CIE色度坐标及主波长计算方法
各种波长及其颜色
1、芯片发光颜色（COLW） 红（Red）：R（610nm-640nm）黄（Yellow）：Y（580nm-595nm）兰（Blue）：B（455nm-490nm）兰绿（Cyan）：C（490nm-515nm）绿（Green）：G（501nm-540nm）紫（Purple）：P（380nm-410nm）琥珀（Amber）：A（590nm-610nm）白（White）：W2 黄绿（Kelly）：K（560nm-580nm）暖白（Warm white）W3 2、颜色波长 ★红： R1：610nm-615nm R2：615nm-620nm R3：620nm-625nm R4：625nm-630nm R5：630nm-635nm R6：635nm-640nm ★黄： Y1：580nm-585nm Y2：585nm-590nm Y3：590nm-595nm ★琥珀色： A1：600nm-605nm A2：605nm-610nm ★兰绿： G1：515nm-517.5nm G2：517.5-520nm G3：520nm-525nm G4：525nm-530nm G5：530nm-535nm G6：535nm-540nm ★兰： B1：455nm-460nm B2：460nm-462.5nm B3：462.5nm-465nm B4：460nm-465nm B5：465nm-470nm B6：470nm-475nm B7：475nm-480nm B8：480nm-485nm B9：485nm-490nm ★黄绿： K1：560nm-565nm K2：565nm-570nm K3：570nm-575nm K4：575nm-580nm ★纯绿： C1：490nm-495nm C2：495nm-500nm C3：500nm-515nm
CIE色度图
CIE色度图: CIE（国际发光照明委员会）：原文为Commission Internationale de L'Eclairage（法）或International Commission on Illumination （英）。这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。可回溯到1930年，CIE标准一直沿用到数字视频时代，其中包括白光标准（D65）和阴极射线管（CRT）内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色。 CIE的总部位于奥地利维也纳。 CIE颜色系统 颜色是一门很复杂的学科，它涉及到物理学、生物学、心理学和材料学等多种学科。颜色是人的大脑对物体的一种主观感觉，
用数学方法来描述这种感觉是一件很困难的事。现在已经有很多有关颜色的理论、测量技术和颜色标准，但是到目前为止，似乎还没有一种人类感知颜色的理论被普遍接受。 RGB模型采用物理三基色，其物理意义很清楚，但它是一种与设备相关的颜色模型。每一种设备(包括人眼和现在使用的扫描仪、监视器和打印机等)使用RGB模型时都有不太相同的定义，尽管各自都工作很圆满，而且很直观，但不能相互通用。 1）简介 为了从基色出发定义一种与设备无关的颜色模型，1931年9月国际照明委员会在英国的剑桥市召开了具有历史意义的大会。CIE 的颜色科学家们企图在RGB模型基础上，用数学的方法从真实的基色推导出理论的三基色，创建一个新的颜色系统，使颜料、染料和印刷等工业能够明确指定产品的颜色。会议所取得的主要成果包含： λ定义了标准观察者(Standard Observer)标准：普通人眼对颜色的响应。该标准采用想象的X, Y和Z三种基色，用颜色匹配函数(color-matching function)表示。颜色匹配实验使用2°的视野(field of view)； λ定义了标准光源(Standard Illuminants)：用于比较颜色的光源规范； 定义了CIEλ XYZ基色系统：与RGB相关的想象的基色系统，但更适用于颜色的计算； 定义了CIEλ xyY颜色空间：一个由XYZ导出的颜色空间，它把与颜色属性相关的x和y从与明度属性相关的亮度Y中分离开； 定义了CIE色度图(CIE chromaticityλ diagram)：容易看到颜色之间关系的一种图。 其后，国际照明委员会的专家们对该系统做了许多改进，包括1964年根据10°视野的实验数据，添加了补充标准观察者(Supplementary Standard Observer)的定义。 1976年国际照明委员会又召开了一次具有历史意义的会议，试图解决1931的CIE系统中所存在两个问题： 1. 该规范使用明度和色度不容易解释物理刺激和颜色感知响应之间的关系； 2. XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致，这个问题叫做感知均匀性(perceptual uniformity)问题，也就是颜色之间数字上的差别与视觉感知不一致。 为了解决颜色空间的感知一致性问题，专家们对CIE 1931 XYZ系统进行了非线性变换，制定了CIE 1976 L*a*b*颜色空间的规范。事实上，1976年CIE规定了两种颜色空间，一种是用于自照明的颜色空间，叫做CIELUV，另一种是用于非自照明的颜色空间，叫做CIE 1976 L*a*b*，或者叫CIELAB。这两个颜色空间与颜色的感知更均匀，并且给了人们评估两种颜色近似程度的一种方法，允许使用数字量ΔE表示两种颜色之差。 CIE XYZ是国际照明委员会在1931年开发并在1964修订的CIE颜色系统(CIE Color System)，该系统是其他颜色系统的基础。