LED色度学基本知识
LED简介及色差分析ppt课件
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1
①LED基本知识介绍 ②色彩学的基本知识
③LED色差分析流程
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LED基本知识介绍
发光二极管
发光二极管英文全称为Light Emitting Diode（简称LED），是一种新型的固态光 源。
诞生于20世纪60年代，1923年罗塞夫（Lossen.o.w）在研究半导体SiC时有杂质 的P-N结中有光发射，研究出了发光二极管（LED：Light Emitting Diode），一直不 受重视.随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展LED才逐步受到 人们的重视。
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LED分类及结构
LED基本知识介绍
D、大功率LED（Power led） 1.大功率有1w、3w、5w、10w等等不同种类 2.目前流程大大功率有铝基板样式的、仿luminous、SMD样式的。 3.透镜有酒杯状的、平头的、透镜的 4.直流与交流驱动
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LED分类及结构
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LED分类及结构
C.食人鱼（Flux led）
LED基本知识介绍
1.食人鱼产品主要是顶部LENS的不同种类而改变：
2.顶部珠子分为：Φ3mm、Φ5mm 、平头与微凸产品。
3.为改变角度的大小，顶部珠子的高低也不同：比如3mm的珠子高度有1.35、 1.5、1.9mm的.
4.颜色种类如插件LED齐全。
LED的参数-光学方面
CIE X－Y色度图 因白光非单一色光,所以在 测试时,白光分色按右图 分X,Y值,而其它颜色光按 波长来分.
LED基本知识介绍
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色度学、色坐标,色温,容差,显色指数
色坐标，色温，容差，显色指数是什么关系?该如何控制?2700K X:0.463 Y:0.420 4000K X:0.380 Y:0.3805000K X:0.346 Y:0.359 6400K X:0.313 Y:0.337色坐标反映的是被测灯管颜色在色品图中的位置,他是利用数学方法来表示颜色的基本参数。
色温就是说灯管在某一温度T下所呈现出的颜色与黑体在某一温度T0下的颜色相同时,则把黑体此时的温度T0定义为灯管的色温。
容差是表征的是光源色品坐标偏离标准坐标点的差异,是光源颜色一致性性能的体现.显色指数实际上就是显示物体真实颜色的能力，这里的真实颜色指的是在太阳光下照射所反映出的颜色。
显色指数与色温是有关系的，一般而言，色温越低显色指数越高，白炽灯就是100，节能灯通常在75-90之间。
显色指数反映了照明体复现颜色的能力,根据人们的生活习惯,认为日光下看到的颜色为物体的真实颜色.色坐标和容差\色温是有关系的,坐标确定后容差和色温也就确定.但他们和现色指数无关.控制它们主要是要稳定制灯工艺,特别是粉层厚薄和真空度,充氩量.然后用荧光粉进行调配,不要随意更换荧光粉厂家.色坐标与色容差是有关系的，色坐标是根据色标图而算出来的，色差就是实际测出的色坐标与标准的差。
色差大从一方面来说也就是你的灯管的稳定性怎么样，以我的经验，你可以去检查一下氩气是否达到工艺要求(氩气适当多一些可增强灯管的一致性)，由于T5是自动圆排机，所以也要检查一下系统的真空度是否良好(真空度差也会使颜色产生较大的差异，最后去测一下，圆排机烘箱的上下端温度差是否在40以内。
白光LED光通量随色坐标增大而增加研究了在蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法中,色坐标位置对光通量的影响。
在同样蓝光功率条件下,我们对标准白光点(色坐标x=0.33±0.05,y=0.33±0.05)附近不同色坐标位置的光通量进行了计算。
假设(0.325,0.332)位置流明效率为100 lm/W,计算得出,最大光通量对应的色坐标位置为(0.35,0.38),光通量为112 lm;最小光通量对应的色坐标位置为(0.29,0.28),光通量为93.5 lm。
LED色度学基本知识
Ri=100-4.6 ΔEi 式中,4.6是对原则荧光灯Ra=50时旳调整系数. 对1-8个样品旳一般显色指数Ra:
Ra=Σ Ri/8.
