LED燈是繼白熾燈、日光燈以及節(jié)能燈之后的一種新型
光源,具有很高的發(fā)光效率,但很多人對它的發(fā)光
原理與
光譜特性不了解,難免會擔(dān)心它發(fā)出的光會不會損害眼睛。
e;3 (, @Ec9Do> 三種顏色的LED
xfSvvCy gJv^v`X 從光譜上來說,LED發(fā)的光與傳統(tǒng)的白熾燈以及日光燈發(fā)出的光非常不同,所謂“光譜”就是指物體發(fā)的光都對應(yīng)有一個“彩虹”。
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=F.V+ &y?B&4|hM 傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈發(fā)的光與太陽光一樣都具有“紅橙黃綠青藍(lán)紫”這7種顏色。
#-,`4x$m| 73`UTXvWU 但是,一般 LED發(fā)的光只有“RGB”這3種顏色,其中R就是red,表示紅光;G表示green,就是綠光;而B表示blue,就是藍(lán)光。
kniMXeiu p7tC~]r:L 這3種顏色的LED,以400nm到500nm之間的“藍(lán)光LED”最為重要,也最為基本。
,DZLEsFM fs12<~+z 藍(lán)光的特殊性
#XPU$= FeMu`|2 FvP1;E 藍(lán)光在哪里呢?
%;J`dM #pFybk 看上面的這張“彩虹”圖吧。從左到右,依次是紫外線,可見光和紅外線。其中可見光的
波長范圍是在400納米到700納米之間,而從400納米開始到500納米的波長范圍就是藍(lán)色,所以這個波段被稱為藍(lán)光。
'>$A7 ;zG|llX 光的基本單元叫做光子,光子的波長與頻率成反比,藍(lán)光的波長短,所以頻率高。而根據(jù)愛因斯坦與普朗克的光量子能量計算公式,我們可以知道光子的能量等于普朗克常數(shù)與光子的頻率的乘積,所以藍(lán)光的光子能量也比紅光與綠光要高一些,這使得我們可以用藍(lán)光來“激發(fā)”出其他顏色的光,比如黃光就可以被藍(lán)光“激發(fā)”出來。
GTvb^+6 B9-=.2.WU 藍(lán)光LED技術(shù)曾經(jīng)贏得諾貝爾物理獎
+[DVD R[t[M}q 藍(lán)光LED技術(shù)是在1998年才被開發(fā)出來,這個技術(shù)還得了2014年的諾貝爾物理獎。這看上去高大上的藍(lán)光LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成的。GaN芯片發(fā)藍(lán)光,波長λ等于465nm,波長帶寬大約是30nm。
\ed(<e> *k$&Hcr$ 白光LED是怎么發(fā)出白光的?
Q+dI,5YF _v,n~a}& 那么,家用的那種白光LED又是怎么產(chǎn)生白光的呢?上文中已經(jīng)說過,藍(lán)光光子的能量高,所以用它可以激發(fā)熒光。一般用藍(lán)光LED產(chǎn)生的藍(lán)光打在熒光粉上產(chǎn)生黃光(與日光燈的原理類似,日光燈的光芒是紫外線打在日光燈管內(nèi)壁上的熒光粉上發(fā)出來的)。黃光被藍(lán)光激發(fā)出來以后,它們一起從LED里射出來,我們會感覺好像是看到了白光,其實這只是藍(lán)與黃兩種顏色混合在一起的復(fù)合光而已。
df\>-Hl LlqhZetS 我們打一個比方,藍(lán)光是“母親”,而黃光是“兒子”,它們母子倆組團(tuán)構(gòu)成了“白光”這個單親家庭。
DdgFBO Q4*cL5j 正因為這個原理,所以很多廠家為了提高白光LED的亮度,直接提高藍(lán)光的強(qiáng)度,這樣黃光也會相應(yīng)增加,最后形成的白光的亮度也就增加了,但這將造成我們將在后文中要闡釋的“藍(lán)光過量”問題。
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$S 對LED燈光譜的實際測量
ZC-N4ESr @gz?T;EC 下圖是不同型號的白光LED的光譜實測曲線,我們可以看到400nm到500nm之間的“藍(lán)光”有一個很強(qiáng)的峰。
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}J`Gm ,-Gw#!0 這說明看上去發(fā)白光的LED,但實際上它的光譜里確實含有很強(qiáng)的藍(lán)光成分。
^g\%VIOD \266N;JrN 藍(lán)光對視網(wǎng)膜的影響
C5z4%,`f bE"CSK# 那么,既然藍(lán)光是白光LED的“母親”,那么眼睛對藍(lán)光的感受又是什么樣的呢?
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