色彩知识与白光LED课件.ppt

1、2019.07.23BMTC R&D Center James 色彩知识与白光色彩知识与白光LEDLED1培训大纲培训大纲色彩的相关知识色彩的相关知识12白光白光LEDLED11.色彩的相关知识色彩的相关知识光1 光的电磁波理论与量子理论相辅相成 电磁波理论：圆满解释光的传递和干涉的现象 量子理论：成功解释光子如何激发电子的现象（光电效应）2人眼最敏感的光波长人眼最敏感的光波长人类的眼睛至少能感知到波长为380-780奈米（nm）的磁性光谱,而最为敏感的光波长为555奈米（nm）。眼睛的敏感曲线图如下：3CIE 1931 Chromaticity Diagram(x,y)由CIE於1931年所

2、制定.将所有可见颜色用 xy 座标方式表现.单一波长颜色位於最周围.4CIE 1931 以后的发展CIE 1931 x*y*z表色系统：以2视野为基础，可应用至4 视野。CIE 1960“UCS”色度坐标：色差程度在（u,v）色度坐标上为等距离。CIE 1964 X10Y10Z10辅助表色系统：10视野。CIE 1976 L*u*v表色系统：UCS色度坐标（u,v）。（u,v）=（u,1.5v)CIE 1976 L*a*b表色系统:色差程度为等距离，且为直角坐标。色坐标测量原理首先测量在每一波长的光强度,再经由相应的函数计算转为色坐标 0.00.20.40.60.81.01.235040045

3、0500550600650700750波長(nm)強度(arbitrary units)CIE 1931 Chromaticity Diagram0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.90.00.10.20.30.40.50.60.70.8xy490480470460500510520530540550560570580590600610620CIE 1931 2-deg.matching functions 56颜色区域敏感人眼对于每个区域的颜色变化敏感度不同延生出CIE 1976 Chromaticity Diagram(u,v).色调与饱和度7波长与纯度判断方式8峰波

4、长(peak wavelength),p:强度最高处之波长.主波长(dominant wavelength),d:从(1/3,1/3)处拉一直线,经过色坐标,与边缘交界处即是.纯度(purity)=a/b,即与边缘距离的比例.CIE 1931 Chromaticity Diagram0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.90.00.10.20.30.40.50.60.70.8xy490480470460500510520530540550560570580590600610620(1/3,1/3)d=530 nmab波長強度High purityLow purityp色温与

5、相关色温 I I9色温(color temperature,CT)是根据 black body radiation 的光颜色所定义.当某色坐标不在色温在线时,最接近的色温即是相关色温(correlated color temperature,CCT).色温与相关色温 IIII10相关色温(correlated color temperature,CCT)是从1960 Chromaticity Diagram(u,v)所定.切线与色温线垂直.黑体辐射轨迹11色温可以通过下面的公式计算得出不同色温光谱12不同的色温有着不同的光谱 显色指数(CRI)13 Color Rendering Index(

6、CRI)是用来判断光源的照明”质量”的指针.将待测光源与同色温的标准光源(black body radiation 或 simulated daylight)照于8种标准颜色样品,然后比较其颜色不同,经计算得到Ei.将8种颜色的Ei经由以下公式计算后,得到的Ra值,即一般所说的CRI.CRI最高是100.Light SourceCRI日光100白熾燈95螢光燈60-95使用螢光粉的LED55-95High CRILow CRICRI 计算方式14 以 CIE1964 W*U*V*uniform color space 为准,决定待测光源的 CCT.当 CCT 5000 K 时,以 black

7、body 当对照,否则使用 CIE illuminant D.无论何种当对照,色温须与待测光源相同.将 chromatic adaptation 纳入考虑,经由转换成新坐标.使用8种标准反射光谱来比较待测光源以及对照光源之间的差异,可得Ei(i=1 8).将差异经由换算,可得 Ri.每个 Ri 最高100.然后平均,即可得到 Ra.测试CRI的色彩样本15 共有14个色彩样本.只有前8(18)用来计算色差Ra,后面的色彩样本(914)为辅助用.第9个是深红色.除了 Ra 外,R9 也常被特别提出来检视在红色的表现.1234567891011121314色域色域（Color Gamut）16 是

