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色坐标:精确描绘色彩位置的数值体系

色坐标,也被称作表色系,在色彩学中占据着核心地位。这一系统通过二维空间中的特定点来精确定位和描述每一种颜色,其中每个点都由x和y两个数值确定。这种科学、客观的描述方式为我们理解和表达颜色提供了准确且一致的途径,有效避免了主观性带来的模糊和不确定性。

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色坐标(chromaticity coordinate),就是颜色的坐标。也叫表色系。
常用的颜色坐标,横轴为 x ,纵轴为 y 。有了色坐标,可以在色度图上确定一个点。 这个点精确表示了发光颜色。即:色坐标精确表示了颜色。 因为色坐标有两个数字,又不直观,所以大家喜欢用色温来大概表示照明光源的发光颜色。
色坐标
其实,色温是通过色坐标算出来的,不通过色坐标是得不出色温的,要么是“大概”、“也许”的。
如果是有很深颜色的,例如:绿、蓝色等,可以通过色坐标,算出“主波长”和“色纯度”来比较直观的表示颜色。通常用K(开尔文)来表示色温,例如:暖白色-3300K以下,白色约-4000K,珠光色-5000K以上 。
对节能灯,国家规定了如下的色坐标要求,偏离值小于5SDCM:
编号
名称
符号
x
y
F6500
日光色
RR
.313
.337
F5000
中性白色
RZ
.346
.359
F4000
冷白色
RL
.380
.380
F3500
白色
RB
.409
.394
F3000
暖白色
RN
.440
.403
F2700
白炽灯色
RD
.463
.420


色度图

对于发光材料我们通常会用发光颜色来描述。由于心理和生理方面的影响,人们对颜色的感官不会完全相同.即使是正常视觉的人眼判断也不完全相同。要定量地对一种颜色进行描述,并用物理方法代替人眼来测量颜色,就要用到色度图。


色坐标对白光LED光通量的影响

色坐标对白光LED光通量的影响主要体现在,利用同种芯片和荧光粉制备的白光LED,由于光色的色坐标不同,其光通量会有很大差别。具体来说,色坐标位置的变化会导致光通量的改变。在保持总光子数不变的情况下,改变发射光谱中两个峰值的相对强度,可以影响光通量的大小。

有研究表明,在蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法中,色坐标位置对光通量的影响呈现一定的趋势。在标准白光点附近的不同色坐标位置,光通量会有所不同。通过计算发现,最大光通量和最小光通量之间可以相差达到18%。这一趋势进一步验证了白光LED光通量随色坐标增大而增加的规律。

请注意,色坐标对白光LED光通量的影响是一个复杂的问题,涉及多个因素的综合作用。因此,在实际应用中,需要综合考虑各种因素,以优化白光LED的性能和光通量输出。




色坐标表示方法

色彩的坐标系即表色系,国际上色彩的定量表述有孟塞尔表色系统、CIE表色系统等,各系统之间在一定条件下可以转换。 
1. 孟塞尔表色系 
孟塞尔表色系描述色彩的三个要素是,色相、彩度、明度。 
色相:色彩的相貌,是区别色彩种类的名称;
明度:色彩的明暗程度,即色彩的深浅差别,明度差别指同色的深浅变化,也指不同色相之间存在的明度差别;
彩度:又称纯度或饱和度,指色彩的纯净程度。 
孟塞尔表色系认为,互补的色相对比可通过调整明度差别来取得谐调,即高明度基色可配其低明度的补色来做补偿。配色中较强的色要缩小面积,较弱的色要扩大面积。TFT-LCD的像素大小、色层厚度等光学相关物理参数都是固定的,所以在TFT-LCD中使用孟塞尔色彩体系还原五颜六色的物体在光学和材料上很难操作。 
2.RGB表色系 
三原色可以合成包括单色光在内的所有的颜色。不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同,用颜色方程C=R(R)+G(G)+B(B)表示,其中(R)、(G)、(B)代表代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量,R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量,称为三刺激值。把等能量的单色光,用三刺激值分别求出各自在RGB三维空间的坐标,得到CIE1931xy色度图。  
3.XYZ表色系 
CIE在RGB表色系基础上,改用三个假想的原色XYZ建立了一个新的色度系统,将它匹配等能光谱的三刺激值,定名为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值,简称XYZ表色系。经过变换,色度坐标均为正值,XY坐标进行归一化处理,可得到x-y色度坐标,又称CIExyY色度图,其中Y轴用于表示亮度。 
4.CIExyY色度图 
CIExyY色度图的建立给定量分析颜色创造了条件,对CIE XYZ空间进行非线性变换空间处理,消掉XYZ的具体绝对值,把x-y坐标系迎合视觉需要修正为u-v坐标系,形成CIE LUV色度图。 
建立表色系(色坐标)后,光源的颜色就可以用色空间上的某一点表示出来。  
5.测试仪器 
色彩分析仪,是广州保来发公司新一代产品,支持LED背光显示器 主要适用于:色坐标测量  Gamma测量  Flicker测量等 测量步骤: 
(1)根据需要设置选项; 
(2)执行校零:将探头指向环转至0-CAL 位置 将探头置于待测区域的上方 显示器上按下0-CAL键数字显示屏部分的Lv显示为“000”,校准完毕; 
(3)将探头平放在显示器上,开始测量; 
(4)锁定测量值


色温,色坐标是怎么计算的?


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  M= M2+D2(M3-M2)/(D2+D3)  =540+.0025329(550-540)/(.0025329+.0013005)  =540+.025329/.0038334  =540+5.607=545.607  (相关)色温=1000000/545.607=1833K  四、答:x=.5655、y=.4339这个点的(相关)色温为1833K

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