LED的色度学特性
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LED光源色彩性能及其精度模型研究近年来,随着科技的迅猛发展,LED光源成为了照明行业的主流选择。
而在灯光的应用领域中,色彩性能是非常重要的一个因素。
本文就从LED光源色彩性能以及其精度模型的研究方面入手,进行了一定的探讨。
一、LED光源的色彩性能LED光源具有高光效、长寿命、低能耗等特点,因此在照明领域中有着广泛应用。
而在色彩性能方面,LED光源相较于传统的白炽灯等照明设备具有明显的优势。
其中,色温、色容差、色坐标等指标是评价LED光源色彩性能的重要参数。
1. 色温色温是指光源被加热至黑体时,其颜色的热度,也称为“白光源的色相”。
LED光源的常见色温包括2700K(暖光)、4000K(自然光)、6500K(冷光)等,分别对应于不同的照明需求和环境。
2. 色容差色容差是指由于光源质量问题而导致的相同颜色在不同光源下呈现不同的现象。
LED光源的色容差较小,且可以通过多通道恒流驱动和调光控制等方式来优化色彩表现。
3. 色坐标色坐标是指颜色在CIE色彩图中的位置坐标,通常用于表示颜色纯度和亮度。
LED光源的色坐标精度对于不同的照明场景和应用需求有着不同的要求。
二、LED光源的精度模型为了评价LED光源的色彩性能,科学家们研发了多种精度模型用于衡量和优化LED光源的色彩表现。
其中,色差值、显色指数、色偏值等是比较常见的模型。
1. 色差值色差值是比较常见的LED光源精度模型,其通过比较光源发出的光与标准光源之间的差异性来评估光源的色彩表现。
目前,主要的色差值包括CIE1976色差(ΔE*),该模型可以通过测量被试者对比两种颜色的相似度来计算颜色误差。
2. 显色指数显色指数又被称为“Ra值”,是衡量光源对物体色彩还原能力的参数。
显色指数越高,则说明光源的色彩表现能力越好,但其在LED光源评价中也存在一定的局限性。
3. 色偏值色偏值是指光源渲染出来的颜色与标准颜色之间的偏差值,通常被表示为“正向色偏”或“反向色偏”。
led灯的色度参数色度参数是用来描述LED灯的颜色特性的一组参数。
常见的色度参数包括色温、色容差、色彩饱和度、显色指数等。
色温是描述光源颜色特性的参数,一般用单位K(开尔文)表示。
常见的LED灯色温包括暖白光(2700K-3000K)、中性白光(4000K-4500K)和冷白光(6000K-6500K)等。
不同色温的LED灯适用于不同的环境需求,比如暖白光适用于卧室、客厅等需要温馨氛围的场所,冷白光适用于办公室、厨房等需要明亮清晰的场所。
色容差指的是LED灯发出的光与理论光的色差程度。
色容差一般用单位数值表示,数值越低表示色差越小,色彩还原越准确。
色容差的大小取决于LED灯的制造工艺和光源的品质。
对于普通家庭使用的LED灯来说,色容差一般控制在5以下即可满足一般需求。
色彩饱和度是描述LED灯颜色饱和程度的参数,一般用百分比表示。
高饱和度的LED灯颜色鲜艳亮丽,适用于创意装饰、舞台灯光等需要彩色光源的场所。
显色指数(CRI)是用来评价光源对物体真实颜色还原能力的参数。
显色指数的取值范围为0-100,数值越大表示对物体颜色还原能力越好。
一般来说,显色指数在80以上可以满足大多数场景的需求,但对于一些特殊场所,如博物馆、艺术展览等需要更高显色指数来还原物体真实颜色。
此外,还有一些其他的色度参数,比如色坐标(x、y、u'、v')、色纯度等用来描述LED灯颜色特性的参数。
色坐标用于确定LED灯发出的光在CIE色度图中的位置,从而可以确定灯光的色调。
色纯度则是描述光源颜色纯度的参数,也可以用来评价光源对物体颜色的还原能力。
综上所述,LED灯的色度参数是描述LED灯颜色特性的一组参数,包括色温、色容差、色彩饱和度、显色指数等。
这些参数可以帮助用户选择适合的光源,并满足不同场所和需求的照明要求。
在选择LED灯时,可以根据实际需求参考这些参数,以确保选购到合适的LED灯。
1LED主要参数与特性LED是利用化合物材料制成pn结的光电器件。
它具备pn结结型器件的电学特性:I-V特性、C-V特性和光学特性:光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性1.1I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。
