LED色度学基本知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,色度学的基本知识,在,LED,1,一,.,概述,LED,辐射的特性,决定了它的单色性,E,g,=e,V,=h, =1240/,E,g,E,g,:,跃迁能级间的能量差,V:,跃迁能级间的电位差,e:,电子电荷,h:,普朗克常数,:,辐射波长,的频率,不同掺杂的,p-n,结,E,不同,产生不同颜,色的辐射,.,2,常用各个颜色,LED,的峰值波长,材料,颜色,峰值波长,(nm),功率效率,(%),GaAs:Si,红外,950,12.0,AlGaAs(,铝镓砷,),红,650,3.0,Ga,0.6,As,0.4,P(,磷化镓砷,),红,660,0.6,Ga,0.35,As,0.65,P (,磷化镓砷,),橙,632,0.6,Ga,0.15,As,0.85,P (,磷化镓砷,),黄,590,0.1,GaP:N(,稼磷氮,),绿,570,0.3,SiC(,碳化硅,),蓝,470,0.02,GaN(,氮化镓,),蓝,465,0.01,3,LED,光谱图,4,白光的产生,1),用红,(R),绿,(G),兰,(B),三色混合,.(,加色法,),5,RGB,混色在色品图上的表现,6,2),用蓝光,LED+,黄色荧光粉,YAG,（,BY,法）,在,480nm,处有低谷,7,荧光粉的进步,8,变色灯中的减色法,白光透过三种颜色的滤,色片后变成黑色,.,9,二,.LED,常用的色度指标,1.,色温和相关色温,发光体发出颜色与,黑体,(,基准照明体,),发,出相同时,黑体,的温度称为发光体的颜色温,度简称,色温,.,10,相关色温,CCT,11,色品图中的等色温轨迹,12,自然界的色温,13,光源中常用的色温分档,(GB50034-2004):,注意,:,各国的分档略有差别,.,分组,色表,CCT(K),适用场所举例,I,暖,5300,热加工,高照度场所,14,2.,显色指数,Ra,对,LED,要特别关注特殊显色指数中的,R9.,15,Ra,的得来,16,Ra,的计算,1),分别计算,8,块色板,(i),在标准光源,r,和被计算光源,k,照明下的色差,E:,Ei=(u,r,i,-u,k,i,),2,+(v,r,i,-v,k,i,),2,+(w,r,i,-w,k,i,),2,1/2,=u,i,2,+ v,i,2,+ w,i,2,1/2,计算对某个样品的显色指数,Ri:,Ri=100-4.6,Ei,式中,4.6,是对标准荧光灯,Ra=50,时的调整系数,.,对,1-8,个样品的一般显色指数,Ra:,Ra=,Ri/8.,17,关于特殊显色指数,R i,数值的感性说明,:,Ei,的单位是,NBS,色差单位,Ri,的数值,1(1%),相当于,0.22,个,NBS,色差单位,. Ri,相差,5,就是,1,个,NBS,单位,.,那么,1,个,NBS,单位代表什么呢,?,1,个,NBS,单位即,Ei=1,相当于最优实验条件,下人眼能感知恰可察觉的,5,倍,0.2,个,NBS,色,差单位是刚好能察觉,.,Ri,的数值差,1,是可以,识别的,.,1,个,NBS,单位相当于色度坐标,0.0015-0.0025,的,x,y,的色度变化,.,18,用,BY,法得到照明,LED,缺乏红光,R9,呈负值,往往达到,-2530,的水平,影响显色指数达,80.,请看,DOE,规定的,LED,灯泡数据,:,19,3.,色坐标,颜色的定量表述离不开眼睛，眼睛才能,看到万物！,与光感受的眼球上的分布,眼睛内有,锥状,和,杆状,两种视觉细胞。,20,两种不同视觉细胞的光谱光视效率,明视觉,:555nm;,暗视觉,:507nm.,21,眼睛内锥状视觉细胞的特点之一。,锥状细胞中有视红质,视绿质和视蓝质。,看到物体颜色。,锥状细胞对颜色的分辨就是色度学的基础。,物体的颜色,应由眼睛定义的,不是天生的。,22,颜色的辨别,定量肯定与视觉细胞的分布有关。,先后有,2,和,10,的实验数据。原因见图。,23,将颜色用数字表达出来,，目的：,计算,测量,配色,比较等。,将颜色用数字表示的基础是：,1),颜色中有三个颜色：,RGB,是不能从其它,颜色中混合出来的,称三种基色；,2),任何其它颜色,C,都可以用红,(R),绿,(G),蓝,(B),三原色相加混合出来。