有关特殊显色指数R i数值旳感性阐明: ΔEi旳单位是NBS色差单位,Ri旳数值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ΔEi=1,相当于最优试验条件 下人眼能感知恰可觉察旳5倍,∴ 0.2个NBS色
功率效率 (%)
12.0 3.0 0.6 0.6 0.1 0.3 0.02 0.01
LED光谱图
白光旳产生 1)用红(R),绿(G),兰(B)三色混合.(加色法)
RGB混色在色品图上旳体现
2)用蓝光LED+黄色荧光粉YAG（BY法） 在480nm处有低谷
荧光粉旳进步
变色灯中旳减色法,白光透过三种颜色旳滤 色片后变成黑色.
和630nm,542nm,460nm(1931)真实旳光.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旳另外三个原色。 实线:1931(2º); 虚线:1964(10º).
使新旳三原色在色度图上符合下列要求： 1）包括整个光谱轨迹，且为正值； 2）光谱轨迹在540nm-700nm在色度图中
两种不同视觉细胞旳光谱光视效率 明视觉:555nm; 暗视觉:507nm.
眼睛内锥状视觉细胞旳特点之一。 锥状细胞中有视红质､视绿质和视蓝质。
看到物体颜色。
锥状细胞对颜色旳辨别就是色度学旳基础。
物体旳颜色 应由眼睛定义旳,
不是天生旳。
颜色旳辨别､定量肯定与视觉细胞旳分布有关。 先后有2º和10º旳试验数据。原因见图。
LED的色度学特性
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。
LED知识基础
LED知识基础-1.LED的色温基本常识LED 產品中，一项重要的规格数字就是色温，这关係到LED灯光照明產品所显示的顏色特性，一般的灯具也都有色温的规格。
色温高低计量单位是以KelvinScale，也就是以K为单位，一开始是凯氏於钢铁厂内观察到溶解金属开始至最高温度时，金属发亮所呈现的顏色不同，而以数据单位记录下来，后来就產生色温的规格表。
一、色温的定义：以绝对温度K来表示，即把标準黑体加热，温度升高到一定程度时该黑体顏色开始深红-浅红-橙黄-白-蓝，逐渐改变，某光源与黑体的顏色相同时，我们把黑体当的绝对温度称为该光源的色温。
二、不同光源环境下的色温：下面是一般常见照明灯具所採用的色温卤素灯3000k钨丝灯2700k高压钠灯1950-2250k蜡烛光2000k金属卤化物灯4000-4600k冷色营光灯4000-5000k高压汞灯3450-3750k暖色萤光灯2500-3000k晴空8000-8500k阴天6500-7500k夏日正午阳光5500k下午日光4000k三、不同色温下的光色：1、低色温：色温在3300K以下，光色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的觉；当採用低色温光源照射时，能使红色更鲜艳。
2、中色温：色温在3000–6000K为中间，人在此色调下无特别明显的视觉心理效，有爽快的感觉；所以称为”中性”色温。
当採用中色温光源照射时，使蓝色具有清凉感。
3、高色温：色温超过6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感觉，当採用高色温光源照时，使物体有冷的感觉。
a. 色温与亮度高色温光源照射下，如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。
b. 光色的对比在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。
采用低色温光源照射，能使红色更鲜艳；采用中色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。
LED色温基本常识
LED色溫基本常識
LED產品中，一項重要的規格數字就是色溫，這關係到LED燈光照明產品所顯示的顏色特性，一般的燈具也都有色溫的規格。
色温高低計量單位是以KelvinScale，也就是以K為單位，一開始是凱氏於鋼鐵廠內觀察到溶解金屬開始至最高温度時，金屬發亮所呈現的顏色不同，而以數據單位記錄下來，後來就產生色溫的規格表。
一、色溫的定義：
