CN111185407A

CN111185407A - 一种LED分Bin方法及其应用产品

Info

Publication number: CN111185407A
Application number: CN202010112119.3A
Authority: CN
Inventors: 刘晓锋; 蒋腾; 童嘉俊; 尤宇财; 卓宁泽; 刘光熙; 郭健; 王海波
Original assignee: Light Industry Department Research Institute Of Nanjing Electric Light Source Materials
Current assignee: Light Industry Department Research Institute Of Nanjing Electric Light Source Materials
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-05-22

Abstract

本发明公开了一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：该方法所涉及的LED分Bin参数至少包括LED中各晶元的亮度或光通量、电压、色坐标，根据LED各参数在预定条件下的实际分布情况，将各参数分别划分为不同的区间范围，后将各区间参数排列组合在一起形成最终的分Bin标准。本发明通过对各分Bin参数的分Bin条件或范围进行科学合理的定义，包含光学、电学和色度学的科学界定，使相近参数的产品集中在同Bin内，用该方法分Bin的LED产品组装在一起后可大幅提升终端应用产品的色彩一致性，从而减小同批次产品的色差或色偏移问题。

Description

一种LED分Bin方法及其应用产品

技术领域

本发明属于LED产品应用领域，尤其涉及一种LED分Bin方法及其使用该方法分Bin的LED产品在终端产品上的应用。

背景技术

LED产品相比其他发光产品而言，具有出色的节能环保、长寿命、低成本等优点，因而被大量研究并促使其工艺技术水平发展迅速。

现有LED产品在组装为终端成品前，为了消除色彩差异都要进行分Bin或分档筛选，以便将具有相近参数的产品划分为一个Bin进行组装。目前主流的分Bin方法是将LED在一定驱动电流下通过一定区间范围对各参数进行测试分选，主要包含主波长、亮度、色温、光通量、电压、色坐标、显指等，而不同应用产品所选取的参数类型不同，其中荧光粉类白光照明产品主要以色温、光通量、电压、显指进行分Bin，而显示或指示类产品主要以主波长、亮度、电压进行分Bin。从色度学对比，虽然荧光类白光照明产品的色彩一致性优于显示类产品，但也非最佳分Bin方式。

针对于显示类LED产品而言，现市面上基本所有LED晶元或封装厂家均是以波长、亮度和电压作为分Bin条件，如图1所示，其一原因为受应用领域不同而出现差异；另一原因为显示行业内对光色度的研究不够透彻；另外显示类产品由于需求量巨大，现有方法可减少档外比例，提高产品良率。

鉴于以上原因从理论分析，波长与色度有一定对应关系，如图2所示，而现有显示类LED分Bin方法中主波长参数虽然对色度做了一定限制，但由于相同主波长的产品其色饱和度或色纯度不同，致使同Bin产品仍存在一定的色偏差问题，其在CIE色坐标图谱中可直观进行对比，如图3所示，这也是我们经常看到的LED显示屏组装后出现的花屏现象，并一直难以解决，尤其是COB显示产品。虽然有一些显示类厂家对LED产品采用色坐标分Bin，但色坐标范围随意乱选，因此现有方法分Bin从产品源头就存在一定的色偏移问题，可想而知，组装后的显示类产品色彩一致性也将不理想。

而针对于白光照明产品，尤其是多色彩组成的白光产品，其分Bin方式虽然参照荧光粉类或显示类参数标准，但分Bin后的产品一致性也较差。其一原因为荧光粉类白光产品分Bin使用色温、光通量、电压、显指等参数，在色度学方面，色温对应于色坐标，但以麦克亚当椭圆作为区间范围，其任一范围内包含的波长跨度可能比较大，色彩一致性也就较差。若参照显示类分Bin标准，其原因也因色纯度差异而出现偏差问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种LED分Bin方法及其应用产品，通过对LED中各晶元的亮度或光通量、电压、色坐标等参数的分Bin条件或范围进行科学合理划分，从而提升同Bin内产品的光参一致性，大幅改善终端产品的色偏差问题。

本发明的技术方案为：该方法所涉及的LED分Bin参数至少包括LED中各晶元的亮度或光通量、电压、色坐标，根据LED各参数在预定条件下的实际分布情况定义分Bin区间范围，将各参数分别划分为不同的区间，后将各区间参数排列组合在一起形成最终的分Bin标准。将使用该方法分Bin的同Bin或相近Bin产品组装在一起形成终端LED应用产品。