LED的I-V特性具有非线性、整流性质:单向导电性,即外加正偏压表现低接触电阻,反之为高接触电阻。
如左图:(1)正向死区:(图oa或oa'段)a点对于V0为开启电压,当VvVa,外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场,此时R很大;开启电压对于不同LED其值不同,GaAs为1V,红色GaAsP为1.2V,GaP为1.8V,GaN为2.5V。
(2)正向工作区:电流IF与外加电压呈指数关系IF=IS(eqVF/KT-1)IS为反向饱和电流。
V>0时,V>VF的正向工作区IF随VF指数上升IF=ISeqVF/KT(3)反向死区:Vv0时pn结加反偏压V=-VR时,反向漏电流IR(V=-5V)时,GaP为0V,GaN为10uA。
(4)反向击穿区Vv-VR,VR称为反向击穿电压;VR电压对应IR为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使Vv-VR时,则出现IR突然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9X9mil(250x250um),10X10mil,11x11mil(280x280um),12x12mil(300x300um),故pn结面积大小不一,使其结电容(零偏压)C=n+pf左右。
C-V特性呈二次函数关系(如图2)。
由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
1.3 最大允许功耗PFm当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UFXIFLED工作时,外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光,还有一部分变为热,使结温升高。
若结温为Tj、外部环境温度为Ta,则当Tj>Ta时,内部热量借助管座向外传热,散逸热量(功率),可表示为P=KT(Tj-Ta)。
LED是利用化合物材料制成pn结的光电器件。
它具备pn结结型器件的电学特性:I-V特性、C-V特性和光学特性:光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。
LED的I-V特性具有非线性、整流性质:单向导电性,即外加正偏压表现低接触电阻,反之为高接触电阻。
如左图:(1) 正向死区:(图oa或oa′段)a点对于V0 为开启电压,当V<Va,外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场,此时R很大;开启电压对于不同LED其值不同,GaAs 为1V,红色GaAsP为1.2V,GaP为1.8V,GaN为2.5V。
(2)正向工作区:电流IF与外加电压呈指数关系IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流。
V>0时,V>VF的正向工作区IF 随VF指数上升 IF = IS e qVF/KT(3)反向死区:V<0时pn结加反偏压V= - VR 时,反向漏电流IR(V= -5V)时,GaP为0V,GaN为10uA。
(4)反向击穿区 V<- VR ,VR 称为反向击穿电压;VR 电压对应IR为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使V<- VR时,则出现IR突然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9×9mil (250×250um),10×10mil,11×11mil (280×280um),12×12mil (300×300um),故pn结面积大小不一,使其结电容(零偏压)C≈n+pf左右。
C-V特性呈二次函数关系(如图2)。
由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
