.1.1 仪器功能与规格参数  57
    4.1.2 仪器基本原理与使用方法  57-60
  4.2 基于亮度最大的线性规划算法  60-62
    4.2.1 方法的提出  60-61
    4.2.2 线性规划算法简介  61-62
  4.3 RGBYC五基色显示系统实验  62-68
  4.4 本章小结  68-69
第五章总结与展望  69-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73-74
Ⅳ-2答辩委员会对论文的评定意见  74

LED多基色显示特性研究

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