औद्योगिक कैमरों का उपयोग करके कार्य करना पिक्सेल-दर-पिक्सेल चमक और वर्णकता कैलिब्रेशन पर 4K COB LED डिस्प्ले पारंपरिक SMD कैलिब्रेशन की तुलना में बहुत अधिक जटिल है।
चुनौती दो प्रौद्योगिकियों के एक साथ ओवरलैपिंग से उत्पन्न होती है:
इनके संयुक्त प्रभाव से प्रकाशिक इमेजिंग, गति नियंत्रण और कैलिब्रेशन एल्गोरिदम सभी अपनी सीमाओं पर पहुँच जाते हैं।
पारंपरिक SMD डिस्प्ले के विपरीत, COB पैनल अलग-अलग बिंदु प्रकाश स्रोतों की तरह व्यवहार नहीं करते हैं। बल्कि, वे प्रकाशिक प्रसार परतों के साथ लगातार सतह उत्सर्जकों की तरह व्यवहार करते हैं। एक बार इंजीनियर P1.25 या उससे छोटे पिक्सेल पिच के साथ इसे जोड़ देते हैं, तो मानक LED कैलिब्रेशन विधियाँ अब विश्वसनीय रूप से काम नहीं करती हैं।
नीचे आधुनिक उच्च-स्तरीय COB कैलिब्रेशन प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले पूर्ण इंजीनियरिंग कार्यप्रवाह का विवरण दिया गया है।
औद्योगिक कैमरा पूरे कैलिब्रेशन प्रणाली का मुख्य घटक है।
एक 4K COB डिस्प्ले में लाखों घनी रूप से पैक किए गए पिक्सेल होते हैं, इसलिए कैमरा को अत्यधिक सटीकता के साथ बहुत सूक्ष्म चमक और रंग भिन्नताओं को कैप्चर करना आवश्यक है।
| पैरामीटर | 4K COB कैलिब्रेशन आवश्यकता | अनुशंसित विनिर्देश |
|---|---|---|
| संकल्प | मॉड्यूल-स्तरीय सूक्ष्म विवरण को कैप्चर करना आवश्यक है | ≥12 MP |
| सेंसर प्रकार | कम-ग्रे कैप्चर के लिए उच्च संवेदनशीलता | ≥1-इंच सेंसर |
| गतिशील सीमा | कम-ग्रे विवरण को संरक्षित रखना | ≥12-बिट (14-बिट वरीयता दी जाती है) |
| स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया | मानव दृष्टि के धारणा के अनुरूप | CIE 1931 XYZ कैलिब्रेशन समर्थन |
| डेटा इंटरफ़ेस | विशाल वास्तविक-समय डेटा को संभालना | 10 गीगाबिट ईथरनेट / कैमरा लिंक / कोएक्सप्रेस |
| लेंस प्रकार | विकृति को न्यूनतम करना | टेलीसेंट्रिक या अत्यंत कम विकृति वाला लेंस |
आमतौर पर उच्च-स्तरीय सेंसर में शामिल हैं:
जिनका रिज़ॉल्यूशन लगभग 4096×3000 होता है।
एक 4K COB डिस्प्ले में अक्सर पिक्सेल पिच P1.25 से छोटा होता है।
उदाहरण के लिए, 320×180 मिमी माप का एकल मॉड्यूल में पहले से ही 25,000 से अधिक पिक्सेल शामिल हो सकते हैं।
सटीक कैलिब्रेशन प्राप्त करने के लिए, इंजीनियरों को आमतौर पर निम्नलिखित की आवश्यकता होती है:
प्रत्येक LED उत्सर्जन क्षेत्र को कम से कम 3×3 कैमरा पिक्सेल घेरना चाहिए।
यह नाइक्विस्ट सैंपलिंग सिद्धांत का अनुसरण करता है और प्रणाली को निम्नलिखित का सही ढंग से पता लगाने की अनुमति देता है:
पर्याप्त प्रकाशिक नमूनाकरण घनत्व के बिना, कैलिब्रेशन की शुद्धता तेज़ी से कम हो जाती है।
एक कैमरा आमतौर पर 4K डिस्प्ले के पूरे क्षेत्र को पर्याप्त सटीकता के साथ कैप्चर नहीं कर सकता है।
इसलिए, कैलिब्रेशन प्रणालियाँ उच्च सटीकता वाले गति प्लेटफ़ॉर्मों पर निर्भर करती हैं।
विशिष्ट विन्यासों में शामिल हैं:
इन प्रणालियों की पुनरावृत्ति क्षमता ±5 μm से भी बेहतर होनी चाहिए।
बड़े डिस्प्ले के स्कैनिंग के दौरान, प्रणाली एकाधिक अतिव्यापी छवि क्षेत्रों को कैप्चर करती है और बाद में उन्हें संगणनात्मक रूप से एक साथ जोड़ देती है।
विश्वसनीय सिलाई सुनिश्चित करने के लिए:
COB कम-ग्रे कैलिब्रेशन वातावरणीय प्रकाश के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है।
इसलिए, कैलिब्रेशन सामान्यतः एक नियंत्रित डार्करूम के अंदर निम्नलिखित परिस्थितियों में किया जाता है:
यहाँ तक कि सूक्ष्मतम अवांछित प्रतिबिंब भी कम चमक वाले मापनों को विकृत कर सकते हैं।
यह एकमात्र सबसे बड़ा अंतर है।
| विशेषता | SMD LED | COB LED |
|---|---|---|
| उत्सर्जन प्रकार | बिंदु प्रकाश स्रोत | सतह प्रकाश स्रोत |
| पिक्सेल सीमा | तीव्र और स्पष्ट | मृदु और प्रसारित |
| प्रकाशिक व्यवहार | लगभग-लैम्बर्टियन | रेजिन वक्रता के कारण प्रभावित |
| कम-ग्रे उपस्थिति | दृश्यमान बिंदु | चिकनी सतह उत्सर्जन |
पारंपरिक SMD कैलिब्रेशन एल्गोरिदम प्रत्येक LED पैकेज के केंद्र का पता लगाने पर भारी निर्भरता रखते हैं।
यह विधि COB के साथ विफल हो जाती है।
क्योंकि COB निरंतर फॉस्फर और एनकैप्सुलेशन परतों का उपयोग करता है, प्रकाश पड़ोसी क्षेत्रों में फैल जाता है। पिक्सेल सीमाएँ स्पष्ट रूप से परिभाषित होने के बजाय धुंधली हो जाती हैं।
केंद्र-बिंदु का पता लगाने के बजाय, COB कैलिब्रेशन प्रणालियाँ निम्नलिखित का उपयोग करती हैं:
ये विधियाँ प्रत्येक पिक्सेल के प्रभावी प्रकाशिक केंद्र का अधिक सटीक अनुमान लगाती हैं।
इसके अतिरिक्त, फॉस्फ़र की असमान मोटाई एकल पिक्सेल क्षेत्र के भीतर आंतरिक चमक प्रवणताएँ उत्पन्न कर सकती है।
इसलिए, एल्गोरिदम अक्सर एकल-बिंदु मापनों पर निर्भर नहीं रहते, बल्कि भारित क्षेत्रीय औसत की गणना करते हैं।
COB कॉन्ट्रास्ट प्रदर्शन PCB सतह की कालिमा पर भारी निर्भरता रखता है।
हालाँकि, विभिन्न PCB बैचों में अक्सर स्पष्ट रंग भिन्नता देखी जाती है।
कुछ आधार सतहें निम्नलिखित से अधिक हो सकती हैं:
δE > 3
प्रकाशन शुरू होने से भी पहले।
इसलिए, आधुनिक कैलिब्रेशन प्रणालियाँ निम्नलिखित को भी कैप्चर करती हैं:
फिर यह एल्गोरिदम केवल उत्सर्जित प्रकाश के लिए ही नहीं, बल्कि पृष्ठभूमि की सतह प्रतिबिंब क्षमता के लिए भी क्षतिपूर्ति करता है।
यह उच्च-विपरीतता एचडीआर अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है।
एक पूर्ण 4K COB डिस्प्ले का सीधा एकल-शॉट कैलिब्रेशन आमतौर पर अव्यावहारिक होता है।
इसके बजाय, इंजीनियर एक पदानुक्रमित कार्यप्रवाह का उपयोग करते हैं।
कैमरा निकट की दूरी से व्यक्तिगत मॉड्यूल्स को कैप्चर करता है।
प्रारूपिक दूरी:
इस चरण में, प्रणाली उत्पन्न करती है:
कैमरा पीछे की ओर और अधिक दूरी पर जाता है और एक साथ कई कैबिनेट्स को कैप्चर करता है।
प्रारूपिक दूरी:
इस चरण में निम्नलिखित का सुधार किया जाता है:
अंत में, एक वाइड-एंगल सिस्टम पूर्ण प्रदर्शन को कैप्चर करता है।
प्रारूपिक दूरी:
इस चरण में निम्नलिखित की भरपाई की जाती है:
कभी-कभी उच्च संकल्प वाले कैमरे भी छोटे-छोटे COB पिक्सेल्स को पूर्णतः हल नहीं कर पाते हैं।
इन मामलों में, इंजीनियर कंप्यूटेशनल अति-संकल्प तकनीकों का उपयोग करते हैं।
विधियाँ इस प्रकार हैं:
कैमरा एक्सपोज़र के बीच भौतिक रूप से पिक्सेल के अंशों द्वारा विस्थापित होता है।
तत्पश्चात सॉफ़्टवेयर गणनात्मक रूप से उच्च संकल्प वाले चमक वितरण का पुनर्निर्माण करता है।
यह बिना अत्यधिक महंगे सेंसरों की आवश्यकता के ही परिशुद्धता में काफी सुधार करता है।