1.3 最大允许功耗PF m当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF×IFLED工作时,外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光,还有一部分变为热,使结温升高。
LED发光的光谱及色度分析引言:随着科技的发展和进步,LED(Light Emitting Diode)作为一种新兴的光源技术受到了广泛的关注和应用。
LED发光的光谱特性和色度分析对于提高LED的光效和色彩质量至关重要。
本文将探讨LED发光的光谱特性、影响因素和色度分析方法。
一、LED发光的光谱特性LED的发光是通过电流通过PN结使载流子复合而产生的,其发光光谱与材料的能带结构和载流子的复合方式有关。
典型的LED光谱包含了一个主要的峰值以及一些辐射在其他波长范围内的辅助峰值。
主要的峰值对应于LED发光的主要波长,而辅助峰值则是由于材料的掺杂和杂质引起的。
二、影响LED发光光谱的因素1.材料的能带结构:LED的发光是由PN结的载流子复合产生的,材料的能带结构对载流子的复合方式有重要影响。
例如,不同的材料具有不同的能带宽度和能带弯曲度,会导致发光峰值的差异。
2.掺杂浓度和类型:材料的掺杂浓度和类型也会对LED的发光光谱产生影响。
掺杂浓度的增加会导致主要峰值的增强,而不同类型的掺杂会引起主要峰值波长的变化。
3.温度:LED的发光光谱也受到温度的影响。
温度升高会导致材料晶格的变化,从而影响载流子的复合方式和发光光谱。
三、色度分析方法为了评估和描述LED发光的色彩特性,常用的色度分析方法有以下几种:1. 色坐标系统:色坐标系统用于描述和标记颜色。
常见的色坐标系统包括RGB、XYZ、CIE Lab等,其中CIE Lab是应用最广泛的色坐标系统之一、通过测量LED发光的光谱,可以转换为对应的色坐标值,进而确定其颜色的色度属性。
2.色温和彩度:色温是用来描述光源颜色的一个重要参数,以热源的颜色特性来比较,单位为开尔文(K)。
常用的光源色温包括暖白色、白色和冷白色等。
彩度表示光源的饱和度,包括纯色光和混合光两种。
3. 光谱功率分布曲线:光谱功率分布曲线(Spectral Power Distribution,SPD)描述光源在不同波长处的辐射强度。
LED色度学研究LED色度学研究旨在研究LED灯的颜色特性及其对人类视觉和健康的影响。
LED灯作为一种新型的照明光源,具有节能、长寿命、环保等优点,已经广泛应用于室内和室外照明。
然而,由于其发光特性的差异,LED灯的颜色表现出多样性,并可能对人的视觉体验和健康产生不同的影响。
色度学是研究颜色及其在人类视觉中的感知和色彩变化等方面的学科。
在LED灯的色度学研究中,我们通常关注的重要参数是色温、色彩饱和度和色纯度。
首先,色温是指光源的色彩性质,是以绝对温度单位来衡量的。
在LED灯的色度学研究中,常用的单位是开尔文(K)。
较低的色温,如2700K-3000K,会产生较暖和昏黄的光色,类似于传统的白炽灯。
较高的色温,如5000K-6500K,会产生较冷和蓝调的光色,类似于自然的日光。
色温的选择与特定的照明需求和环境有关,例如,较低的色温适合用于舒适的家庭环境,而较高的色温适合用于提高警觉性的办公场所。
其次,色彩饱和度描述了颜色的纯度或强度。
饱和度越高,颜色越鲜艳或饱和。
LED灯通常可以提供多种不同饱和度的颜色,以满足不同的照明需求和个人喜好。
在色度学研究中,我们可以通过对比不同饱和度的LED灯的光谱特性和人体的感知反应,来评估颜色的饱和度对人类视觉的影响。
最后,色纯度是指光源发出的颜色与标准光源发出的颜色之间的差异。
光源的色纯度越高,发出的颜色越接近标准光源。
在LED灯的色度学研究中,我们可以通过比较不同LED灯发出的相同颜色的光与标准光源的色度信息,来评估其色纯度。
高色纯度的LED灯可以提供更准确、饱和的颜色体验,而低色纯度的LED灯可能会产生色偏或色差,影响观感和应用效果。
此外,LED灯的色温、色彩饱和度和色纯度还可能对人类的健康和生物节律产生影响。
光线的颜色可以影响人们的觉醒程度、情绪和生理反应。
例如,较高色温的冷色调光源可以提高注意力和警觉性,适合用于办公场所和学习环境;而较低色温的暖色调光源则有助于放松和舒缓情绪,适合用于住宅和休闲场所。
