发光颜色及波长

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发光颜色及波长

各色 led 光的发光颜色及波长 一些发光二极管产品，尤其是手电筒上的发光二极管有不同的光束颜色。这可不是使用 了什么暗藏机关来使它们看上去漂亮，不同的光颜色有着不同的应用。下面就简单介绍一下 最常见颜色和它的实际用途。 白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后需要一定的时 间来重新适应。 红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时眼睛不需要重 新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜色因为它不会损坏正在冲印的底 片黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读时减少因为长时 间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。 绿色光也可以用作为夜视，绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或图表。它还不 那么容易被夜视装备发现，便很容易被人眼发现，绿色光的亮度比红色光低。 蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝色光增加了对比度的 水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。 蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点，但随着蓝绿光的颜色特性的提高，一些用户因 为这个原因喜欢用蓝绿光。 红外线红光是与夜视装备一起使用的。否则人的眼睛是看不到红外线光的。 紫外光通常是用作识别钞票是否伪造，一些紫外发光二极管照明物在夜总会和派对上很 受欢迎，它们被用来使荧光物质发出更亮的光。 光的颜色和它的波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定的，光的波长是以纳米为单位的也说是十亿分 之一米。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯 的颜色。以下是光的颜色和它的波长。 中红外线红光 4600nm-1600nm--不可见光 低红外线红光 1300nm-870nm--不可见光 850nm-810nm-几乎不可见光 近红外线光 780nm-当直接观察时可看见一个非常暗淡的樱桃红色光 770nm-当直接观察时可看见一个深樱桃红色光 740nm-深樱桃红色光 红色光 700nm-深红色 660nm-红色 645nm-鲜红色 630nm- 620nm-橙红 橙色光 615nm-红橙色光 610nm-橙色光 605nm-琥珀色光 黄色光 590nm-"钠"黄色 585nm-黄色 575nm-柠檬黄色/淡绿色 绿色 570nm-淡青绿色 565nm-青绿色 555nm-550nm-鲜绿色 525nm-纯绿色 蓝绿色 505nm-青绿色/蓝绿色 500nm-淡绿青色 495nm-天蓝色 蓝色 475nm-天青蓝 470nm-460nm-鲜亮蓝色 450nm-纯蓝色 蓝紫色 444nm-深蓝色 30nm-蓝紫色 紫色 405nm-纯紫色 400nm-深紫色 近紫外线光 395nm-带微红的深紫色 UV-A 型紫外线光 370nm-几乎是不可见光，受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色。 白光发光二极管有微黄色的到略带紫色的白光。白光发光二极管的色温范围有低至 4000°K 到 12000°K。常见的白光发光二极管通常都是 6500°-8000°K 范围内。 定义：如果某两种相对应颜色的光按一定比例混合，可以成为白光，那么这两种色光就 称为互补色光！ 