简要分析RGB与白光LED技术

2014-11-30 21:22:18来源: 互联网 关键字:RGB  白光LED

  谈到白光LED的恩怨情仇,就不能不提RGB与白光LED,这两者殊途同归,都是希望达到白光的效果,只不过一个是直接以白光呈现,另一个则是以红绿蓝三色混光而成;一个说对方的纯度不够,价格太贵,另一个反驳说自己颜色漂亮,反批对方年老色衰。这样的战争,恐怕在短期内不会停歇。

  不过呢,虽然青菜萝卜各有所好,但是用在技术与成本上,就不是这么简单了,有些东西无法妥协的,因为不管是在频率或是电压的一致性来看,如果不能有所调节,那么混出来的光很可能根本就无法控制,因此,这两种技术都有人做,也各自有其市场,但究竟市场能否决定技术,还是技术牵引市场,恐怕会引起相当的讨论了。

  RGB彩色当道

  喜欢高画质的人,应该不难发现,某些LED背光板出现的颜色特别清楚而鲜艳,甚至有高画质电视的程度,这种情形,正是RGB的特色,标榜红就是红、绿就是绿、蓝就是蓝的特性,在光的混色上,具备更多元的特性,就像画家的调色盘一样随心所欲,将最真实的彩色世界完美呈现,妆点美丽人生。

  从看到使用荧光粉的白光LED前途无亮,就已经宣布放弃这条产线的美光源总经理林竹轩,特别表示,不只是光衰减的问题,其它问题也是一大主因。他清楚的表示,白光LED在清晰度与色纯度都明显逊于RGB之下,他并表示,RGB在重迭恰当的状态下,整体呈现的亮度与清晰度是荧光粉白光LED的五倍,此外,光衰减的问题,晶圆造价贵,也都是他看好RGB灯的一大主因。

  再者,RGB在应用上,明显比白光LED来得多元,他举例,如车灯、交通号志、橱窗等,需要用到某一波段的灯光时,RGB的混色可以随心所欲,相较之下,白光LED就比较吃亏,因此当然在效果上比较强。

  然而,RGB灯的成像,究竟是什么原理?工研院电子与光电研究所蔡政达表示,RGB灯是以三原色共同交集成像,此外,也有蓝光LED配合黄色荧光粉,以及紫外LED配合RGB荧光粉,整体来说,这两种都有其成像原理,但是衰减问题与紫外线对人体影响,都是短期内比较难解决的问题,因此虽然都可以达到白光的需求,却有不同的结果。

  

  图一:白光LED的成色原理不同,连带影响整体效能  白光LED反映成本

  以荧光粉为主的白光LED,虽然抗拒不了年老色衰的问题,却能在市场上有立足之地,最重要的问题,其实就在成本上!

  一粒赢过三粒,这是在市场上杀出重围的主因,德州仪器中国区高效能模拟产品业务开发经理张洪为表示,在目前造价上,RGB灯明显高过白光LED灯,唯一有竞争力的地方只有在背光板上,在未来有可能和白光LED灯分庭抗礼,至于其它地方,目前都是以辅助照明为主,至于RGB灯主要还有一个问题,就在于反应时间,目前RGB灯大部分的反应时间约为4-8ms,他表示,如果有一天到大卖场去看,所有的RGB灯的反应时间可以到1-2ms,那么RGB灯的时代也即将到来。

  不过,他也表示,在混色技术上,如果不够纯熟,反而会种下败笔,他深入分析之后指出,在色温上的调节往往是最难的一部份,当色温高的时候,整个色调偏冷色系,当色温低的时候,整个色调则是偏暖色系,因此在混色技巧上一定要相当好,否则会产生相当大的问题。

  为什么会有这样的问题出现?主要就在于三种颜色的频率与波长的问题,安捷伦电子量测事业群应用工程部资深项目经理祁子年表示,红光频率最低,波长最长,可达 611nm,绿光则次之,波长可达544nm,蓝光最短,仅有440nm,这样的状况下,要将RGB三个晶粒封装在一起,自然会产生问题。

  因此,他表示,在RGB分开时单独控制,虽然可以直接控制,混色也不错,但是要达到混的白光相当纯正是一大问题,虽然造价贵,但相对来说质量也比较好,至于白光LED灯来说,虽然造价便宜,可以直接取代CCFL,成为LED的主要技术,但是相对来说,因为波长频率的问题而封装在一起,这样散射出来的情况也会不稳定。