LED演艺灯具的色彩特性LED是21世纪最新一代的光源,以节能降耗、色彩艳丽而广受好评。
但同时,一些质疑声音也随之出现:为何RGB灯具漂亮的白光射到舞台上,演员的脸色却灰暗没有生气?彩色光LED灯具调出的黄光为什么不能照亮黄色的景物?多种色彩LED光源的灯具如何更方便地调出所需要的色光……一系列问题之出现,是由于LED光源与传统光源不同的发光原理和光谱特点而导致。
本文试图解释两者的一些不同之处,希望能引起LED演艺灯具使用者的重视,为更好发挥LED这一新光源的作用提供一些帮助。
1 LED光谱简介“光”是一种电磁波,人们见到的光只是电磁波中波长为380 nm(纳米)到780 nm之间一段范围的电磁波,其随着波长的不同而呈现不同的颜色,如460 nm波长的呈现为蓝光,660 nm波长的呈现为红光。
人们日常用到最普通的光源,如太阳光,它的光谱包含有可见光的全部光谱,从波长最长的红色光,到波长最短的紫色光;它们的光谱是连续的,光谱分布曲线也比较平坦。
白炽灯,人们使用的最普通的电光源,它的光谱也是连续的,齐全的;只是,白炽灯发出功率最强的波长在波长较长的红色光谱外面的红外线部分,另一端波长较短的蓝色和紫色光谱成分比较弱。
激光的特点是光谱特别窄,基本上只有一个波长。
LED光源的光谱比激光的光谱宽一些,有一个主波长(不同色光的LED光源的主波长不同),和两侧相临近的一些波长的光。
白光LED光源是蓝光LED加黄色荧光粉的方案,由蓝光LED的窄光谱,加上黄色荧光粉转换蓝光后发出很宽的黄色光谱组成。
从颜色上看,用于演艺照明的光源中,白炽灯和太阳光两种最好:它们的光谱很全,一般用光也是以它们为标准的;如果使用的光源跟它们的光谱分布一样,那是最好的2 彩色效率影视和舞台演出中常常会用到彩色光。
传统光源灯具要产生彩色光的方案是在光源前面加滤色片。
如果要得到红光,就用红色的滤色片,它的特点是将光源发出的大部分蓝光和绿光挡掉或吸收,然后将红光的部分透过。
LED主要参数与特性LED是利用化合物材料制成pn结的光电器件。
它具备pn结结型器件的电学特性:I-V特性、C-V特性和光学特性:光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。
LED的I-V特性具有非线性、整流性质:单向导电性,即外加正偏压表现低接触电阻,反之为高接触电阻。
如图:(1) 正向死区:(图oa或oa′段)a点对于V0 为开启电压,当V<Va,外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场,此时R很大;开启电压对于不同LED其值不同,GaAs为1V,红色GaAsP为1.2V,GaP为1.8V,GaN为2.5V。
(2)正向工作区:电流IF与外加电压呈指数关系IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流。
V>0时,V>VF的正向工作区IF 随VF指数上升 IF = IS e qVF/KT (3)反向死区:V<0时pn结加反偏压V= - VR 时,反向漏电流IR(V= -5V)时,GaP为0V,GaN为10uA。
(4)反向击穿区 V<- VR ,VR 称为反向击穿电压;VR 电压对应IR为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使V<- VR时,则出现IR突然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9×9mil (250×250um),10×10mil,11×11mil (280×280um),12×12mil (300×300um),故pn结面积大小不一,使其结电容(零偏压)C≈n+pf 左右。
C-V特性呈二次函数关系(如图2)。
由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
1.3 最大允许功耗PF m当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF×IFLED工作时,外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光,还有一部分变为热,使结温升高。
