LEDs發光光譜校正

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姓名

柯俊宇(Chung-Yu Ke) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

LEDs發光光譜校正
(The color correction of white light LEDs.)

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摘要(中)

固態光源在取代舊有白熾光檢測樣品色彩中扮演越來越重要的色，光源的色溫及演色性影響色彩顯示效果及檢測結果甚鉅，以目前的發展來看，固態光源在這方面仍有極大的改善空間，本論文主要是藉由所設計之多層膜干涉濾光片來校正多光源LED 混光光源，以期達到近似標準D65 光譜分布，進而獲得更接近自然光的色彩

摘要(英)

Solid state lighting plays as an important role in a novel colorimetricinstrumentation. However, to be a good daylight source there is still some
work need to be improved. In this paper we used multi-spectrum of fewLED to be the light source, and design the color interference filters to
correct it to be a standard illuminants D65.

關鍵字(中)

★ 色彩校正
★ 干涉濾光片
★ 白光二極體

關鍵字(英)

★ color correction
★ interference filter
★ white light LEDs

論文目次

摘要--------------------------------------------------------------------Ⅰ
Abstract----------------------------------------------------------------Ⅱ
目錄--------------------------------------------------------------------Ⅲ
圖目錄-----------------------------------------------------------------Ⅴ
第一章前言-----------------------------------------------------------1
1-1 序論-------------------------------------------------------------1
1-2 相關文獻-------------------------------------------------------1
1-3 研究動機-------------------------------------------------------3
第二章色彩學概論--------------------------------------------------4
2-1 光源-------------------------------------------------------------4
2-1.1 白熾燈------------------------------------------------------5
2-1.2 氣體放電燈------------------------------------------------7
2-1.3 LEDs--------------------------------------------------------10
2-1.4 標準光與標準光源--------------------------------------13
2-1.5 液晶顯示器常用之光源--------------------------------16
2-2 色彩量測------------------------------------------------------19
2-2.1 測色儀器-------------------------------------------------20
2-2.2 物體色的形成-------------------------------------------21
2-2.3 測色幾何------------------------------------------------26
2-2.4 小結------------------------------------------------------31
2-3 顏色視覺理論------------------------------------------------32
2-3.1 人眼構造-------------------------------------------------33
2-3.2 CIE 標準色度學系統的演進------------------------34
2-3.3 色差-------------------------------------------------------40
2-3.4 光源演色性----------------------------------------------41
第三章以光學薄膜校正LEDs 混光之實驗 --------------------45
3-1.1 實驗設備-------------------------------------------------45
3-1.2 量測儀器-------------------------------------------------46
3-2 實驗方法與結果---------------------------------------------47
3-2.1 LED 混光模擬-------------------------------------------47
3-2.2 LED 混光與膜層製鍍----------------------------------54
3-2.3 分析與討論----------------------------------------------58
第四章結論--------------------------------------------------------63
Reference--------------------------------------------------------------64
圖目錄
圖2-1. 氣體放電燈結構示意圖-----------------------------------------------7
圖2-2. 氣體放電燈工作示意圖-----------------------------------------------7
圖2-3. 正離子入射陰極之模型-----------------------------------------------8
圖2-4. 白光LED 構造示意圖------------------------------------------------11
圖2-5. 各標準光光譜圖-------------------------------------------------------15
圖2-6. Tungsten-Halogen 光源光譜圖--------------------------------------18
圖2-7. 顏色三刺激值轉換之示意圖----------------------------------------20
圖2-8. 光穿透反射示意圖----------------------------------------------------22
圖2-9. 粒子與媒質折射率相同(左)與不同(右)時光行徑示意圖------24
圖2-10. 粒子與周圍媒質折射率差異對光散射之影響圖--------------24
圖2-11. 散射力隨粒子半徑不同而變化關係圖--------------------------24
圖2-12. 染料(左)與顏料(右)的區分----------------------------------------26
圖2-13. 光在物體表面反射、透射和吸收示意圖------------------------27
圖2-14. 光在不同材料表面反射之示意圖--------------------------------28
圖2-15. 四種測量反射率之幾何條件-----------------------------------28,29
圖2-16. 45/0 測量演進過程圖------------------------------------------------30
圖2-17. 將鏡面反射包含(左)與移除(右)之積分球量測示意圖-------31
圖2-18. 電磁波輻射光譜範圍及可見光譜--------------------------------32
圖2-19. 人眼構造示意圖-----------------------------------------------------33
圖2-20. CIE-1931 小視場配色函數()λ r 、()λ g 、()λ b 光譜圖-----------35
圖2-21. 配色實驗示意--------------------------------------------------------35
圖2-22. CIE-1931 ()λ r ()λ g 向()λ x ()λ y ()λ z 轉換之光譜圖---------------36
圖2-23. 1931 CIE-xy 色度圖--------------------------------------------------38
圖2-24. 黑體輻射(蒲朗克)軌跡之色度圖---------------------------------38
圖2-25. 四種不同光譜下物體的顯色情形-----------------------------41,42
圖2-26. 以藍光激發的白光LED 光譜圖----------------------------------43
圖2-27. CIE 規定之14 個標準色樣品--------------------------------------44
圖3-1. 電子槍蒸鍍系統(PVD)架構示意圖--------------------------------45
圖3-2. 以積分球達到均勻混光的實驗架構-------------------------------46
圖3-3. 標準光與白光LED 相對光譜比較圖------------------------------47
圖3-4. D65 近似光譜圖--------------------------------------------------------48
圖3-5. 紫光LED 相對光譜圖-----------------------------------------------49
圖3-6. 藍光LED 相對光譜圖-----------------------------------------------49
圖3-7. 紅光LED 相對光譜圖-----------------------------------------------50
圖3-8. 電腦程式計算理論之多光源光譜強度圖------------------------51
圖3-9. 干涉式濾光片之理論穿透光譜圖---------------------------------51
圖3-10. 干涉式濾光片之設計穿透光譜圖--------------------------------52
圖3-11. 模擬D65 日光光譜與D65 光譜的比較圖--------------------------53
圖3-12. 以積分球混光之光譜圖a-------------------------------------------55
圖3-13. 以積分球混光之光譜圖b-------------------------------------------55
圖3-14. 以積分球混光之光譜圖c-------------------------------------------56
圖3-15. 干涉濾光片之理論穿透光譜圖-----------------------------------57
圖3-16. 實際製鍍之干涉濾光片穿透光譜圖-----------------------------58
圖3-17. 膜層1%誤差光譜圖-------------------------------------------------59
圖3-18. 膜層2%誤差光譜圖-------------------------------------------------59
圖3-19. 膜層3%誤差光譜圖-------------------------------------------------60
圖3-20. 以干涉濾光片校正LED 混光光譜圖----------------------------61
表1. 各種光源特性比較--------------------------------------------------------4
表2. 各標準光之特性---------------------------------------------------------14
表3. 三種常用於LCD 顯示器之光源特性比較---------------------------17
表4. 模擬LED 混光經過校準前後的特性比較--------------------------53
表5. LED 混光光譜經校正前後之特性比較-------------------------------61

參考文獻

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指導教授

李正中(Cheng-Chung Lee)

審核日期

2004-7-12

推文