LED:蓝色仍是最难解决的问题

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照明设计工程师用发光粉末照明已有至少80年的历史了。但对于现代LED来说,蓝色仍是个棘手的颜色。

任何在过去十年对LED照明有较多了解的人都能认出下方的图表。你可以将其视为一条起伏不定的古怪曲线,也可以将其视为现代照明技术巨大进步的证明。它其实是白色LED(或近似白色LED)的输出曲线图。

横坐标:色彩 | 纵坐标:强度
(下同)

先声明,这些图片是理想化的样貌,它们大致表现了白色LED从被发明至今的样子。然而,最近我们看到的一些则更像这样:

看到区别了吗?这是某些情况下90左右TLCI(电视照明光源一致性指数)和95以上TLCI之间的区别。它依然不完美,比如青色处的凹陷,但它比之前要好一些。

目前我们还不完全清楚这当中发生了什么,这些细节很可能是LED制造商的商业机密。但可以推测的是,不同之处在于荧光粉涂层。传统上,基于黄色荧光粉与LED的蓝色输出结合为近似白光,LED的实际发光会偏黄。这就是我们在上方第一张图表中看到的,里面的深蓝色、青色和红色的都过于低了。

我们可以合理地推测,在第二张图中,这种新方法使用了两种荧光粉的混合,它们分别发出红色和绿色,或者至少是有点绿的黄色和有点红的黄色。这对红色有帮助,因为红色荧光粉比一贯使用的黄色荧光粉更深波长更宽,而且它有助于缩小青色处的差距,因为绿色的波长也更宽。

可它对深蓝色的缺陷没多大作用。荧光粉改变光的色彩的过程被称为斯托克斯位移,它只能移向一个方向——变得更红。我们通常把荧光和紫外光或蓝光联系起来,但如果拿绿色激光指示器对准一个亮橙色的物体,就会清楚地看到绿色是可以变成橙色的。但我们无法把橙色变成绿色,或者把蓝色变成更深的蓝色。蓝色意味着更高的频率,意味着更高的能量,而将低能量的光子转移到高能量的光子上意味着更多的能量跑出来而不是加进去,这违反了热力学定律。

所以没错,即使对改进后的LED来说,蓝色仍然是个问题。对此,理想的目标是用荧光粉发蓝色、红色和绿色,但这意味着我们需要比蓝色更深的LED来激发它。比蓝色更深的光通常被称为紫外光,尽管发射紫外光的LED确实存在,它们在历史上的存在感并不高,既不明亮也不够强力:毕竟你很难用“明亮”来形容一种不可见的光。

也许现在我们正站在LED发光技术质变的节骨眼上,也许在不久的将来我们可能会看到这样的光:荧光粉同时制造出红色、绿色和蓝色的光线输出。

如果你第一反应仍是抱怨这还是不够理想,那么让我以一个不争的事实作结尾:即使白天的日光也不是一条平直的线。(T)

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