LED 的基本指标一、表1名称 光通量 光强 照度 亮度 光效 平均寿命 符 号 Φ I E L 单 位 流明 Lm 说 明 发光体每秒种所发出的光量之总和,即光通量 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 发光体照射在被照物体单位面积上的光通量 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量 电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示 指一批灯至百分之五十的数量损坏时的小时数 在同时考虑灯的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出 经济寿命 小时 减至一特定的小时数。
此比例用于室外的光源为百分之七十,用于 室内的光源如日光灯则为百分之八十。
LED 的基本指标坎德拉 cd 勒克斯 Lm/m2 尼脱 cd/m2 Lm/w每瓦流明 小时基本指标的定义和说明:【光 通 量】 即一光源所放射出光能量的速率或光的流动速率(光源每秒种发出的可见光量 之和,简单说就是发光量。
,为说明光源发光的能力的基本量,单位为流明(Lumen) ) 。
一个 l00 瓦 (w)的灯泡可产生 l750lm,而一支 40w 冷白日光灯管则可产生 3l5Olm 的光通量。
【发光强度】简称光度,是说从光源一个立体角(单位为 Sr)所放射出来的光通量,也就是光 源或照明灯具所发出的光通量在空间选定方向上分布密度,单位为烛光(cd) 。
发光强度为 1cd 的光源可放射出 l2.57lm 光通量。
【照 度】即受照平面上接受光通量的密度,可用每一单位面积的光通量来测量。
llm 的光通 量均匀分布在 l 平方公尺(m2)的表面,即产生 1 勒克新(LUX,lX)的照度 1lm 的光通量落 在 l 平方英尺(ft2)的表面,其照度值为 l 尺烛光(Footcandle,fC) 。
桌面、工作面的照度不应 少于 150lX。
起居室的照明采用光线柔合的半直接型照明灯具较理想,其平均照度应达到 l00lX 左右。
阅读和书写用的灯具功率可大些,照度应达到 200lX。
LED光度色度学原理及测量
光度学是研究光学现象的学科,主要关注光的亮度、光强度和发光效率等量化指标。
而色度学则是研究光的色彩属性的学科,主要关注光的色温、色纯度和色度等参数。
在LED光源的评估过程中,光度学和色度学是密不可分的。
光度学测量旨在获得LED光源的亮度和发光效率等数据。
其中,亮度是指光源在不同方向上的平均发光强度,通常用单位面积上单位立体角内所包含的光通量来表示。
发光效率则是指光源将输入的电力转化为光通量的效率,通常以流明/瓦(lm/W)来表示。
在测量过程中,一般使用光度计或辐射计等仪器来获取相应的光度学参数。
色度学测量则涉及到色温、色纯度等参数的测量。
色温是指光源的色彩性质,主要用来描述光源的颜色暖度,通常以克氏温标(K)来表示。
而色纯度则是指光源的颜色纯度程度,即光谱中主要成分的占比,通常用彩色饱和度来表示。
对于色度学参数的测量,一般需要使用光度计配合光谱仪等设备来进行精确测量。
在实际业务培训中,LED光度色度学的测量方法和技术也是非常重要的。
通过了解和掌握LED光源的光度学和色度学参数,并且能够使用相应的测量仪器和设备进行准确测量和分析,可以为企业和个人提供更好的产品质量和服务。
总结起来,LED光度色度学原理及测量是为了评估和控制LED光源的光学性能和色彩表现,通过测量和分析亮度、发光效率、色温、色纯度等参数,为LED光源的设计、生产和选择提供可行性依据。
掌握LED光度色
度学的测量方法和技术对于业务培训具有重要意义,可以提升企业和个人在LED照明领域的竞争力和市场认可度。
led灯的色度参数LED灯的色度参数通常由色温和色彩坐标两个方面来描述。
以下是LED灯色度参数的一些重要概念:1. 色温 (Color Temperature):•色温是描述光源颜色外观的一个参数,单位是开尔文(Kelvin,K)。