它使用相应于红、绿和蓝三种颜色作为三种基色，而所有其他颜色都从这三种颜色中导出。通过相加混色或者相减混色，任何色调都可以使用不同量的基色产生。虽然大多数人可能一辈子都不直接使用这个系统，只有颜色科学家或者某些计算机程序中使用，但了解它对开发新的颜色系统、编写或者使用与颜色相关的应用程序都是有用的。 2）CIE 1931 RGB 按照三基色原理，颜色实际上也是物理量，人们对物理量就可以进行计算和度量。根据这个原理就产生了用红、绿和蓝单光谱基色匹配所有可见颜色的想法，并且做了许多实验。1931年国际照明委员会综合了不同实验者的实验结果，得到了RGB颜色匹配函数(color matching functions)，其横坐标表示光谱波长，纵坐标表示用以匹配光谱各色所需要三基色刺激值，这些值是以等能量白光为标准的系数，是观察者实验结果的平均值。为了匹配在438.1 nm和546.1 nm之间的光谱色，出现了负值，这就意味匹配这段里的光谱色时，混合颜色需要使用补色才能匹配。虽然使用正值提供的色域还是比较宽的，但像用RGB相加混色原理的CRT虽然可以显示大多数颜色，但不能显示所有的颜色。 3）CIE 1931 XYZ CIE 1931 RGB使用红、绿和蓝三基色系统匹配某些可见光谱颜色时，需要使用基色的负值，而且使用也不方便。由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统，因此人们可以选择想要的任何一种基色系统，以避免出现负值，而且使用也方便。1931年国际照明委员会采用了一种新的颜色系统，叫做CIE XYZ系统。这个系统采用想象的X，Y和Z三种基色，它们与可
波长与发光颜色知识汇总
白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后需要一定的时间来重新适应。 红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时眼睛不需要重新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜色因为它不会损坏正在冲印的底片黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读时减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。 绿色光也可以用作为夜视，绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或图表。它还不那么容易被夜视装备发现，便很容易被人眼发现，绿色光的亮度比红色光低。 蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝色光增加了对比度的水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。 蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点，但随着蓝绿光的颜色特性的提高，一些用户因为这个原因喜欢用蓝绿光。 红外线红光是与夜视装备一起使用的。否则人的眼睛是看不到红外线光的。 紫外光通常是用作识别钞票是否伪造，一些紫外发光二极管照明物在夜总会和派对上很受欢迎，它们被用来使荧光物质发出更亮的光。 光的颜色和它的波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定的，光的波长是以纳米为单位的也说是十亿分之一米。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。以下是光的颜色和它的波长。 中红外线红光 4600nm - 1600nm --不可见光 低红外线红光 1300nm - 870nm --不可见光 850nm - 810nm -几乎不可见光 近红外线光 780nm -当直接观察时可看见一个非常暗淡的樱桃红色光 770nm -当直接观察时可看见一个深樱桃红色光 740nm -深樱桃红色光 红色光 700nm - 深红色 660nm - 红色 645nm - 鲜红色 630nm - 橘红 620nm - 橙红 橙色光
色坐标计算方法
先计算色坐标。方法是，必须先有光谱P（λ）。 然后光谱P（λ），与三刺激函数X（λ）、Y（λ）、Z（λ），分别对应波长相乘后累加，得出三刺激值，X、Y、Z。 那么色坐标x=X/(X+Y+Z)、Y/(X+Y+Z) 一般，光谱是从380nm到780nm，间隔5nm，共81个数据。 X（λ）、Y（λ）、Z（λ），是CIE规定的函数，对应光谱，各81个数据，色度学书上可以查到。 再计算色温，例如色度坐标x=0.5655,y=0.4339。 用“黑体轨迹等温线的色品坐标”有麦勒德、色温、黑体轨迹上的(xyuv)、黑体轨迹外的(xyuv)。我们用xy的数据来举例。 一、为了方便表达，把黑体轨迹上的x写成XS、y写成YS，黑体轨迹外的x写成XW、y写成YW。 先把每一行斜率K算出，K=(YS-YW)/(XS-XW)，写在表边上。 例如: 麦勒德530斜率K1=(.4109-.3874)/(.5391-.5207)=1.3352 麦勒德540斜率K2=(.4099-.3866)/(.5431-.5245)=1.2527 麦勒德550斜率K3=(.4089-.3856)/(.5470-.5282)=1.2394 二、找出要计算的x=.5655、y=.4339这个点，在哪两条等温线之间，就是这点到两条等温线距离一正一负。 