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手机白光LED闪光灯的光谱分析

时有明;李栋玉

【摘 要】使用WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪测量了11款不同型号的手机

摄像闪光灯的白光LED光谱.其光谱均由400～460nm范围内的蓝光和460～

610范围内的激发光波段组成,蓝光波段强度较大,激发光波段强度偏低.由于不同型

号的手机闪光灯LED在制作材料和工艺上存在差异,导致其光谱略有不同.蓝光波段

中,440nm的蓝光对人眼伤害最大,1-4号手机蓝光波段最强峰未能避开440nm的

中心波长.3号手机在556nm附近的绿光波峰最明显.利用蓝光中心波长的强度比

激发光中心波长的强度描述蓝光在LED光谱中的相对强度,研究显示5号手机的蓝

光相对强度最强.蓝光波段的强度是值得关注的一个重要问题,在满足白光视觉的条

件下,应尽量减少蓝光的强度从而降低蓝光对人眼的损害.

【期刊名称】《曲靖师范学院学报》

【年(卷),期】2018(037)006

【总页数】3页(P27-29)

【关键词】发光二极管;白光;蓝光;光谱

【作 者】时有明;李栋玉

【作者单位】曲靖师范学院 物理与电子工程学院,云南 曲靖 655011;曲靖师范学院

物理与电子工程学院,云南 曲靖 655011

【正文语种】中 文

【中图分类】TN383

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)与传统白炽灯、节能灯相比较，具有能

量转换效率高、节能环保、功耗小、使用寿命长、发光亮度高、抗冲击等的优点

[1].LED的发光原理是电子与空穴复合时对外辐射出电磁波，该电磁波波长介于

390～760nm之间，即可见光.白光是一个多波长的混合光源，自然光源中的白光

由七个颜色复合而成.目前市场上的白光LED大部分是通过在波长约为460nm附

近的蓝光LED上覆盖一层掺了铈的钇铝石榴石晶体荧光粉涂层制成的.通电时，

LED芯片发出蓝光，一部分蓝光便会被覆盖在LED芯片上的石榴石晶体转化为中

心波长大约在580nm附近的黄绿色光，这一过程转换效率较高.580nm附近的光

会刺激人眼视网膜上的红光和绿光受体细胞，同时在复合LED芯片未被转化的蓝

光，使得人眼感觉到白光[2-4].在390～760nm范围内的可见光，短波长的光频

率较大，光子携带的能量教高，因此穿透能力较强.400～500nm的可见光属于短

波，其携带能量高，进入人眼睛时会对视网膜上的感光细胞照成损害，由于该波段

属于蓝光范围，因此这种对人眼的伤害被叫做蓝光损害[5].当然蓝光的频率远小于

紫外线，蓝光损害相对紫外线对人眼的伤害要弱.随着智能手机的不断普及，手机

拍照的功能逐渐发展壮大，光线较弱时，拍照的辅助光源闪光灯将会启动.目前大

部分手机闪光灯均为LED 白光源.瞬间高强度的闪光灯光源将会对人眼会造成一定

的蓝光伤害.本文将利用WGD-3型多功能光栅光谱仪对不同品牌手机的LED白光

光源拍照闪光灯进行研究，分析不同品牌手机LED白光光源的光谱特征.

1 实验部分

1.1 样品收集

本研究收集了华为、小米、魅族、Vivo四个品牌不同型号的手机共11个.详细手

机的品牌和型号见表1.

表1 11款不同品牌手机闪光灯光源序号手机品牌型号1小米HM2LTE-CU2魅族

WEIZU S63小米MI5X4华为CAZ-AL105VIVOY676华为TRT-AL00A7华为

H60-L01 CMIIT8华为VNS-AL009华为EVA-AL0010华为BAC-AL0011华为

WAS-AL00

1.2 光谱仪器参数

WGD-3 型组合式多功能光栅光谱仪为天津港东科技发展股份有限公司生产.测量

波长为300～800nm，分辨率为0.4nm，波长重复性0.2nm.光栅参数为1200条

/毫米.采集光源的狭缝在0～2.5毫米范围内可调，本实验中保持狭缝宽度为

0.7mm.