进一步的，该LED分Bin方法的步骤如下。

a.随机选取一定量待测样品在预定测试电流下分别对产品中各晶元的主波长、亮度或光通量、电压、色坐标等参数测试，并对各测试结果分别做统计学分析。

b.根据各参数具体分布情况，分别定义和划分区间标准。

主波长区间标准：定义主波长区间跨度，根据统计数据分布情况，使一区间最大化占比整个统计数据，该区间即为中心区间，其它区间则按同区间跨度依次以中心区间的最大/最小值为界限前/后进行划分，依次类推。

亮度/光通量区间标准：方法类同主波长区间标准。

电压区间标准：方法类同主波长区间标准。

色坐标区间标准：在CIE1931图谱上分别标注出主波长中心区间的最大与最小主波长线，即标准白光点与CIE轨迹线上最大与最小主波长点的连线，线段上任意一点到标准白光点的比例即为色纯度，定义色纯度区间跨度，分别在两条主波长线上根据色纯度区间跨度选取两个对应同比例色纯度点，每两点确定一条线段，即四条线段围成一个色坐标区间，可表示为四个不等式方程，根据测试样品色坐标分布情况，使一色坐标区间最大化占比整个统计数据，该区间即为中心区间，其它区间则按同色纯度区间跨度依次以色坐标中心区间的各边界线对该主波长中心区间和其它主波长区间进行划分，以此类推。

c.选取包含LED产品中各晶元的亮度或光通量、电压、色坐标的各区间搭配组合作为最终的分Bin参数标准，并制作分Bin表格，每Bin均包含一个各参数区间，最终Bin的数量取决于各自区间数量乘积。

d.依据最终分Bin标准，对所有同批次待测产品进行分Bin点测，根据LED实测参数与分Bin标准进行判定分选，同Bin产品单独区分，完成产品分Bin。

进一步的，LED产品中各晶元的主波长区间跨度不超过5nm（最大值-最小值），亮度或光通量区间跨度不超过1:1.3（最小值：最大值/最小值），电压区间跨度不超过0.6V（最大值-最小值），色纯度区间跨度不超过20%（最大值-最小值）。

进一步的，高色纯度产品在色坐标区间划分时，均可取CIE外圈轨迹线作为区间的其中一边界线，即只通过3条直线方程定义。

进一步的，预订条件分Bin是指某一固定测试电流下进行分Bin，同一晶元的各参数测试电流相同，不同晶元的各参数测试电流可相同或不同。

进一步的，使用该分Bin方法的分Bin对象包含所有单色彩LED晶元分Bin、LED封装产品分Bin。

进一步的，LED晶元结构包含正装和倒装结构，LED封装产品包含全彩、双色、单色和白光的表贴SMD、直插LAMP、CHIP、COB、CSP等任一搭配产品。

进一步的，划分色坐标区间时，在两条主波长线上分别选取的两个色纯度点，根据跨度对应的色纯度比例可不同。

进一步的，LED分Bin参数除以上所有权利要求中所述参数之外，可包含或不包含漏电流、功率、峰值波长、半波宽、显色指数、色温等其它参数。

进一步的，对各参数分Bin区间标准定义前，若对各参数中任一参数已有特定区间要求，则可对该参数无需进行定义前的统计分析，按特定区间即可。

进一步的，使用该方法分Bin的LED晶元可应用在LED封装产品上，使用该方法分Bin的LED封装产品可应用在LED显示、LED照明、LED指示类产品上。

有益效果：通过以上技术方法对LED产品分Bin后，将其组装为终端产品，可达到的实际效果如下。

1）分Bin时通过对LED产品的光学、电学、色度学参数同时进行区间限制，可全方位约束产品集中度。

2）对LED产品各参数区间进行合理科学定义，减小同Bin产品的色偏差。

3）该方法通过对主波长和色纯度同时限定，并将其转化为色坐标限定，色彩一致性好。

4）将分Bin后产品组装为终端LED产品后，整体光色一致性优异。

5）该专利为行业提供一种科学合理的分Bin方法，且该方法实现方式简单方便，可使用现有分Bin设备，无需增加成本。

附图说明

图1是现有显示类LED产品分Bin参数及标准示例。

图2是依据主波长分Bin的同Bin LED产品所包含的的色度范围。

图3是现有按主波长分Bin的同Bin LED产品的实际色度坐标分布。

图4本发明的LED分Bin方法的步骤流程图。

图5是本发明抽测样品的G主波长数值统计结果。

图6是本发明抽测样品的RGB色坐标在CIE1931图谱上的分布，并标注RGB各主波长中心区间的最大与最小主波长线。

图7是本发明依据主波长与色纯度跨度对RGB色坐标中心区间的定义。

图8是本发明RGB色坐标其它区间的划分。

图9是本发明RGB最终的色坐标区间标准。

图10是本发明LED产品的最终分Bin标准。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请附权利要求所限定的范围。