•较低的色温(约2700K至3500K)呈现暖色调,类似于黄色光,适合用于舒适的环境,如家居照明。
•较高的色温(约5000K至6500K)呈现冷色调,类似于蓝白光,适合用于需要更明亮光线的环境,如办公室或商业空间。
2. 色彩坐标 (Color Coordinates):•色彩坐标是使用CIE色彩空间中的坐标来描述光的颜色。
•常见的色彩坐标有x、y坐标和xyY坐标,它们表示在CIE色彩图中的位置。
•例如,白光LED的常见色彩坐标为(0.3127,0.3290)。
3. 色容差 (Color Rendering Index, CRI):•色容差是用来描述光源对物体颜色还原能力的指标,通常用CRI值表示。
• CRI值范围从0到100,值越高表示光源对物体颜色的还原越好。
•一般来说,CRI值在80以上被认为是比较好的颜色还原性能。
4. 光谱分布 (Spectral Distribution):•光谱分布描述了光源在不同波长上的辐射强度。
•优质的LED灯应该具有均匀的光谱,覆盖整个可见光范围。
5. 光通量 (Luminous Flux):•光通量是光源在单位时间内辐射的总能量,单位是流明(Lumen)。
•光通量与光源的亮度有关,但不直接表示光源的颜色。
6. 调光性能 (Dimming Capability):•调光性能表示LED灯是否支持调光功能,以及在不同亮度水平下是否能够保持稳定的色度参数。
选择LED灯时,这些色度参数是需要考虑的重要因素,尤其是在需要特定照明效果的应用场景中,如舞台照明、商业照明和医疗照明。
制造商通常会提供LED产品的详细规格,包括色温、色彩坐标和其他相关参数,以帮助消费者选择符合其需求的照明产品。
LED的特性一.色温色温指的是光波在不同的能量下,人类眼睛所感受的颜色变化。
它的单位是开尔文,简称为K..可见光领域的色温变化,由低色温至高色温是由橙红--> 白--> 蓝。
在一天之中,色温亦有变化,当太阳光斜射时,能量被( 云层、空气)吸收较多,所以色温较低。
当太阳光直射时,能量被吸收较少,所以色温较高。
清晨的色温大约在4400 ° K。
光源色温不同,光色也不同,色温在3300K以下有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000--5000K为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000K以上有冷的感觉.不同光源的不同光色组成最佳环境。
一般来讲,对色温指标要求较为严格的是白色LED灯珠。
我们想要把白光光源最佳的应用到不同的场合,色温将是一个非常重要的特特性,分析如下:1.,7500-10000K白光呈现发蓝高色温的白光。
在照明光源标准中没有这个高色温的标准。
它是不能有作普通家庭照明光源的。
这种高色温发蓝的白光LED可以用于要求不严的特殊照明和指示中,色温过高给人以清冷的感觉,又不能给人以柔和的光色,不能保护人眼视力,容易疲劳,光强过高时还会引起眩目。
2,在正向电流IF=20mA下的色温为5500-6500K的白光LED的发射光谱。
它是属于色温为6400K的日光色。
是目前照明光源使用的最广泛的色温之一。
一般情况下LED产品不管是应用在室内还是内外,没有特殊的要求均可以采用此范围色温的白光灯珠。
3,4000K-5500K白光呈现发黄的低色温的白光,光线相对比5500-6000K柔和,由于偏黄直观感觉没有5500-6000K的亮度好,也可以广泛用于LED产品。
4..2700K-4000K呈暖白,偏黄更为明显,这种范围一般是根据客户的要求。
金黄,暖白都在这个范围之内。
二.光通量指人眼所能感觉到的辐射功率,它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积,它的单位是流明,简称LM。
LED发光的光谱及色度分析要点LED(Light Emitting Diode)发光的光谱及色度分析是指对LED光源的发光光谱进行测量和分析,并从中提取出色彩信息的过程。
这项分析工作对于研究LED光源的色彩品质、色彩一致性和色彩表现能力具有重要意义。
以下是LED发光的光谱及色度分析的要点。
1.光谱测量方法:光谱测量一般使用光度学测量仪器,如分光光度计或光谱辐射仪。
