LED发光的光学原理:三原色
一、基本色 原色 (primary color)
原色,又称为基色,即用以调配其他色彩的基本色。原色的色纯度最高,最纯净、最鲜艳。可以调配出绝大多数色彩,而其他颜色不能调配出三原色。
“原色(primary color)”并非是一种物理概念,反倒是一种生物学的概念,是基于人的肉眼对于光线的生理作用。从人的视觉生理特性来看,人眼的视网膜上有三种感色视锥细胞——感红细胞、感绿细胞、感蓝细胞,这三种细胞分别对红光、绿光、蓝光敏感。当其中一种感色细胞受到较强的刺激,就会引起该感色细胞的兴奋,则产生该色彩的感觉。人眼的三种感色细胞,具有合色的能力。当一复色光刺激人眼时,人眼感色细胞可将其分解为红、绿、蓝三种单色光,然后混合成一种颜色。正是由于这种合色能力,我们才能识别除红、绿、蓝三色之外的更大范围的颜色。
色光中存在三种最基本的色光,它们的颜色分别为红色、绿色和蓝色。这三种色光既是白光分解后得到的主要色光,又是混合色光的主要成分,并且能与人眼视网膜细胞的光谱响应区间相匹配,符合人眼的视觉生理效应。这三种色光以不同比例混合,几乎可以得到自然界中的一切色光,混合色域最大;而且这三种色光具有独立性,其中一种原色不能由另外的原色光混合而成,由此,我们称红、绿、蓝为色光三原色。
为了统一认识,1931年国际照明委员会(CIE)规定了三原色的波长λ(R)=700.0nm, λ(G)=546.1nm, λ(B)=435.8nm。在色彩学研究中,为了便于定性分析,常将白光看成是由红、绿、蓝三原色等量相加而合成的。
三原色通常分为两类, 一类是色光三原色,另一类是颜料三原色。
颜料的颜色是指在白昼光照射下它反射的波长(不反射的波长被吸收了);几种颜料的混合颜色是各成分共同反射的光;不同的颜色的颜料可由品红、黄、青三原色颜料以不同的比例混合而得。
两种“三原”,一是发射光,混合光是加色混合;另一是吸收一部分照射白光波长后的反射光,混合色是把照射白光减色后的共同反射的光。
二、色光三原色——加色法原理
当三基色按不同强度相加时,总的光强增强,并可得到任何一种颜色。某一种颜色和这3种颜色之间的关系可用下面的式子来描述:颜色=R(红色的百分比)+G(绿色的百分比)+B(蓝色的百分比)。当三基色等量相加时,得到白色;等量的红绿相加而蓝为0值时得到黄色;等量的红蓝相加而绿为0时得到品红色;等量的绿蓝相加而红为0时得到青色。三基色的大小决定彩色光的亮度,混合色的亮度等于各基色分量亮度之和。三基色的比例决定混合色的色调,当三基色混合比例相同时,是灰色。
这就是加色法原理,加色法原理被广泛应用于电视机、监视器等主动发光的产品中。
三、颜料三原色——减色法原理
相减混色利用了滤光特性,即在白光中不需要的彩色,留下所需要的颜色。如印染、颜料等采用的相减混色。相减混色关系式如:黄色=白色—蓝色,青色=白色—红色,红色=白色—蓝色—绿色,黑色=白色—蓝色—绿色—红色。当两种以上的色料相混和重叠时,白光就必须减去各种色料的吸收光,其剩余部分的反射色混合结果就是色料混合或重叠产生的颜色。黄颜色之所以呈黄色,是因为它吸
收了蓝光,反射黄光的缘故;青颜色之所以呈青色,是因为它吸收红光反射青光的缘故。如把黄与青两种颜料混合,实际上是它们同时吸收蓝光和红光,余下只有绿光能反射,因此呈绿色。
而在打印、印刷、油漆、绘画等靠介质表面的反射被动发光的场合, 物体所呈现的颜色是光源中被颜料吸收后所剩余的部分, 所以其成色的原理叫做减色法原理。 减色法原理被广泛应用于各种被动发光的场合。 在减色法原理中的三原色颜料分别是青(Cyan)、品红(Magenta)和黄(Yellow)。