如果不知道它的大概色温，计算就繁了；因为你说是钠灯，那么它色温在1800到1900K之间。 用下公式算出这点到麦勒德530，1887K等温线的距离D1 D1=((x-YS)-K(y-XS))/((1+K×K)开方) =((.4339-.4109)-1.3352(.5655-.5391))/((1+1.3352×1.3352)开方) =(.023-.03525)/(1.6682)=-.0073432 再计算出这点到麦勒德540，1852K等温线的距离D2 D2=((.4339-.4099)-1.2527(.5655-.5431))/((1+1.2527×1.2527)开方) =(.024-.02806)/(1.6029)=-.0025329 因为D1、D2都是负数，没找到。 再计算出这点到麦勒德550，1818K等温线的距离D3 D3=((.4339-.4089)-1.2394(.5655-.5470))/((1+1.2394×1.2394)开方) =(.025-.02293)/(1.6029)=+.0013005 D2负、D3正，找到了。D2对540麦勒德记为M2、D3对550麦勒德记为M3 三、先把距离取绝对值。按比例得出这点麦勒德M，公式是
色温 (CCT) 和色度坐标 (x, y 值)
一、关于led灯具SSL规范的概述 今年 5 月份，LED 灯具的能源之星的规范，美洲已公开草案;估计今年的 8 至9 月份，会上升为最终版本,并于9 个月后，即08 年6 月份，授理ENERGY STAR申请;本规范是由 美国能源部DOE 负责组织, Lighting Research Center 技术负责; 二、重要流行词 1、SSL (Solid-State Lighting 固态照明) vs. Semi-conductor Lighting (半导体照明) vs. LED Lighting (LED 照明) SSL：(在Internet 网络上，SSL 在90 年代即有, 是Internet 传输加密协议缩略词SSL =Secure Socket Layer; )如今，在国外，有关研究 LED 的政府机构，公司和机构，很流行用 SSL 代替LED; 然而，目前，SSL 还没有给出正式定义，在美国的LRC 网站上，“What is SSL?”,只是解释为: SSL 是区别于传统的灯丝白帜发光和气体放电发光原理，由半导体的电子发光，包括LED，OLED，Laser Diode (LD)，light-emitting polymers. 2、半导体照明 (Semi-conductor Lighting), 在中国政府机构，沿用过去的称谓“半导体照明”较多;但是，LED 产品，技术和标准，美国领先其他国家许多;中国也会随美国技术潮流使用SSL 称谓,尤其在DOE 公开本规范后; 三、我们的目的 1、本规范是第一部LED 照明的性能参数标准,指明了LED 照明的基本要求; 2、LED 灯具的ENERGY STAR认证，要在08 年6 月前讨论;但是，我们可以提前借鉴此规范化的参数标准,应用到研发品质行销工作中,是有帮助的; 3、本规范是如何基于荧光灯，建立 SSL-LED 灯具的光效目标和特性参数要求：
光的各个波长区域-nm
光的各个波长区域 光是一种电磁波，它的波长区间以几个nm(1nm=10-9m)到1mm左右。这些光并不是都能看得见的，人眼所能看见的只是其中的一部分，我便把这部分光称为可见光。在可见光中，波长最短的是紫光，稍长的是蓝光，以后的顺序是青光、绿光、黄光、橙光和红光，其中红光的波长最长，在不可见光中，波长比紫光短的光称为紫外线，比红光长的光叫做红外线。下表列出紫外可见光和红外区的大致的波长范
围。波长小于200nm的光之所以称为真空紫外，是因为这部分光在空气中很快被吸收，因此它只能在真空中传播。 现在常用的光波波长单位是μm,nm和?（埃），它们之间的关系是：1μm=103nm=104?。光除具有波动性之外，还具有粒子性。量子论认为，光是由许多光量子组成的，这些光量子具有的能量为hυ，其中h=×10-34J·S是普朗克常数，υ=c/λ是光的频率，c=3×10-8m/s 是真空中的光速。量子论较好地反映了光的波粒二象性。 在光辐射中的一部分是人眼能够看得见的。人眼怎么会感到这部分光的呢原来在人眼的视网膜上面布满了大量的感光细胞。感光细胞有两种：柱状细胞和锥状细胞。前者灵敏度高，能感觉极微弱的光；后者灵敏度较低，但能很好的区别颜色。在柱状细胞和锥状细胞里都会有一种感光物质，当光线照到视网膜上时，感光物质发生化学变化，刺激神经细胞，最后由神经传到大脑，产生视觉。如同感光片对各种颜色光的灵敏度也不一样，它对绿光的灵敏度最高，可对红光的灵敏度低得多。也就是说，相同能量的绿光和红光，前者在人眼中引起的视觉强度要比后者大得多。实践表明，不同的观察者的眼睛对各种波长的光的灵敏度稍有不同，而且还随着时间、观察者的年龄和健康状况而变。因此，只能以许多人的大量观察结果中取平均。现在大家公认的视觉函数曲线是国际照明委员会（简称CIE）根据平均人眼对各种波长的光的相对灵敏度值画成的曲线。
色品坐标
