日出而作,日落而息,人類的活動與陽光密切相關(guān),不同的光照色溫也直接影響著人類的生理和心理。高色溫可以提高注意力,適合辦公場所;偏黃的低色溫給人以溫馨、柔和的感覺可以舒緩心情適合家用。
色溫的定義:物體被加熱到高溫時就會發(fā)光,燒熱的鐵紅紅的,燃燒的鎂發(fā)出閃亮的白光(早期拍照用的閃光燈就是點燃鎂粉來充當(dāng)?shù)模?。實際上只要物體吸收了熱量,它就一定也會對外產(chǎn)生電磁輻射,熱量較低時輻射波長較長,熱量越高輻射波長越短。根據(jù)維恩位移定律指出:波長λ×溫度T=維恩常數(shù)(0.002897m·K)。電磁輻射波長從長到短依次是:無線電廣播、手機(jī)信號、wifi藍(lán)牙信號、微波爐、雷達(dá)、紅外、紅色光、綠色光、藍(lán)色光、紫外光、X光、伽馬射線。所以在人眼所能感知到的范圍內(nèi)(可見光)溫度越低,顏色越紅;溫度越高顏色越偏藍(lán)。我們用絕對黑體(這是一種量子物理學(xué)中提出的理想物理模型)在不同溫度下輻射出來的光的顏色來標(biāo)定白光的色溫。色溫的單位自然是熱量單位K,也就是絕對溫度開爾文。蠟燭大約1500K,白熾燈大約2500K,黃昏約3000K,中午的陽光約5500K,黎明約8000K。

白色光是一種多光譜復(fù)合光,看到白色是多色同時刺激視神經(jīng)的綜合感受。雨后的天空會出現(xiàn)彩虹,那是因為光線經(jīng)過不同密度的物質(zhì)時會發(fā)生折射,波長越短折射角度越大。所以太陽光經(jīng)過折射后按波長由長到短可以依次排列出紅橙黃綠青藍(lán)紫,由于太陽光是全光譜光,所以各個顏色的過度非常平滑,并不會有明顯的分界線。
上一篇文章講了LED的發(fā)光原理,光子是電子從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時釋放出來的,然而半導(dǎo)體激發(fā)出來的光子的波長相對比較集中。也就是說,發(fā)出的光線只能是單色光,比如紅色,綠色,藍(lán)色。像白色這樣的復(fù)合光(多光譜光)是沒法直接產(chǎn)生的。那么我們?nèi)粘J褂玫腖ED白光燈是怎么回事呢?其實它是利用可見光中能量較高的藍(lán)光去激發(fā)黃磷之類的熒光粉,由熒光粉發(fā)出黃光,黃光再和LED的藍(lán)光混色得到我們所看到的白色。通過調(diào)節(jié)熒光粉的配方,可以得到多種不同色溫的白光。照明中常用的白光LED色溫從2700K到6500K。


所以LED的色溫是由PN結(jié)的材料和熒光粉決定的,也就是說,一旦LED被生產(chǎn)出來,他的色溫也就定下來了,那我們的燈具是怎么實現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)的功能的呢?
2700K色溫的LED對視神經(jīng)的刺激讓人感覺到溫暖的黃光,6500K色溫讓人感到偏冷的白光。倘若兩者同時發(fā)光,對視神經(jīng)的綜合刺激感覺就會是中性光。正是利用這種方法。我們可以控制兩種光的比例,來調(diào)整綜合刺激的強(qiáng)度。
相對色溫K`=K1*(1-n)+K2*n
不過細(xì)心的讀者應(yīng)該可以發(fā)現(xiàn),黑體曲線落在CIE圖中的位置并不是呈直線形的,所以通過上面這種方式混合出來的中間色溫并不十分?jǐn)M合。對于色溫控制都是各大LED配方公司主要研究內(nèi)容。
題外篇:藍(lán)光危害
了解了白光LED的發(fā)光原理,前面也分別列出了暖白LED與冷白LED的光譜圖。可以看出冷光LED的藍(lán)色光譜成分明顯高于其他。藍(lán)光對視網(wǎng)膜是有危害作用的,容易引起視覺疲勞、影響褪黑素的分泌(也就是容易失眠)。所以家庭使用請盡量避免高色溫的LED燈。