LED光源采用色容差椭圆分BIN制程的实现

张鹏飞　聂丛伟

摘 要：通过对LED分BIN 制程中的光源色品坐标分类的常用方法的分析，研究了一种利用色容差椭圆来对光源色品坐标分BIN的方法。这样，就能很方便的将LED光源按照色容差在某个步阶的要求下实现光源分组。

关键词：LED色容差;椭圆;分BIN

1 绪论

色容差这一名词由颜色科学家麦克亚当在1942年提出，是指在颜色匹配实验中采用RGB三基色匹配目标色时，人眼无法察觉出匹配色与目标色之间存在颜色差异所容许的色坐标位置的变化范围。在生产实践中，就是指生产出一批LED照明光源，这批光源发出光的颜色，与工程师要求的颜色的差异。在照明光色度学中，我们可以用已经测得的色品坐标与目标色品坐标的距离来表示。由于LED照明光源大多数是由蓝光激发荧光粉产生，随着人们对照明光源显色指数和舒适度要求的不断提高，为了提高显色指数，工程技术人员会在某一个封装中设置多种波长的蓝光芯片和多组份荧光粉。这在某种程度上使得LED光源的光谱离散性变大，现在最常见的方法是采用色容差的概念来表征光谱不一致性所导致的与目标颜色的差异程度。然而，马克亚当在原始文献内没有明确如何利用插值方法，从而造成了很多科学、工程团体的理解不尽相同。现在，LED光源的色容差标准有很多种，世界各国的LED厂商所采用的基于色容差的椭圆分Bin标准也不一样。在目前高度自动分类程序中，绝大多数厂家对光源颜色分类的方法是采用菱形来划定色容差范围。

2 现有方法的缺陷

现有的方法是普遍采用色容差菱形方框来对LED的色容差进行分类。采用菱形分BIN的主要原因是，分BIN机器在设置色品坐标范围时需要设置四个点，这样方便操作人员的程式编写与修改。但是这样分出来的LED光源色容差是极不准确的。在菱形方框线上的各色品坐标点的色容差也在很大程度上不再相同，而且在菱形方框内的所谓合格的LED照明光源产品之间的色容差比椭圆边界的误差大很多。椭圆和菱形的目的就是以严格控制产品的色容差来提高光源产品发出光线的颜色一致性的。因此，菱形分BIN程式的缺点，是其菱形边界的设置与自身的目标要求产生了矛盾。而且还不能直观明了地读取光源的色容差到底属于哪个步阶，其色容差控制的意义已经不大了。下图为以色温4000K的菱形分BIN范围和5、6、7步阶的SDCM椭圆分BIN图。

3 采用色容差椭圆分BIN制程的实现

采用色容差椭圆分BIN制程的实现主要工作有以下几个方面，第一、色容差计算研究，第二，色容差椭圆的绘制，第三，基于色容差椭圆分BIN的制程。首先，色容差计算公式研究，色容差公式是：g11Δx2+2g12ΔxΔy+g22Δy2=SDCM2。利用这个公式，当已知或者测试仪器测试得到的LED光源色品坐标时，将这一坐标值与目标值按公式计算，最终结果经开方得到色容差的值。仪器再根据这个值将光源投进相应的BIN筒中。其中，在我国现行的标准中，典型色温下的系数值和目标坐标可参见国标：本文只给出F4000参数：F4000：g11=395000;g12=-215000;g22=260000，x=0.3800、y=0.3800。

其次，对基于以上参数数据的色容差椭圆性质研究，我们知道，在椭圆表述中，最重要的参数是椭圆的角度和长短周数值。经研究，我国现行标准的色容差椭圆在步阶为1SDCM时，典型参数可参见国标，本文只给出色温4000K的角度和长短轴参数：F4000：角度为54度00分;长轴a=0.00313、短轴b=0.00134。在这部分研究中，得到结论：如果要绘制出色容差橢圆，将要将角度在加上180度，长短轴要根据具体想要得到的几个SDCM步阶，按比例放大。值得一提的是，要将椭圆坐标（X、Y值）按组进行编号，得到关键坐标。号码为宜为0—35，这样就能按照EXCEL进行公式编辑了。编辑公式：坐标X=K14+M14*COS（PI（）*O14*10/180）*COS（PI（）*J14/180）-N14*SIN（PI（）*O14*10/180）*SIN（PI（）*J14/180）;

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

最后，取关键点将不同步阶SDCM椭圆分成8块。取点时应注意，每个色块取4组坐标值，其中必须包含中心坐标，这样方便程序检查和修改。再按照仪器要求将坐标值输入分BIN程序中，这样LED光源采用色容差椭圆分BIN制程就实现了。下图为色温4000K，5步阶SDCM和7步阶SDCM色容差椭圆的范围控制图。

4 结语

通过色容差的概念、理论公式和在生产实践中的应用分析。采用色容差椭圆分BIN制程有着很多优势，形象直观，方便操作人员操作，对进行分BIN的光源能够严格按照不同步阶的色容差范围进行筛选分类，对于LED光源色容差分BIN来讲，是一种理想的色容差分类方法，有一定的创新性和推广意义。

参考文献：

[1]朱晓东，聂丛伟，等.半导体技术 LED合成光谱光源色度参数的快速计算机应用.2012（5）.