Full-spectrum LED technologie se v posledních letech stala módním slovem, zejména pokud jde o emulaci přirozeného slunečního světla a zlepšování kvality světla. V tomto článku se ponoříme do světa plnospektrálních LED, jak vznikly, jak se vyrábí a kde se používají. Budeme mluvit o tom, jak můžete dosáhnout plnospektrálních LED diod s různými kombinacemi čipů a fosforů, o výzvách jejich výroby a o tom, jak se objevují v produktech, jako jsou stolní lampy, průmyslové osvětlenía dokonce i světla pro růst rostlin. Nakonec odpovíme na otázku: „Opravdu potřebujete plnospektrální osvětlení? a „Jak může plnospektrální osvětlení prospívá vám ve vašem okolí?"
Definice „Full-Spectrum“ LED
Když dnes mluvíme o populárních „plnospektrálních“ LED, je důležité objasnit, co znamená „plnospektrální“. Skutečné „plné spektrum“ označuje světlo vyzařované ze zdroje, který pokrývá celé spektrum od ultrafialového (UV), viditelného světla až po infračervené (IR), napodobující celé spektrum slunečního světla (jak je znázorněno na obrázku 1).
Toto je nejkomplexnější „plné spektrum“, které se v přírodě vyskytuje. Nicméně „celospektrální“ LED, o které dnes většina lidí mluví, je užší definice. V kontextu LED se „plné spektrum“ týká světla vyzařovaného v rozsahu viditelného světla, které se velmi podobá spektru slunečního světla ve stejném rozsahu (jak je znázorněno na obrázku 2).
Ultrafialové a infračervené části jsou vyloučeny, hlavně proto, aby se celospektrální LED diody staly schůdnějšími pro hromadnou výrobu. Přidání UV a IR by zkomplikovalo celý systém balení a aplikaci, takže by byla výroba ve velkém měřítku a praktické použití téměř nemožné. I když je zahrnuto pouze viditelné spektrum, není snadné dosáhnout plnospektrálních LED. Například k dosažení vysoké index barevného podání (CRI) téměř 100, mnoho společností se snaží zlepšit CRI z 96 na 98, natož dosáhnout 99 nebo vyšší.
Obrázek 1: Celé spektrum slunečního světla (280nm-4000nm)
Obrázek 2: Spektrum slunečního světla ve viditelném rozsahu (380nm-780nm)
Jak dosáhnout Full-Spektrum LED
Teoreticky existují dva hlavní způsoby, jak dosáhnout plnospektrálních LED: jedním je použití čipů a druhým použití fosforu. Na straně čipu existují dva hlavní způsoby: jedním je čip buzení fosforu a druhým je použití čipu samotného bez fosforu. Na straně fosforu je potřeba spárovat fosfory s čipem a pro kombinaci je potřeba vybrat různé vlnové délky vyzařování a buzení. Celkem existují čtyři hlavní způsoby, jak dosáhnout plnospektrálních LED:
1. Jednopásmové Blue Chip Exciting Phosphors
Tato metoda je podobná běžnému balení LED, ale přidává se více fosforů (např. zelená, žlutá, červená nebo dokonce oranžová, azurová, modrá). Ačkoli to může produkovat světlo blízké plnému spektru, stále existuje výrazný vrchol modrého světla. Kromě toho je účinnost fosforů, jako je azurová a modrá, relativně nízká a světlo v rozsahu 470-510 nm může chybět.
2. Dual-band nebo Triple-band Blue Chip Exciting Phosphors
Tato metoda vylepšuje jednopásmový přístup použitím dvoupásmového nebo třípásmového modrého čipu k buzení fosforů napříč různými vlnovými délkami. Dvoupásmové čipy obvykle používají dva rozsahy: 430-450nm a 460-480nm, zatímco třípásmové čipy používají tři: 430-440nm, 440-460nm a 460-480nm. To umožňuje větší flexibilitu při párování čipů s fosfory, aby lépe odpovídaly slunečnímu spektru (jak je znázorněno na obrázku 3). S tímto přístupem může CRI překročit 98. Tato metoda však vyžaduje širokou škálu fosforů, což ztěžuje zajištění konzistence a stability během hromadné výroby.
