LED的色度学的基本知识1.ppt
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1、色度学的基本知识 在LED上的应用,上海市照明学会 章海骢,一.概述 LED辐射的特性,决定了它的单色性 Eg=eV=h, =1240/Eg Eg: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.,常用各个颜色LED的峰值波长,LED光谱图,白光的产生 1)用红(R),绿(G),兰(B)三色混合.(加色法),RGB混色在色品图上的表现,2)用蓝光LED+黄色荧光粉YAG(BY法) 在480nm处有低谷,荧光粉的进步,显色指数90的光谱:,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
2、.,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.,相关色温CCT,日光光谱,色品图中的等色温轨迹,1960的u,v色空间图中黑体轨迹线等间隔划 分后得到各个色温点; 在各个色温点上做垂直线得到等色温线(相 关色温CCT) 1 Mird=106/Tc,自然界的色温,光源中常用的色温分档(GB50034-2004): 注意:各国的分档略有差别.,2.显色指数Ra 对LED要特别关注特殊显色指数中的R9.,Ra的得来,八块板的孟塞尔坐标和名称,八块板的光谱反射率曲线,Ra的计算 1)分别计算8块色板(i)在
3、标准光源r和被计算光源 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 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.,不同CRI的显色情况:,关于特殊显色指数R i数值的感性说明: 1)Ei的单位是NBS色差单位, 1个NBS单位即 Ei=1,那么1个NBS单位代表什么呢?, 相当于最优实验条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. 2)Ri的数值1
4、(1%)相当于0.22个NBS色差单位. Ri 相差5就是1个NBS单位. 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.,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:,R9为负值的说明,这样的评价方法对RGB得到白光中的问题: 1.RGB得到白光的光谱:缺了某些光谱成分; 2.CRI中的色板是淡色; 3.CRI较小,但目视显色效果尚可.,CQS(颜色质量系统) 为了弥补CRI方法中的问题,将样板颜色变成连 续的偏饱和的变化.由偏饱和的红到紫的构成几 乎
5、连续的变化. 1.增加1块,共15块的结果评价,每块的份量减轻, 一个样片显色不好,在总的评价中的影响变小; 2.一个样片的颜色不是面面俱到(不象淡色);,CQS和CRI的样板的不同,1,1,3.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。,两种不同视觉细胞的光谱光视效率 明视觉:555nm; 暗视觉:507nm.,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 应由观察的器官- 眼睛定义的, 不是天生的, 可能是多种多样的。,颜色的辨别定
6、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。,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,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。,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).,使新的三原色
7、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.,颜色量度的形象比喻,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.,3)色坐标
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