LED色温调节原理

日出而作，日落而息，人类的活动与阳光密切相关，不同的光照色温也直接影响着人类的生理和心理。高色温可以提高注意力，适合办公场所；偏黄的低色温给人以温馨、柔和的感觉可以舒缓心情适合家用。

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。

黑体辐射曲线

白色光是一种多光谱复合光，看到白色是多色同时刺激视神经的综合感受。雨后的天空会出现彩虹，那是因为光线经过不同密度的物质时会发生折射，波长越短折射角度越大。所以太阳光经过折射后按波长由长到短可以依次排列出红橙黄绿青蓝紫，由于太阳光是全光谱光，所以各个颜色的过度非常平滑，并不会有明显的分界线。

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。

暖白光谱

冷白光谱

所以LED的色温是由PN结的材料和荧光粉决定的，也就是说，一旦LED被生产出来，他的色温也就定下来了，那我们的灯具是怎么实现色温调节的功能的呢？

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。

题外篇：蓝光危害

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。