  然而,RGB灯在控制上的问题仍有待加强,举例来说,如果其中一颗灯坏了,在整个屏幕上会相当明显,反之,白光LED灯则可以互相补足,因为是旁射关系,因此可以补足某颗坏掉的LED,并且均匀性的补足,让整体状况看起来不会太差。

  

  图二:不同波长的红绿蓝三色,要封装在同一晶粒上,会造成不稳定的现象

  RGB还是CMYK

  现在已经有了三色,有的人或许思考到,某些美术出版品是以CMYK为基本色调,这样的色彩混搭之后,是否也可以应用在白光LED上呢?祁子年表示,目前已有的RGB来说,在整体的光谱上的波长是最原始的现象,至于CMYK的概念则不同于RGB方式,主要在于背光板是以反射光为主,RGB可以做到,至于CMYK来说,即便在一般成像原理上饱和度较高,但在色度上等于是RGB的转换坐标,成色之后未必是理想状态,而就他所知,目前在市场上并未听说有这样的方式。

  如果要解决RGB因为频率混搭出现的问题,张洪为表示,目前在市场上有出现以彩色滤光片来做滤光后整合的动作,主要是以RGB,乃至于RGB加上黑色的混色原理,这主要是因为RGB三色反应时间有长有短的原因,未来,如果RGB三色反应时间可以到达1-2ms的理想状态下,应该就能够更加符合成本需求,因为不必再用彩色滤光片来过滤,就能精确的混色,而目前彩色滤光片主要控制在美、日等国,因此技术的精进有助于打破这些国家对滤光片的垄断。

  此外,他也表示,在目前坊间也有许多专卖店,针对每个家庭的对于颜色的需求而贩卖不同的灯组,不管是调色或是滤光,这样的效果更增添客制化之后的弹性,也能让生活照明用的灯具更加多采多姿,更可以刺激市场做各种不同的转换与需求。  市场还是技术主导?

  在目前百家争鸣的情况下,究竟是RGB的技术会成为主流,还是白光LED会成为主流,其实没有一定的答案,就各家观点来看,市场的应用与成本会是主要的取决关键。

  张洪为明确表示,RGB灯除了在反应时间的问题尚未解决之外,价格昂贵是一大主因,所以即便两年后可以攀升与白光LED在背光板市场一决高下,但是昂贵的价格仍是其致命伤,因此在照明事业的版图上,仍会是以白光LED为主要的照明来源,至于RGB灯则是以辅助照明为主。

  无独有偶地,祁子年亦认为RGB灯的成本太高了,虽然整体混色效能不错,但是对于中下游厂商来说,无法反映市场价格,将使其出货困难重重,因此,他也认为,在某些技术上的突破是必要的,但价格的问题才是首要的解决之道。

  不过,美光源科技总经理林竹轩却不这么认为,他指出,RGB灯的造价在现在来看或许昂贵,但是整体来说,照明的用意并不在于亮,而在于调和还原色,如果要亮的话,在白天亮度够的时候根本不必开灯,而到晚上时,除了看电视与看书的亮度之外,“要那么亮干嘛?”,因此,他觉得在一般家庭的坪数上,以 RGB灯来布建照明用灯,是很合理,也很合乎逻辑的。

  台湾技术将被赶上?

  不管是RGB光或是白光,只要能让市场接受就是好光!然而,台湾在白光LED的技术中,是否会因为OEM的关系,而被价格、人工、设备便宜的中国所取代?工研院电子与光电研究所,光电组件与应用系统组长朱慕道表示,在短期之内,台湾的技术仍然领先中国一段距离,这样的担忧大可不必。

  但他也明确指出,在上中游产业部份,台湾的优势领先差距比较大,但在下游产业部份,则领先幅度不大,而且中国已经成立半导体照明办公室,以国家级的力量来推动,但其困难点则在于整合相关产业的问题上,而且在国际投产部份,产品的量能明显不足,所以目前光谈技术这方面,中国脚步仍追不上。

  不过,他也指出,由于中国的市场广大,即便技术在台湾做,最后成品多半也会销往中国,因此不可忽视的是,中国崛起的强大磁吸效应,会以市场的竞争优势,吸去原有的台商优势,因此,重点应该放的是如何将台湾技术快速整合,才能一股作气,将自有品牌之路很好地发展下去。

关键字:RGB  白光LED

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2014/1130/article_11585.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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