LED色度學(xué)基本知識(shí)課件

1、色度學(xué)的基本知識(shí)在LED上的應(yīng)用一.概述 LED輻射的特性,決定了它的單色性 Eg=eV=h, =1240/EgEg:躍遷能級(jí)間的能量差,V:躍遷能級(jí)間的電位差,e:電子電荷,h:普朗克常數(shù),:輻射波長(zhǎng)的頻率 不同摻雜的p-n結(jié),E不同,產(chǎn)生不同顏色的輻射.常用各個(gè)顏色LED的峰值波長(zhǎng)材料顏色峰值波長(zhǎng)(nm)功率效率(%)GaAs:Si紅外95012.0AlGaAs(鋁鎵砷)紅6503.0Ga0.6As0.4P(磷化鎵砷)紅6600.6Ga0.35As0.65P (磷化鎵砷)橙6320.6Ga0.15As0.85P (磷化鎵砷)黃5900.1GaP:N(稼磷氮)綠5700.3SiC(碳化硅)藍(lán)

2、4700.02GaN(氮化鎵)藍(lán)4650.01LED光譜圖白光的產(chǎn)生 1)用紅(R),綠(G),蘭(B)三色混合.(加色法)RGB混色在色品圖上的表現(xiàn)2)用藍(lán)光LED+黃色熒光粉YAG（BY法） 在480nm處有低谷熒光粉的進(jìn)步變色燈中的減色法,白光透過(guò)三種顏色的濾色片后變成黑色.二.LED常用的色度指標(biāo)1.色溫和相關(guān)色溫 發(fā)光體發(fā)出顏色與黑體(基準(zhǔn)照明體)發(fā)出相同時(shí),黑體的溫度稱為發(fā)光體的顏色溫度簡(jiǎn)稱色溫.相關(guān)色溫CCT色品圖中的等色溫軌跡自然界的色溫光源中常用的色溫分檔(GB50034-2019):注意:各國(guó)的分檔略有差別.分組色表CCT(K)適用場(chǎng)所舉例I暖5300熱加工高照度場(chǎng)所2.顯

3、色指數(shù)Ra 對(duì)LED要特別關(guān)注特殊顯色指數(shù)中的R9.Ra的得來(lái)Ra的計(jì)算1)分別計(jì)算8塊色板(i)在標(biāo)準(zhǔn)光源r和被計(jì)算光源k照明下的色差E: Ei=(ur,i-uk,i)2+(vr,i-vk,i)2+(wr,i-wk,i)21/2 =ui2+ vi2 + wi21/2 計(jì)算對(duì)某個(gè)樣品的顯色指數(shù)Ri: Ri=100-4.6 Ei式中,4.6是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熒光燈Ra=50時(shí)的調(diào)整系數(shù).對(duì)1-8個(gè)樣品的一般顯色指數(shù)Ra: Ra= Ri/8.關(guān)于特殊顯色指數(shù)R i數(shù)值的感性說(shuō)明: Ei的單位是NBS色差單位,Ri的數(shù)值1(1%)相當(dāng)于0.22個(gè)NBS色差單位. Ri相差5就是1個(gè)NBS單位.那么1個(gè)NBS單

4、位代表什么呢?1個(gè)NBS單位即Ei=1,相當(dāng)于最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下人眼能感知恰可察覺(jué)的5倍, 0.2個(gè)NBS色差單位是剛好能察覺(jué). Ri的數(shù)值差1是可以識(shí)別的.1個(gè)NBS單位相當(dāng)于色度坐標(biāo)0.0015-0.0025的x,y的色度變化.用BY法得到照明LED缺乏紅光,R9呈負(fù)值,往往達(dá)到-2530的水平,影響顯色指數(shù)達(dá)80.請(qǐng)看DOE規(guī)定的LED燈泡數(shù)據(jù):3.色坐標(biāo) 顏色的定量表述離不開(kāi)眼睛，眼睛才能看到萬(wàn)物！ 與光感受的眼球上的分布 眼睛內(nèi)有錐狀和桿狀兩種視覺(jué)細(xì)胞。兩種不同視覺(jué)細(xì)胞的光譜光視效率 明視覺(jué):555nm; 暗視覺(jué):507nm.眼睛內(nèi)錐狀視覺(jué)細(xì)胞的特點(diǎn)之一。 錐狀細(xì)胞中有視紅質(zhì)視綠質(zhì)和視藍(lán)