色品坐标 1 标准照明体与标准光源 为了统一颜色测量和评价标准，cie(国际照明委员会)规定了四种标准照明体a，b，c，d 和三种标准光源a，b，c。cie规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布，是规定的光源颜色标准。这种特定的光谱能量分布不是必须由一个光源直接提供，也并不一定用某一光源来实现，而可以用多个同性能的光源和辅助体共同实施。而标准光源是用来实现标准照明体光谱功率分布的光源。 其中，cie标准照明体d65代表相关色温为6504k的典型昼光，接近大多数情况下日光照明的条件。cie标准照明体d50代表相关色温为5003k的典型昼光，其光谱的蓝、绿、红波段的能量分布接近等能状态。 cie标准照明体a、b、c由标准光源a、b、c实现，但对于模拟典型日光的标准照明体d65和d50，目前cie还没有推荐相应的标准光源。因为它的光谱能量分布在目前还不能由真实的光源准确地实现。当前国际上正在研制的3种模拟d65人造光源分别为：带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯和荧光灯。 2 颜色样品的照明与观察条件 现代印刷行业的生产过程中的数据化与标准化日益得到重视。数字化的颜色信息正在印刷生产的各个工艺环节传递，尤其在对颜色进行管理和控制的过程中，颜色的照明和观察条件的标准化则更应得到重视。在实际生产中，我国新闻出版行业标准cy/t3-1999以及国际标准化组织推荐的《iso3664∶2000观察彩色透射片和复印品的照明条件》标准，应作为印刷复制行业颜色技术测量和颜色评价的主要标准。 1）照明条件 对于观察反射颜色样品(反射原稿和复制品)应采用cie标准照明体d65，其参数指标在iel931色品图上的色品坐标为x=0.3127，y=0.3291；在ciel960 ucs色品图上的色品坐标为u=0.1978，v=0.3122，所用人工光源为标准照明体d65的模拟体，光源与标准照明体的色品偏差值△c应小于0.008，光源的一般显色指数ra应大于等于90，特殊显色指数ri(检验色样9～15)应大于等于80。(色品偏差值△c和光源显色指数的计算的方法可参见 cy/t3—1999和gb/t 5702)。并且用于观察反射颜色样品的光源应在观察面上产生均匀的漫射光照明，照度范围在500lux～1500lux，并视被观察样品的明度而定。另外，观察面的照明应尽可能均匀，不能有照度突变，照度的均匀度应大于80%。 对于观察透射颜色样品，应采用cie标准照明体d50，其参数指标在ciel931色品图上，照明体的色品坐标为x=0.3457，y=0.3586；在cie 1960 ucs色品图上的色品坐标为 u=0.2091，v=0.3254，所用人工光源为d50的模拟体，光源与标准照明体的色品偏差值△c 应小于0.008。 另外需要说明的是，对于观察反射样品采用d65光源和对于观察透射样品d50光源的标准限于我国新闻出版行业标准，对于执行《iso3664∶2000观察彩色透射片和复印品的照明
CIE色度图
CIE色度图 CIE-RGB系统 标准三原色匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线。曲线中的一部分500μm附近的r 三刺激值是负数，这当然不能否定将红、绿、蓝三色混合可以得到其他颜色，但它确实表明一些颜色不能够仅仅通过将三原色混合来得到而在普通的CRT上显示。 图例： CIE-XYZ系统 由于实际上不存在负的光强，1931年CIE规定了3种假想的标准原色X(红)、Y(绿)、Z(蓝)构造了CIE-XYZ系统，以便使能够得到的颜色匹配函数的三刺激值都是正值： C=xX+yY+zZ
图例： 三刺激空间和色度图 所有颜色向量组成了x>0、y>0和z>0的三维空间第一象限锥体 取一个截面x+y+z＝1 该截面与三个坐标平面的交线构成一个等边三角形，每一个颜色向量与该平面都有一个交点，每一个点代表一个颜色，它的空间坐标(x,y,z)表示为该颜色在标准原色下的三刺激值，称为色度值 图例：
CIE色度图 CIE色度图的翼形轮廓线代表所有可见光波长的轨迹，即可见光谱曲线。 沿线的数字表示该位置的可见光的主波长。 中央的C对应于近似太阳光的标准白光，C点接近于但不等于x=y=z=1/3的点。红色区域位于图的右下角，绿色区域在图的顶端，蓝色区域在图的左下角，连接
光谱轨迹两端点的直线称为紫色线。 用途 得到光谱色的互补色，只要从该颜色点过C点作一条直线，求其与对侧光谱曲线的交点，即可得到补色的波长。D的补色为E。 确定所选颜色的主波长和纯度。颜色A的主波长，从标准白光点C过A作直线与光谱曲线相交于B（A与B在C的同侧），这样颜色A可以表示为纯色光B和白光C的混合，B就定义了颜色A的主波长。 定义一个颜色域。通过调整混合比例，任意两种颜色： I和J加在一起能够产生它们连线上的颜色 再加入第三种颜色K，就产生三者（I、J和K）构成的三角形区域的颜色。 应用限制 色度图的形状表明，没有一个3个顶点均在可见光翼形区的三角形可以完全覆盖 该区域。因此，可见的红、绿、蓝三种颜色不能通过加法混合来匹配所有的颜色。虽然色度图和三刺激值给出了描述颜色的标准精确方法，但是，它的应用还是比较复杂。在计算机图形学中，通常使用一些通俗易懂的颜色系统——颜色模型，它们都基于三维颜色空间。 图例：
LED特性和白光LED的基础知识与驱动色坐标和波长与电流的关系
ＬＥＤ特性和白光ＬＥＤ的基础知识与驱动 很多年来，发光二极管（ＬＥＤ）广泛的应用于状态显示与点阵显示板。现在，不仅可以选择近期刚刚研发出来的蓝光和白光产品（普遍用于便携设备），而且也能在已有的绿光、红光和黄光产品中选择。例如，白光ＬＥＤ被认为是彩色显示器的理想背光源。但是，必须注意这些新型ＬＥＤ产品的固有特性，需要为其设计适当的供电电源。本文描述了新、旧类型ＬＥＤ的特性，以及对驱动电源的性能要求。 标准红光、绿光和黄光ＬＥＤ 使LED工作的最简单的方式是，用一个电压源通过串接一个电阻与LED相连。只要工作电压(V B)保持恒定，LED就可以发出恒定强度的光(尽管随着环境温度的升高光强会减小)。通过改变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。 对于５ｍｍ直径的标准ＬＥＤ，图１给出了其正向导通电压（Ｖ Ｆ）与正向电流（Ｉ Ｆ ）的函数曲线。［１］ 注意ＬＥＤ的正向压降随着正向电流的增大而增加。假定工作于１０ｍＡ正向电流的绿光ＬＥＤ应 该有５Ｖ的恒定工作电压，那么串接电阻Ｒ Ｖ 等于（５Ｖ －Ｖ Ｆ，１０ｍＡ ）／１０ｍＡ ＝ ３００。如数据表中所 给出的典型工作条件下的曲线图（图２）所示，其正向导通电压为２Ｖ。 图１． 标准红光、绿光和黄光ＬＥＤ具有１．４Ｖ至２．６Ｖ的正向导通电压范围。当正向电流低于１０ｍＡ时，正向导通电压仅仅改变几百毫伏。 图２． 串联电阻和稳压源提供了简单的ＬＥＤ驱动方式。
