1.色度坐标

LED 光源发出的光之所以能够展现出不同的颜色,是因为光的波长不同,人们通常会利用色度图和颜色匹配函数来对颜色进行评估和定量。光通量变化也会让人感觉到颜色稍有不同。因此,人们对颜色的感觉在某种程度上来说是主观的。

1931年,国际照明委员会(CIE)将色度图以及颜色匹配的测量进行了标准化,如图1.5所示。

图1.5　1931年国际照明委员会提供的y-x 色度图

色度匹配函数与色度图并非是唯一的,目前常用的是1931年发布的色度图。设一个固定波长的光功率密度为P(λ),则能够与之相匹配的颜色激发比例可通过下面的式子得出：

其中,X,Y,Z 分别是R,G,B三基色的权重,因此,位于色度图中的每个颜色都可以用x,y 坐标的形式来表示：

由上式可知,光的色彩坐标是单色光的坐标线性组合。任何颜色都可以由红、绿、蓝三原色以适当的比例混合调制而成。其中坐标x 代表红原色的比例,坐标y代表绿原色的比例,坐标z 代表蓝原色的比例,坐标z 可以由z=1-x-y 推出。

LED 显示器件发出的光同样满足CIE 色度匹配,其发光颜色可以在色度图上找到对应的位置。不同材料制成的LED 显示器件对应的颜色在色度图上的位置如图1.6(a)所示。

研究表明,通过三色LED 进行调制的全彩图像,其色域范围已经超过NTSC(国家电视标准委员会)标准,如图1.6(b)所示。(www.daowen.com)

图1.6　CIE色度图

2.LED 的色温

衡量光源光色的尺度是色温,单位是K。我们可通过对比光源的光色和理论的黑体辐射体的光色来确定光源的色温。当一个光源的色坐标与黑体在某温度之下的色坐标相近或者相同,此时黑体的温度就被称为该光源的色温。可以用黑体辐射轨迹(普朗克曲线)来确定黑体的温度,如图1.7所示.

图1.7　不同温度下黑体的单色辐射出射度(辐射亮度)随波长的变化曲线

色温是评价光源色度特性的一个重要指标,是用来表征光色的,表1.1显示了常用光源的色温。相同色温的光源只能够说明具有相同的光色,而它们的光谱可以有很大的差异。色温低的光源在光谱分布中有相对多的红光辐射,通常被称为“暖光”；色温高的光源则会具有相对多的蓝光辐射,通常被称为“冷光”,如图1.8所示。

表1.1　常用光源的色温

图1.8　LED 参考色温