浅谈LED灯具色容差 - 国际照明展

2025广州光亚展于2025年6月9日至6月12日在中国进出口商品交易会展馆举行，邀您关注广州国际照明展览会今日资讯：

1 色容差简介

1.1色容差定义

色容差是用来表征光色电检测系统软件计算的X,Y值与标准光源之间的差别，数值越小，表示产品光色坐标和标准值越接近。光源发出的光谱与标准光谱之间的差距越小，准确度越高，光的颜色越纯正。

1.2色容差主要标准

能源之星ANSI C78.376，色容差≤7SDCM；

欧盟标准IEC60081，色容差≤7SDCM；

国标GB10682-2002，色容差≤5SDCM；

GB24823-2009普通照明用LED模块的性能要求色容差≤7SDCM。

在荧光灯中由于红、绿、蓝三种荧光粉的密度不同，生产中很容易造成色温差，一旦出现，需通过调节色容差来调整色温差以保证灯的光色。作为照明光源的白光LED应当参照色容差的标准来要求指导白光LED新照明光源的发展和应用。

2 容差与几个重要参数的区别与联系

2.1色温与色容差的关联

色温是表示光线中包含颜色成分的计量单位，从理论上说，黑体温度指绝对黑体从绝对零度（-273℃）开始加温后所呈现的颜色。把某个黑体加热到一定温度，其发射的光的颜色与某个光源所发射的光颜色相同时，这个黑体加热的温度称之为该光源的颜色温度，即色温，计量单位为“K”。数值越小颜色越偏红，数值越大颜色越偏蓝，中间数值偏白，正常使用的灯光颜色范围约3000K-6500K,即暖白光与正白光。

图1色温对照表

标准光谱随着色温改变，同一个光源如果标准光谱不同其色容差也不同，但测量时，一般光色电分析系统会自动识别被测光源所在的色温范围，以确定标准光谱的色温取值。在相同色温时，参考标准光谱一致，色坐标X,Y值不同，则色容差不同。

2.2色容差与色差的区别与关系

2.2.1色容差与色差的区别

（1）色差：即颜色的差异，指的是两个光色X、Y坐标值的差异大小，差值越小，色差越小。

下图为麦克亚当7步、5步、3步、2步椭圆在3000K色温下的出光色差情况：

图2 不同step 人眼识别情况示意图

由上图可知，麦克亚当3step椭圆内基本是看不出色差的; 5step及7step色差较明显。2step、3step椭圆为人眼识别度的临界值。图3为麦克亚当椭圆，图4为Osram LED分阶示意图，可作参考。

图3 麦克亚当椭圆

图4 Osram LED 3Step,5Step,7Step示意图

2.2.2色容差与色差的关系

麦克亚当通过实验证明了，恰可察觉色差与颜色匹配相对应的标准差之间成线性关系，标准差的3倍就是色差的恰可察觉差。

色容差的量化一般用椭圆形来表示。椭圆由360度各点连接，各点计算公式为:

因此，色坐标与色容差是有关系的，色坐标是根据色标图而算出来的，色差就是实际测出的色坐标与标准的差。

如果两个色坐标落在2阶麦克亚当椭圆之内，则人眼几乎是看不出两者的区别。麦克亚当椭圆（可参考图3）3阶边界对应的颜色与中心颜色的差别才是人眼恰可察觉的色差值，如果产品颜色中心点恰好是色容差中心点，那么可以用色容差来表征色差，色容差越大，色差越大。

3 色容差常见现象

3.1色温和色容差的对应关系导致的问题

例1．若客户需3000－3300K产品，欧标且色容差小于5（2820－3070K），那么符合要求的范围只有70K左右色温，产品很难满足需求。

例2．若客户需5700－6300K产品，欧标且色容差小于5，那么符合要求的范围只有200K左右色温，产品很难满足需求。

3.2 色容差相关的客诉问题处理

以某照明客户反馈的色容差情况为例，

型号：GW JTLMS1.CM-G9H4-XX52-1-60-R33 

应用：筒灯，驱动电流为58mA

不良情况：客户要求灯珠符合3-Step,但实际测得＞3SCDM

下图为该客户的积分球测试报告：

Solution:

经原厂光学测试验证，所有的色坐标都落在 32 组内,即色温 5700K（可参考图4），符合 3-Step,故没有色差。

具体原因：

（1）由于机差问题，比如光谱仪跟积分球，或者同一仪器的不同型号，不同机器测出的结果会于所不同；

（2）客户跟原厂测试仪器所设定的重要参数不同，比如积分球的积分时长不同，也会导致最终结果有误差。

4 影响色容差的因素

4.1结构对LED灯具色容差的影响[1]

以面板灯为例，面板灯利用了显示屏的背光原理，在导光板的背面增加反射纸，以减少光损失，并在发光面增加了扩散板，以改善发光的均匀性，从而减少色容差。

4.2 LED 灯具散热对色容差的影响[1]

如果灯具的散热不足，温度上升，会产生色漂移，LED 的发光材料对温度依赖特性很显著，随着发光温度的上升，发射光谱红移，发射峰变宽，在到某个温度时发生猝灭。若想让灯具的使用寿命及光通量符合要求，就必须要求LED灯具的结温在一定范围内。LED需要把芯片上的热导出来，其光电转换效率才能提高。因此想改善散热情况，可以考虑LED光源的热沉、印刷层等这些LED散热的主要途径。

4.3 LED正向电流对色温的影响[1]

LED随着驱动电流发生改变，发光材料的性质也会受到影响，发光稳定性越高的，色温影响越小，色容差也越小。

图6驱动电流产生的色漂现象

图 6在不同驱动电流 ( 20 m A、30 m A、40 m A、50 m A、60 m A )下，含Eu2+荧光粉在近紫外LED芯片的激发下，色温从5200 K增加6000 K; 而YAG∶Ce3 +在蓝光LED的激发下，色温从6500K增加到9000 K。由此也说明，含Eu2+荧光粉+紫外LED芯片的发光颜色稳定性更高。

5 减小色容差的方法

5.1机差导致的色容差偏移问题

如果两家机台标准件存在较大偏差，即使色容差用同一标准，但测试的值差别很大，不是色容差中心点坐标数值不一样，而是机台的偏差导致的中心点偏移，建议进行对标确认。

关于整灯色容差≤3 SDCM产品的实现方案，有以下方法：

（1）提升订单颜色集中，以各色容差中心点作为产品颜色的中心点，灯珠颜色尽可能集中在3阶范围内；

（2）针对贴片和仿流明订单，部分产品色容差会落入3-5阶范围，可根据色容差分光方式进行分BIN，通过交叉SMT的方式达到整灯色容差小于3阶的要求。

5.2常见问题汇总

Q1:如何检测并减小生产过程中出现的色容差？

A1:可携带便携式光谱仪，或者远方积分球。

Q2：如何减小色容差？有什么方法？

A2：调整LED白光的x，y值，落点于标准黑体辐射线的距离，越接近黑体辐射线，色容差越小，缩小色容差是为了提高白光LED的集中性。由于光源会因温度产生色漂，因此，需将光源的分BIN方法做修正，即光源的分BIN温度应靠近于实际的温度。BIN区的统一有利于产品减少色容差。

6 总结

综上所示，LED灯具的色容差是难以避免的，客户应选择高品质LED，在生产过程中，尽可能低缩小色容差，从而提高灯具的发光均匀度，提高LED的集中性。

除此之外，它不仅需要从业者掌握科学合理的方法，还需要诸多其它方面的配合，例如：LED芯片厂商和灯具制造厂商的紧密配合，高要求的行业标准出台，检测机构和检测设备的技术指标更新，终端客户的广泛参与和监督，制造工艺、荧光粉、光学材料等技术改良或革新等等。

文章来源：知乎

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