这类商用二极管采用ＧａＡｓＰ （磷砷化镓）制成。易于控制，并且被绝大多数工程师所熟知，它们具有如下优点： ?所产生的色彩(发射波长)在正向电流、工作电压以及环境温度变化时保持相当的稳定性。标准绿光LED发射大约565nm的波长，容差仅有25nm。由于色彩差异非常小，在同时并联驱动几个这样的LED时不会出现问题(如图3所示)。正向导通电压的正常变化会使光强产生微弱的差异，但这是次要的。通常可以忽略同一厂商、同 一批次的LED之间的差异。 ?正向电流高至大约10mA时，正向电压变化很小。红光LED的变化量大约为200mV，其它色彩大约为400mV (如图1所示)。 ?相比之下，对于低于10mA的正向电流，蓝光和白光LED的正向电压变化更小。可以直接使用便宜的锂电池或三节NiMH电池驱动。 图３． 该图给出了同时并联驱动几个红光、黄光或者绿光ＬＥＤ的结构，具有很小的色彩差异或亮度差异。 因此，驱动标准ＬＥＤ的电流消耗非常低。如果ＬＥＤ的驱动电压高于其最大的正向电压，则并不需要升压转换器或者复杂昂贵的电流源。 ＬＥＤ甚至可以直接由锂电池或者３节ＮｉＭＨ电池来驱动，只要因电池放电而导致的亮度减弱可以满足该应用的要求即可。 蓝光ＬＥＤ 在很长的一段时间内都无法提供发射蓝光的LED。设计工程师仅能采用已有的色彩：红色、绿色和黄色。早期的“蓝光”器件并不是真正的蓝光LED，而是包围有蓝色散射材料的白炽灯。 几年前，使用纯净的碳化硅（ＳｉＣ）材料研制出了第一个“真正的蓝光”ＬＥＤ，但是它们的发光效率非常低。下一代器件使用了氮化镓基料，其发光效率可以达到最初产品的数倍。当前制造蓝光ＬＥＤ的晶体外延材料是氮化铟镓（ＩｎＧａＮ）。发射波长的范围为４５０ｎｍ至４７０ｎｍ，氮化铟镓ＬＥＤ可以产生五倍于氮化镓ＬＥＤ的光强。
易懂的CIE色度图
CIE色度图 ?CIE-RGB系统 o标准三原色匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线。曲线中的一部分500μm附近的r三刺激值是负数，这当然不能否定将红、绿、蓝三 色混合可以得到其他颜色，但它确实表明一些颜色不能够仅仅通过 将三原色混合来得到而在普通的CRT上显示。 o图例： ?CIE-XYZ系统 o由于实际上不存在负的光强，1931年CIE规定了3种假想的标准原色X(红)、Y(绿)、Z(蓝)构造了CIE-XYZ系统，以便使能够得到 的颜色匹配函数的三刺激值都是正值： o C=xX+yY+zZ o图例：
?三刺激空间和色度图 o所有颜色向量组成了x>0、y>0和z>0的三维空间第一象限锥体 o取一个截面 x+y+z＝1 o该截面与三个坐标平面的交线构成一个等边三角形，每一个颜色向量与该平面都有一个交点，每一个点代表一个颜色，它的空间坐标 (x,y,z)表示为该颜色在标准原色下的三刺激值，称为色度值 o图例：
?CIE色度图 o CIE色度图的翼形轮廓线代表所有可见光波长的轨迹，即可见光谱曲线。 o沿线的数字表示该位置的可见光的主波长。 o中央的C对应于近似太阳光的标准白光，C点接近于但不等于x=y=z=1/3的点。 o红色区域位于图的右下角，绿色区域在图的顶端，蓝色区域在图的左下角，连接光谱轨迹两端点的直线称为紫色线。 ?用途 o得到光谱色的互补色，只要从该颜色点过C点作一条直线，求其与对侧光谱曲线的交点，即可得到补色的波长。D的补色为E。 o确定所选颜色的主波长和纯度。颜色A的主波长，从标准白光点C 过A作直线与光谱曲线相交于B（A与B在C的同侧），这样颜色 A可以表示为纯色光B和白光C的混合，B就定义了颜色A的主波 长。 o o定义一个颜色域。通过调整混合比例，任意两种颜色： o I和J加在一起能够产生它们连线上的颜色
白光LED封装 色坐标分析
白光LED封装 由于高辉度蓝光LED的问世，因此利用荧光体与蓝光LED的组合，就可轻易获得白光LED。目前白光LED已成为可携式信息产品的主要背光照明光源，未来甚至可成为一般家用照明光源。此外最近几年出现高功率近紫外LED，同样的可利用荧光体变成白光LED，LED的特点是小型、低耗电量、寿命长，若与具备色彩设计自由度、稳定、容易处理等特点的荧光体组合时，就可成为全新的照明光源。 通常LED与荧光体组合时，典型方法是将荧光体设于LED附近，主要原因是希望荧光体能高效率的将LED产生的光线作波长转换，而将荧光体设于光线放射密度较高的区域，对波长转换而言是最简易的方法。此外荧光体封装方法决定白光LED的发光效率与色调，因此接着将根据白光化的观点，深入探讨LED与荧光体的封装技术。 蓝色LED+YAG荧光体的白光化封装 图1是目前已商品化白光LED，具体而言它是将可产生黄光的YAG:Ce荧光体分散于透明的环氧树脂内，再用设于碗杯内的蓝色LED产生的光线激发转换成白光，这种方式的白光发光机制是利用LED产生蓝色光线，其中部份蓝光会激发YAG荧光体变成黄色发光，剩余的蓝光则直在外部进行蓝光与黄光混色进而变成白光，这种方式的特点是结构简单，只需在LED的制作过成中追加荧光体涂布工程即可，因此可以大幅抑制制作成本，此外另一特点是色度调整非常单纯。 