LED，與所有半導體設備一樣，具有材料和工藝變化，產生具有相應性能變化的產品。 LED經過裝箱和包裝，以平衡制造過程的性質和照明行業的需求。照明級LED產品受固態照明行業，應用要求和行業標準的需求驅動，包括色彩一致性，以及色彩和流明維持。

LED照明對色彩一致性的需求沒有什么比圖片更能說明每種照明技術需要提供一致的色彩。這是我們試圖解決的問題的一個例子。

圖1：對顏色一致性的需求涵蓋了所有照明技術。雖然這個插圖來自一系列HID燈照亮了建筑物的外立面，隨著時間的推移，它顯示了燈具制造和顏色維護中顏色不一致的不良后果。

美國，歐盟和世界各地日益活躍的工業政策導致嚴格的設定LED照明應用的性能要求。例如，2010年文件“整體LED燈的能源之星?計劃要求” 2 提出了嚴格的要求，明顯高于CFL 3 的要求，這是第一個產業政策強制照明技術。 LED燈要求之前是2008年的文件“固態照明燈具的能源之星計劃要求 4 。”在這些文件的每一個中，都有CCT，CRI，流明和顏色維護的要求。能源之星認可的LED照明產品，如下表1和表2所示。

標準項目能源之星要求參考標準/測試方法樣品量/特殊要求實驗室要求相關色溫（CCT）和Duv燈必須具有以下之一指定的CCT（根據ANSI C78.377-2008）與下面列出的7步色度四邊形和Duv公差一致（更多信息見附錄A）。 LM-79-08 ANSI C78-377-2008每個型號10個單位

-5 base-up

-5 base-down

10個樣品中至少有9個必須符合規格DOE CALiPER認可或NVLAP認證for LM-79-08 Nominal CCT Target CCT（K）and tolerance Target Duv and tolerance 2700 K 2725±145 0.000±0.006 3000 K 3045±175 0.000±0.006 3500 K 3465±245 0.000±0.006 4000 K 3985±275 0.001± 0.006表1：按照程序要求（V1.1）對整體LED燈的能源之星要求。

燈具要求相關色溫（CCT）燈具必須具有以下指定CCT之一且屬于7級色度四邊形標稱CCT （1） CCT（K）2700 K 2725±145 3000 K 3045±175 3500 K 3465±245 4000 K 3985±275 4500 K 4503±243 5000 K 5028±283 5700 K 5665 ±355 6500 K 6530±510表2：LED燈具的能源之星要求，按程序要求（V1.1）。

這些要求突出了實現既定，可重復的需求結果與LED供應商的制造輸出。

基本方法

公司可以通過三種方式與Cree合作，采購LED以實現顏色一致的照明產品：

購買一個或極少數的垃圾箱。一遍又一遍地購買相同的小型零件是一種合理且可重復的策略，但由于LED制造的性質，這絕不是采購LED生產供應的最低成本方式。

With從2009年底開始發布EasyWhite?產品，Cree使其客戶能夠以類似于原始燈泡規格實踐的方式使用LED，例如，僅指定CCT和通量。 Cree代表其客戶在構建XLamp MC-E或MP-L LED的EasyWhite版本中執行顏色混合。

傳統上與Cree一起使用的最具成本效益的方法是購買XLamp LED的完整版本也就是說，LED生產運行的全部制造產量，包括通量和色度的變化。為了有效地使用完整的分布，客戶開發了多LED照明系統和混色配方的專業知識。混色配方提供了靈活的多種解決方案，可以產生可重復的色度結果，并且可以提供前兩種方法的成本競爭優勢。