参考：当两个色光混合成白色色光时，则将这两个色光的主波长定义为互补波长，但在 不同光源下补色的主波长是会有所不同的；在色度图上，任何通过光源的直线，其对光谱轨 迹所截的任两点波长即为相对应的互补波长，而这一对互补波长的光称为补色。在自然界中 每一种颜色都有其主波长，都可以找到与之相应的互补波长和补色。但是其中在色度图上属 于绿色光谱波长（493-567nm）的色光，却无法找到与之相对应的互补波长，这是因为此一 范围波长的色光补色是洋红色系的颜色，而洋红色系的颜色在光谱色度图中并不存在这些颜 色的单色光，它们是红光和蓝光的混合色光，所以在色度图上并无法找到绿色光谱波长 （493-567nm）色光的补色波长，对于这些洋红色的颜色称之为谱外色。 在观察颜色的时候，补色会随时随地的跟着主色的出现而产生，这与视网膜上的感光细 胞受到光刺激后的疲劳程度或是错觉有关。

当人们注视色彩的时候，视觉范围内的各种颜色 的色光便刺激视网膜上的锥状感光细胞，而产生所看到的色彩；但是视网膜上的锥状感光细 胞一直受到同一色光刺激后，便会有刺激疲劳现象产生，形成补色。另外我们都知道环境色 是影响物体色的因素之一，而环境色对物体颜色，最主要的影响是环境色和物体色的对比现 象，引起物体色的变化。例如：将洋红色与绿色并列，会显示出洋红色的更红、绿色的更绿， 这是因为在洋红色与绿沟彼此交接的边缘分别引发其补色绿色和洋红色，所以加强了各别色 彩的颜色，产生洋红色更红、绿色更绿的现象。由于颜色对比使得每一个颜色在自己的周围 产生与自身颜色色相相反的对立色，此一对立色实际上并不存在，这种现象的产生是视觉上 的错觉造成的补色。就像黑色和白色单独存在时，并不会显得白的很白、黑的很黑，但是如 果将两者放在一起，就会有白的很白、黑白很黑的现象，这就是对比作用引起的错觉。 本篇撇开一切生意经，专谈灯光的光线波长、灯光的颜色与灯光的优缺点之间的联系。 我们先从“单色光”来谈灯光的光线波长、灯光的颜色、灯光的优缺点之间的联系。这个 谈明白了，再谈混合光线的这方面内容，，就很容易理解了。 假定我们分析的灯光，按照光线的波长来看，只有单一品种的光线，那么，我们可以明 确的是，波长越长，其穿透力越强，反之，波长越短，光线的穿透力越差。 光波长到一定的程度，则超出肉眼可见光范围，称为“红外”区。红外线由于其穿透能力 强的特点，被广东用于军事夜视、医学临床等应用领域。而光波短到一定的程度，同样会超 出肉眼可见范围，称为“紫外”区。紫外线穿透能力比可见光都差，因此，被应用到验钞等事 物上——它是连水印都无法直接穿透的，因此，遇上可以被激发发光的水印，便产生投射效 果，将水印“照”亮，而长波长的光线，会直接穿透水印的，从而不会照亮水印。 而在肉眼可见光里，从红外这一端开始，往紫外这一端结束，光线的波长，是从长到短、 分为多个区间的。一般地，波长不同，其光线的颜色也不相同。而肉眼能够较明确地分辩的 光线颜色，基本的颜色有七种。即通常所说的“赤（红）、橙、黄、绿、青、靛（蓝）、紫”。 事实上，除了这七种光色以外，其它光色可以存在，只是，在“工业生产行业用标准色卡” 上，才有很详细地标注——岂只千种万种！ 以红光、黄光为代表的光线，其光波波长较长，其优点是穿透力强、光色柔和；而其缺 点则是亮度提升困难，不宜作为照明。 例如：红色与黄色比较醒目，哪怕是一件红衣服，也可以被远远地看见。红黄色还被广 泛用于“警示”色。如红绿灯、警服、急救伞包、马路工人工作背心等。但它不宜用于照明。 如果用红色灯光来照明，恐怕灯再亮，也难以将灯下的东西看得清楚。 以紫光、蓝光为代表的光线，其光波波长较短，其优点是光色炫丽、比较刺眼，缺点是 穿透力差，也包括刺眼这一点。因为刺眼代表“酷”时，的确是优点，但是，当“刺眼”代表眩 目时，则又是缺点了。 例如：一些汽车车友，追求“灯光的酷感”，结果，购买“蓝钻之光”等产品，灯光蓝幽幽 地，的确令人赏心悦目。但事实上，蓝光的波长较短，穿透力差，当行车环境里有雾、烟、 尘、雨等情况时，这种蓝光，抵达雾、烟、尘、雨的最近点时，便告无法继续“前进”，因为 无法穿透过去，只好“反射”回来，于是，视野里的东西难以看清。假如将这些光线用于舞台 效果，则又另当别论，它可以制造很强列的炫光效果，特别是投射到“烟雾”（由干冰挥发成 “气”状物）上时，更是可以催灿夺目。 