以絕對溫度K來表示，即把標準黑體加熱，溫度升高到一定程度時該黑體顏色開始深紅-淺紅-橙黃-白-藍，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們把黑體當的絕對溫度稱為該光源的色溫。
二、不同光源環境下的色溫：
下面是一般常見照明燈具所採用的色溫
鹵素燈3000k
鎢絲燈2700k
高壓鈉燈1950-2250k
蠟燭光2000k
金屬鹵化物燈4000-4600k
冷色營光燈4000-5000k
高壓汞燈3450-3750k
暖色螢光燈2500-3000k
晴空8000-8500k
陰天6500-7500k
夏日正午陽光5500k
下午日光4000k
三、不同色溫下的光色：
1、低色溫：色溫在3300K以下，光色偏紅給以溫暖的感覺；有穩重的氣氛，溫暖的覺；當採用低色溫光源照射時，能使紅色更鮮豔。
2、中色溫：色溫在3000--6000K為中間，人在此色調下無特別明顯的視覺心理效，有爽快的感覺；所以稱為"中性"色溫。
當採用中色溫光源照射時，使藍色具有清涼感。
3、高色溫：色溫超過6000K，光色偏藍，給人以清冷的感覺，當採用高色溫光源照時，使物體有冷的感覺。
led灯的色度参数
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。
LED色度学基本知识
明度
颜色的亮度，即颜色的深 浅程度。
饱和度
颜色的鲜艳程度，即颜色 中掺杂的白色或黑色成分 的多少。
颜色的混合与匹配
颜色混合
通过将不同颜色的光按一定比例混合 ，可以得到新的颜色。
颜色匹配
在工业和商业领域，通过特定的方法 和技术，使产品的颜色与标准颜色相 匹配。
颜色的测量与表示
测量方法
使用色度计或光谱仪等设备，测量物体表面的颜色。
温度影响
LED色度学需要考虑温度 对LED发光性能的影响， 以实现稳定的色彩表现。
寿命与可靠性
LED色度学需要解决LED寿 命和可靠性问题，以确保 长期稳定的色彩表现。
LED色度学的未来发展方向
新材料与新技术的研发
LED色度学将不断探索新的发光材料和发光技术，以提高LED的发 光效率和色彩表现。
智能化控制
高动态范围
高效稳定
LED色彩还原技术具有高效稳定的特 点，能够保证长时间使用的颜色一致 性和稳定性，提高产品的可靠性和耐 用性。
LED色彩还原技术能够实现高动态范 围显示，即同时显示亮部和暗部的细 节，提高图像的层次感和立体感。
05
LED色度学发展前景
LED色度学的技术挑战
色彩准确度
LED色度学需要高精度的 色彩控制技术，以确保色 彩的准确性和稳定性。
LED色度学的重要性
LED色度学是LED照明技术的重要组 成部分，对于LED照明产品的性能和 质量具有重要影响。
LED色度学的深入研究有助于提高LED 照明产品的性能和稳定性，推动LED 照明技术的进步和应用。
LED色度学的应用领域
LED色度学的应用领域广泛，包括室内照明、室外照明、显示器、汽车照明等。
LED发光的光谱及色度分析
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色度学概述
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
GaAs:Si AlGaAs(铝镓砷) Ga0.6As0.4P(磷化镓砷) Ga0.35As0.65P (磷化镓砷) Ga0.15As0.85P (磷化镓砷) GaP:N(稼磷氮) SiC(碳化硅) GaN(氮化镓)
颜色
红外 红 红 橙 黄 绿 蓝 蓝
峰值波 长(nm)
功率效率 (%)
950 650 660 632 590 570 470 465
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)ΔEi的单位是NBS色差单位, 1个NBS单位即 ΔEi=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(1%)相当于0.22个NBS色差单位. Ri 相差5就是1个NBS单位.
12.0 3.0 0.6 0.6 0.1 0.3 0.02 0.01
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.显色指数Ra
对LED要特别关注特殊显色指数中的R9.
LED测量的基本光度色度学原理及国际最新动态.