8、指某种设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域。为了能够直观的表示色域这一概念，CIE国际照明协会制定了一个用于描述色域的方法：CIE-xy色度图。在这个坐标系中，各种显示设备能表现的色域范围用RGB三点连线组成的三角形区域来表示，三角形的面积越大，就表示这种显示设备的色域范围越大。NTSC色域比较16 两种LED（Yellow phosphor&Red+green phosphor）vs NTSC NTSCNTSCYellow phosphor:66%of NTSCRed+green phosphor:86%of NTSCY phosphorRG phosphor12.白光白光LED1LED白

9、光的制造方法白光LED是由多种颜色混合而成,制作方式如以下所列:2目前BMTC 白光LED的制造方法BMTC 白光 LED 生产方式是由蓝色芯片+黄色荧光粉 藍色晶片+黃色螢光粉3高CRI以及高效率的暖白光照明使用蓝光芯片+黄色荧光粉+红光芯片,由发光效率高的红光芯片制作暖光4荧光粉的转换作用在蓝光LED上利用特殊荧光粉将部分蓝光转换成黄光而与剩下之蓝光混合成白光s荧荧光粉光粉LEDLED封裝封裝半成品半成品白光白光LEDLED剖面剖面图图Converter pigments in resin Package5YAG荧光粉的介绍 荧光粉是由主体晶格荧光粉是由主体晶格(host lattice，

10、H)与活化中心与活化中心(activator，A)构成，有时还有辅助活化剂构成，有时还有辅助活化剂(co-activator，coA)或称为增感剂。或称为增感剂。(1)主体晶格主体晶格:在激发过程中扮演传送能量的角色。在激发过程中扮演传送能量的角色。例如例如:Y3Al5O12:Ce3+中的中的Y3Al5O12。(2)活化中心活化中心:可以活化主体晶格。可以活化主体晶格。例如例如:Y3Al5O12:Ce3+中之中之Ce3+。6Yttrium Aluminum Garnet(YAG)之结构Y3Al5O12（YAG）7晶片，荧光粉与色坐标白光LED一般是由蓝光晶片加上黄色荧光粉所混光而成.从CIE色

11、坐标图可知,当两色混合时,所产生的新颜色会落在两色坐标间之直线上.晶片波长晶片波长&荧光粉色坐标荧光粉色坐标&荧光粉量荧光粉量决定颜色.CIE 1931 Chromaticity Diagram蓝光晶片螢光粉0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.90.00.10.20.30.40.50.60.70.8xy520530540550560570580590600610620490480470460500510O5762O5446OG460-30OG460-45NY460Y4254NY3957G3560G27628晶片与荧光粉生产时使用晶片波长范围有限,因此分布只限于晶片与荧光粉

12、两点间的在线.0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.90.00.10.20.30.40.50.60.70.8xy520530540550560570580590600610620490480470460500510b1b2b3b4a1a0c1c00.200.250.300.350.400.450.200.250.300.350.400.45xyc0c1a0a1b2b1b3b49白光LED的制程荧光粉硅胶混合后搅拌脱泡点胶入碗杯內烘烤固化完成+10荧光粉量与颜色荧光粉添加越多,颜色与荧光粉越接近,反之则与芯片颜色接近.荧光粉量少多11影响入bin率的原因+胶量&粉量是否正確搅拌脱泡后荧光粉分布是否均勻一致荧光粉沉淀硅胶粘性改变点胶机对胶量的控制碗杯大小形状的差异晶片波長烘烤条件影响沉淀結果測量是否正確12温度与衰减LED 寿命随温度上升而缩短.对 High Power LED 来说,散热为最大问题.衰减趋势可用以下公式描述:时间,t亮度,P100%高温常温时间,log(t)亮度,P100%高温常温P=eAtP=亮度%t=时间A=常数Thank you!BMTC R&D Center James