色彩知識(shí)與白光LED課件

1、2019.07.23BMTC R&D Center James 色彩知識(shí)與白光LED1培訓(xùn)大綱色彩的相關(guān)知識(shí)12白光LED11.色彩的相關(guān)知識(shí)光1 光的電磁波理論與量子理論相輔相成 電磁波理論：圓滿解釋光的傳遞和干涉的現(xiàn)象 量子理論：成功解釋光子如何激發(fā)電子的現(xiàn)象（光電效應(yīng)）2人眼最敏感的光波長(zhǎng)人類(lèi)的眼睛至少能感知到波長(zhǎng)為380-780奈米（nm）的磁性光譜,而最為敏感的光波長(zhǎng)為555奈米（nm） 。眼睛的敏感曲線圖如下 ：3CIE 1931 Chromaticity Diagram (x, y)由CIE於1931年所制定. 將所有可見(jiàn)顏色用 xy 座標(biāo)方式表現(xiàn).單一波長(zhǎng)顏色位於最周?chē)?4CI

2、E 1931 以后的發(fā)展CIE 1931 x*y*z表色系統(tǒng)：以2視野為基礎(chǔ)，可應(yīng)用至4 視野。CIE 1960 “UCS”色度坐標(biāo)：色差程度在（u,v）色度坐標(biāo)上為等距離。CIE 1964 X10Y10Z10輔助表色系統(tǒng)：10視野。CIE 1976 L*u*v表色系統(tǒng)：UCS色度坐標(biāo)（u,v）。 （u,v）=（u,1.5v)CIE 1976 L*a*b表色系統(tǒng): 色差程度為等距離，且為直角坐標(biāo)。色坐標(biāo)測(cè)量原理首先測(cè)量在每一波長(zhǎng)的光強(qiáng)度, 再經(jīng)由相應(yīng)的函數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)為色坐標(biāo) CIE 1931 2-deg. matching functions 56顏色區(qū)域敏感人眼對(duì)于每個(gè)區(qū)域的顏色變化敏感度不同延

3、生出CIE 1976 Chromaticity Diagram (u, v). 色調(diào)與飽和度7波長(zhǎng)與純度判斷方式8峰波長(zhǎng) (peak wavelength), p: 強(qiáng)度最高處之波長(zhǎng).主波長(zhǎng) (dominant wavelength), d: 從 (1/3, 1/3) 處拉一直線, 經(jīng)過(guò)色坐標(biāo), 與邊緣交界處即是.純度 (purity) = a/b, 即與邊緣距離的比例.(1/3, 1/3)d = 530 nmab波長(zhǎng)強(qiáng)度High purityLow purityp色溫與相關(guān)色溫 I9色溫(color temperature, CT) 是根據(jù) black body radiation 的光顏色

4、所定義.當(dāng)某色坐標(biāo)不在色溫在線時(shí), 最接近的色溫即是相關(guān)色溫 (correlated color temperature, CCT).色溫與相關(guān)色溫 II10相關(guān)色溫 (correlated color temperature, CCT) 是從1960 Chromaticity Diagram (u, v) 所定. 切線與色溫線垂直.黑體輻射軌跡11色溫可以通過(guò)下面的公式計(jì)算得出不同色溫光譜12不同的色溫有著不同的光譜 顯色指數(shù) (CRI)13 Color Rendering Index (CRI) 是用來(lái)判斷光源的照明”質(zhì)量”的指針. 將待測(cè)光源與同色溫的標(biāo)準(zhǔn)光源 (black body r

5、adiation 或 simulated daylight) 照于8種標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品, 然后比較其顏色不同, 經(jīng)計(jì)算得到Ei. 將8種顏色的Ei經(jīng)由以下公式計(jì)算后, 得到的Ra值, 即一般所說(shuō)的CRI. CRI最高是100.Light SourceCRI日光100白熾燈95螢光燈60-95使用螢光粉的LED55-95High CRILow CRICRI 計(jì)算方式14 以 CIE1964 W*U*V* uniform color space 為準(zhǔn), 決定待測(cè)光源的 CCT. 當(dāng) CCT 5000 K 時(shí), 以 black body 當(dāng)對(duì)照, 否則使用 CIE illuminant D. 無(wú)論何種當(dāng)