而在黄、蓝之间，则以“白光”较适合我们的眼睛看清物体。例如，我们的显示器，可以 显现纯白的部分。以白色为背景的地方，有色字符都容易被我们识别其本来颜色。汽车照明 领域也是如此，白色光是最适宜于驾驶人员需要的。 但是，我们看到的白光，往往又不是单色光。这便需要我们来看看“混和光”了。混和光 线最终被肉眼识别为“单色”光线，但其性质，已经与真正的单色光线有所不同了。 通常，日光里的各种颜色的光线，是以一定比例混和而成的。但是，经大气层不规则地 “过滤”后，在早、中、晚不同时段，表现出来的颜色并不一致。一般地，早晚均以“穿透能 力强”、“波长较长”的光线为主，因此，多呈黄、红等色。由于云层厚薄不一，不同地方穿 透过来的光线波长也不一致，因此，呈玩多色云彩变化。 到中午时，由于太阳基本上是直射大气层和云层，因此，太阳光线里的大部分都成功穿 透、并投射到地表。这时，我们看到的光线，则是“纯白”的光线。这种光线之下，什么东西 都看得一清二楚。其实，这个光线，已经是多种波长、多种颜色的单色光混和而成。 其实，人们早已在照明工业里应用这个原理。例如：白炽灯泡的光线是偏黄的，这表明 其中波长较长的光线的比例，要偏大一些。于是，通过加某种材料的灯罩，使得透过灯罩后 的光线，是“白”的；还有一种方法，就是用偏蓝色的材料做成灯罩，也可以使透过灯罩后的 灯光“变”白。而在汽车照明领域，更是不可避免地应用到这一工艺，用蓝色的透明材料去过 滤原产灯泡的光线，使得灯光光线向“白”、“蓝”方向转化。 正是由于这种转化的原理，是“过滤”，所以，它还面临一个问题，就是过滤掉多少、如 何在过滤掉部分光线的同时，不至于影响照明工具的光通量？ 一般地，分子大小及材料总厚度小于需要令其通过的光线的波长时，光通量损失最小； 反之，如果分子大小及材料总厚度大于光波波长，则光通量损失较大。 因此，包括欧司朗公司和飞利浦公司在内，一些汽车照明行业企业，都已经将“纳米技 术”应用于给汽车灯泡“镀膜”。例如，欧司朗和飞利浦均在西欧市场上推出了其“纳米技术镀 膜”类汽车灯泡产品；而实际上，为其提供镀膜的 OEM 单位，则在亚洲（具体厂址恕我不 能泄密）。而国内则可以找到极有限的此类产品，需要大家上网搜索一下才行。 而“过滤”后的光线，也有其弱点，这主要是因为灯泡发出的混和光线，如果“补”其比例 小的，应当也可以令其变白；然而，过滤法是“滤”掉其比例偏大的，虽然也令其变白，但是 其弱点便开始出来了。比如：蓝色光的汽车灯泡，遇到偏黄的行车环境时，灯光会“变绿”， 甚至变“暗”…… 这样一来，岂不是看不清东西了？ 而在纳米技术镀膜领域里，有一种镀膜方案，则可以视为“补”法。那就是“黄金之光”。 我们知道，黄金之光的镀膜，也是黄色的。对于长波长的光线来说，可以毫无障碍地通过这 个黄色膜层（短波长的可以不被长波长的光线阻滞），而长波长的光线，不仅未被阻滞，反 而被黄色膜所强化！ 因此，一些用过黄金之光系列车灯的朋友都认为，黄金之光的汽车灯泡特别亮、比超炫 白光灯光和蓝钻之光灯泡都亮，其原因便在于此。 当然，之所以用纳米技术镀膜的滤光过程来举例说明，是因为它的滤光过程比目前其他 传统工艺的滤光过程要纯粹，其“光通量”的损失量，总是最小。 光通量、流明瓦、照度,色温，波长，照明光电源发展史 LED 产品发光亮度有 3 种单位，分别是照度单位勒克司（Lux）、光量单位流明（Lumen； lm）、发光强度单位烛光（Candle power；CD），3 种单位各自有适合使用的领域，但是在数 值上是互通的。 “mcd”：光通量的空间密度，即单位立体角的光通量，叫发光强度，是衡量光源发光强弱 的量，其中文名称为“坎德拉”，符号就是“cd”。前面那个“m”是词头，是千分之一的意思（就 像长度单位，中文名称为“米”，其符号为“m”，前面再加一个“m”成为“mm”，就变成千分之 一米，也就是毫米了），所以“mcd”的中文读法为“毫坎德拉”。 流明瓦”：单位时间光源向空间发出的使人产生光感觉的能量称为“光通量”，其单位就是 “流明”。“流明瓦”是“流明/瓦”的读法，是指光源所发出的光通量与它所消耗的电功率之比， 即光源的发光效率。 