Die Vollspektrum-LED-Technologie ist in den letzten Jahren zu einem Schlagwort geworden, insbesondere wenn es darum geht, natürliches Sonnenlicht zu emulieren und die Lichtqualität zu verbessern. In diesem Artikel tauchen wir in die Welt der Vollspektrum-LEDs ein, wie sie entstanden sind, wie sie hergestellt werden und wo sie verwendet werden. Wir sprechen darüber, wie Sie Vollspektrum-LEDs mit verschiedenen Chip- und Phosphorkombinationen erzielen können, welche Herausforderungen bei ihrer Herstellung bestehen und wie sie in Produkten wie Schreibtischlampen zum Einsatz kommen. industrielle Beleuchtungund sogar Pflanzenwachstumslichter. Abschließend beantworten wir die Frage: „Brauchen Sie wirklich Vollspektrumbeleuchtung?“ und „Wie kann Vollspektrumbeleuchtung profitieren Sie in Ihrem Umfeld?“
Die Definition von „Vollspektrum“-LEDs
Wenn wir heute über die beliebten „Vollspektrum“-LEDs sprechen, ist es wichtig zu klären, was „Vollspektrum“ bedeutet. Echtes „Vollspektrum“ bezieht sich auf Licht, das von einer Quelle ausgestrahlt wird, die das gesamte Spektrum von Ultraviolett (UV) über sichtbares Licht bis hin zu Infrarot (IR) abdeckt und das gesamte Spektrum des Sonnenlichts nachahmt (siehe Abbildung 1).
Dies ist das umfassendste „Vollspektrum“, das in der Natur vorkommt. Allerdings ist die „Vollspektrum“-LED, von der heute die meisten Leute sprechen, eine engere Definition. Im LED-Kontext bezieht sich „Vollspektrum“ auf Licht, das im sichtbaren Lichtbereich emittiert wird und dem Spektrum des Sonnenlichts in diesem Bereich sehr ähnelt (siehe Abbildung 2).
Die ultravioletten und infraroten Anteile werden ausgeschlossen, hauptsächlich um Vollspektrum-LEDs für die Massenproduktion praktikabler zu machen. Das Hinzufügen von UV und IR würde das gesamte Verpackungssystem und die Anwendung komplizieren und die Produktion im großen Maßstab und den praktischen Einsatz nahezu unmöglich machen. Selbst wenn nur das sichtbare Spektrum einbezogen wird, ist es nicht einfach, Vollspektrum-LEDs zu erzielen. Um beispielsweise eine hohe Farbwiedergabeindex (CRI) Bei einem CRI nahe 100 haben viele Unternehmen Mühe, den CRI von 96 auf 98 zu verbessern, geschweige denn 99 oder höher zu erreichen.
Abbildung 1: Volles Spektrum des Sonnenlichts (280 nm – 4000 nm)
Abbildung 2: Sonnenlichtspektrum im sichtbaren Bereich (380 nm – 780 nm)
So erzielen Sie Vollspektrum-LEDs
Theoretisch gibt es zwei Hauptmethoden, um Vollspektrum-LEDs zu erzielen: eine ist die Verwendung von Chips und die andere die Verwendung von Leuchtstoffen. Auf der Chipseite gibt es zwei Hauptmethoden: Eine ist die Anregung des Leuchtstoffs durch den Chip und die andere ist die Verwendung des Chips allein ohne Leuchtstoff. Auf der Leuchtstoffseite müssen Sie die Leuchtstoffe mit dem Chip koppeln und für die Kombination unterschiedliche Emissions- und Anregungswellenlängen auswählen. Insgesamt gibt es vier Hauptmethoden, um Vollspektrum-LEDs zu erzielen:
1. Single-Band Blue Chip Anregungsleuchtstoffe
Diese Methode ähnelt der herkömmlichen LED-Verpackung, es werden jedoch mehrere Leuchtstoffe hinzugefügt (z. B. Grün, Gelb, Rot oder sogar Orange, Cyan, Blau). Obwohl dadurch Licht nahezu im gesamten Spektrum erzeugt werden kann, gibt es immer noch einen ausgeprägten blauen Lichtpeak. Darüber hinaus ist die Effizienz von Leuchtstoffen wie Cyan und Blau relativ gering und Licht im Bereich von 470 bis 510 nm kann fehlen.