图1 蓝光LED+YAG荧光体 图2是改变树脂内YAG荧光体浓度之后，LED色坐标plot的结果，由图可知只要色坐标是在LED与YAG荧光体两色坐标形成的直线范围内，就可任意调整色调，依此可知YAG荧光体浓度较低时，蓝色穿透光的比率较多，整体就会呈蓝色基调白光；相对的如果YAG荧光体浓度较高时，黄色转换光的比率较多，整体呈黄色基调白光。 如上所述将部份蓝色LED当作互补色的方式，不需要高密度(与树脂的百分比)的荧光体涂布，因此可以有效降低荧光体的使用量。一般而言荧光体与树脂的百分比，虽然会随着YAG荧光体的转换效率，与碗杯的形状而改变，不过10～20wt%左右低配合比就能获得白光。此外由于蓝光LED放射的光强度，在中心轴与周围的分布并不相同，即使LED芯片周围的YAG荧光体的密度完全相同，仍然会造成轴上与周围的光线不均等问题，这也是今后必需克服的课题之一。 图3是蓝光LED+YAG荧光体白光LED制作流程；图4典型的发光频谱，由图可知Lead Frame Type与Chip Type都是将蓝光LED设于碗杯内，再用混有定量YAG荧光体的树脂涂布封装。由于LED具备小型、省电、长寿等特征，因此已经广泛应用于行动电话、PDA等可携式信息产品的背光照明光源，以及步道引导灯等领域。 图2 蓝光LED+YAG荧光体的色度调整方法
色差的计算方法
色差公式： △Eab＝[△L＊2 △a＊2 △b2]1/2 △L=L样品－L标准明度差异 △a=a样品－a标准红/绿差异 △b=b样品－b标准黄/蓝差异 △E总色差的大小 △L大表示偏白，△L小表示偏黑 △a大表示偏红，△a小表示偏绿 △b大表示偏黄，△b小表示偏蓝 范围色差（容差） 0 - 0.25△E 非常小或没有；理想匹配 0.25 - 0.5△E 微小；可接受的匹配 0.5 -1.0△E 微小到中等；在一些应用中可接受 1.0 - 2.0△E 中等；在特定应用中可接受 2.0 - 4.0△E 有差距；在特定应用中可接受 4.0△E以上 非常大；在大部分应用中不可接受 为了解决基于RGB 色彩模型的图片比对存在的上述问题，我们采用了基于色彩计算的新的图片验证方法。在开始介绍基于色差分析的图片比对方法之前，先介绍一下色差的相关原理。 色差的原理和发展历史 所谓色差，简单说来就是表示两种颜色的差异程度。说到色彩的量化和测量技术，就必须提到国际发光照明委员会(CIE)。鉴于RGB 色彩模型与设备相关性等问题，CIE 在RGB 模型基础上，制定了一系列包括CIE XYZ 基色系统和颜色空间等在内的新标准，试图建立一个新的色彩空间，使得工业界能够准确指定产品颜色。而后又针对XYZ 色彩空间的不足，进一步制定了LAB 色彩空间规范及有关色差计算公式。使得工业界可以用数值deltaE 来表示两种色彩的差异程度，进而评估它们的近似度。目前CIE1976LAB 规范已经被广泛应用，成为国际通用的色彩测量标准。需要指出的是，色差的计算公式并非只有CIELAB 差公式这一种。色差的计算和应用 虽然RGB 色彩模型被广泛应用，但却不能直接通过RGB 色彩模型计算出色差。我们必须先将色彩从RGB 色彩空间转换到XYZ 色彩空间，而后再转换到LAB 色彩空间，最后根据总色差公式来计算色差。 事实上CIE 提供了多种理想的色彩模型和转换算法，这里我们只是选取其中的一种简单算法。
颜色和视觉(CIE色度图)
颜色和视觉 CIE色度图 由三色学说的原理我们知道，任何一种颜色可以通过红、绿、蓝三原色按照不同比例混合来得到。可是，给定一种颜色，采用怎样的三原色比例才可以复现出该色，以及这种比例是否唯一，是我们需要解决的问题，只有解决了这些问题，我们才能给出一个完整的用RGB来定义颜色的方案。 CIE（国际照明委员会）选取的标准红、绿、蓝三种光的波长分别为：红 颜色的匹配可以用式子表示为： 其中权值r、g、b为颜色匹配中所需要的R、G、B三色光的相对量，也就是三刺激的值。1931年，CIE给出了用等能标准三原色来匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线（图4.1.5），这样的一个系统被称为CIE-RGB系统。
图4.1.5 标准三原色匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线 在上面的曲线中我们发现，曲线的一部分三刺激值是负数，这表明我们不可能靠混合红、绿、蓝三种光来匹配对应的光，而只能在给定的光上叠加曲线中负值对应的原色，来匹配另两种原色的混合。对应于在式（4.1.1）中的权值会有负值，由于实际上不存在负的光强，而且这种计算极不方便，不易理解，人们希望找出另外一组原色，用于代替CIE-RGB系统，因此，1931年的CIE-XYZ系统利用三种假想的标准原色X（红）、Y（绿）、Z（蓝），以便使我们能够得到的颜色匹配函数的三刺激值都是正值。类似地，该系统的光颜色匹配函数定义为如下的一个式子： 在这个系统中，任何颜色都能由三个标准原色的混合（三刺激值是正的）来匹配。这样我们就解决了用怎样的三原色比例混合来复现给定的颜色光的问题，下面我们来介绍一下得到的上述比例是否唯一的问题。 我们可以知道，用R、G、B三原色(实际上是CIE-XYZ标准原色)的单位向量可以定义一个三维颜色空间(图4.1.6)，一个颜色刺激
CIE 1931色度图