照度”：是指被光源照亮的物体，其单位面积上通过的光通量，通俗地说，就是物体被照 亮的程度。单位是“勒克斯”，其符号为“Lx 。 1 CD（烛光）表示完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米(cm) 面积的发光强度。适合用在主动发光体采用，如白炽灯、LED 等 1L（流明）指 1 CD 烛光照射在距离为 1 厘米(cm)，面积为 1 平方厘米(cm)的平面上的光 通量。适合用反射或穿透型的物体采用光通量单位流明在摄影领域。 1 Lux（勒克司）表示指 1 Lm 光量均匀分布在 1 平方米（M）面积上的照度。一般用于摄 影等领域 一般而言，单一 LED 的发光强度以 CD 为单位，并配上视角参数，而 LED 的发光强度 从各位数 mCD 到 5,000mCD 不等。厂商在标示 LED 单一产品时，其发光强度规格是说 LED 在 20mA 电流下点亮时，最佳视角上和中心位置上发光强度最大点的发光强度。 对于 LED 显示屏这种主动发光体一般采用 CD／平方米作为发光强度单位，并配合观察 角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘， 得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒 定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外 LED 显示屏须达到 4000CD／平 方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内 LED，最大亮度在 700～ 2000 CD／平方米左右。 光是一种电磁波，具有与无线电波一样的本质。它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m） 到 1 毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范 围为 380nm～780nm，可见光波长由短到长分为紫光 397～424 nm、兰 424～455nm、青 455～ 492nm、绿 493～575nm、黄 575～585nm、橙 585～647nm、红 647～723nm。波长比紫光短 的称为紫外光，波长比红光长的称为红外光。红外光线的波长在 780nm～1000μm 之间，位 于无线电波与可见光之间。 色温 colo(u)r temperature 表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和 绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量 分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例 增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为 1930K（开尔文温度单位）； 钨丝灯为 2760-2900K；荧光灯为 3000K；闪光灯为 3800K；中午阳光为 5400K；电子闪光 灯为 6000K；蓝天为 12000-18000K。 3000K 黄色光，强穿透力; 4200K 白中带黄 ; 5000K 光全白，欧规最高色温 6000K 光全白，略带蓝色; 6500K 阳光下的白天 ; 7000—8000K 白中明显带蓝; 8000K 以上 蓝光穿透力极差 第一代电光源：白炽灯（卤钨灯） 白炽灯是由强大的电流形成自由电子，使钨丝升温产生热辐射而发光，钨丝的温度达 2000℃左右，白炽灯使大部分电能转变为热辐射，只有少部分电能转变为光能，通常用每瓦 特（W）电能转变成光的通量流明（lm/w）来表示总光通量和总辐射通量之比，称为发光效 率（lm/w），15 瓦白炽灯的发光效率为 8 lm/w，100 瓦白炽灯为 15lm/w，卤钨灯的发光效率 可达 30 lm/w，但寿命较短，白炽灯的使用寿命在 2000 小时以内。 