考核光源显色性的14个标准试验色
号数 1 2 3 4 5 6 7 8 近似孟塞尔标号 7.5R6/4 5Y6/4 5GY6/8 2.5G6/6 10BG6/4 5PB6/8 2.5P6/8 10P6/8 在昼光下的色貌 带浅灰的红色 带暗灰的黄色 深黄绿色 适中黄的绿色 带浅兰的绿色 浅兰色 浅紫罗兰色 带浅红的紫色
LED测量的基本光度色度学原理及国际最新动态
LED MEASUREMENT, THEORY AND LATEST DEVELOPMENT
报告人： 潘建根 Reporter: Jiangen Pan 国际照明委员会光和辐射测量分部 技术委员 CIE Division 2 TC Member 杭州远方光电信息有限公司 技术总监 EVERFINE PHOTO-E-INFO CO., LTD. CTO
9
10 11 12 13 14
4.5R4/13
5Y8/10 4.5G5/8 3PB3/11 5YR8/4 5GY4/4
深红色
深黄色 深渌色 深兰色 带浅黄的粹色（白人的肤色） 适中的青果绿色（树叶绿）
（6）人眼光谱三刺激值函数
X=K∫780380 P()· x()· d Y=K∫780380 P()· y()· d
员，中国照明学会学术委员会、国际交流委员会、光源专委会、
计量测试专委会委员。 在国内外发表论文30余篇，拥有专利7 项。
普通光谱法与结合法优缺点比较
V(λ)探测器误差分析
五、国际最新进展
CIE 于2004年6月7日至11日在日本东京召开了2004 CIE LED 专
家会议和CIE第一分部（视觉和颜色）、第二分部（光和辐射测
量）会议。 参加会议的主要人员：CIE D1、D2和D6的专家
LED色温及LED色温基本常识
LED色温及LED色温基本常识LED色温及LED色温基本常识光源LED色温不同,光色也不同,LED色温在3300K以下有稳重的气氛,温暖的感觉;LED色温在3000--5000K为中间LED色温,有爽快的感觉;LED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。
LED色温的定义以绝对温度K来表示，即把标准黑体加热，温度升高到一定程度时该黑体顏色开始深红-浅红-橙黄-白-蓝，逐渐改变，某光源与黑体的顏色相同时，我们把黑体当的绝对温度称为该光源的LED色温。
不同光源环境下的LED色温：下面是一般常见照明灯具所采用的LED色温卤素灯 3000k钨丝灯 2700k高压钠灯 1950-2250k蜡烛光 2000k金属卤化物灯 4000-4600k冷色营光灯 4000-5000k高压汞灯 3450-3750k暖色萤光灯 2500-3000k晴空 8000-8500k阴天 6500-7500k夏日正午阳光 5500k下午日光 4000kLED色温的特性1.在高纬度的地区,LED色温较高，所见到的颜色偏蓝。
2.在低纬度的地区,LED色温较低，所见到的颜色偏红。
( <---- 低LED色温 ------------------ 高LED色温 ----> )3.在一天之中，LED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LED色温较低。
当太阳光直射时,能量被吸收较少,所以LED色温较高。
4.Windows 的 sRGB 色彩模型是以 6500 K 做为标准LED色温,以 D65 表示之。
5.清晨的LED色温大约在 4400 K。
6.高山上LED色温大约在 6000 KLED各种颜色的照明应用1.白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后需要一定的时间来重新适应。
LED色温在3300K以下，光色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的觉；当采用低LED色温光源照射时，能使红色更鲜艳。
LED简介及色差分析
LED基本知识介绍
LED主要参数
电路 正向导通电压 驱动电流 光学 出光量（光通量Lm，光强Cd） 颜色 (色坐标x,y，色温K) 结构
尺寸大小
5630 6030 7020
LED基本知识介绍
LED主要参数---电路方面
LED基本知识介绍
LED的参数---电路方面
正向电压VF (Forward voltage ) 通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。
◆耐震性特佳（全固体封装，不易破损） ◆单色性佳（发光波长稳定）
◆绿色无污染
LED基本知识介绍
发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅴ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结,中间的有双异质结构构成的有源 层，这个有源层就是发光区.因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反 向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，