,C=R+G+B,24,三个原色和它们的光谱,曾经将三个原色选,650nm,530nm,460nm,(1929),和,630nm,542nm,460nm,(1931),真实的光,.,但在匹配,某些颜色时和计算中出现了负值。,25,为此必须选择,实际不存在的另外三个原色,。,实线,:1931(2,),;,虚线,:1964(10,),.,26,使新的三原色在色度图上符合以下要求：,1,）包含整个光谱轨迹，且为正值；,2,）光谱轨迹在,540nm-700nm,在色度图中,是直线,两种颜色混合可以得到两色之间的,各种颜色。,3),规定的视场,1931,年是,2,1964,年是,10,.,2,内都是锥状细胞,中心视觉,无杆状细,胞,;,10,内更接近实际,有部分边缘的锥状细,胞,.,27,颜色量度的形象比喻,28,三刺激值,X,Y,Z,的计算,X=, ()x,Y=,()y,Z=,()z,():,与被研究对象的光谱分布,如光源是相对光,谱能量分布,反,/,透射材料是光谱反,/,透射分布,.,()=()S()-Y,是物体的透光率,;,()=()S()-Y,是物体的反光率,;,()=()S()-Y,是物体的亮度因数,.,29,3),色坐标,x,y,z,的计算,x= X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z),z=Z/(X+Y+Z),30,1931,年,2,视场的色品图,31,色品图上的黑体轨迹,32,1931,色品图的不足,-,不均匀色空间,与一个颜色有相同色差值的轨迹是椭圆,;,不同颜色,相同,色差,在图中反映的,距离不同,得到一个,个大小不同的椭圆,;,33,为了使色差相同点形成圆形,不同颜色的色差有,相同的表现,进行坐标变换后,就可以得到,-,均匀,色空间,.,其中,DOE,推荐的是,CIE,的,1976uv,均匀色,空间, u,v,和,X,Y,间的,坐标变换,:,u=4X/(X+15Y+3Z),v=9Y/(X+15Y+3Z),34,色差,0.007,在,CIE76,年均匀色空间,u,v,图中,的表示,是一个圆,.,35,三。,LED,的色特性,1.,为什么要重视,LED,的色,-,光色的变化远大于传统光源,!,！,新的时候变化（结温）,-,结温增高后的光谱变化,(,蓝移,);,-,自身的色不均匀,36,色不均匀性造成的照明效果的低劣,37,光衰问题,温度促使光通的变化,热冷比的曲线,荧光粉涂布方式,的不同,38,光衰后老化的变化,DOE,规定光衰后期的色坐标变化图,39,2.LED,的光谱,BY,法的白色,LED,光谱,40,RGB,三基色混色白光的光谱,采用,RGB,单色,LED,得到。,这种,RGB,分开的光谱看颜色还行,但算,Ra,就,很差,这就是要更改计算,Ra,方法的原由,.,办法就是另立一套考虑该因素后的标准色板,.,41,3,。白光,LED,色坐标的划分,42,LED,色坐标在,1964,年均匀色坐标中的表示,43,BIN,的划分,深色的是,ANSI,的要求,44,4,。色差和色变化的规定,LED,一颗中的颜色变化,DOE,规定,新的产品,u,和,v,的变化,0.004;,产品在寿终时,u,和,v,的变化,0.007.,45,u,v,为,0.004,和,0.007,化为,x,y,的数值,和意义,得,x=0.0156,y=0.0161,.,在,6500K,处,u,v,为,0.004,时,x=0.0110,y=0.0117,.,u,v,为,0.004,和,0.007,化为,x,y,的数值,和意义,结论,:,x,y,的值, ,u,v,的值；,高色温处的要求更高；,相当于,5-6,个,NBS,色差,容易察觉,。,46,5,。,BY,法白光,LED,显色性的问题,480nm,的凹谷使,N0.5,，,6,两块板的显色受,到影响。,47,6.,物体的色再现,与物体表面的光谱反射率和光源光谱有光,光,不一定显色差的光表现不好,.,看,5500K,色温的,LED,表现,差于阳光 极差,48,绿色也差 优于阳光,结论,:,不是说,CRI,差一点的都不可用,需要发,现它的使用对象,.,49,7.,人的喜爱色温,1941 Kruithof,图,50,谢 谢,!,51,