| 进 “国际汽车车灯供应链群”,请加微 13120672097 ,备注车灯+公司名称+姓名+职位+手机号。
1 色容差简介
1.1色容差定义
色容差是用来表征光色电检测系统软件计算的X,Y值与标准光源之间的差别,数值越小,表示产品光色坐标和标准值越接近。光源发出的光谱与标准光谱之间的差距越小,准确度越高,光的颜色越纯正。
1.2色容差主要标准
能源之星ANSI C78.376,色容差≤7SDCM;
欧盟标准IEC60081,色容差≤7SDCM;
国标GB10682-2002,色容差≤5SDCM;
GB24823-2009普通照明用LED模块的性能要求色容差≤7SDCM。
在荧光灯中由于红、绿、蓝三种荧光粉的密度不同,生产中很容易造成色温差,一旦出现,需通过调节色容差来调整色温差以保证灯的光色。作为照明光源的白光LED应当参照色容差的标准来要求指导白光LED新照明光源的发展和应用。
2 容差与几个重要参数的区别与联系
2.1色温与色容差的关联
色温是表示光线中包含颜色成分的计量单位,从理论上说,黑体温度指绝对黑体从绝对零度(-273℃)开始加温后所呈现的颜色。把某个黑体加热到一定温度,其发射的光的颜色与某个光源所发射的光颜色相同时,这个黑体加热的温度称之为该光源的颜色温度,即色温,计量单位为“K”。数值越小颜色越偏红,数值越大颜色越偏蓝,中间数值偏白,正常使用的灯光颜色范围约3000K-6500K,即暖白光与正白光。
图1色温对照表
标准光谱随着色温改变,同一个光源如果标准光谱不同其色容差也不同,但测量时,一般光色电分析系统会自动识别被测光源所在的色温范围,以确定标准光谱的色温取值。在相同色温时,参考标准光谱一致,色坐标X,Y值不同,则色容差不同。
2.2色容差与色差的区别与关系
2.2.1色容差与色差的区别
(1)色差:即颜色的差异,指的是两个光色X、Y坐标值的差异大小,差值越小,色差越小。
下图为麦克亚当7步、5步、3步、2步椭圆在3000K色温下的出光色差情况:
图2 不同step 人眼识别情况示意图
由上图可知,麦克亚当3step椭圆内基本是看不出色差的; 5step及7step色差较明显。2step、3step椭圆为人眼识别度的临界值。图3为麦克亚当椭圆,图4为Osram LED分阶示意图,可作参考。
图3 麦克亚当椭圆
图4 Osram LED 3Step,5Step,7Step示意图
2.2.2色容差与色差的关系
麦克亚当通过实验证明了,恰可察觉色差与颜色匹配相对应的标准差之间成线性关系,标准差的3倍就是色差的恰可察觉差。
色容差的量化一般用椭圆形来表示。椭圆由360度各点连接,各点计算公式为:
因此,色坐标与色容差是有关系的,色坐标是根据色标图而算出来的,色差就是实际测出的色坐标与标准的差。
如果两个色坐标落在2阶麦克亚当椭圆之内,则人眼几乎是看不出两者的区别。麦克亚当椭圆(可参考图3)3阶边界对应的颜色与中心颜色的差别才是人眼恰可察觉的色差值,如果产品颜色中心点恰好是色容差中心点,那么可以用色容差来表征色差,色容差越大,色差越大。
3 色容差常见现象
3.1色温和色容差的对应关系导致的问题
例1.若客户需3000-3300K产品,欧标且色容差小于5(2820-3070K),那么符合要求的范围只有70K左右色温,产品很难满足需求。
例2.若客户需5700-6300K产品,欧标且色容差小于5,那么符合要求的范围只有200K左右色温,产品很难满足需求。
3.2 色容差相关的客诉问题处理
以某照明客户反馈的色容差情况为例,
型号:GW JTLMS1.CM-G9H4-XX52-1-60-R33
