LED的色度学特性

4、LED的色度学特性：

4.1 LED的色温

色温是按绝对黑体来定义的，当光源发出的光的颜色和绝对黑体辐射时所呈现的颜色完全相同时，则此时黑体的绝对温度（单位为开尔文）就称此光源的色温，色温用于量度光线的颜色组成成分，如果光谱成分中短波光线所占的比例增加，长波光线所占比例减少，光就偏蓝，色温就升高；反之，光谱成分中长波比例增加，短波光线所占比例减少，光就偏红，色温就低。

4.2 LED的色品、明度及色品图

波长与理论单色光的颜色是一一对应的，但对于复色光来说，这一对应关系就不成立了，为了较全面的描术LED的发光颜色，必须引入颜色的色品（色调及饱和度）和明度或色品图。色调、饱和度和明度三个感觉量一起决定了颜色的特征。

4.2.1 色调

色调用于标志LED光颜色的区别。实验证明，自然界的大多数颜色都可用某一单色光和白光按一定比例配成，则此单色光的波长(称主波长) 就是该颜色的色调。非单色光和白光按一定比例配成的颜色的色调可用非单色光的补色波长(主波长)表示。

4.2.2 饱和度 

饱和度用来标志颜色的纯洁程度。单色光所呈现的颜色是饱和度最高的颜色。单色光掺入白光成份越多，就越不饱和，掺入白光成份越少，就越饱和。饱和度= 单色光流明数/（单色光流明数+白光流明数）

 

4.2.3 明度（亮度） 

明度用来标志颜色的明亮程度。用颜色的总流明数表示。

4.2.4 色品图

现代色度学采用国际照明委员会(简称CIE)所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。在这个系统中，CIE1931色品图占有相当重要的地位。它明确表示了颜色视觉的基本规律以及颜色混合的一般规律，是色度学的实际应用工具。

                       

如上图所示的CIE1931色品图中，舌形色品图的围线上各点代表光谱色，下缘直线上各点代表非光谱色(即品红色)。它是以三个虚拟基色量(X、Y、Z)为标准规定出来的。其所以如此选择，是首先考虑了以下两个要求：其一、是使任意色的三色系统中的三色系数a、b、c均为正值；其二，是使三色系数中的Y值就是〔x〕的流明数。于是有关明度的色度学信息只存在于标准基色系数Y中。由于每个颜色总与一个明度感觉相关联，从而每个实际颜色必定给出一个正值的流明数。因此，在色品图中，所有实际色量都在Y=0平成的上方。

色品图是根据三原色原理绘制的，它用匹配某一颜色的三原色比例来规定这一颜色，x色品坐标相当于红原色的比例，y色品坐标相当于绿原色比例，图中没有z色品坐标，因为x+y+z=1，所以z=1-(x+y)，相当于蓝色比例。

色品图的特点：

(1) 光谱轨迹曲线以及连接光谱轨迹两端所形成的舌形内部包括一切物理上能实现的颜色。

(2)  坐标系统的原色(三基色)点，即三角形的三个角顶〔红原色点(x)∶x=1，y=z=0；绿原色点(y)∶y=1,x=z=0；蓝原色点(z)∶z=1,x=y=0〕都落在这个区域之外，也就是说，原色点的色品是假想的，在物理上不可能实现。同样，凡是落在光谱轨迹由红端到紫端直线范围以外的颜色是物理上不能实现的颜色。

(3) 色品图中的E点是白光，由三原色各1／3彩色量产生，所以也称为等能白光，其色品坐标为

                                                      

E点是CIE标准光源的色光，相当于中午阳光的光色。

 

 (4) 若色坐标给定，可立即从色品图上定出该色的主波长（色调）和饱和度。例如，要求Q点的主波长，只要从Q向E引一条直线，并延长EQ与光谱轨迹相交，交点在510.3nm。则Q点的主波长就是510.3nm。某一颜色离开E点的接近光谱轨迹的程度表明它的纯度，颜色越靠近E越不纯，越靠近光谱轨迹越纯，所以接近光谱轨迹的远近程度标志着饱和度的大小。

(5) 从色品图还可推算出由两种颜色相混合所得出的各种中间色。如Q和S相加，按不同比例，可配出Q到S线段中的各种颜色。光谱轨迹的形状是近似直线或凸形的，而不是凹形的。因此，任何两个波长光相混合所得出的混合色或落在光谱轨迹上，或在光谱轨迹所包围的面积之内，而绝不会落在光谱轨迹之外。

(6) 在700～770nm的光谱波段有一恒定的色度值，都是x=0.7347，y=0.2652，z=0，在色品图上只由一个点来表示。这表明，只要将700～770nm这段光谱上的任何不同波长的两个颜色调整到相同亮度，则这两个颜色在人眼看来都是一样的。

(7) 光谱轨迹540～700nm近似是一条直线，这意味着，在这段光谱范围内的任何光谱色都是可以通过540nm和700nm二种波长的光线以一定比例相混合而产生。

(8) 光谱轨迹400～540nm是一段曲线，它意味着，在此范围内的一对光线的混合不能产生两者之间的位于光谱轨迹上的颜色，而只能产生光谱轨迹所包围面积内的混合色。

(9) 在色品图上很容易确定一对光谱色的补色波长：从光谱轨迹上的一点通过等能白光点E划一直线抵达对侧光谱轨迹的一点，直线与两侧轨迹的相交点就是一对补色的波长。可以看出，380～494nm之间的光谱的补色位于570～700nm之间，反之亦然。在494～570nm之间的补色只能由至少两种光线相混合而产生，因为，这段通过E点的直线恰好与连结光谱轨迹两端的直线相交，而这段直线是由光谱两端色相加的混合色的轨迹。