6、對(duì)照, 色溫須與待測(cè)光源相同. 將 chromatic adaptation 納入考慮, 經(jīng)由轉(zhuǎn)換成新坐標(biāo). 使用8種標(biāo)準(zhǔn)反射光譜來(lái)比較待測(cè)光源以及對(duì)照光源之間的差異, 可得Ei (i = 1 8). 將差異經(jīng)由換算, 可得 Ri. 每個(gè) Ri 最高100. 然后平均, 即可得到 Ra.測(cè)試CRI的色彩樣本15 共有14個(gè)色彩樣本. 只有前8 (18) 用來(lái)計(jì)算色差Ra ,后面的色彩樣本 (914)為輔助用. 第9個(gè)是深紅色. 除了 Ra 外, R9 也常被特別提出來(lái)檢視在紅色的表現(xiàn).1234567891011121314色域（Color Gamut ）16 是指某種設(shè)備所能表達(dá)的顏色數(shù)量所構(gòu)

7、成的范圍區(qū)域 。為了能夠直觀的表示色域這一概念，CIE國(guó)際照明協(xié)會(huì)制定了一個(gè)用于描述色域的方法：CIE-xy色度圖。在這個(gè)坐標(biāo)系中，各種顯示設(shè)備能表現(xiàn)的色域范圍用RGB三點(diǎn)連線組成的三角形區(qū)域來(lái)表示，三角形的面積越大，就表示這種顯示設(shè)備的色域范圍越大。 NTSC色域比較16 兩種LED（ Yellow phosphor & Red + green phosphor ）vs NTSC NTSCNTSCYellow phosphor: 66% of NTSCRed + green phosphor: 86% of NTSCY phosphorRG phosphor12.白光LED1LED白光的制造

8、方法白光LED是由多種顏色混合而成, 制作方式如以下所列:2目前BMTC 白光LED的制造方法BMTC 白光 LED 生產(chǎn)方式是由藍(lán)色芯片 + 黃色熒光粉 藍(lán)色晶片 + 黃色螢光粉3高CRI以及高效率的暖白光照明使用藍(lán)光芯片 + 黃色熒光粉 + 紅光芯片, 由發(fā)光效率高的紅光芯片制作暖光4熒光粉的轉(zhuǎn)換作用在藍(lán)光LED上利用特殊熒光粉將部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換成黃光而與剩下之藍(lán)光混合成白光s熒光粉LED封裝半成品白光LED剖面圖Converter pigments in resin Package5YAG熒光粉的介紹 熒光粉是由主體晶格( host lattice，H )與活化中心( activator，A

9、 )構(gòu)成，有時(shí)還有輔助活化劑( co-activator，coA )或稱(chēng)為增感劑。(1)主體晶格:在激發(fā)過(guò)程中扮演傳送能量的角色。 例如:Y3Al5O12:Ce3+中的Y3Al5O12。(2) 活化中心:可以活化主體晶格。 例如:Y3Al5O12:Ce3+中之Ce3+。6Yttrium Aluminum Garnet ( YAG ) 之結(jié)構(gòu)Y3Al5O12 （YAG）7晶片，熒光粉與色坐標(biāo)白光LED一般是由藍(lán)光晶片加上黃色熒光粉所混光而成.從CIE色坐標(biāo)圖可知, 當(dāng)兩色混合時(shí), 所產(chǎn)生的新顏色會(huì)落在兩色坐標(biāo)間之直線上.晶片波長(zhǎng) & 熒光粉色坐標(biāo) & 熒光粉量決定顏色.CIE 1931 Chromaticity Diagram藍(lán)光晶片螢光粉8晶片與熒光粉生產(chǎn)時(shí)使用晶片波長(zhǎng)范圍有限, 因此分布只限于晶片與熒光粉兩點(diǎn)間的在線.9白光LED的制程熒光粉硅膠混合后攪拌脫泡點(diǎn)膠入碗杯內(nèi)烘烤固化完成+10熒光粉量與顏色熒光粉添加越多, 顏色與熒光粉越接近, 反之則與芯片顏色接近.熒光粉量少多11影響入bin率的原因+膠量 & 粉量是否正確攪拌脫泡后熒光粉分布是否均勻一致熒光粉沉淀硅膠粘性改變點(diǎn)膠機(jī)對(duì)膠量的控制碗杯大小形狀的差異晶片波長(zhǎng)烘烤條件影響沉淀結(jié)果測(cè)量是否正確12溫度與衰減LED