第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯） 荧光灯是低压气体在电场作用下被电离，电离的气体原子发射紫外光并激发管壁上的三 基色荧光粉，发射荧光，包括日光灯、节能灯、紧凑型节能灯等，荧光灯的发光效率在 30～ 60 lm/w 之间，常用的紧凑型节能灯为 55 lm/w 左右，高效荧光灯可达 80lm/w，荧光灯的寿 命在 6000～8000 小时，标称 1 万小时。由于荧光灯含汞，玻璃含铅，都有污染，废弃物不 可回收。 第三代电光源：高强度气体放电灯（HID） 高强度气体放电灯是充满高压放电的气体发光，可以是各种惰性气体，金属蒸气或它们 的离子、分子气体，发光效率可达 60～80 lm/w，寿命为 1000～3000 小时。 第四代电光源：半导体发光二极管（LED） 半导体发光二极管（Light Emitting Diode，缩写成 LED），是由 P 型半导体和 N 型半导 体组成的晶片，它们之间形成的过渡层叫 P—N 结，当 P—N 结加正向电压时有电流注入， 电子和空穴复合而发光。LED 晶片的体积很小，通常只有几十到几百微米见方，属于固态 光源，选择适当匹配的材料和制造工艺，电能大部分可转变成光能，理论上发光效率可达 400 lm/w，工作状态稳定，可靠性高，寿命超过 10 万小时，但是目前 LED 实际发光效率还 不到 100 lm/w。 将 LED 与普通白炽灯、螺旋节能灯及 T5 三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽 灯的光效为 12lm／W，寿命小于 2000 小时，螺旋节能灯的光效为 60lm／W，寿命小于 8000 小时，T5 荧光灯则为 96lm／W，寿命大约为 10000 小时，而直径为 5 毫米的白光 LED 为 20～28lm／W，寿命可大于 100000 小时,市面上目前销售的白色 LED 的发光效率最大为 162lm/W,目标是 250lm/W 白光 LED 介绍 白光 LED 的合成途径大体上有 2 条路可以走，第一条是 RGB，也就是红光 LED+绿光 LED+ 蓝光 LED，LED 走 RGB 合成白光的这种办法主要的问题是绿光的转换效率底，现在红绿蓝 LED 转换效率分别达到 30%，10%和 25%，白光流明效率可以达到 60lm/w。 发光颜色 主波长 (nm) 蓝 465±5 红 630±5 黄 590±5 纯绿 520±5 白 6000K 普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管 所用的半导体材料。 红 色发光二极管的波长一般为 650~700nm， 琥珀色发光二极管的波长一般为 630~650 nm ， 橙色发光二极管的波长一般为 610~630 nm 左右， 黄 色发光二极管的波长一般为 585 nm 左右， 绿色发光二极管的波长一般为 555~570 nm。 变色发光二极管发光颜色种类可分为 双色发光二极管、三色发光二极管和多色（有红、蓝、 绿、白四种颜色）发光二极管。 LED 的基本术语 VF、IV、WL、IR 解释及光通量换算关系 V 代表电压。 F 代表正向。 I 代表电流。 R 代表反向。 WL 代表波长。 故：VF 代表正向电压，一般小功率 led 红、黄、橙、黄绿的 vf 是 1.8-2.4v， 纯绿、蓝、白的 vf 是 3.0-3.6v。 IF 是正向电流，一般小功率 led 的 IF 都是 20mA。IR 是反向电流， 一般是在 5v 的反向电压下面测量，分小于 10uA（微安），小于 5uA 和 0uA 几个档次。 WL 是光的波长， 可见光分别有各自的波长，不同的波长对应不同的颜色， 如红光一般是 615-650nm（纳米）， 蓝光一般是 450-475nm。 白光由于是蓝色芯片＋荧光粉调制而成，所以无波长，以色温来衡量 3000k 以下偏黄 3000k－7000k 正白， 7000k 以上偏蓝）。

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