5、質(zhì)?？吹轿矬w顏色。 錐狀細(xì)胞對(duì)顏色的分辨就是色度學(xué)的基礎(chǔ)。 物體的顏色應(yīng)由眼睛定義的,不是天生的。顏色的辨別定量肯定與視覺(jué)細(xì)胞的分布有關(guān)。先后有2和10的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。原因見(jiàn)圖。將顏色用數(shù)字表達(dá)出來(lái)，目的： 計(jì)算測(cè)量配色比較等。將顏色用數(shù)字表示的基礎(chǔ)是： 1)顏色中有三個(gè)顏色：RGB是不能從其它顏色中混合出來(lái)的,稱三種基色； 2)任何其它顏色C都可以用紅(R)綠(G)藍(lán)(B)三原色相加混合出來(lái)。 C=R+G+B三個(gè)原色和它們的光譜 曾經(jīng)將三個(gè)原色選650nm,530nm,460nm(1929)和630nm,542nm,460nm(1931)真實(shí)的光.但在匹配某些顏色時(shí)和計(jì)算中出現(xiàn)了負(fù)值。 為此必須

6、選擇實(shí)際不存在的另外三個(gè)原色。 實(shí)線:1931(2); 虛線:1964(10).使新的三原色在色度圖上符合以下要求： 1）包含整個(gè)光譜軌跡，且為正值； 2）光譜軌跡在540nm-700nm在色度圖中是直線,兩種顏色混合可以得到兩色之間的各種顏色。 3)規(guī)定的視場(chǎng)1931年是2,1964年是10. 2內(nèi)都是錐狀細(xì)胞,中心視覺(jué),無(wú)桿狀細(xì)胞; 10內(nèi)更接近實(shí)際,有部分邊緣的錐狀細(xì)胞.顏色量度的形象比喻三刺激值X,Y,Z的計(jì)算 X= ()x Y=()y Z=()z():與被研究對(duì)象的光譜分布,如光源是相對(duì)光 譜能量分布,反/透射材料是光譜反/透射分布. ()=()S()-Y是物體的透光率; ()=()

7、S()-Y是物體的反光率; ()=()S()-Y是物體的亮度因數(shù).3)色坐標(biāo)x,y,z的計(jì)算 x= X/(X+Y+Z) y=Y/(X+Y+Z) z=Z/(X+Y+Z)1931年2視場(chǎng)的色品圖色品圖上的黑體軌跡1931色品圖的不足-不均勻色空間 與一個(gè)顏色有相同色差值的軌跡是橢圓; 不同顏色,相同色差,在圖中反映的距離不同,得到一個(gè)個(gè)大小不同的橢圓;為了使色差相同點(diǎn)形成圓形,不同顏色的色差有相同的表現(xiàn),進(jìn)行坐標(biāo)變換后,就可以得到-均勻色空間.其中DOE推薦的是CIE的1976uv均勻色空間, u,v和X,Y間的坐標(biāo)變換: u=4X/(X+15Y+3Z) v=9Y/(X+15Y+3Z)色差0.00

8、7在CIE76年均勻色空間u,v圖中的表示,是一個(gè)圓.三。LED的色特性 1.為什么要重視LED的色- 光色的變化遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)光源!！ 新的時(shí)候變化（結(jié)溫） -結(jié)溫增高后的光譜變化(藍(lán)移); -自身的色不均勻色不均勻性造成的照明效果的低劣光衰問(wèn)題溫度促使光通的變化 熱冷比的曲線熒光粉涂布方式的不同光衰后老化的變化 DOE規(guī)定光衰后期的色坐標(biāo)變化圖2.LED的光譜 BY法的白色LED光譜 RGB三基色混色白光的光譜 采用RGB單色LED得到。 這種RGB分開(kāi)的光譜看顏色還行,但算Ra就很差,這就是要更改計(jì)算Ra方法的原由. 辦法就是另立一套考慮該因素后的標(biāo)準(zhǔn)色板. 3。白光LED色坐標(biāo)的劃分LED

9、色坐標(biāo)在1964年均勻色坐標(biāo)中的表示BIN的劃分 深色的是ANSI的要求4。色差和色變化的規(guī)定 LED一顆中的顏色變化DOE規(guī)定,新的產(chǎn)品,u和v的變化0.004;產(chǎn)品在壽終時(shí),u和v的變化0.007. u, v為0.004和0.007化為x,y的數(shù)值和意義得x=0.0156, y=0.0161. 在6500K處, u, v為0.004時(shí), x=0.0110, y=0.0117. u, v為0.004和0.007化為x,y的數(shù)值和意義 結(jié)論: x, y 的值 u, v的值； 高色溫處的要求更高； 相當(dāng)于5-6個(gè)NBS色差,容易察覺(jué)。5。BY法白光LED顯色性的問(wèn)題 480nm的凹谷使N0.5，