LED технологията с пълен спектър се превърна в модна дума през последните години, особено когато става въпрос за емулиране на естествена слънчева светлина и подобряване на качеството на светлината. В тази статия ще се потопим в света на светодиодите с пълен спектър, как са възникнали, как са направени и къде се използват. Ще говорим за това как можете да постигнете светодиоди с пълен спектър с различни комбинации от чипове и фосфор, предизвикателствата при производството им и как се показват в продукти като настолни лампи, промишлено осветление, и дори светлини за растеж на растенията. И накрая, ще отговорим на въпроса „Наистина ли имате нужда от осветление с пълен спектър?“ и „Как може пълноспектърно осветление ви е от полза във вашата среда?“
Определението за светодиоди с „пълен спектър“.
Когато говорим за популярните светодиоди с „пълен спектър“ днес, важно е да изясним какво означава „пълен спектър“. Истинският „пълен спектър“ се отнася до светлина, излъчвана от източник, който покрива целия спектър от ултравиолетова (UV), видима светлина до инфрачервена (IR), имитирайки пълния спектър на слънчевата светлина (както е показано на фигура 1).
Това е най-изчерпателният „пълен спектър“, открит в природата. Въпреки това, светодиодът с „пълен спектър“, за който повечето хора говорят днес, е по-тясно определение. В контекста на LED „пълен спектър“ се отнася до светлина, излъчвана в обхвата на видимата светлина, който много прилича на спектъра на слънчевата светлина в същия този диапазон (както е показано на фигура 2).
Ултравиолетовите и инфрачервените части са изключени, главно за да направят светодиодите с пълен спектър по-осъществими за масово производство. Добавянето на UV и IR би усложнило цялата опаковъчна система и приложение, правейки широкомащабното производство и практическата употреба почти невъзможни. Дори само с включен видим спектър, не е лесно да се постигнат светодиоди с пълен спектър. Например за постигане на високо индекс на цветопредаване (CRI) близо до 100, много компании се борят да подобрят CRI от 96 на 98, да не говорим за постигане на 99 или повече.
Фигура 1: Пълен спектър на слънчева светлина (280nm-4000nm)
Фигура 2: Спектър на слънчевата светлина във видимия диапазон (380nm-780nm)
Как да постигнем светодиоди с пълен спектър
На теория има два основни начина за постигане на светодиоди с пълен спектър: единият е чрез използване на чипове, а другият е чрез използване на фосфор. От страна на чипа има два основни начина: единият е чипът да възбужда фосфора, а другият е да използва чипа сам без фосфор. От страна на фосфора, трябва да сдвоите фосфорите с чипа и трябва да изберете различни дължини на вълната на излъчване и възбуждане за комбинацията. Общо има четири основни начина за постигане на светодиоди с пълен спектър:
1. Еднолентови син чип вълнуващи фосфори
Този метод е подобен на обикновените LED опаковки, но се добавят множество фосфори (напр. зелен, жълт, червен или дори оранжев, циан, син). Въпреки че това може да произведе светлина, близка до пълния спектър, все още има забележим пик на синя светлина. Освен това ефективността на луминофори като циан и синьо е сравнително ниска и може да липсва светлина в диапазона 470-510 nm.
2. Двулентови или трилентови син чип вълнуващи фосфори
Този метод подобрява еднолентовия подход чрез използване на двулентов или трилентов син чип за възбуждане на фосфори в различни дължини на вълната. Двулентовите чипове обикновено използват два диапазона: 430-450nm и 460-480nm, докато трилентовите чипове използват три: 430-440nm, 440-460nm и 460-480nm. Това позволява по-голяма гъвкавост при сдвояването на чиповете с луминофори, за да съответства по-добре на спектъра на слънчевата светлина (както е показано на фигура 3). С този подход CRI може да надхвърли 98. Този метод обаче изисква голямо разнообразие от луминофори, което затруднява осигуряването на последователност и стабилност по време на масово производство.