CIE 开放分类：颜色、国际组织 CIE（国际发光照明委员会）：原文为Commission Internationale de L'Eclairage（法）或International Commission on Illumination（英）。 这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。可回溯 到1930年，CIE标准一直沿用到数字视频时代，其中包括白光标准（D65） 和阴极射线管（CRT）内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色。 CIE的总部位于奥地利维也纳。 CIE颜色系统 颜色是一门很复杂的学科，它涉及到物理学、生物学、心理学和材料学等多种学科。颜色是人的大脑对物体的一种主观感觉，用数学方法来描述这种感觉是一件很困难的事。现在已经有很多有关颜色的理论、测量技术和颜色标准，但是到目前为止，似乎还没有一种人类感知颜色的理论被普遍接受。 RGB模型采用物理三基色，其物理意义很清楚，但它是一种与设备相关的颜色模型。每一种设备(包括人眼和现在使用的扫描仪、监视器和打印机等)使用RGB模型时都有不太相同的定义，尽管各自都工作很圆满，而且很直观，但不能相互通用。 1）简介 为了从基色出发定义一种与设备无关的颜色模型，1931年9月国际照明委员会在英国的剑桥市召开了具有历史意义的大会。CIE的颜色科学家们企图在RGB模型基础上，用数学的方法从真实的基色推导出理论的三基色，创建一个新的颜色系统，使颜料、染料和印刷等工业能够明确指定产品的颜色。会议所取得的主要成果包含： 定义了标准观察者(Standard Observer)标准：普通人眼对颜色的响应。该标准采用想象的X,λY和Z三种基色，用颜色匹配函数(color-matching function)表示。颜色匹配实验使用2°的视野(field of view)； 定义了标准光源(Standard Illuminants)：用于比较颜色的光源规范；λ 定义了CIE XYZ基色系统：与RGB相关的想象的基色系统，但更适用于颜色的计算；λ 定义了CIE xyY颜色空间：一个由XYZ导出的颜色空间，它把与颜色属性相关的x和y从与λ明度属性相关的亮度Y中分离开； 定义了CIE色度图(CIE chromaticity diagram)：容易看到颜色之间关系的一种图。λ 其后，国际照明委员会的专家们对该系统做了许多改进，包括1964年根据10°视野的实验数据，添加了补充标准观察者(Supplementary Standard Observer)的定义。 1976年国际照明委员会又召开了一次具有历史意义的会议，试图解决1931的CIE系统中所存在两个问题： 1. 该规范使用明度和色度不容易解释物理刺激和颜色感知响应之间的关系； 2. XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致，这个问题叫做感知均匀性(perceptual uniformity)问题，也就是颜色之间数字上的差别与视觉感知不一致。 为了解决颜色空间的感知一致性问题，专家们对CIE 1931 XYZ系统进行了非线性变换，制定了CIE 1976 L*a*b*颜色空间的规范。事实上，1976年CIE规定了两种颜色空间，一种是用于自照明的颜色空间，叫做CIELUV，另一种是用于非自照明的颜色空间，叫做CIE 1976 L*a*b*，或者叫CIELAB。这两个颜色空间与颜色的感知更均匀，并且给了人们评估两种颜色近似程度的一种方法，允许使用
每种颜色的光与波长的对应值
每种颜色的光与波长的对应值 紫光 400～450 nm 蓝光 450～480 nm 青光 480～490 nm 蓝光绿 490～500 nm 绿光 500～560 nm 黄光绿 560～580 nm 黄光 580～595 nm 橙光 595～605 nm 红光 605～700 nm
根据光子能量公式：E＝hυ 其中，h为普朗克常数，υ为光子频率 可见光的性质是由其频率决定的。 另外，在不同折射率的介质中，光的波长会改变而频率不变。
色温 色温（colo(u)r temperature）是表示光源光色的尺度，单位为K（开尔文）。色温在摄影、录象、出版等领域具有重要应用。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。 一．概述 基本定义 色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量
分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K （开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5600K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。 显示器指标 色温（ColorTemperature）是高档显示器一个性能指标。我们知道，光源发光时会产生一组光谱，用一个纯黑体产生出同样的光谱时所需要达到的某一温度，这个温度就是该光源的色温。15英寸以上数控显示器肯定带有色温调节功能，通过该功能（一般有9300K、6500K、5000K三个选择）可以使显示器的色彩能够满足高标准工作要求。高档产品中有些还支持色温线性调整功能。 光源颜色 光源的颜色常用色温这一概念来表示。光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。在黑体辐射中，随着温度不同，光的颜色各不相同，黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。某个光源所发射的光的颜色，看起来与黑体在某一个温度下所发射的光颜色相同时，黑体的这个温度称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成份则越多，而红色的成份则越少。例如，白炽灯的光色是暖白色，其色温表示为2700K，而日光色荧光灯的色温表示方法则是6000K。 某些放电光源，它发射光的颜色与黑体在各种温度下所发射的光颜色都不完全相同。所以在这种情况下用“相关色温”的概念。光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下发射的光的颜色最接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温。