实施例1

如图4所示，用于举例说明本发明所涉及的一种LED分Bin方法及其应用产品的流程图示。此实施例选取分Bin对象为LED全彩封装产品，具体型号为表贴1010/1515/2727/3535等，定义RGB主波长区间跨度均为4nm（最大值-最小值），亮度区间跨度均为1:1.2（最小值：最大值/最小值），电压区间跨度均为0.6V（最大值-最小值），色纯度区间跨度均为15%（最大值-最小值）。

随机抽取一定量封装后待分Bin样品，抽测数量不低于总产品的10%，分别在RGB分Bin电流（20-20-20mA）下测试产品的主波长、亮度、电压、色坐标，并对前三者做统计学分析。

如图5所示，以G为例，为G主波长数值M对数量N作图，s为区间跨度定义为4nm，m为某一主波长数值，得一区间为m-s~m，通过统计学计算使该区间中包含的产品数量占总测试数量∑N的比例最大，从而得到m的具体数值，该区间即为G主波长中心区间，然后依次划分相邻区间为m-2s~m-s、m-3s~m-2s、m~m+s、m+s~m+2s、...等等。同理对R、B依次进行区间划分，不再过多阐述。

对RGB各亮度与电压的区间划分，依据定义的区间跨度，参照以上主波长区间划分方法同理进行。

如图6~9所示对色坐标区间进行划分。首先在CIE1931图谱上描述抽测样品的色坐标，并描绘出标准参照白光点W色坐标（x_w，y_w）、外圈轨迹线上对应的RGB各主波长中心区间的最大和最小主波长点，以G为例，查阅即得（x_m-s，y_m-s）和（x_m，y_m），并分别连接该两点与W点，得到中心区间最大、最小主波长线方程，表示为（a_m-s、b_m-s、a_m、b_m计算得到）：

最小主波长线：y _m-s =a _m-s x _m-s+bm-s （方程CG1）

最大主波长线：y _m =a _m x _m +b _m （方程CG2）

每条线上的主波长数值相同，鉴于主波长与色坐标的对应关系，可以发现该两条线间坐落的色坐标点数量相对比较集中但仍有一定发散，因此需要继续对色纯度进行约束。色纯度为主波长线上一点P（x_p，y_p）到W点的距离占主波长线的比例，分别在最小、最大主波长线上各取两点Pa_m-s、Pb_m-s和Pa_m、Pb_m，同一线上两点色纯度之差即为色纯度跨度15%，其中：

色纯度Pa_m-s=色纯度Pa_m，色纯度Pb_m-s=色纯度Pb_m，色纯度Pb_m-色纯度Pa_m=15%

分别连接Pa_m-s点和Pa_m点、Pb_m-s点和Pb_m点，得到两条等色纯度线方程，表示如下：

等色纯度线1：y _pa =a _pa x _pa +b _pa （方程CG3）

等色纯度线2：y _pb =a _pb x _pb +b _pb （方程CG4）

该四点或四条线段组成的封闭区间即为色坐标区间，可表示为四个不等式方程，通过统计学计算使该区间中包含的产品数量占总测试数量∑N的比例最大，从而得到四点的色坐标值和等色纯度线方程，该区间即为G色坐标中心区间，同理以色坐标中心区间的四条边界线依次对该主波长中心区间和其它主波长区间划分相邻区间，划分时色纯度跨度保持不变。

同理，对R、B各色坐标区间划分，依据定义的区间跨度进行。同时，若RGB中任一色彩的色纯度较高时，可取最大色纯度为100%，色坐标区间可使用三条线段和CIE轨迹线组成的封闭区间定义，可通过三个不等式方式表示。

