LED色度学基本知识课件

1、一.概述 LED辐射的特性,决定了它的单色性 Eg=eV=h, =1240/EgEg: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.第1页，共30页。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95012.0AlGaAs(铝镓砷)红6503.0Ga0.6As0.4P(磷化镓砷)红6600.6Ga0.35As0.65P (磷化镓砷)橙6320.6Ga0.15As0.85P (磷化镓砷)黄5900.1GaP:N(稼磷氮)绿5700.3SiC(碳化硅)蓝4700.02

2、GaN(氮化镓)蓝4650.01第2页，共30页。LED光谱图第3页，共30页。白光的产生 1)用红(R),绿(G),兰(B)三色混合.(加色法)第4页，共30页。RGB混色在色品图上的表现第5页，共30页。2)用蓝光LED+黄色荧光粉YAG（BY法） 在480nm处有低谷第6页，共30页。荧光粉的进步第7页，共30页。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.第8页，共30页。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.第9页，共30页。相关色温CCT第10页，共30页。色品图中的等色温轨迹第1

3、1页，共30页。自然界的色温第12页，共30页。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热加工高照度场所第13页，共30页。2.显色指数Ra 对LED要特别关注特殊显色指数中的R9.第14页，共30页。Ra的得来第15页，共30页。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=(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

4、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.第16页，共30页。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.第17页，共30页。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

5、达80.请看DOE规定的LED灯泡数据:第18页，共30页。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。第19页，共30页。两种不同视觉细胞的光谱光视效率 明视觉:555nm; 暗视觉:507nm.第20页，共30页。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。第21页，共30页。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。第22页，共30页。将颜色用数字表达出来，目的： 计算测

6、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第23页，共30页。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。第24页，共30页。 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).第25页，共30页。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.第26页，共30页。颜色量度的形象比喻第27页，共30页。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