光的各个波长区域-nm
光的各个波长区域 波长区域（单位：nm）区域名称 1~200 真空紫外区 200~300 远紫外区紫外区 300~380 近紫外区 380~420 紫光 420~450 蓝光 450~490 青光 490~560 绿光可见光区 560~590 黄光 590~620 橙光 620~780 红光 780~1500 近红外区 1500~10000 中红外区红外区 10000~1000000 远红外区 光是一种电磁波，它的波长区间以几个nm(1nm=10 -9 m)到1mm左右。这些光并不是都能看得见的，人眼所能看见的只是其中的一部分，
我便把这部分光称为可见光。在可见光中，波长最短的是紫光，稍长的是蓝光，以后的顺序是青光、绿光、黄光、橙光和红光，其中红光的波长最长，在不可见光中，波长比紫光短的光称为紫外线，比红光长的光叫做红外线。下表列出紫外可见光和红外区的大致的波长范
围。波长小于200nm的光之所以称为真空紫外，是因为这部分光在空 气中很快被吸收，因此它只能在真空中传播。 现在常用的光波波长单位是μm,nm和?（埃），它们之间的关系 是：1μm=103nm=104?。光除具有波动性之外，还具有粒子性。量子论 认为，光是由许多光量子组成的，这些光量子具有的能量为hυ，其 中h=6.626 × 10-34 J〃S是普朗克常数，υ=c/ λ是光的频率， c=3×10-8 m/s 是真空中的光速。量子论较好地反映了光的波粒二象性。 在光辐射中的一部分是人眼能够看得见的。人眼怎么会感到这 部分光的呢？原来在人眼的视网膜上面布满了大量的感光细胞。感光 细胞有两种：柱状细胞和锥状细胞。前者灵敏度高，能感觉极微弱的 光；后者灵敏度较低，但能很好的区别颜色。在柱状细胞和锥状细胞 里都会有一种感光物质，当光线照到视网膜上时，感光物质发生化学 变化，刺激神经细胞，最后由神经传到大脑，产生视觉。如同感光片 对各种颜色光的灵敏度也不一样，它对绿光的灵敏度最高，可对红光 的灵敏度低得多。也就是说，相同能量的绿光和红光，前者在人眼中 引起的视觉强度要比后者大得多。实践表明，不同的观察者的眼睛对 各种波长的光的灵敏度稍有不同，而且还随着时间、观察者的年龄和 健康状况而变。因此，只能以许多人的大量观察结果中取平均。现在 大家公认的视觉函数曲线是国际照明委员会（简称CIE）根据平均人 眼对各种波长的光的相对灵敏度值画成的曲线。
LED波长与对应颜色
一些发光二极管产品，尤其是手电筒上的发光二极管有不同的光束颜色。这可不是使用了什么暗藏机关来使它们看上去漂亮，不同的光颜色有着不同的应用。下面就简单介绍一下最常见颜色和它的实际用途。 白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后需要一定的时间来重新适应。 红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时眼睛不需要重新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜色因为它不会损坏正在冲印的底片黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读时减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。 绿色光也可以用作为夜视，绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或图表。它还不那么容易被夜视装备发现，便很容易被人眼发现，绿色光的亮度比红色光低。 蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝色光增加了对比度的水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。 蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点，但随着蓝绿光的颜色特性的提高，一些用户因为这个原因喜欢用蓝绿光。 红外线红光是与夜视装备一起使用的。否则人的眼睛是看不到红外线光的。 紫外光通常是用作识别钞票是否伪造，一些紫外发光二极管照明物在夜总会和派对上很受欢迎，它们被用来使荧光物质发出更亮的光。 光的颜色和它的波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定的，光的波长是以纳米为单位的也说是十亿分之一米。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。以下是光的颜色和它的波长。 中红外线红光 4600nm-1600nm--不可见光 低红外线红光 1300nm-870nm--不可见光 850nm-810nm-几乎不可见光 近红外线光