以上对LED产品RGB各亮度、电压、色坐标分Bin区间已完成划分，将其排列组合在一起即可得到最终的分Bin标准，如图10所示。

将所得分Bin标准导入或录入分Bin测试设备中，后对所有产品进行点亮测试分选，即对LED实测参数与分Bin标准进行判定识别，同Bin产品单独包装保存，最后根据应用将所需参数段对应的同Bin产品组装在一起形成高性能LED显示屏。

实施例2

参照实施例1，对于LED分Bin标准中的参数种类除实施例1所述之外，可包含或不包含漏电流、功率、峰值波长、半波宽、显色指数、色温等参数。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：该方法所涉及的LED分Bin参数至少包括LED中各晶元的亮度或光通量、电压、色坐标，根据LED各参数在预定条件下的实际分布情况定义分Bin区间范围，将各参数分别划分为不同的区间，后将各区间参数排列组合在一起形成最终的分Bin标准，将使用该方法分Bin的同Bin或相近Bin产品组装在一起形成终端LED应用产品。

2.根据权利要求1所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：该LED分Bin方法的步骤如下：

a.随机选取一定量待测样品在预定测试电流下分别对产品中各晶元的主波长、亮度或光通量、电压、色坐标等参数测试，并对各测试结果分别做统计学分析；

b.根据各参数具体分布情况，分别定义和划分区间标准：

主波长区间标准：定义主波长区间跨度，根据统计数据分布情况，使一区间最大化占比整个统计数据，该区间即为中心区间，其它区间则按同区间跨度依次以中心区间的最大/最小值为界限前/后进行划分，依次类推；

亮度/光通量区间标准：方法类同主波长区间标准；

电压区间标准：方法类同主波长区间标准；

色坐标区间标准：在CIE1931图谱上分别标注出主波长中心区间的最大与最小主波长线，即标准白光点与CIE轨迹线上最大与最小主波长点的连线，线段上任意一点到标准白光点的比例即为色纯度，定义色纯度区间跨度，分别在两条主波长线上根据色纯度区间跨度选取两个对应同比例色纯度点，每两点确定一条线段，即四条线段围成一个色坐标区间，可表示为四个不等式方程，根据测试样品色坐标分布情况，使一色坐标区间最大化占比整个统计数据，该区间即为中心区间，其它区间则按同色纯度区间跨度依次以色坐标中心区间的各边界线对该主波长中心区间和其它主波长区间进行划分，以此类推；

c.选取包含LED产品中各晶元的亮度或光通量、电压、色坐标的各区间搭配组合作为最终的分Bin参数标准，并制作分Bin表格，每Bin均包含一个各参数区间，最终Bin的数量取决于各自区间数量乘积；

3.根据权利要求2所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：LED产品中各晶元的主波长区间跨度不超过5nm（最大值-最小值），亮度或光通量区间跨度不超过1:1.3（最小值：最大值/最小值），电压区间跨度不超过0.6V（最大值-最小值），色纯度区间跨度不超过20%（最大值-最小值）。

4.根据权利要求2所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：高色纯度产品在色坐标区间划分时，均可取CIE外圈轨迹线作为区间的其中一边界线，即只通过3条不等式方程定义。

5.根据权利要求1所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：预订条件分Bin是指某一固定测试电流下进行分Bin，同一晶元的各参数测试电流相同，不同晶元的各参数测试电流可相同或不同。

6.根据以上任一权利要求所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：使用该分Bin方法的分Bin对象包含所有单色彩LED晶元分Bin、LED封装产品分Bin。

7.根据权利要求6所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：LED晶元结构包含正装和倒装结构，LED封装产品包含全彩、双色、单色和白光的表贴SMD、直插LAMP、CHIP、COB、CSP等任一搭配产品。

8.根据权利要求2所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：划分色坐标区间时，在两条主波长线上分别选取的两个色纯度点，根据跨度对应的色纯度比例可不同。

9.根据权利要求1所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：LED分Bin参数除以上所有权利要求中所述参数之外，可包含或不包含漏电流、功率、峰值波长、半波宽、显色指数、色温等其它参数。

10.根据权利要求1或2所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：对各参数分Bin区间标准定义前，若对各参数中的任一参数已有特定区间要求，则可对该参数无需进行定义前的统计分析，按特定区间即可。

11.根据权利要求1所述的一种LED分Bin方法及其应用产品，其特征在于：使用该方法分Bin的LED晶元可应用在LED封装产品上，使用该方法分Bin的LED封装产品可应用在LED显示、LED照明、LED指示类产品上。