LED光源采用色容差橢圓分BIN制程的實現

張鵬飛　聶叢偉

摘?要：通過對LED分BIN 制程中的光源色品坐標分類的常用方法的分析，研究了一種利用色容差橢圓來對光源色品坐標分BIN的方法。這樣，就能很方便的將LED光源按照色容差在某個步階的要求下實現光源分組。

關鍵詞：LED色容差;橢圓;分BIN

1 緒論

色容差這一名詞由顏色科學家麥克亞當在1942年提出，是指在顏色匹配實驗中采用RGB三基色匹配目標色時，人眼無法察覺出匹配色與目標色之間存在顏色差異所容許的色坐標位置的變化范圍。在生產實踐中，就是指生產出一批LED照明光源，這批光源發出光的顏色，與工程師要求的顏色的差異。在照明光色度學中，我們可以用已經測得的色品坐標與目標色品坐標的距離來表示。由于LED照明光源大多數是由藍光激發熒光粉產生，隨著人們對照明光源顯色指數和舒適度要求的不斷提高，為了提高顯色指數，工程技術人員會在某一個封裝中設置多種波長的藍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，現在最常見的方法是采用色容差的概念來表征光譜不一致性所導致的與目標顏色的差異程度。然而，馬克亞當在原始文獻內沒有明確如何利用插值方法，從而造成了很多科學、工程團體的理解不盡相同。現在，LED光源的色容差標準有很多種，世界各國的LED廠商所采用的基于色容差的橢圓分Bin標準也不一樣。在目前高度自動分類程序中，絕大多數廠家對光源顏色分類的方法是采用菱形來劃定色容差范圍。

2 現有方法的缺陷

現有的方法是普遍采用色容差菱形方框來對LED的色容差進行分類。采用菱形分BIN的主要原因是，分BIN機器在設置色品坐標范圍時需要設置四個點，這樣方便操作人員的程式編寫與修改。但是這樣分出來的LED光源色容差是極不準確的。在菱形方框線上的各色品坐標點的色容差也在很大程度上不再相同，而且在菱形方框內的所謂合格的LED照明光源產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格控制產品的色容差來提高光源產品發出光線的顏色一致性的。因此，菱形分BIN程式的缺點，是其菱形邊界的設置與自身的目標要求產生了矛盾。而且還不能直觀明了地讀取光源的色容差到底屬于哪個步階，其色容差控制的意義已經不大了。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制程的實現

采用色容差橢圓分BIN制程的實現主要工作有以下幾個方面，第一、色容差計算研究，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，色容差計算公式研究，色容差公式是：g11Δx2+2g12ΔxΔy+g22Δy2=SDCM2。利用這個公式，當已知或者測試儀器測試得到的LED光源色品坐標時，將這一坐標值與目標值按公式計算，最終結果經開方得到色容差的值。儀器再根據這個值將光源投進相應的BIN筒中。其中，在我國現行的標準中，典型色溫下的系數值和目標坐標可參見國標：本文只給出F4000參數：F4000：g11=395000;g12=-215000;g22=260000，x=0.3800、y=0.3800。

其次，對基于以上參數數據的色容差橢圓性質研究，我們知道，在橢圓表述中，最重要的參數是橢圓的角度和長短周數值。經研究，我國現行標準的色容差橢圓在步階為1SDCM時，典型參數可參見國標，本文只給出色溫4000K的角度和長短軸參數：F4000：角度為54度00分;長軸a=0.00313、短軸b=0.00134。在這部分研究中，得到結論：如果要繪制出色容差橢圓，將要將角度在加上180度，長短軸要根據具體想要得到的幾個SDCM步階，按比例放大。值得一提的是，要將橢圓坐標（X、Y值）按組進行編號，得到關鍵坐標。號碼為宜為0—35，這樣就能按照EXCEL進行公式編輯了。編輯公式：坐標X=K14+M14*COS（PI（）*O14*10/180）*COS（PI（）*J14/180）-N14*SIN（PI（）*O14*10/180）*SIN（PI（）*J14/180）;

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

最后，取關鍵點將不同步階SDCM橢圓分成8塊。取點時應注意，每個色塊取4組坐標值，其中必須包含中心坐標，這樣方便程序檢查和修改。再按照儀器要求將坐標值輸入分BIN程序中，這樣LED光源采用色容差橢圓分BIN制程就實現了。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 結語

通過色容差的概念、理論公式和在生產實踐中的應用分析。采用色容差橢圓分BIN制程有著很多優勢，形象直觀，方便操作人員操作，對進行分BIN的光源能夠嚴格按照不同步階的色容差范圍進行篩選分類，對于LED光源色容差分BIN來講，是一種理想的色容差分類方法，有一定的創新性和推廣意義。

參考文獻：

[1]朱曉東，聶叢偉，等.半導體技術 LED合成光譜光源色度參數的快速計算機應用.2012（5）.