Как не странно, основным параметром для расчета энергетики пикселя является шаг пикселей, который связан с яркостью, которая связана с силой света, которая связана с током через светодиод.
Шаг пикселей связан с яркостью и силой света следующим выражением:
B=I/p^2 (1)
где B- яркость, Кд/м2, I- сила света, Кд, p - шаг пикселей, м.
С яркостью все понятно. Для уличных экранов яркость нормируется в пределах 6 - 8 ККд/м2, а для экранов в помещениях - 2 ККд/м2 (см. статью "Скан vs статика").
Шаг пикселей. Прошли те времена, когда шаг пикселей в светодиодных экранах, табло и строках составлял 20 - 25 мм (см. статью "Эволюция светодиодных строк"). Сейчас в уличных экранах используется пиксель 10 или 5 мм. Про indoor экраны умолчим.
Теперь, по формуле (1) можно определить и силу света пикселя. Для уличного экрана с яркостью 8 ККд/м2 и шагом пикселей 10 мм потребуется сила света 0,8 Кд, а для шага 5 мм - 0,2 Кд. Для того, чтобы узнать реальную силу света светодиода, в данном конкретном случае светодиода CLX6A-FKB нужно обратиться к люмен-амперным характеристикам.
Люмен-амперная характеристика светодиодов
В данных на светодиоды приводится люмен-амперная характеристика. Выглядит она так:
Относительная сила света нормируется при токе 20 ма. Для красного светодиода зависимость силы света от тока практически линейна. Для синего и зеленого светодиодов эта зависимость нелинейна, а именно, с увеличением тока эффективность зеленого и синего светодиодов падает, а с уменьшением - растет.
Расчет силы света
Для начала вернемся к балансу белого цвета для равноэнергетической точки Е (см. статью "Магические числа или баланс белого цвета"). Длина волны кристаллов данного светодиода составляет 470, 530 и 622 нм. Тогда баланс белого должен быть следующим:
We = 0,32R + 0,59G + 0,09B (2)
Коэффициенты в этом уравнении и есть относительная сила света.
Суммарная сила света для тока 20 ма составляет 0,7+1,4+0,4=2,5 Кд. Если не регулировать силу света отдельных кристаллов светодиода, баланс белого будет следующим:
W = 0,28R + 0,56G + 0,16B (3)
Для того, чтобы выйти на силу света 0,8 Кд с требуемым балансом, нужно умножить коэффициенты из (2) на 0,8 Кд:
We=0,32*0,8 + 0,59*0,8 + 0,09*0.8 = 0.26 + 0.47 + 0.07 = 0,8 Кд
Как изменить силу света? Это можно сделать двумя путями: широтно-импульсной (число-импульсной) модуляцией - ШИМ или изменением тока.
ШИМ сугубо линейно регулирует силу света. Коэффициенты ШИМ определяются соотношением требуемой силы света к исходной (в данном примере при токе 20 ма):
Kr = 0,26/07 = 0,37; Kg = 0,47/1,4 = 0,34; Kb = 0,07/0,4 = 0,18
Эти же коэффициенты определяют соотношение мощностей (см. статью "Энергетика светодиодного пикселя. Часть 1. Электричество"):
Р(20 ма) = 15 + 22 + 12 = 48 мвт
Если силу света нужно уменьшить более, чем в два раза относительно максимальной силы света (R(50 ма) = 1,75 Кд, G(35 ма) = 1,96 Кд, B(35 ма) = 0,56 Кд), то, для экономии драйверов, можно использовать сканирование (см. статью "Скан vs статика").
Как рассчитать ток светодиода, требуемый для заданной силы света? Проще всего сделать это по люмен-амперной характеристике. Управление по току более выгодно, чем с помощью ШИМ, так как эффективность синего и зеленого светодиодов повышается с уменьшением тока. При этом не следует забывать об ограничениях на минимальный ток (см. статью "Энергетика светодиодного пикселя. Часть 1. Электричество"). Этот способ более трудоемок, чем ШИМ (в частности он требует изменений в аппаратной части) и поэтому, к сожалению, менее распространен.
Для предустановки параметров светодиодного экрана, в частности таких, как яркость и баланс белого, существуют специализированные программы, например Led Studio.