应用:筒灯,驱动电流为58mA
不良情况:客户要求灯珠符合3-Step,但实际测得>3SCDM
下图为该客户的积分球测试报告:
Solution:
经原厂光学测试验证,所有的色坐标都落在 32 组内,即色温 5700K(可参考图4),符合 3-Step,故没有色差。
具体原因:
(1)由于机差问题,比如光谱仪跟积分球,或者同一仪器的不同型号,不同机器测出的结果会于所不同;
(2)客户跟原厂测试仪器所设定的重要参数不同,比如积分球的积分时长不同,也会导致最终结果有误差。
4 影响色容差的因素
4.1结构对LED灯具色容差的影响[1]
以面板灯为例,面板灯利用了显示屏的背光原理,在导光板的背面增加反射纸,以减少光损失,并在发光面增加了扩散板,以改善发光的均匀性,从而减少色容差。
4.2 LED 灯具散热对色容差的影响[1]
如果灯具的散热不足,温度上升,会产生色漂移,LED 的发光材料对温度依赖特性很显著,随着发光温度的上升,发射光谱红移,发射峰变宽,在到某个温度时发生猝灭。若想让灯具的使用寿命及光通量符合要求,就必须要求LED灯具的结温在一定范围内。LED需要把芯片上的热导出来,其光电转换效率才能提高。因此想改善散热情况,可以考虑LED光源的热沉、印刷层等这些LED散热的主要途径。
4.3 LED正向电流对色温的影响[1]
LED随着驱动电流发生改变,发光材料的性质也会受到影响,发光稳定性越高的,色温影响越小,色容差也越小。
图6驱动电流产生的色漂现象
图 6在不同驱动电流 ( 20 m A、30 m A、40 m A、50 m A、60 m A )下,含Eu2+荧光粉在近紫外LED芯片的激发下,色温从5200 K增加6000 K; 而YAG∶Ce3 +在蓝光LED的激发下,色温从6500K增加到9000 K。由此也说明,含Eu2+荧光粉+紫外LED芯片的发光颜色稳定性更高。
5 减小色容差的方法
5.1机差导致的色容差偏移问题
如果两家机台标准件存在较大偏差,即使色容差用同一标准,但测试的值差别很大,不是色容差中心点坐标数值不一样,而是机台的偏差导致的中心点偏移,建议进行对标确认。
关于整灯色容差≤3 SDCM产品的实现方案,有以下方法:
(1)提升订单颜色集中,以各色容差中心点作为产品颜色的中心点,灯珠颜色尽可能集中在3阶范围内;
(2)针对贴片和仿流明订单,部分产品色容差会落入3-5阶范围,可根据色容差分光方式进行分BIN,通过交叉SMT的方式达到整灯色容差小于3阶的要求。
5.2常见问题汇总
Q1:如何检测并减小生产过程中出现的色容差?
A1:可携带便携式光谱仪,或者远方积分球。
Q2:如何减小色容差?有什么方法?
A2:调整LED白光的x,y值,落点于标准黑体辐射线的距离,越接近黑体辐射线,色容差越小,缩小色容差是为了提高白光LED的集中性。由于光源会因温度产生色漂,因此,需将光源的分BIN方法做修正,即光源的分BIN温度应靠近于实际的温度。BIN区的统一有利于产品减少色容差。
6 总结
综上所示,LED灯具的色容差是难以避免的,客户应选择高品质LED,在生产过程中,尽可能低缩小色容差,从而提高灯具的发光均匀度,提高LED的集中性。
除此之外,它不仅需要从业者掌握科学合理的方法,还需要诸多其它方面的配合,例如:LED芯片厂商和灯具制造厂商的紧密配合,高要求的行业标准出台,检测机构和检测设备的技术指标更新,终端客户的广泛参与和监督,制造工艺、荧光粉、光学材料等技术改良或革新等等。
参考文献:[1]曾天赐.LED灯具色容差的影响因素[J].照明工程学报,2018,29(02):35-38+52.
联系客服