这些仪器能够将光信号分解成不同波长的成分,并给出每个波长对应的辐射强度。
2.光谱特征分析:对于LED光源来说,最重要的是了解其主要的发光波长范围和光谱亮度分布。
通过分析LED光谱,可以确定其色温、色彩饱和度和色彩均匀度等关键参数。
3.色温:色温是用来描述光源颜色特性的参数之一,表示光源发射的颜色呈现暖色或冷色的程度。
对于白光LED来说,色温一般通过CIE(国际照明委员会)标准的色温标准来确定。
常见的色温范围包括暖白(2700K-3500K)、中性白(4000K-5000K)和冷白(5500K-6500K)等。
色温的合理选择对于不同应用场景的照明效果有着重要的影响。
4.色彩饱和度:色彩饱和度描述了光源所发光颜色的纯度或灰度。
通过分析LED光谱,可以得到色彩饱和度的信息。
色彩饱和度的高低影响着光源所呈现的颜色鲜艳程度。
较高的色彩饱和度适用于需要强烈色彩表现的场景,较低的色彩饱和度适用于需要柔和色彩渲染的场景。
5.色彩均匀度:色彩均匀度是描述光源色彩分布均匀性的参数,通过分析LED光谱亮度分布可以评估光源的色彩均匀性。
色彩均匀度的好坏影响着光源的全局色彩一致性,对于需要大面积照明的场景尤其重要。
6.光谱分析软件:为了更好地分析和处理LED发光的光谱数据,可以使用专业的光谱分析软件。
这些软件能够对光谱数据进行滤波、归一化和色域分析等处理,提取出感兴趣的光谱特征,并生成可视化的结果。
7.综合评估指标:除了上述的重要要点外,综合评估指标也是对LED 发光的光谱及色度进行分析的关键。
人眼对自然界光的感知有两个方面:一是光的颜色,二是光的辐射强度。
我们将从这两方面展开讨论,进而分析LED的各种光学指标。
1、光的颜色的三种表示法·国际照明委员会色品图表示法·光的颜色鲜艳度·色温或相关色温下面将逐一对其进行介绍。
国际照明委员会色品图表示法国际照明委员会(CIE)于1931年研究提出了XYZ色品图,1960年又在XYZ色品图的基础上提出了UCS色品图。
颜色感觉是光辐射源或被物体反射的光辐射作用于人眼的结果。
因此,颜色不仅取决于光刺激,而且取决于人眼的视觉特性。
关于颜色的测理和标准应该符合人眼的观测结果。
但是,人眼的颜色特性对于不同的观测者或多或少会有一些差异,因此要求根据大量观测者的颜色视觉实验,确定一组为匹配等能光谱色的三原色数据,即“标准色度观测者光谱三刺激值”,以此来代表人眼的平均颜色视觉特性,用于色度学的测量和计算。
CIE于1931年在RGB系统的基础上采用设想的三原色X、Y、Z(分别代表红色、绿色和蓝色),建立了CIE1931色品图,如图1所示。
该图是归一化图,只要标示X、Y值,就可以知道Z的值(Z=1-(X+Y)),因而三变量的色品图就变成X、Y二变量的平面图。
光的颜色鲜艳度光的颜色鲜艳度必须用光的主波长λd和色纯度来表示。
目前,LED芯片供应商都是用主波长λd来表示鲜艳度,而不用峰值波长λp来表示。
·主波长λd:如图2所示为色品图,图中AB为黑体轨迹。
设F点为某一光源在色品图中的坐标,E点为理想等能量白光的参考光源点,在色品图标中为(0.3,0.3)。
由E点连接F点并延伸交于G点,则G点对应的单色波长即称为F点光源的主波长λd。
·峰值波长λp:光谱发光强度或辐射功率最大处的对应的波长。
它是一种纯粹的物理量,一般应用于波形比较对称的单色光的检测。
·中心波长:光谱发光强度或辐射功率出现主峰和次峰时,主峰半宽度的中心点所对应的波长。
1 LED的色温
色温是按绝对黑体来定义的,当光源发出的光的颜色和绝对黑体辐射时所呈现的颜色完全相同时,则此时黑体的绝对温度(单位为开尔文)就称此光源的色温,色温用于量度光线的颜色组成成分,如果光谱成分中短波光线所占的比例增加,长波光线所占比例减少,光就偏蓝,色温就升高;反之,光谱成分中长波比例增加,短波光线所占比例减少,光就偏红,色温就低。
2 LED的色品、明度及色品图
波长与理论单色光的颜色是一一对应的,但对于复色光来说,这一对应关系就不成立了,为了较全面的描术LED的发光颜色,必须引入颜色的色品(色调及饱和度)和明度或色品图。
色调、饱和度和明度三个感觉量一起决定了颜色的特征。
(1)色调
色调用于标志LED光颜色的区别。
实验证明,自然界的大多数颜色都可用某一单色光和白光按一定比例配成,则此单色光的波长(称主波长) 就是该颜色的色调。
