Question

LED色温调节原理

Answer 1

色温的定义：物体被加热到高温时就会发光，烧热的铁红红的，燃烧的镁发出闪亮的白光（早期拍照用的闪光灯就是点燃镁粉来充当的）。实际上只要物体吸收了热量，它就一定也会对外产生电磁辐射，热量较低时辐射波长较长，热量越高辐射波长越短。根据维恩位移定律指出：波长λ×温度T=维恩常数（0.002897m·K）。电磁辐射波长从长到短依次是：无线电广播、手机信号、wifi蓝牙信号、微波炉、雷达、红外、红色光、绿色光、蓝色光、紫外光、X光、伽马射线。所以在人眼所能感知到的范围内（可见光）温度越低，颜色越红；温度越高颜色越偏蓝。我们用绝对黑体(这是一种量子物理学中提出的理想物理模型)在不同温度下辐射出来的光的颜色来标定白光的色温。色温的单位自然是热量单位K,也就是绝对温度开尔文。蜡烛大约1500K，白炽灯大约2500K，黄昏约3000K，中午的阳光约5500K，黎明约8000K。

上一篇文章讲了LED的发光原理，光子是电子从激发态返回到基态时释放出来的，然而半导体激发出来的光子的波长相对比较集中。也就是说，发出的光线只能是单色光，比如红色，绿色，蓝色。像白色这样的复合光（多光谱光）是没法直接产生的。那么我们日常使用的LED白光灯是怎么回事呢？其实它是利用可见光中能量较高的蓝光去激发黄磷之类的荧光粉，由荧光粉发出黄光，黄光再和LED的蓝光混色得到我们所看到的白色。通过调节荧光粉的配方，可以得到多种不同色温的白光。照明中常用的白光LED色温从2700K到6500K。

2700K色温的LED对视神经的刺激让人感觉到温暖的黄光，6500K色温让人感到偏冷的白光。倘若两者同时发光，对视神经的综合刺激感觉就会是中性光。正是利用这种方法。我们可以控制两种光的比例，来调整综合刺激的强度。

相对色温K`=K1*(1-n)+K2*n

不过细心的读者应该可以发现，黑体曲线落在CIE图中的位置并不是呈直线形的，所以通过上面这种方式混合出来的中间色温并不十分拟合。对于色温控制都是各大LED配方公司主要研究内容。

了解了白光LED的发光原理，前面也分别列出了暖白LED与冷白LED的光谱图。可以看出冷光LED的蓝色光谱成分明显高于其他。蓝光对视网膜是有危害作用的，容易引起视觉疲劳、影响褪黑素的分泌（也就是容易失眠）。所以家庭使用请尽量避免高色温的LED灯。