本文檔的其余部分為那些人提供了一個框架和工具集。想要在他們自己的多LED照明產品中進行混色。

LED binning

LED可以通過多種方式進行表征。對于顏色混合，兩個最重要的尺寸是顏色和通量。這些參數作為LED組件制造過程的一部分收集，并且是本文檔中討論的組件裝箱的基礎。

色度箱

Cree通過在每個ANSI C78中定義子箱來提供業界領先的粒度。適用于溫暖，中性和冷白色XLamp產品的377箱。

圖2：XLamp暖白色和中性白色垃圾箱。

每個產品系列都有一個裝箱和標簽文件，為訂購Cree LED組件提供必要的規格。

Cree?XLamp?XP系列LED分檔和標簽，CLD -AP22

Cree?XLamp?MX-6 LED分檔和標簽，CLD-AP30

Cree?XLamp?MC-E LED分檔和標簽，CLD-AP20

從2009年12月開始，Cree推出了一款多芯片LED組件XLamp MC-E EasyWhite?。 EasyWhite binning系列的第二個多模具成員宣布推出XLamp MP-L EasyWhite。 EasyWhite表示乘法LED箱的進展的顯著簡化，如下圖所示。而不是幾十個色度箱，每個標準色溫只有一個色度箱。這種方法也是獨特的，因為四個箱中的每一個都以黑體線為中心。

圖3：EasyWhite箱。

助焊劑箱

光通量是一種附加度量，就像感知顏色是添加劑一樣。通過布置LED陣列并對整個陣列的通量求和來創建許多類型的燈具。 Cree XLamp LED的特點還在于其標稱電流下的光通量5。這種分類的一個例子如下：

Flux Bin Luminous Flux（Im）Flux Bin Luminous Flux（Im）Min。最大。閔。最大。 K2 30.6 35.2 Q3 93.9 100 K3 35.2 39.8 Q4 100 107 M2 39.8 45.7 Q5 107 114 M3 45.7 51.7 R2 114 122 N2 51.7 56.8 R3 122 130 N3 56.8 62.0 R4 130 139 P2 67.2 73.9 S2 148 156 P3 73.9 80.6 S3 156 164 P4 80.6 87.4 S4 164 172 Q2 87.4 93.9表3：示例Cree磁通分檔。

在照明規范中使用比色法和分檔信息

為了理解為什么多LED混色是一種重要且具有成本效益的制造技術，請在大型生產運行中考慮以下LED的假設分布。沒有LED制造商可以在其白光LED中產生均勻的色點;相反，他們生產的批次LED具有不同的顏色分布和光通量，并根據生產結果創建庫存。

圖4：假設的LED元件分布。

如果客戶想方設法使用更廣泛的彩色垃圾箱，那么購買LED的成本要低于僅購買特定垃圾箱的客戶。

這三種方法都有說明在下面的插圖中以圖形方式顯示。

三種方法購買單個（或少數）色度箱

圖5：購買單個箱 - 價格不敏感的策略。

使用Cree EasyWhite零件

Cree EasyWhite LED采用下一節所述的混色技術制造，具有出色的色彩一致性和制造可重復性。

圖6：購買EasyWhite垃圾箱，這是一種結構可重復的策略。

在LED系統中進行顏色混合

對于某些多LED應用，混合各種顏色的白光LED是實現良好色彩質量同時最大限度降低LED成本的一種經濟有效的方法。在這個插圖中，我們展示了四個LED可以獲得相同的感知結果，就像使用來自其中一個中央子線的四個LED一樣。

數學上的結果是因為顏色和通量是相加的。 LED通常以色度（1931 CIE色彩空間中的x，y）和光通量（Φ= Y）為特征。

用于混色數學的三刺激值可以按如下方式計算：

組合顏色是添加的三刺激值的結果：

圖7：多LED燈具可以使用混色，在LED上花費更少。

當然，有一些與燈具設計有關的警告。為了獲得混色的好處，固定裝置必須遠離觀察者，使LED“混合”在一起。或者，必須有一組二次光學器件來混合和均勻化具有略微不同色調的LED陣列。

設計示例：2900 K

此示例以多種方式解決。目標是2900 K燈具，盡可能靠近黑體線。滿足該比色要求的Cree子文件是7D3。假設燈具是多LED器件，還有多種其他方法可以滿足生產要求。

使用兩個箱子的解決方案

img src = 10》圖8：兩個XLamp XP-E LED暖白混合例如：正確混合，這兩個LED的結果會發出看似落在7D3箱中的光，并在下面以圖形方式說明。

圖9：兩個LED以161流明實現箱7D3 。

類似的數學運算可用于實現三個和四個LED的混色效果。

使用三個分檔的解決方案

圖10：三個LED到以247流明實現bin 7D3。

使用四個箱子的解決方案

使用顏色混合配方，對于每個色度目標，有多種方法可以利用整個生產分布來實現顏色一致且經濟高效的系統結果。

Cree的混色工具，Binonator

Cree開發了一種顏色混合工具軟件工具，用于自動化顏色和通量數學，并在Cree的整個定義的XLamp顏色分級空間中顯示結果輸出。 6

Binonator是一個Microsoft Windows應用程序，需要Microsoft Excel的本地副本才能正確執行。它可從Cree網站進行受控訪問下載。除了Excel之外，binonator還需要Microsoft .NET 4.0框架才能運行。下載的文件是一個自解壓縮的可執行文件，用于在目標計算機上安裝應用程序和配置文件。