Фигура 3: Спектър на двулентови и трилентови светодиоди със синя светлина с пълен спектър (за справка)
3. UV чип вълнуващи фосфори
Този метод има по-ниска светлинна ефективност. Основната причина е, че повечето налични в търговската мрежа фосфори са предназначени да работят със сини чипове, а не с UV чипове, така че тяхната ефективност на възбуждане е много по-ниска в UV диапазона. Освен това UV чиповете обикновено варират от 385-405n, които също имат по-ниска ефективност. Въпреки че UV чиповете могат по-точно да имитират спектъра на слънчевата светлина и да избегнат наличието на синя светлина с къса дължина на вълната (както е показано на фигура 4), този метод има недостатъци. Например, UV чиповете причиняват по-значително разграждане на фосфора с течение на времето, което води до промени в цвета и проблеми с цветовата температура. UV светлината също уврежда органичните материали като капсуланти, намалявайки Живот на светодиода.
Фигура 4: Спектър на UV светодиоди с пълен спектър (за справка)
4. Метод на комбиниране на множество чипове
Този метод комбинира чипове, излъчващи синя, циан, зелена, жълта и червена светлина, за да се постигне пълен спектър. Въпреки че това може да работи на теория, то се използва по-рядко поради няколко предизвикателства. От една страна, чиповете излъчват светлина с тесни честотни ленти, което затруднява постигането на по-широкия спектър, който предоставят фосфорите. Освен това ефективността на различните цветни чипове варира значително, което прави балансирането на светлинния поток трудно. С течение на времето може също да възникнат промени в цвета и температурата поради различните скорости на разграждане на чиповете.
За да се осигури по-ясно сравнение, следващата таблица обобщава четирите метода за постигане на светодиоди с пълен спектър:
| Начин на доставка | Ефективност | CRI | цена | Трудност при опаковане | Цялостно представяне | Тип метод |
| Еднолентови Blue Chip вълнуващи фосфори | Високо | Умерена | ниско | ниско | добър | Чип възбужда фосфора |
| Дву/трилентови син чип вълнуващи фосфори | Високо | Високо | Умерена | Умерена | Много добър | Чип възбужда фосфора |
| UV чип вълнуващи фосфори | ниско | Високо | Високо | ниско | беден | Чип възбужда фосфора |
| Комбинация от множество чипове | ниско | Високо | Високо | ниско | беден | Чип (може да добавя фосфор) |
Приложения на светодиоди с пълен спектър
Сега, след като разгледахме методите за постигане на светодиоди с пълен спектър, как можем ефективно да ги приложим? Едно от ключовите съображения е цветната температура. Слънчевата светлина се променя през деня и през сезоните. Например, на цветна температура при изгрев слънце е около 2000K, на обяд е около 5000K, а при залез е около 2300K. Следователно, светодиодите с пълен спектър трябва да бъдат проектирани така, че да имитират съответния спектър на слънчевата светлина при различни цветови температури, което може да се постигне с помощта на методите, описани по-горе.
Въз основа на горното обяснение, светодиодите с пълен спектър могат да се използват в почти всяко стандартно осветително тяло, като домашно осветление, външно осветление, индустриално осветление, настолни лампи, led ленти с пълен спектър и дори растително осветление. Конкретните приложения зависят до голяма степен от цената и приемането от страна на потребителите. Понастоящем настолните лампи са най-разпространеното приложение, често продавани като слаба синя светлина, предпазващи очите и регулируеми на цветовата температура. Тези лампи са на по-висока цена от стандартните лампи. Сравнението между китайските национални стандарти и изискванията за CRI за „сертифициране на пълен спектър“ е показано в таблица 2. Както се вижда от таблицата, китайският национален стандарт за настолни лампи може лесно да бъде изпълнен от обикновени LED източници на светлина, докато пълният спектър сертифицирането изисква по-висока производителност.
Таблица 2: Сравнение на CRI за настолни лампи
| Standard | Сертифициране на пълен спектър |
| Стандартен номер и име | GB/T 9473-2022 „Изисквания за производителност на лампи за четене и писане“ |
| Изисквания за CRI | Общ CRI: Ra ≥ 80 |
| Специален CRI: R9 > 0 |
Заключение
Въз основа на горното въведение към LED технологията с пълен спектър, ние, като професионалисти в индустрията, трябва да помислим върху: Дали настоящият източник на светлина с „пълен спектър“ е нещо, от което хората наистина се нуждаят? Моля, не се колебайте да ми изпратите съобщение или да оставите коментари за по-нататъшно обсъждане!
