LED光源采用色容差橢圓分BIN制程的實(shí)現(xiàn)

張鵬飛　聶叢偉

摘?要：通過(guò)對(duì)LED分BIN 制程中的光源色品坐標(biāo)分類(lèi)的常用方法的分析，研究了一種利用色容差橢圓來(lái)對(duì)光源色品坐標(biāo)分BIN的方法。這樣，就能很方便的將LED光源按照色容差在某個(gè)步階的要求下實(shí)現(xiàn)光源分組。

關(guān)鍵詞：LED色容差;橢圓;分BIN

1 緒論

色容差這一名詞由顏色科學(xué)家麥克亞當(dāng)在1942年提出，是指在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中采用RGB三基色匹配目標(biāo)色時(shí)，人眼無(wú)法察覺(jué)出匹配色與目標(biāo)色之間存在顏色差異所容許的色坐標(biāo)位置的變化范圍。在生產(chǎn)實(shí)踐中，就是指生產(chǎn)出一批LED照明光源，這批光源發(fā)出光的顏色，與工程師要求的顏色的差異。在照明光色度學(xué)中，我們可以用已經(jīng)測(cè)得的色品坐標(biāo)與目標(biāo)色品坐標(biāo)的距離來(lái)表示。由于LED照明光源大多數(shù)是由藍(lán)光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生，隨著人們對(duì)照明光源顯色指數(shù)和舒適度要求的不斷提高，為了提高顯色指數(shù)，工程技術(shù)人員會(huì)在某一個(gè)封裝中設(shè)置多種波長(zhǎng)的藍(lán)光芯片和多組份熒光粉。這在某種程度上使得LED光源的光譜離散性變大，現(xiàn)在最常見(jiàn)的方法是采用色容差的概念來(lái)表征光譜不一致性所導(dǎo)致的與目標(biāo)顏色的差異程度。然而，馬克亞當(dāng)在原始文獻(xiàn)內(nèi)沒(méi)有明確如何利用插值方法，從而造成了很多科學(xué)、工程團(tuán)體的理解不盡相同?，F(xiàn)在，LED光源的色容差標(biāo)準(zhǔn)有很多種，世界各國(guó)的LED廠(chǎng)商所采用的基于色容差的橢圓分Bin標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。在目前高度自動(dòng)分類(lèi)程序中，絕大多數(shù)廠(chǎng)家對(duì)光源顏色分類(lèi)的方法是采用菱形來(lái)劃定色容差范圍。

2 現(xiàn)有方法的缺陷

現(xiàn)有的方法是普遍采用色容差菱形方框來(lái)對(duì)LED的色容差進(jìn)行分類(lèi)。采用菱形分BIN的主要原因是，分BIN機(jī)器在設(shè)置色品坐標(biāo)范圍時(shí)需要設(shè)置四個(gè)點(diǎn)，這樣方便操作人員的程式編寫(xiě)與修改。但是這樣分出來(lái)的LED光源色容差是極不準(zhǔn)確的。在菱形方框線(xiàn)上的各色品坐標(biāo)點(diǎn)的色容差也在很大程度上不再相同，而且在菱形方框內(nèi)的所謂合格的LED照明光源產(chǎn)品之間的色容差比橢圓邊界的誤差大很多。橢圓和菱形的目的就是以嚴(yán)格控制產(chǎn)品的色容差來(lái)提高光源產(chǎn)品發(fā)出光線(xiàn)的顏色一致性的。因此，菱形分BIN程式的缺點(diǎn)，是其菱形邊界的設(shè)置與自身的目標(biāo)要求產(chǎn)生了矛盾。而且還不能直觀(guān)明了地讀取光源的色容差到底屬于哪個(gè)步階，其色容差控制的意義已經(jīng)不大了。下圖為以色溫4000K的菱形分BIN范圍和5、6、7步階的SDCM橢圓分BIN圖。

3 采用色容差橢圓分BIN制程的實(shí)現(xiàn)

采用色容差橢圓分BIN制程的實(shí)現(xiàn)主要工作有以下幾個(gè)方面，第一、色容差計(jì)算研究，第二，色容差橢圓的繪制，第三，基于色容差橢圓分BIN的制程。首先，色容差計(jì)算公式研究，色容差公式是：g11Δx2+2g12ΔxΔy+g22Δy2=SDCM2。利用這個(gè)公式，當(dāng)已知或者測(cè)試儀器測(cè)試得到的LED光源色品坐標(biāo)時(shí)，將這一坐標(biāo)值與目標(biāo)值按公式計(jì)算，最終結(jié)果經(jīng)開(kāi)方得到色容差的值。儀器再根據(jù)這個(gè)值將光源投進(jìn)相應(yīng)的BIN筒中。其中，在我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中，典型色溫下的系數(shù)值和目標(biāo)坐標(biāo)可參見(jiàn)國(guó)標(biāo)：本文只給出F4000參數(shù)：F4000：g11=395000;g12=-215000;g22=260000，x=0.3800、y=0.3800。

其次，對(duì)基于以上參數(shù)數(shù)據(jù)的色容差橢圓性質(zhì)研究，我們知道，在橢圓表述中，最重要的參數(shù)是橢圓的角度和長(zhǎng)短周數(shù)值。經(jīng)研究，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的色容差橢圓在步階為1SDCM時(shí)，典型參數(shù)可參見(jiàn)國(guó)標(biāo)，本文只給出色溫4000K的角度和長(zhǎng)短軸參數(shù)：F4000：角度為54度00分;長(zhǎng)軸a=0.00313、短軸b=0.00134。在這部分研究中，得到結(jié)論：如果要繪制出色容差橢圓，將要將角度在加上180度，長(zhǎng)短軸要根據(jù)具體想要得到的幾個(gè)SDCM步階，按比例放大。值得一提的是，要將橢圓坐標(biāo)（X、Y值）按組進(jìn)行編號(hào)，得到關(guān)鍵坐標(biāo)。號(hào)碼為宜為0—35，這樣就能按照EXCEL進(jìn)行公式編輯了。編輯公式：坐標(biāo)X=K14+M14*COS（PI（）*O14*10/180）*COS（PI（）*J14/180）-N14*SIN（PI（）*O14*10/180）*SIN（PI（）*J14/180）;

坐標(biāo)：Y==L14+M14*COS（PI（）*O14*10/180）*SIN（PI（）*J14/180）+N14*SIN（PI（）*O14*10/180）*COS（PI（）*J14/180）;

最后，取關(guān)鍵點(diǎn)將不同步階SDCM橢圓分成8塊。取點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意，每個(gè)色塊取4組坐標(biāo)值，其中必須包含中心坐標(biāo)，這樣方便程序檢查和修改。再按照儀器要求將坐標(biāo)值輸入分BIN程序中，這樣LED光源采用色容差橢圓分BIN制程就實(shí)現(xiàn)了。下圖為色溫4000K，5步階SDCM和7步階SDCM色容差橢圓的范圍控制圖。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)色容差的概念、理論公式和在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用分析。采用色容差橢圓分BIN制程有著很多優(yōu)勢(shì)，形象直觀(guān)，方便操作人員操作，對(duì)進(jìn)行分BIN的光源能夠嚴(yán)格按照不同步階的色容差范圍進(jìn)行篩選分類(lèi)，對(duì)于LED光源色容差分BIN來(lái)講，是一種理想的色容差分類(lèi)方法，有一定的創(chuàng)新性和推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱曉東，聶叢偉，等.半導(dǎo)體技術(shù) LED合成光譜光源色度參數(shù)的快速計(jì)算機(jī)應(yīng)用.2012（5）.