2 结果与讨论

11种不同型号的手机LED闪光灯的光谱见图1.对这11款手机相机闪光灯的光谱

分析后发现他们的光谱图存在差异.每一款手机闪光灯所发出的光的光谱中，蓝光

的中心频率、强度各不相同，激发光的中心频率、强度等也都各不相同.根据白光

LED的发光原理我们可知，蓝光激发荧光涂层产生黄绿色的光，然后混合产生白

光视觉.由于各自LED厂家生产工艺、使用的原材料等不同，导致其光谱存在明显

的差异.另外随着LED光源的使用时间，发光材料的老化等，其光谱也会发生变

化.440nm附近的蓝光对人眼的损害最大，是引起视网膜病变的危险波段[6].研究

样本中1-4号的蓝光中心频率均较为接近440nm，分别为446nm，445nm，

436nm和443nm.5，6，9，10，11号样本的蓝光中心频率均低于430nm.对人

眼最敏感的波段在550nm左右，属于绿光的范围.从图1可看出激发光的波长从

470nm持续到630nm，主要覆盖了橙色(622～597nm)、黄色(597～577nm)和

绿色(577～492nm).其中3号样本在绿光区域出现明显的556nm波长的敏感蓝光.

除了发光频率外，蓝光和激发光的能量也是值得关注的一个问题.理论上来看，我

们希望激发光的能量大，适当减弱蓝光的能量，以减小蓝光损害.从白光LED 的发

光机制和人眼的视觉感受上来看，蓝光又是必不可少的.在达到白光视觉感知的情

况下，尽可能的降低蓝光的能量.我们采用蓝光的能量和激发光中心波长的能量相

比，来描述蓝光在LED光源中的相对强度.表2中看出2号样本的比值最小，说明

蓝光在该白色LED光源中的相对强度低.

图1 11款手机闪光灯的LED光谱表2 11款不同手机闪光灯的光谱特性对比

序号品牌型号蓝光频率(nm)蓝光强度(E)激发光中心频率(nm)激发光强度(E)蓝光强

度与激发光强度比值1小米HMZLTE-CU446875.2525229.13.822魅族Meizu

s6445687.7525230.52.983小米MI5X436695.5522213.43.264华为CAZ-

AL17.54.395VivoY67427844520121.16.976华为TRT-

AL00A427715517195.43.667华为H60-L01 434715521222.73.218华为VNS-

AL00430688.9518171.94.009华为EVA-AL00420847.9510238.33.5610华为

BAC-AL00426808.8515171.94.7111华为WAS-AL00422953.4499.5179.75.31

3 结 论

虽然均为白光LED闪光灯光源，由于生产厂家的工艺和原材料的不同，11款手机

摄像LED闪光灯的光谱存在明显差异.蓝光中心波长、激发光中心波长、蓝光在白

光中的相对能量强度等均存在较大差异.从白光LED 光源的发光原理可知，蓝光是

白光LED发光过程中的必然产物，我们只能尽量降低蓝光强度，减小对人眼的损

害.11款手机闪光灯的白光LED光源的光谱可看出，蓝光波段大约在400nm至

460nm范围内，部分型号手机最强的峰出现440nm附近，该波长也是对人眼伤

害最大的蓝光，部分型号手机避开440nm的高危险蓝光，将强光蓝移至420nm.

在满足白光视觉的情况下，降低蓝光发光波段的能量强度、避开440nm中心波长、

减小照射时间，能有效降低蓝光损害.

【相关文献】

[1] 周青超，柏泽龙，鲁路，等. 白光LED远程荧光粉技术研究进展与展望[J]. 中国光

学,2015,8(3):313-328.

[2] 卓宁泽，张娜，陈永浩，等. 基于分层远程荧光膜白光LED的制备及光谱性能研究[J]. 光谱学与

光谱分析，2018,38(8):2337-2343.

[3] 符义兵，何锦华，梁超，等. 全光谱照明LED中的蓝绿色荧光粉研究[J].发光学报，

2018,39(9):1220-1224.

[4] 古志良，许毅钦，陈志涛. 三基色白光LED光谱优化及颜色评价体系分析[J]. 照明工程学报，

2016,27(2):18-22.

[5] 冯荣标，陈涛，陈伟，等. 高显色全光谱LED特性及其对解决蓝光危害的贡献[J]. 光源与照明，

2016(1):7-10.

[6] 徐金华，王育良.视网膜蓝光损害研究进展[J]. 国际眼科杂志，2007,7(4)：1107-1109.