圖11：在322流明下實現Bin 7D3的四個LED。

聯系您的Cree銷售代表以獲取Binonator下載信息。

該工具允許用戶：

指定并可視化N步MacAdam橢圓周圍一系列相關色溫，以黑體線為中心。

指定一系列LED，每個LED都有相關的顏色和通量分檔。

計算產生的通量和色點。/li》

顯示上面第1項到第3項的圖形結果。

讀取和寫入配方文件以檢索和存儲配方數據。

該工具使用以下假設：

任何特定顏色箱中任何LED的顏色點都是箱的平均值或中心。

LED的通量是所選顏色的最小通量助焊箱。

Cree的104個XLamp色箱中的任何一個都可用于創建結果，但使用寬間距和非相鄰色箱有實際限制，這是應用，實施和視圖ER依賴。例如，街道照明 - 照明設備可以在照明表面上方10米（30英尺）處，照明光源相對于周圍環境非常明亮 - 是一種照明應用，非常容易與各種不相鄰的顏色混合彩色垃圾箱。雖然非擴散的室內應用（例如基于LED的T8發光管）在并排使用非相鄰顏色箱時可能表現出可察覺的顏色變化。在導出初始配方之后，在提交生產之前測試結果非常重要。

應用程序被組織成單位（x，y）顏色空間的圖形顯示，狀態消息框（左下方） ，Target CCT的設置和MacAdam步驟的數量（顯示的底部，中間部分）和計算結果（右下側）。

通過在定義bin的平行四邊形中“右鍵單擊”選擇任何色度bin 。這將導致顯示一個菜單，其中包含所選bin的一對輸入值。左側的下拉菜單是與特定顏色箱相關聯的所有通量XLamp通量箱的并集。右側的單元格接受與bin關聯的整數個LED。左鍵單擊“提交”按鈕以選擇值。生成的bin將更改顏色以表示與bin關聯的非零值。在上面的圖12中，我們重新創建了圖11的手動結果。

圖12：Binonator輸入屏幕。

顯示結果色度點，坐標和光通量結果顯示在顯示屏的右下角。

圖13：Binonator輸入細節 - 右鍵單擊bin以進行數據輸入。

顯示目標CCT和N步麥克亞當橢圓的控件位于顯示屏的底部。這些是一對下拉菜單，用于顯示以CCT為中心的目標相關色溫和N步麥克亞當橢圓。這些項目允許圖形顯示顏色混合練習的目標約束

圖14：CCT，MacAdam和非圖形結果的特寫。最后，通過單擊“文件”對話框，可以將顏色混合配方保存到文件中并讀入加密器。

圖15：文件對話框 - 讀取和寫入混色配方。

LED及其色度和通量分檔的集合稱為配方，并存儲在擴展名為.cbr（Cree binonator recipe）的文件中。 Binonator允許將配方寫入文件以進行存儲和后續檢索。這些文件以基于XML的模式進行組織。

結論

混合是實現一致，可重復的多LED燈具的有效技術。通過Binonator混合軟件，Cree提供了一種工具，可以幫助我們的客戶為其LED照明產品創建色度箱混合配方。

對于ANSI bin顏色空間中的任何所需色點，有大量的解決方案可供使用Cree的完整分銷，實現最佳的LED單位成本并提供一致的色點結果。

燈泡和燈具設計師將需要注意開發適當的方法來模糊LED陣列中的顏色變化。對于非常明亮應用中的冷白光LED，例如路燈，幾乎不需要特別考慮混合光學器件。源與觀看者的距離與人類視覺系統對藍色光譜的敏感度降低相結合，使得混合效果容易。暖白光LED陣列需要更加小心，以確保發生適當水平的燈具內混合，從而模糊每個LED的貢獻。

圖16：示例.cbr文件格式（XML）。