白光包含更多颜色,为什么七色说法一直流传?
七色图景来自棱镜把太阳光展开成可见彩虹的方式,而不是关于白光必须包含什么的规则。太阳光是许多波长的连续混合,棱镜只是把它们展开,让眼睛看到这个范围。现代光源从相反方向展示了同样的原理:白光可以由一组选定的彩色发射组合而成,而不是固定的七种。
这方面的证据很直接。一个团队构建了发白光的碳点,发现白色发射是四种不同颜色——蓝、绿、黄、红——的叠加,合在一起看起来是白色[1]。另一个团队通过将蓝色发光层与覆盖绿到深红的宽黄色发射体配对,制造了白色有机发光二极管[2]。两种方法都不需要七种单独的颜色,而且都产生了被判定为高质量的白光。
最少几种颜色能叠加成白光?
原则上,色环上相对的两种颜色可以组合起来看起来是白色。有机LED的工作说明了这一点:一个蓝色层加上覆盖绿到深红的黄色发射体,产生了显色指数为95的白光,该指数衡量颜色在该光下呈现的逼真程度[2]。同一篇论文报告相关色温约为3767 K,意味着白色略带暖色调,而非中性色调。
四种颜色也能做到。碳点研究将其发白光的材料分离为蓝、绿、黄、红组分,并表明混合它们产生了白光,这些组分通过能量转移相互作用以产生整体发射[1]。所以颜色数量是设计选择,不是自然常数。
为什么颜色的分布范围比数量更重要?
让白光看起来好——并准确呈现其他颜色——的是其波长分布有多宽、多平滑,而不是是否恰好有七种。覆盖宽范围的宽带发射体给出高显色指数。有机LED设计通过广泛覆盖绿到深红并配合蓝色,达到了95的CRI[2]。一种荧光粉玻璃方法结合红、黄、绿荧光粉,在500到700 nm范围发射,实现了94的CRI[3]。
有些材料可以本身发出白光,无需混合单独的荧光粉。掺铅纳米晶体产生宽带蓝光和红光光致发光,合在一起呈现白色,用它们构建的LED达到了98的CRI[5]。反复出现的主题是对光谱的覆盖,而不是命名颜色的计数。
如果白光是混合,我们能把它拆开并重建特定颜色吗?
可以,而且这很有用。因为白光包含许多波长,它可以被过滤或衍射以选择特定组分并再现目标颜色。一项研究使用晶体中的多波长布拉格衍射来调节从白光中提取的单色组分的数量、波长和强度,再现了几乎整个CIE XYZ色彩空间中的颜色[4]。这把白光视为许多波长可供选择的储备,很难与固定的七种颜色相协调。
综合来看,证据指向一个简单答案:白光是许多波长的混合,七色彩虹是对一种常见光源如何展开的描述,而不是白光必须包含什么的配方[1][2][4]。
本文引用的文献
一步合成发白光的碳点用于显色指数高达97的白光LED
该论文详细介绍了用于LED的发白光碳点的合成,强调白光来自四种不同颜色的叠加。这直接关系到关于白光组成的讨论,并间接回应了关于其七色光谱的常见误解。
利用广谱黄色发射体的高色质磷光白色有机发光二极管
该论文聚焦于开发使用蓝色和黄色发光层以实现广谱的高色质白色有机发光二极管。虽然它详述了白光的组成,但并未涉及白光恰好由七种颜色组成的说法。
设计玻璃框架实现白光发光二极管和激光二极管照明的全彩
该论文聚焦于用于高效白光发光二极管的荧光粉玻璃的设计和制造,详述了宽带发射和显色。它与白光光谱有关,但没有讨论白光恰好由七种颜色组成的说法。
白光多波长布拉格衍射的颜色再现
该论文研究了利用白光多波长布拉格衍射进行颜色再现,聚焦于通过受控单色组分生成特定颜色。它讨论了白光的光谱组成,但没有涉及白光恰好由七种颜色组成的具体主张。
低维钙钛矿的本征白光发射用于高显色指数白光发光二极管
该论文研究了使用发射宽带蓝光和红光的纳米晶体创建白光发光二极管以实现本征白光发射。它详述了白光的光谱组成,但没有涉及白光恰好由七种颜色组成的说法。