辐射通量代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是 其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。为 了研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的主观感觉强度之间的关系，首先必须了解 眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。 人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。 在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该 单色光的视觉灵敏度愈高。
视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉
对于人而言，视觉是五种感知觉中最重要的一个。
色彩学的基本知识
图像是如何形成的？ 要看图像是如何形成的，还得先看看光是怎样产生的？
电偶极子模型 物体微观上可认为由大量分子、原子、电子所组成，可看成电荷体系，大部分物体发光 属于原子发光类型。经典电磁场理论把原子发光看作是原子内部过程形成的电偶极子的 辐射。原子由带正电的原于核和绕核运动的带负电的电子组成，在外界能量的激发下， 由于原子核和电子的剧烈运动和相互作用，原子的正电中心和负电中心常不重合，且正 负电中心的距离在不断地变化，因而形成一个振荡电偶极子。 振荡电偶极子在周围空间产生交变的电磁场，并 在空间以一定的速度传播，伴随着能量的传递。 由于原子的剧烈运动，彼此间不断碰撞，辐射过 程常常中断，因而原子发光是断断续续的。原子 每次发光持续时间是原子两次碰撞的时间间隔， 持续时间很短，大约 10-8 ～ 10-9 秒。实际光源由大 量原子和分子组成，所发出的光振动方向杂乱无 章。
RGB LED基本常识
LED基本常识1.LED目前的主要应用范围*建筑物外观照明*娱乐场所及舞台照明*室内空间展示照明*道路，景观照明*标识与指示性照明*交通信号灯，视频屏幕2.常见的LED灯：市面上常见的LED灯有:LED地埋灯 LED水底灯 LED 草坪灯 LED轮廓灯 LED 彩虹管 LED 灯杯 LED投光灯 LED射灯 LED地砖灯 LED 墙壁灯 LED球泡。
随着LED光效的提高，关键技术的不断完善和优化，目前有多家企业推出了太阳能和大功率LED相结合的太阳能半导体路灯。
3.LED的发光颜色目前主流的是红色R，蓝色B，绿色G，也就是通常说说的RGB,这三种基本色可以组合成千变万化的原色。
重点说一下白色，白色有两种实现方式，一种是RGB组合，一种是用蓝灯封装时涂荧光粉实现，这种方式是主流，根据荧光粉的配比不同，有可以出现很多原色，主要是从暖白到冷白的变化。
当然在一些特殊用途的场合，还有发射红外线和紫外线的LED.综上所述：LED基本色的有红色红色R，蓝色B，绿色G，红外，紫外，加上RGB组合的各种颜色，即荧光粉系列的各种白光LED4.LED电源的作用电源的基本作用是给LED一个恒定的电流。
因为led灯珠的额定电压电流是低压直流（1.8-4V之间、20毫安至700毫安不等），而我们除了一些特定的灯具以外，其他都是直接用交流市电输入来点亮灯具，所以必须要有一个电源来把高压交流的输入电流转换为led适用的低压直流电流。
即使是12V或者24V蓄电池直接直流输入，电池也存在充满状态电压高和即将放电完毕状态电压低的问题，换言之也就是电压也会有波动，电压的波动会影响led灯珠的寿命，所以必须都要适用电源。
在选用电源是需要重点考虑电源可接受的功率损耗。
关键词：LED RGB三基色原理是什么LED RGB三基色原理的定义彩色是光的一种属性，没有光就没有彩色。
在光的照射下，人们通过眼睛感觉到各种物体的彩色，这些彩色是人眼特性和物体客观特性的综合效果。
1-PDF-2 LED的基本指标(色度学)
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。
与LED有关的光度学 色度学基础知识
辐射度量与光度量
电磁波频谱——可见光的波长
106nm
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辐射度量与光度量
电磁波频谱——红外线的波长
2011-12-27
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辐射度量与光度量
红外线的波段划分
红外线分类
近红外线区 nm
