Залог стабильной цветности: сортировка светодиодов по бинам

При изготовлении светодиоды отличаются по цвету, световому потоку и прямому напряжению. Так как эти различия значительны, параметры светодиодов измеряются, и светодиоды поставляются на рынок, отсортированными по подклассам, или бинам. Такая сортировка позволяет отобрать светодиоды, отвечающие указанным техническим условиям, например, выбрать светодиоды для светофоров, цвет которых отвечает европейскому стандарту.

Одной из основных задач производителей светотехники является такое деление светодиодов на бины, которое сводит к минимуму различие цветов между отдельными осветительными приборами или между партиями такой продукции.

Чтобы понять, как определяется бин, снова обратимся к диаграмме цветового пространства МКО 1931 и увеличим масштаб для кривой излучения черного тела. Изменения цветовой температуры располагаются на кривой излучения абсолютно черного тела, но изменения цвета светодиода располагаются также выше и ниже кривой излучения черного тела. Светодиоды, у которых цветовые координаты лежат выше кривой излучения абсолютно черного тела, имеют зеленоватый оттенок, а те, у которых ниже, – розоватый. На практике это означает, что указание цветовой температуры не обеспечивает одинаковый цвет. Например, две представленные ниже диаграммы иллюстрируют два гипотетических бина светодиодов, цветовая температура каждого из которых равна 5300 K, с отклонением +/- 300 K. Бин 1 имеет некоторое отклонение цвета, так как его область лежит выше и ниже кривой излучения абсолютно черного тела. Отклонение в цвете у бина 2 в четыре раза больше, хотя он также соответствует указанной производителем цветовой температуре.

Порог, при котором разница цвета становится заметной, определяется эллипсом Мак-Адама. Эллипс Мак-Адама вычерчивается на диаграмме цветового пространства так, что цвет в центре эллипса отличаетсяна определенную величину от цвета в любой точке на границе эллипса. Шкала эллипса Мак-Адама определяется стандартным порогом цветоразличения (SDCM). Разница цвета, соответствующая 1 единице SDCM, не видна, от 2 до 4 единиц – едва видна, 5 и больше единиц – отчетливо видна. Размер и ориентация эллипсов Мак-Адама зависят от положения в цветовом пространстве (см. диаграмму выше), даже если каждый эллипс определяет одинаковое отклонение цвета в центре эллипса от цвета на границе эллипса.

Примечание: для ясности эллипсы Мак-Адама, показанные на этой и других диаграммах, увеличены в 10 раз по сравнению с действительным размером.

Стандарт цветности C78.377A, разработанный Американским национальным институтом стандартов (ANSI), определяет 8 номинальных значений Тцв, диапазоны цветов которых ограничиваются рамками, окружающими эллипсы Мак-Адама с 7 ступенями. Светодиоды, цвет которых соответствует указанному номинальному значению Тцв и цветовому диапазону, соответствуют стандарту.

Разница цвета в пределах областей,которые соответствуют стандартам Тцв и цветности, легко заметна. Поэтому на практике производители светодиодов разделяют каждую область на несколько бинов. Например, компания OSRAM предлагает несколько бинов светодиодов с одной цветовой температурой. Каждый бин находится в пределах области, соответствующей стандарту ANSI для этой цветности. На диаграмме ниже приведен пример разбиения на бины для светодиодов OSRAM Golden DRAGON с цветовой температурой 2700 K.

Хотя все 16 бинов, предлагаемых компанией OSRAM, соответствуют стандарту ANSI C78.377A для номинальной Тцв 2700 K, они отличаются по Тцв и цветовому тону.

Стандарт ANSI C78.377A является одним из шагов на пути к обеспечению постоянства цвета, однако некоторые производители светодиодных источников света используют стандарты, превосходящие ANSI C78.377A. Например, компания Philips Color Kinetics разработала математическую модель для сортировки под названием OptibinR, которая гарантирует одинаковый цвет излучения для отдельных осветительных приборов и партий осветительных приборов.

Допуски Тцв и цветового тона для светодиодных осветительных приборов в модели Optibin находятся в 4-единичном эллипсе Мак-Адама, а не в 7-единичном эллипсе, определенном в стандарте ANSI. Для того чтобы отличия цвета были практически незаметны, модель Optibin предписывает использовать светодиоды из бинов, которые расположены как можно ближе к кривой излучения абсолютно черного тела в пределах 4-единичного эллипса. Запатентованный алгоритм интеллектуально комбинирует светодиоды из разных бинов для каждой партии осветительных приборов, гарантируя одинаковый цвет излучения для осветительных приборов, закупаемых и поставляемых в разное время.