सिस्टम पहले निम्नलिखित के बीच पिक्सेल-टू-पिक्सेल मैपिंग स्थापित करता है:
इंजीनियर आमतौर पर विकृति सुधार के साथ शतरंज बोर्ड कैलिब्रेशन लक्ष्यों का उपयोग करते हैं।
COB के धुंधले प्रकाशिक किनारों के लिए, सिस्टम लागू करता है:
पिक्सेल क्षेत्रों की सटीक पहचान करने के लिए।
प्रत्येक LED पिक्सेल के लिए, प्रणाली निम्नलिखित को कैप्चर करती है:
एचडीआर बहु-एक्सपोज़र इमेजिंग का उपयोग करके, जिसमें शामिल है:
इससे हाइलाइट और शैडो दोनों की जानकारी संरक्षित रहती है।
औद्योगिक कैमरे सीधे सत्य वर्णता मान आउटपुट नहीं करते हैं।
इसलिए, इंजीनियर कैमरा प्रतिक्रिया को निम्नलिखित का उपयोग करके कैलिब्रेट करते हैं:
यह सेंसर आरजीबी डेटा को सीआईई एक्सवाईजेड रंग स्थान में परिवर्तित करता है।
सिस्टम प्रत्येक पिक्सेल के लिए कैलिब्रेशन लुकअप टेबल उत्पन्न करता है।
एल्गोरिदम आमतौर पर सभी पिक्सेल्स को सबसे कम अनुमेय संदर्भ बिंदु के सापेक्ष सामान्यीकृत करता है।
सिस्टम लक्ष्य व्हाइट पॉइंट और रंग तापमान के साथ पिक्सेल्स को संरेखित करने के लिए आरजीबी गेन्स को समायोजित करता है।
क्योंकि COB एनकैप्सुलेशन परतें निरंतर होती हैं, आसन्न पिक्सेल एक-दूसरे को प्रकाशिक रूप से प्रभावित करते हैं।
इससे प्रकाशिक क्रॉसटॉक (optical crosstalk) उत्पन्न होता है।
इसे सुधारने के लिए, उन्नत प्रणालियाँ निम्नलिखित लागू करती हैं:
अतिव्यापित प्रकाश योगदानों को अलग करने के लिए।
यह चरण अत्यंत सूक्ष्म-पिच डिस्प्ले के लिए महत्वपूर्ण है।
सुधार गुणांक उत्पन्न करने के बाद, प्रणाली उन्हें निम्नलिखित में अपलोड करती है:
फिर डिस्प्ले का सत्यापन परीक्षण किया जाता है।
विशिष्ट प्रदर्शन लक्ष्यों में शामिल हैं:
| मीट्रिक | लक्ष्य |
|---|---|
| चमक समानता | ≥95% |
| रंगत स्थिरता | δE ≤ 1.5 |
| निम्न-शेड रैखिकता | 32 ग्रेस्केल से नीचे कोई दृश्यमान चरणीयता नहीं |
तुलना के लिए, अकैलिब्रेटेड डिस्प्ले अक्सर केवल 70–80% चमक समानता दिखाते हैं।
| चुनौती | मूल कारण | इंजीनियरिंग समाधान |
|---|---|---|
| निम्न-शेड झिलमिलाहट | निम्न-धारा स्थिरता में कमी | एक्सपोज़र को रिफ्रेश साइकिल्स के साथ सिंक्रनाइज़ करें |
| दृश्य-कोण के आधार पर रंग परिवर्तन | रेजिन अपवर्तन प्रभाव | बहु-कोण LUT कॉम्पेंसेशन |
| तापमान प्रवाह | कैलिब्रेशन के दौरान तापमान में वृद्धि | 30-मिनट का तापीय स्थिरीकरण |
| मोआरे पैटर्न | सेंसर ग्रिड हस्तक्षेप | हल्का कैमरा झुकाव या ऑप्टिकल LPF |
| विशाल 4K डेटा मात्रा | प्रति-पिक्सेल LUT का विशाल आकार | लॉसलेस संपीड़न और वास्तविक समय में डीकंप्रेशन |
पारंपरिक SMD कैलिब्रेशन मुख्य रूप से विविध बिंदु-स्रोत सुधार पर केंद्रित होता है।
COB कैलिब्रेशन के अतिरिक्त प्रबंधन करना आवश्यक है:
जब इंजीनियर एक 4K डिस्प्ले में इन कारकों को लाखों पिक्सेलों के साथ संयोजित करते हैं, तो कैलिब्रेशन एक बहु-विषयक प्रणाली बन जाता है जिसमें शामिल हैं:
यही कारण है कि उच्च-स्तरीय COB कैलिब्रेशन प्रणालियाँ आज LED डिस्प्ले उद्योग में सबसे तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण क्षेत्रों में से एक बनी हुई हैं।
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