按大气的 三个波段划分
1000～3000
按红外光谱划分 1000～3000
B
(a)
α= l r
A A＇
s
Ωo
平面角和立体角
r
(b)
Ω=
S r2
r 当S= 2 时，S对应的立体角为单位立体角，称为球面度（对应角度），以符号sr表示。
围绕球心O点的总立体角Ω=4π sr；围绕一点光源的立体角就等于4π sr。
在光度学物理量的基本定义中都要引用到立体角这一概念，而且立体角在照明计算中也经常用到
医学领域 LED红外线波长
760～3000
850nm 940nm
中间红外线区 nm
远红外线区 nm
3000～5000
8000～14000
3000～4000 3000～30000
4000～10000
30000～ 1000000
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辐射度量与光度量
平面角和立体角
A
αl
or
3、发光强度（Iv）： luminous intensity
光源在特定方向上单位立体角内所发射的光通量， 单位：cd（candela，坎德拉），lm/sr
4、光出射度（Mv）：单位面积光源发出的光通量，单位：lm/m 2 luminous exitance
LED基础知识：色温与亮度
LED基础知识：色温与亮度
色温与亮度：色温( Co1or Temperature )，单位：绝对温度( Kelvin，K ) 色温度以绝对温度K 来表示，是将一标准黑体（例如铂）加热，温度升高至某一程度时颜色开始由红、橙、黄、绿、蓝、靛（蓝紫）、紫，逐渐改变，利用这种光色变化的特性，其光源的光色与黑体的光色相同时，我们将黑体当时的温度称之为该光源的色温度。
色温度在3000K 左右时，光色偏黄。
色温度在5000K 以上时，光色偏蓝。
不同色温度的光，具有不同的照明和视觉效果。
不同色温对应不同颜色的光如下图。
不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉，从红、橙、黄、绿、蓝、靛（蓝紫）、紫。
眼睛的敏感度随波长的变化而强烈变化。
例如，在很好的照明条件下，眼睛对550nm 波长的光（黄光）的敏感程度是红光或蓝光的20 倍。
这也是为什么大部分车的雾灯和马路的路灯采用黄光的一个重要原因。
色温是度量颜色温度的标准，并不是度量灯的亮度。
卤素灯的色温可以由2300K到7000K；HID 灯的色温由4200K到超过8000K；灯的色温越高，它对雾和雨的穿透力越差（越不亮）。
大厂如飞利浦至今只生产色温最高6000K的氙气灯。
以下是不同色温的表现：光色温光效果
3000K黄色光，强穿透力
4200K白中带黄，原车配氙气灯
5000K光全白，欧规最高色温
6000K光全白，略带蓝色
6500K阳光下的白天
7000—8000K白中明显带蓝
8000K以上蓝光，穿透力极差推荐6000K左右的色温正好是最白略微开始转蓝的色温，人眼容易接受，不易疲劳，提高安全性，而卤素灯则较差。
什么是LED三原色
什么是LED三原色赛德利照明认为LED的光学效应我们今天以三原色原理来说明，白光通过棱镜后被分解成多种顏色逐渐过渡的色谱，顏色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这就是可见光谱。
其中人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系，大多数的顏色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。
同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。
这是色度学的最基本原理，即三原色原理。
三种原色是相互独立的，任何一种原色都不能有其他两种顏色合成。
红绿蓝是三原色，这三种顏色合成的顏色范围最为广泛。
红绿蓝三原色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。
三原色是这样的三种顏色，它们相互独立，其中任一色均不能由其他二色混合产生。
它们又是完备的，即所有其他顏色都可以由三原色按不同的比例组合而得到。
有两种原色系统，一种是加色系统，其原色是红、绿、蓝；另一种是减色系统，其三原色是黄、青、紫（或品红）。
不同比例的三原色光相加得到彩色称为相加混色。
其规律为：红＋绿＝黄红＋蓝＝紫蓝＋绿＝青红＋蓝＋绿＝白彩色还可由混合各种比例的绘画顏料或染料来配出，这就是相减混色。
因为顏料能吸收入射光光谱中的某些成分，未吸收的部分被反射，从而形成了该顏料特有的彩色。
当不同比例的顏料混合在一起的时候，它们吸收光谱的成分也随之改变，从而得到不同的彩色。
其规律为：黄＝白－蓝紫＝白－绿青＝白－红黄＋紫＝白－蓝－绿＝红黄＋青＝白－蓝－红＝绿紫＋青＝白－绿－红＝蓝黄＋紫＋青＝白－蓝－绿－红＝黑相减混色主要用于美术、印刷、纺织等，我们讨论的图像系统用的是相加混色，注意个要将二者混淆。