非单色光和白光按一定比例配成的颜色的色调可用非单色光的补色波长(主波长)表示。
(2)饱和度
饱和度用来标志颜色的纯洁程度。
单色光所呈现的颜色是饱和度最高的颜色。
单色光掺入白光成份越多,就越不饱和,掺入白光成份越少,就越饱和。
饱和度= 单色光流明数/(单色光流明数+白光流明数)
(3)明度(亮度)
明度用来标志颜色的明亮程度。
用颜色的总流明数表示。
(4)色品图
现代色度学采用国际照明委员会(简称CIE)所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法,称为CIE标准色度学系统。
在这个系统中,CIE1931色品图占有相当重要的地位。
它明确表示了颜色视觉的基本规律以及颜色混合的一般规律,是色度学的实际应用工具。
CIE1931色品图中,舌形色品图的围线上各点代表光谱色,下缘直线上各点代表非光谱色(即品红色)。
它是以三个虚拟基色量(X、Y、Z)为标准规定出来的。
其所以如此选择,是首先考虑了以下两个要求:其一、是使任意色的三色系统中的三色系数a、b、c均为正值;其二,是使三色系数中的Y值就是〔x〕的流明数。
于是有关明度的色度学信息只存在于标准基色系数Y中。
由于每个颜色总与一个明度感觉相关联,从而每个实际颜色必定给出一个正值的流明数。
因此,在色品图中,所有实际色量都在Y=0平成的上方。
色品图是根据三原色原理绘制的,它用匹配某一颜色的三原色比例来规定这一颜色,x色品坐标相当于红原色的比例,y色品坐标相当于绿原色比例,图中没有z色品坐标,因为x+y+z=1,所以z=1-(x+y),相当于蓝色比例。
色品图的特点:
(1) 光谱轨迹曲线以及连接光谱轨迹两端所形成的舌形内部包括一切物理上能实现的颜色。
(2) 坐标系统的原色(三基色)点,即三角形的三个角顶〔红原色点(x)∶x=1,y=z=0;绿原色点(y)∶y=1,x=z=0;蓝原色点(z)∶z=1,x=y=0〕都落在这个区域之外,也就是说,原色点的色品是假想的,在物理上不可能实现。
同样,凡是落在光谱轨迹由红端到紫端直线范围以外的颜色是物理上不能实现的颜色。
(3) 色品图中的E点是白光,由三原色各1/3彩色量产生,所以也称为等能白光,其色品坐标为
E点是CIE标准光源的色光,相当于中午阳光的光色。
(4) 若色坐标给定,可立即从色品图上定出该色的主波长(色调)和饱和度。
例如,要求Q点的主波长,只要从Q向E引一条直线,并延长EQ与光谱轨迹相交,交点在510.3nm。
则Q点的主波长就是510.3nm。
某一颜色离开E点的
接近光谱轨迹的程度表明它的纯度,颜色越靠近E越不纯,越靠近光谱轨迹越纯,所以接近光谱轨迹的远近程度标志着饱和度的大小。
(5) 从色品图还可推算出由两种颜色相混合所得出的各种中间色。
如Q和S 相加,按不同比例,可配出Q到S线段中的各种颜色。
光谱轨迹的形状是近似直线或凸形的,而不是凹形的。
因此,任何两个波长光相混合所得出的混合色或落在光谱轨迹上,或在光谱轨迹所包围的面积之内,而绝不会落在光谱轨迹之外。
(6) 在700~770nm的光谱波段有一恒定的色度值,都是x=0.7347,y=0.2652,z=0,在色品图上只由一个点来表示。
这表明,只要将700~770nm这段光谱上的任何不同波长的两个颜色调整到相同亮度,则这两个颜色在人眼看来都是一样的。
(7) 光谱轨迹540~700nm近似是一条直线,这意味着,在这段光谱范围内的任何光谱色都是可以通过540nm和700nm二种波长的光线以一定比例相混合而产生。
(8) 光谱轨迹400~540nm是一段曲线,它意味着,在此范围内的一对光线的混合不能产生两者之间的位于光谱轨迹上的颜色,而只能产生光谱轨迹所包围面积内的混合色。
(9) 在色品图上很容易确定一对光谱色的补色波长:从光谱轨迹上的一点通过等能白光点E划一直线抵达对侧光谱轨迹的一点,直线与两侧轨迹的相交点就是一对补色的波长。
可以看出,380~494nm之间的光谱的补色位于570~
700nm之间,反之亦然。
在494~570nm之间的补色只能由至少两种光线相混合而产生,因为,这段通过E点的直线恰好与连结光谱轨迹两端的直线相交,而这段直线是由光谱两端色相加的混合色的轨迹。