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1、LED色度学的基本知识一.概述LED辐射的特性,决定了它的单色性Eg=e•ΔV=hν,λ=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,ν:辐射波长λ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的峰值波长材料颜色峰值波长(nm)功率效率(%)GaAs:Si(砷化镓）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59
2、00.1GaP:N(稼磷氮)绿5700.3SiC(碳化硅)蓝4700.02GaN(氮化镓)蓝4650.01LED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.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
3、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)1Mird=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.分组色表CCT(K)适用场所举例I暖<3300客房､卧室､病房､酒吧､餐厅II中间3300-5300办公､教室､阅览室､诊室､机加工､仪表装配III冷>5300热加工､高照度场所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3.色坐标颜色的定量表述离不开眼
4、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､定量肯定与视觉细胞的分布有关。先后有2º和10º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
5、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(2º);虚线:1964(10º).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
6、色。3)规定的视场1931年是2º,1964年是10º.2º内都是锥状细胞,中心视觉,无杆状细胞;10º内更接近实际,有部分边缘的锥状细胞.3)色坐标x,y,z的计算色品图与X,Y,Z的关系x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)z=Z/(X+Y+Z)不同的色品图有不同的Y,表示不同的亮度因数.1931年2º视场的色品图色品图上的黑体轨迹1931色品图的不足---不均匀色空间•与一个颜色有相同色差值的轨迹是椭圆;•不同颜色,相同色差,在图中反映的距离不同,得到一个个大小不同的椭圆;4.色温色温从1960年的均匀色空间(u,v,)得
7、到：u=4X/(X+15Y+3Z)v=6Y/(X+15Y+3Z)等色温线是垂线5。1976的u’,v’均匀色空间为了使色差相同点形成圆形,不同颜色的色差有相同的表现,进行坐标变换后,就可以得到---均匀色空间.其中DOE推荐的是CIE的1976u’v’均匀色空间,u’,v’和X,Y间的坐标变换:u’=4X/(X+15Y+3Z)v’=9Y/(X+15Y+3Z)色差0.007在CIE76年均匀色空间u’,v’图中的表示,是一个圆.6。SDCM---色匹配的标准偏差定义：与注定颜色点有相同色差的颜色点的集合，在CIE1931色品图中是椭圆。
8、这些椭圆大小由MacAdam用色匹配标准偏差记录。3SDCM的色偏差刚可看出,对灯来说,5-10SDCM往往可以接受。右图是3000K的7级椭圆。3000K时的SDCM与Δuv.因为1-2是很难感知的,SDCM为7就是非
