白光led的色度特性分析

現在，燈絲光源已經廣泛應用于照明和信息技術領域，并希望成為未來最重要的光源之一。隨著電動汽車行業的快速發展，電動汽車的顏色特征仍然是一個值得探索的問題。在以下章節中，基于色度學理論，計算和研究了主要顏色、色度、色度和顯色指數等色度學參數。1色體標準色度計算方法通過單色儀,可以測得不同光源的相對光譜功率分布,從而計算出色品坐標.如圖1～圖3分別為實驗測出的藍光LED、綠光LED、白光LED的相對光譜功率分布.要計算顏色的色品坐標,要先計算顏色的三刺激值,計算公式如下X=k∑λφ(λ)xˉ(λ)△λY=k∑λφ(λ)yˉ(λ)△λ(1)Z=k∑λφ(λ)zˉ(λ)△λX=k∑λφ(λ)xˉ(λ)△λY=k∑λφ(λ)yˉ(λ)△λ(1)Ζ=k∑λφ(λ)zˉ(λ)△λ式中,φ(λ)為LED樣品的相對光譜功率分布;xˉxˉ(λ)、yˉyˉ(λ)、zˉzˉ(λ)是1931CIE-XYZ色度系統的標準色觀察者光譜三刺激值,計算出物體顏色的三刺激值后由式(2)計算出物體的色品坐標x=XX+Y+Zy=YX+Y+Z(2)z=ZX+Y+Zx=XX+Y+Ζy=YX+Y+Ζ(2)z=ΖX+Y+Ζ算得:藍光LED的色品坐標為x1=0.1407,y1=0.0825;綠光LED的色品坐標為x2=0.1801,y2=0.7074;白光LED的色品坐標為x3=0.3257,y3=0.3500;2主要波的長度和顏色的純度顏色的色品除了用色品坐標表示外,還可用主波長和色純度表示2.1補色波長的定義一種顏色S的主波長,指的是某一種光譜色的波長,這種光譜色按一定比例與一種確定的參照光源相加混合,能匹配出顏色S.但是,并不是所有的顏色都有主波長,色品圖中連接白點和光譜兩端點所形成的三角形區域內各色品點都沒有主波長.因此引入補色波長這個概念.一種顏色S2的補色波長是指某一種光譜色的波長,此波長的光譜色與適當比例的顏色S2相加混合,能匹配出某一種確定的參照白光.如果已知樣品的色品坐標x-y和特定白光的色品坐標為xw,yw,可以用2種方法決定樣品的主波長和補色波長.2.1.1補色波長的確定如圖4所示,在色品圖上標出樣品點和白點,由白點向顏色S1引一直線,延長直線與光譜軌跡交于L點,交點L的光譜色波長就是樣品的主波長λd.以樣品S2為例說明如何求得樣品的補色波長.在色品圖上標出樣品S2的位置,由樣品點S2向白點引一直線,延長與光譜軌跡相交,交點處的光譜色波長就是樣品的補色波長.2.1.2顏色調查表主波長連接白點(xw,yw)與樣品點(x,y)直線的斜率可用式(3)計算斜率=x?xwy?yw=x-xwy-yw或斜率=y?ywx?xw(3)=y-ywx-xw(3)在這2個斜率中選一個較小的絕對值,查表可求得樣品的主波長或補色波長.顏色的主波長大致相當于顏色知覺中的顏色色調,但又不能完全等同起來.2.2led的色純度當樣品顏色的純度用亮度的比例來表示時稱為色度純度,它是指主波長的光譜色在樣品中所占亮度的比重,用符號P0表示.公式為P0=YλY(4)Ρ0=YλY(4)式中,Yλ為主波長光譜色的亮度;Y為樣品色的亮度.P0可以用色品坐標表示P0=yλ(x?xw)y(xλ?xw)=yλ(y?yw)y(yλ?yw)(5)Ρ0=yλ(x-xw)y(xλ-xw)=yλ(y-yw)y(yλ-yw)(5)色純度大致相當于顏色知覺中的色飽和度,但并不完全相同,因為色品圖上色純度相等的點的色知覺并不完全對應于飽和度相等的點的色知覺.用主波長和色純度來表示顏色色品,比只用色品坐標表示顏色色品的優點在于這種表示顏色的方法能給人以具體的印象,能表明一種顏色的色調及飽和度的大致情況.根據主波長和色純度的計算方法,計算出藍光、綠光、白光LED的主波長和色純度如表1.由表1可知,藍光和綠光LED的色純度相對較高,而白光LED的色純度很低,這是由于白光LED是由多種不同顏色混合形成的緣故;而在不同標準光源下,藍光LED的主波長在470nm左右,綠光LED的主波長在525nm左右,而白光LED的主波長隨標準光源的不同,變化較大,這是由于在不同參照光源下,等能白點的色品坐標會有少許變化,而白光LED的色品坐標離白點的色品坐標比較近的緣故.3黑光led的顯色性CIE(國際照明委員會)規定用完全輻射體或標準照明體D作參照光源,并將其顯色指數定為100,還規定了若干測試用的標準顏色樣品.根據在參照光源和待測光源下,上述標準樣品形成的色差來評定待測光源顯色性的好壞.光源對某一種標準樣品的顯色指數稱為特殊顯色指數Ri.Ri=100-4.6△Ei(6)式中,△Ei為在參照光源和待測光源下樣品的色差.光源對特定8個顏色樣品的平均顯色指數稱為一般顯色指數R0.R0=18∑i=18Ri(7)R0=18∑i=18Ri(7)光源的一般顯色指數越高,其顯色性越好.經計算得出待測光源的特殊顯色指數如表2.色差值用棒狀圖表示如圖5.將特殊顯色指數Ri的數值代入式(7)可求得一般顯色指數R0對于藍光LED一般顯色指數R0=-29;對于綠光LED一般顯色指數R0=-14;對于白光LED一般顯色指數R0=82.從計算結果來看,白光LED的顯色性比較好,適合用來做照明光源;藍光LED和綠光LED的顯色性很差,不適合做照明光源.4結論(1)色品坐標系離色圖上的圖譜主波長隨標準光源的不同變化不大;色純度比較高,在0.64左右,這是因為它的色品坐標離色品圖上的光譜軌跡比較接近;一般顯色指數為-29,顯色性很差,即在藍光LED照射下樣品顏色失真比較厲害,不適合用來做照明光源.(2)色品坐標系離色圖上的距離是5.和藍光LED相似,主波長隨標準光源的不同變化不大;色純度最高,在0.87左右,接近1,這是因為它的色品坐標離色品圖上的光譜軌跡比較接近;一般顯色指數為-14,顯色性很差,即在綠光LED照射下樣品顏色失真比較厲害,不適合用來做照明光源.(3)色純度對led色品坐標系的影響主波長