用以上的相加混色三原色所表示的顏色模式称为RGB模式,而用相减混色三原色原理所表示的顏色模式称为CMYK模式,它们广泛运用于绘画和印刷领域。
RGB模式是绘图软体最常用的一种顏色模式，在这种模式下，处理图像比较方便，而且，RGB存储的图像要比CMYK图像要小，可以节省内存和空间。
LED光度色度学原理及测量(业务培训)
tot
2
0
0
I ( , ) sin dd
* 照度积分法： tot 可以是近场测量 探头f2’要好
Hale Waihona Puke 02
0
r E ( , ) sin dd
2
用分布光度计测量光强分布
• 测量距离需足够大， 使平方反比定律成立
I ( , ) d 2 E ( , )
±0.2% ±0.3%
1）
NA ±1% 0.02mcd ±4% 15 bits/NA
NA NA NA ±5% 16 bit/250kHz
0.01mcd ±1%
2）
16 bits/1.25MHz
理想测光积分球
理想的积分球应该是内球面各处半径完 全相等, 各处具有较高的反射率、呈光谱 中性且均匀一致的朗伯漫反射涂层，球 体内部没有任何其它物体甚至标准参考 灯和被测灯也都只是一个虚无的发光点 等等。 不加挡板: 加挡板:
光度基准
* 光强： 1960年10月十一届国际计量大会确定了国际通用的国际单 位制，SI制：七个基本单位：长度m，时间s，质量kg， 热力学温度（Kelvin温度）K，电流单位A，光强度单位cd （坎德拉），物质量mol七个基本物理量之一 * 光度基准 （光度原级标准 ）：计量基准必须满足稳定和 可复现两个基本要求 * 烛光为国际标准的发展历程： 蜡烛 - 白炽电灯（稳定好但复现差） - 铂凝固点黑体 540×1012Hz辐射的光源
人眼对颜色及色差的识别能力
* CIE1931为非均匀色度 空间 * CIE1976为均匀色度空 间
人眼对颜色及色差的识别能力
* 成千上万种颜色, 人眼只能分辩 出红、橙、黄、草绿、绿、 蓝绿、蓝、紫、白9大类颜色。 * 人眼对于颜色的差异分辩力很强, 即使两种很接近的颜色物体放 在一起, 人眼也很容易感觉到它 们的差异。 * 一般来说, 对于处于1～2级的麦 克亚当椭圆内的人眼比较难觉 察到色差; 对于3级的, 可觉察到 色差; 对于5、7级及以上的, 比 较明显或很明显觉察到色差。
LED及色坐标理论知识ppt课件
• 坐标：平面概念用来表示某个点的绝对位置 • 是以点0为原点，来定位平面内某一点的具体位置，表示方法
为：A（X，Y)；
色坐标(chromaticity coordinate)
• 色坐标：就是颜色的坐标 ， 指颜色在色坐色品图中的位置。
• 三原色理论：原色是指不能透 过其他颜色的混合调配而得出 的“基本色”。由于人类肉眼 有三种不同颜色的感光体，因 此所见的色彩空间通常可以由 三种基本色所表达
✓ X：代表红色在该颜色中混合的比例； ✓ Y：代表绿色在该颜色中混合的比例； ✓ Z：一般不表示，可通过计算得出，公式：1-X-Y
• 行业内通常使用BM-7来测量光的色坐标。
三原色与色坐标关系
光的波长
• 红光：650 • 黄光：610 • 绿光：540 • 蓝光：470 • 紫光：410 • 可见光波
长:400760NM • 紫外光波 长:400NM •
• 坎德拉：发光强度的单位。国际单位制（SI)的7个基本单位 之一，简称“坎”，符号cd
• 坎德拉每平方米：亮度单位，符号cd /㎡
✓ 我通常描述的亮度值，其单位就是坎德拉每平方米。 ✓ 一般使用的测量设备：BM-7
• 背光发光的均匀性：指发光区域内亮度的最低点与最高点的 比例，单位：%；
✓ 根据产品的大小不同，我们主要采用5点、9点测量计算出产品 的发光均匀性；
✓ 行业标准均匀性≥80%
• ▪ 米 ( 长度) ▪ 千克 ( 质量) ▪ 秒 ( 时间) ▪ 安培 ( 电流) ▪ 开尔文 ( 热力学温度) ▪ 摩尔 ( 物质的量) ▪ 坎德拉 ( 发光 强度)
LED的基本知识
• LED的主要性能参数
✓ 色区：指色坐标的范围区间，LED色坐标跨度一般在0.015左右 ✓ 亮度档：指LED的发光的强度档位， LED亮度跨度一般在100
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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
x= X/(X+Y+Z) y=Y/(X+Y+Z) z=Z/(X+Y+Z)
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;
BIN的划分 深色的是ANSI的要求
4。色差和色变化的规定 LED一颗中的颜色变化
DOE规定,新的产品,u’和v’的变化≤0.004; 产品在寿终时,u’和v’的变化≤0.007.
