大眾對品質(zhì)要求越來越高,反應(yīng)在照明上面,不僅對光強、照度分布有要求,對顏色及其分布的要求也越來越高。這也是令許多設(shè)計師和廠商頭疼的事情。
雖然有很多現(xiàn)象可導(dǎo)致顏色不均勻的現(xiàn)象,不過究其本質(zhì),基本來源于三個方面:
1、光在材料中的色散,體現(xiàn)為不同波長光在材料中的折射率不同,導(dǎo)致的不同波長的光具有不同的光程差,因此出現(xiàn)顏色差異;通常稱為色散現(xiàn)象;
2、材料對不同波長光的反射率或透過率不同也會導(dǎo)致顏色的變化;
3、白光LED不同方向上的顏色不一致。由于白光LED在照明上應(yīng)用非常多,這個可能是最主要的色差來源。
在實際產(chǎn)品中,這幾種因素會進行疊加,使得情況變得更加復(fù)雜。
對于第一和第二種情況,在獲取材料特性數(shù)據(jù)(光譜散射特性)條件下,可以通過選擇材料以及通過補償設(shè)計來修正。而第三種情況,如果可以獲得光譜的Ray File則同樣可以通過補償設(shè)計進行優(yōu)化。也就是說,在我們的光源近場文件里面,每一根光線都包含有光譜信息,而且與實際情形一致,不同光線的光譜不盡相同,則可以進行優(yōu)化設(shè)計。
然而這并非易事,下面我們重點分析第三種情況,并提出我們的解決方案。
這還要從白光LED原理說起,白光LED基本上由藍光芯片+熒光粉組成,熒光粉吸收藍光激發(fā)出黃光,由藍光+黃光組成我們看到的白光。
在工藝上,我們很難控制不同方向熒光粉的量,因此造成不同方向的藍光和黃光比例不一致,導(dǎo)致白光LED本身必然存在空間顏色不均勻現(xiàn)象。
以下是某型號白光LED藍光及黃光遠場光強分布3D示意圖(通過TechnoTeam免費軟件3D View截取)。
經(jīng)過材料的色散、反射,使得這種顏色不均勻更加嚴(yán)重,更麻煩的是,白光LED的空間不均勻是沒有規(guī)律、隨機的。
根據(jù)上述內(nèi)容,我們現(xiàn)在知道白光LED有這樣兩個光學(xué)特性:
1、白光LED空間顏色不均勻是由藍光和黃光比例不一致導(dǎo)致,藍黃比是重點;
2、如果只觀察藍光或黃光的光譜形狀,基本是一致的,這個是由藍光芯片和熒光粉的特性決定的。
基于這兩個特性,我們提出如下全光譜Ray File測試解決方案:
我們可以將藍光和黃光分別進行近場測試,得到兩個Ray File 文件,然后將歸一化的藍光和黃光光譜信息分別融合進藍光和黃光Ray File,在仿真時,將這兩個光譜Ray file導(dǎo)入仿真軟件,就可以獲得這個光源全光譜的ray file。
如果單憑描述還不能直觀感受測試過程,那么接下來,我們來看一個實際案例。測試對象:4-Chip LED,帶透鏡。
測試步驟:
1、對準(zhǔn)
2、測試空間光譜特性,并計算平均光譜、整體藍黃光光通量、光通補償系數(shù)
3、運行近場測試,得到藍光、黃光Ray file,和整體光通量
4、進行格式轉(zhuǎn)換,生成光譜Ray File
5、在仿真軟件中分別導(dǎo)入藍光、黃光光譜Ray file,進行色散補償設(shè)計。
具體步驟如下:
1、對準(zhǔn)
Theta = 90°, Phi = 0°)
Theta = 90°, Phi = 90°)
Theta = 0°, Phi = 0°
2、測試空間光譜特性,并計算平均光譜、整體藍黃光光通量、光通補償系數(shù)
依據(jù)LM79-08 標(biāo)準(zhǔn),測試不同方位的光譜、色度信息,可用于表征該LED的空間顏色特性。
對于光譜Ray file來講,我們可以計算出如下幾個信息:
1、根據(jù)不同位置的光譜計算平均光譜,并分為兩個光譜文件,藍光和黃光;
2、根據(jù)平均光譜與光度探頭的光譜匹配信息、X1(藍光)、X2(黃光)波段光譜響應(yīng)特性,計算光通補償系數(shù)和藍光、黃光光通比
3、運行近場測試,得到藍光、黃光Ray file,和整體光通量
本例采用0.75°x0.75°步進測試,分別獲得,藍光: 86879 幅圖像,生成原始光線783304608條;黃光86881 幅圖像,原始光線 746292085。
4、進行格式轉(zhuǎn)換,生成光譜Ray File
根據(jù)需要的格式,在Convert 801 免費格式轉(zhuǎn)換軟件中進行。
5、在仿真軟件中分別導(dǎo)入藍光、黃光光譜Ray file,進行色散補償設(shè)計。
以上便是全光譜Ray File測試的全過程。
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