Obrázek 3: Spektrum dvoupásmových a třípásmových plně spektrálních LED s modrým světlem (pro referenci)
3. UV Chip vzrušující fosfory
Tato metoda má nižší světelnou účinnost. Hlavním důvodem je, že většina komerčně dostupných luminoforů je navržena pro práci s modrými čipy, nikoli s UV čipy, takže jejich excitační účinnost je v UV oblasti mnohem nižší. Kromě toho se UV čipy obvykle pohybují v rozmezí 385-405 nm, které mají také nižší účinnost. Ačkoli UV čipy mohou věrněji napodobovat sluneční spektrum a vyhnout se přítomnosti modrého světla s krátkou vlnovou délkou (jak je znázorněno na obrázku 4), má tato metoda nevýhody. Například UV čipy způsobují v průběhu času výraznější degradaci fosforu, což má za následek barevné posuny a problémy s barevnou teplotou. UV světlo také poškozuje organické materiály, jako jsou zapouzdřovací látky, a tím snižuje jejich životnost LED.
Obrázek 4: Spektrum UV plnospektrálních LED (pro referenci)
4. Vícečipová kombinační metoda
Tato metoda kombinuje čipy vyzařující modré, azurové, zelené, žluté a červené světlo pro dosažení plného spektra. I když to může teoreticky fungovat, je to méně běžně používané kvůli několika problémům. Za prvé, čipy vyzařují světlo s úzkou šířkou pásma, což ztěžuje dosažení širšího spektra, které poskytují fosfory. Kromě toho se účinnost různých barevných čipů velmi liší, takže je obtížné vyvážit světelný výkon. V průběhu času mohou také nastat barevné posuny a změny teploty v důsledku různé rychlosti degradace čipů.
Pro přehlednější srovnání shrnuje následující tabulka čtyři způsoby, jak dosáhnout plnospektrálních LED:
| Metoda | Účinnost | CRI | Stát | Obtížnost balení | Celkový výkon | Typ metody |
| Jednopásmové vzrušující fosfory Blue Chip | Vysoký | Středně | Nízké | Nízké | dobrý | Chip excituje fosfory |
| Dual/Triple-band Blue Chip Exciting Phosphors | Vysoký | Vysoký | Středně | Středně | velmi dobré | Chip excituje fosfory |
| UV Chip vzrušující fosfory | Nízké | Vysoký | Vysoký | Nízké | chudý | Chip excituje fosfory |
| Vícečipová kombinace | Nízké | Vysoký | Vysoký | Nízké | chudý | Chip (může přidat fosfor) |
Aplikace Full-Spectrum LED
Nyní, když jsme probrali metody pro dosažení plnospektrálních LED diod, jak je můžeme efektivně použít? Jedním z klíčových aspektů je teplota barev. Sluneční světlo se mění v průběhu dne a v různých ročních obdobích. Například, teplota barvy při východu slunce je kolem 2000 K, v poledne je to kolem 5000 K a při západu je to asi 2300 K. Proto je třeba celospektrální LED diody navrhnout tak, aby napodobovaly odpovídající sluneční spektrum při různých teplotách barev, čehož lze dosáhnout pomocí výše popsaných metod.
Na základě výše uvedeného vysvětlení lze širokospektrální LED diody použít téměř v jakémkoli standardním svítidle, jako je osvětlení domácnosti, venkovní osvětlení, průmyslové osvětlení, stolní lampy, LED pásy s plným spektrem a dokonce osvětlení rostlin. Konkrétní aplikace do značné míry závisí na ceně a přijetí spotřebitelem. V současné době jsou nejběžnější aplikací stolní lampy, které se často prodávají jako nízkomodré světlo, chrání oči a mají nastavitelnou teplotu barev. Tyto lampy jsou dražší než standardní lampy. Srovnání mezi čínskými národními standardy a požadavky CRI „celospektrální certifikace“ je uvedeno v tabulce 2. Jak je vidět z tabulky, čínský národní standard pro stolní lampy lze snadno splnit běžnými LED světelnými zdroji, zatímco plnospektrální certifikace vyžaduje pokročilejší výkon.
Tabulka 2: Porovnání CRI pro stolní lampy
| Standard | Celospektrální certifikace |
| Standardní číslo a název | GB/T 9473-2022 „Požadavky na výkon pro lampy na čtení a psaní“ |
| Požadavky CRI | Obecné CRI: Ra ≥ 80 |
| Speciální CRI: R9 > 0 |
Závěr
Na základě výše uvedeného úvodu do celospektrální LED technologie se my, jako profesionálové v oboru, musíme zamyslet nad: Je současný „celospektrální“ světelný zdroj něco, co lidé skutečně potřebují? Neváhejte mi napsat zprávu nebo zanechat komentáře pro další diskusi!
