1、3.4 RGB三基色合成白光的制作三基色合成白光的制作LED中游产业中游产业LED的封装的封装LED的下游产业的下游产业光学为电学提供参数光学为电学提供参数内容内容l一、一、RGB三基色合成白光的制作原理三基色合成白光的制作原理l二、二、RGB三基色合成白光制作注意事项三基色合成白光制作注意事项一、一、RGB三基色合成白光的制作原理三基色合成白光的制作原理1、原理、原理l三个发射红、绿、蓝三基色的三个发射红、绿、蓝三基色的LED芯片，集成芯片，集成电路电路IC控制电流，调节通过三个控制电流，调节通过三个RGB LED芯芯片的电流大小，从而使三个芯片的发光强度相片的电流大小，从而使三个芯片的发光
2、强度相应发生变化，实现三基色光混合比例随之发生应发生变化，实现三基色光混合比例随之发生变化，这样就可以产生多种变换的色彩。变化，这样就可以产生多种变换的色彩。2、RGB芯片集成芯片集成2、RGB芯片集成芯片集成3、合色原理、合色原理可以合成三角形内可以合成三角形内部所有的颜色，当部所有的颜色，当然包括白光。然包括白光。3、合色原理、合色原理三原色配白光比例计算三原色配白光比例计算l问题：已知红、绿、蓝问题：已知红、绿、蓝LED的色品坐标，求，的色品坐标，求，混合成白光所需要三色混合成白光所需要三色LED的光亮度比例。的光亮度比例。l说明：说明：l红、绿、蓝红、绿、蓝LED的色品坐标可以由给定的
3、归一化光的色品坐标可以由给定的归一化光谱功率函数求出，这里按已知。谱功率函数求出，这里按已知。l混合后的白光的色品坐标为混合后的白光的色品坐标为D65（0.3127，0.3291）3、合色原理、合色原理三原色配白光比例计算三原色配白光比例计算3、合色原理、合色原理三原色配白光比例计算三原色配白光比例计算3、合色原理、合色原理三原色配白光比例计算三原色配白光比例计算3、合色原理、合色原理三原色配白光比例计算三原色配白光比例计算l红光红光LED的色品坐标（的色品坐标（0.683，0.317，0）l绿光绿光LED的色品坐标（的色品坐标（0.126，0.773，0.101）l蓝光蓝光LED的色品坐标（
4、的色品坐标（0.148，0.055，0.797）l混合后的白光混合后的白光D65的色品坐标（的色品坐标（0.3127，0.3291，0.3582）l现在要计算红绿蓝合成现在要计算红绿蓝合成D65的亮度比例的亮度比例=？也就是光通量比例，但若是光功率的比例则也就是光通量比例，但若是光功率的比例则要用辐射度和光度学换算。要用辐射度和光度学换算。3、合色原理、合色原理三原色配白光比例计算三原色配白光比例计算256 256256=16 777 216种种3、合色原理、合色原理大屏像素大屏像素l制作室内制作室内LED屏的象素尺寸一般是屏的象素尺寸一般是2-10毫米，毫米，常常采用把几种能产生不同基色的常
5、常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封管芯封装成一体。装成一体。l室外室外LED屏的象素尺寸多为屏的象素尺寸多为12-26毫米，每个毫米，每个象素由若干个各种单色象素由若干个各种单色LED组成，常见的成品组成，常见的成品称象素筒，双色象素筒一般由称象素筒，双色象素筒一般由3红红2绿组成，三绿组成，三色象素筒用色象素筒用2红红1绿绿1兰组成。兰组成。3、合色原理、合色原理灰度级灰度级l灰度级定义：灰度级定义：LED制作单色、双色或三色屏，欲显示制作单色、双色或三色屏，欲显示图象需要构成象素的每个图象需要构成象素的每个LED的发光亮度都必须能调的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的
6、灰度等级。节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。l灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。相应的显示控制系统也越复杂。l一般一般256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，而级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，而16级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。l彩色彩色LED屏当前都要求做成屏当前都要求做成256级灰度的。级灰度的。3、合色原理、合色原理灰度级控制方法灰度级控制方法l方法一：改变流过方法一：改变流过LED的电流的电流【一般一般LED管允管允许连续工作电流在许连续
7、工作电流在20mA左右，除了红色左右，除了红色LED有饱和现象外，其他有饱和现象外，其他LED亮度基本上与流过的亮度基本上与流过的电流成比例。电流成比例。】l方法二：脉宽调制方法来实现灰度控制方法二：脉宽调制方法来实现灰度控制【周期周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光象素在抖动。人眼是感觉不到发光象素在抖动。】l问题：问题：脉冲的峰值脉冲的峰值？20mA4、三基色、三基色RGB混合白光的产品混合白光的产品l小功率白光：将三个红、绿、蓝芯片封装在小功率
8、白光：将三个红、绿、蓝芯片封装在5mm10mm的一个组件内，固定接通电的一个组件内，固定接通电流。流。l小功率彩色光：上面的结构，变换接通电流，小功率彩色光：上面的结构，变换接通电流，彩色光。彩色光。l大功率白光：可做成大功率白光：可做成W级级大功率大功率LED，将功率，将功率级芯片的红、绿、蓝三基色混合成白光。级芯片的红、绿、蓝三基色混合成白光。4、引脚式白光、引脚式白光LED4、3W白光白光LED灯灯4、3W白光白光LED灯灯二、色合成白光注意事项二、色合成白光注意事项 1、主波长选择问题、主波长选择问题l三色：红光三色：红光615-620mm615-620mm，绿光，绿光530-540m
9、m530-540mm，蓝光，蓝光460-470nm460-470nm。l四色四色：红红635nm635nm、黄、黄580nm580nm、绿、绿525nm525nm、蓝、蓝460nm460nm，可得到最佳的显色指数（达，可得到最佳的显色指数（达9595以上），以上），光效可达光效可达35-40lm/W35-40lm/W，最低，最低色温色温可做到可做到2700K2700K。l实验配比实验配比 3（红）：（红）：6（绿）：（绿）：1（蓝）（蓝）2、光衰问题、光衰问题l一次工作：不同芯片的主波长漂移不同。一次工作：不同芯片的主波长漂移不同。l长期工作：不同芯片光衰不同。长期工作：不同芯片光衰不同。3、
10、混色空间重叠性问题、混色空间重叠性问题3、混色空间重叠性问题解决、混色空间重叠性问题解决三基色光混合的特殊结构设计三基色光混合的特殊结构设计 4、多芯片散热问题、多芯片散热问题l多芯片集中封装在一个器件中，热量的散发会多芯片集中封装在一个器件中，热量的散发会更加困难。因此在制作更加困难。因此在制作RGB三基色光混合成三基色光混合成白光时，特别要注意散热的问题。这三种芯片白光时，特别要注意散热的问题。这三种芯片其温度特性不一样，温度变化会引起色温偏差。其温度特性不一样，温度变化会引起色温偏差。注意事项中的三项与光学有关、一项与热学有关注意事项中的三项与光学有关、一项与热学有关本章小结本章小结色品图色品图色温色温 Lava火山，熔岩火山，熔岩Betelgeuse猎户星座中的一等星猎户星座中的一等星Arcturus大角星大角星Sirius天狼星天狼星LED极限参数实例极限参数实例