Δ u’, Δ v’为0.004和0.007化为x,y的数值和意义
得Δx=0.0156, Δ y=0.0161. 在6500K处, Δ u’, Δ v’为0.004时, Δx=0.0110, Δ y=0.0117. Δ u’, Δ v’为0.004和0.007化为x,y的数值和
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
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ΔE: ΔEi=[(u’r,i-u’k,i)2+(v’r,i-v’k,i)2+(w’r,i-w’k,i)2]1/2 =[Δu’i2+ Δv’i2 + Δw’i2]1/2 计算对某个样品的显色指数Ri: Ri=100-4.6 ΔEi 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=Σ Ri/8.
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.
三。LED的色特性 1.为什么要重视LED的色--光色的变化远大于传统光源!！ •新的时候变化（结温） ---结温增高后的光谱变化(蓝移); ---自身的色不均匀
色不均匀性造成的照明效果的低劣
•光衰问题 温度促使光通的变化 热冷比的曲线
荧光粉涂布方式 的不同
光衰后老化的变化 DOE规定光衰后期的色坐标变化图
用BY法得到照明LED缺乏红光,R9呈负值, 往往达到-25—30的水平,影响显色指数达80. 请看DOE规定的LED灯泡数据:
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:5Байду номын сангаас7nm.
色度学的基本知识
在LED上的应用
一.概述 LED辐射的特性,决定了它的单色性 Eg=e•ΔV=hν, λ=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, 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
关于特殊显色指数R i数值的感性说明: ΔEi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ΔEi=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.
2.LED的光谱 •BY法的白色LED光谱
• RGB三基色混色白光的光谱 采用RGB单色LED得到。 这种RGB分开的光谱看颜色还行,但算Ra就 很差,这就是要更改计算Ra方法的原由. 办法就是另立一套考虑该因素后的标准色板.
3。白光LED色坐标的划分
LED色坐标在1964年均匀色坐标中的表示
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。
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
材料
GaAs:Si AlGaAs(铝镓砷) Ga0.6As0.4P(磷化镓砷) Ga0.35As0.65P (磷化镓砷) Ga0.15As0.85P (磷化镓砷) GaP:N(稼磷氮) SiC(碳化硅) GaN(氮化镓)
颜色
红外 红 红 橙 黄 绿 蓝 蓝
峰值波 长(nm)
功率效率 (%)
950 650 660 632 590 570 470 465
12.0 3.0 0.6 0.6 0.1 0.3 0.02 0.01
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
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.
意义
结论:① Δx,Δ y 的值> Δ u’,Δ v’的值； ②高色温处的要求更高； ③相当于5-6个NBS色差,容易察觉。
5。BY法白光LED显色性的问题 480nm的凹谷使N0.5，6两块板的显色受 到影响。
6.物体的色再现 与物体表面的光谱反射率和光源光谱有光 光,不一定显色差的光表现不好. 看5500K色温的LED表现
颜色量度的形象比喻
三刺激值X,Y,Z的计算 X=Σ φ(λ)•x•Δλ Y=Σφ(λ)•y•Δλ Z=Σφ(λ)•z•Δλ φ(λ):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. φ(λ)=τ(λ)•S(λ)----Y是物体的透光率; φ(λ)=ρ(λ)•S(λ)----Y是物体的反光率; φ(λ)=β(λ)•S(λ)----Y是物体的亮度因数.
差于阳光
极差
绿色也差
优于阳光
结论:不是说CRI差一点的都不可用,需要发 现它的使用对象.
7.人的喜爱色温 1941 Kruithof图
谢 谢!!
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
色品图中的等色温轨迹
自然界的色温
光源中常用的色温分档(GB50034-2004):
分组 色表 CCT(K) 适用场所举例 I <3300 暖 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