2. Dualband- oder Tripleband-Blue-Chip-Leuchtstoffe
Diese Methode verbessert den Single-Band-Ansatz, indem ein Dual-Band- oder Triple-Band-Blue-Chip verwendet wird, um Leuchtstoffe über verschiedene Wellenlängen anzuregen. Die Dual-Band-Chips verwenden normalerweise zwei Bereiche: 430–450 nm und 460–480 nm, während die Triple-Band-Chips drei Bereiche verwenden: 430–440 nm, 440–460 nm und 460–480 nm. Dies ermöglicht mehr Flexibilität bei der Kombination der Chips mit Leuchtstoffen, um das Sonnenlichtspektrum besser anzupassen (siehe Abbildung 3). Mit diesem Ansatz kann der CRI 98 überschreiten. Diese Methode erfordert jedoch eine Vielzahl von Leuchtstoffen, was es schwieriger macht, Konsistenz und Stabilität während der Massenproduktion sicherzustellen.
Abbildung 3: Spektrum von Dualband- und Tripleband-Blaulicht-Vollspektrum-LEDs (als Referenz)
3. UV-Chip-anregende Leuchtstoffe
Diese Methode hat eine geringere Lichtausbeute. Der Hauptgrund dafür ist, dass die meisten im Handel erhältlichen Leuchtstoffe für die Verwendung mit blauen Chips und nicht mit UV-Chips ausgelegt sind, sodass ihre Anregungseffizienz im UV-Bereich viel geringer ist. Darüber hinaus reichen UV-Chips normalerweise von 385 bis 405 nm, was ebenfalls eine geringere Effizienz aufweist. Obwohl UV-Chips das Sonnenlichtspektrum genauer nachahmen und das Vorhandensein von kurzwelligem blauem Licht vermeiden können (wie in Abbildung 4 dargestellt), hat diese Methode Nachteile. Beispielsweise verursachen UV-Chips im Laufe der Zeit eine stärkere Degradation der Leuchtstoffe, was zu Farbverschiebungen und Farbtemperaturproblemen führt. UV-Licht schädigt auch organische Materialien wie Einkapselungen und verringert die Lebensdauer der LED.
Abbildung 4: Spektrum von UV-Vollspektrum-LEDs (als Referenz)
4. Multi-Chip-Kombinationsmethode
Bei dieser Methode werden Chips kombiniert, die blaues, cyanfarbenes, grünes, gelbes und rotes Licht aussenden, um ein vollständiges Spektrum zu erzielen. Obwohl dies theoretisch funktionieren kann, wird es aufgrund mehrerer Herausforderungen seltener eingesetzt. Zum einen emittieren Chips Licht mit schmalen Bandbreiten, wodurch es schwierig wird, das breitere Spektrum zu erzielen, das Phosphore bieten. Darüber hinaus variiert die Effizienz unterschiedlich farbiger Chips stark, wodurch es schwierig wird, die Lichtleistung auszugleichen. Im Laufe der Zeit können aufgrund der unterschiedlichen Degradationsraten der Chips auch Farbverschiebungen und Temperaturänderungen auftreten.
Um einen besseren Vergleich zu ermöglichen, fasst die folgende Tabelle die vier Methoden zur Erzielung von Vollspektrum-LEDs zusammen:
| Methodik | Wirkungsgrad | CRI | Kosten | Verpackungsschwierigkeiten | Gesamtleistung | Methodentyp |
| Einbandige Blue Chip-Leuchtstoffe | Hoch | Moderat | Niedrig | Niedrig | Gut | Chip bringt Leuchtstoffe zum Leuchten |
| Dual-/Triple-Band Blue Chip Exciting Phosphoreszenz | Hoch | Hoch | Moderat | Moderat | Sehr gut | Chip bringt Leuchtstoffe zum Leuchten |
| UV-Chip-anregende Leuchtstoffe | Niedrig | Hoch | Hoch | Niedrig | schlecht | Chip bringt Leuchtstoffe zum Leuchten |
| Multi-Chip-Kombination | Niedrig | Hoch | Hoch | Niedrig | schlecht | Chip (kann Leuchtstoffe hinzufügen) |
Anwendungen von Vollspektrum-LEDs
Nachdem wir nun die Methoden zur Erzielung von Vollspektrum-LEDs behandelt haben, stellt sich die Frage, wie wir sie effektiv einsetzen können. Eine wichtige Überlegung ist die Farbtemperatur. Das Sonnenlicht ändert sich im Laufe des Tages und im Laufe der Jahreszeiten. Zum Beispiel die Farbtemperatur bei Sonnenaufgang beträgt sie etwa 2000 K, mittags etwa 5000 K und bei Sonnenuntergang etwa 2300 K. Daher müssen Vollspektrum-LEDs so konzipiert sein, dass sie das entsprechende Sonnenlichtspektrum bei unterschiedlichen Farbtemperaturen nachahmen, was mit den oben beschriebenen Methoden erreicht werden kann.
Basierend auf der obigen Erklärung können Vollspektrum-LEDs in nahezu jeder Standardbeleuchtungsvorrichtung verwendet werden, wie z. B. in der Haushaltsbeleuchtung, Außenbeleuchtung, Industriebeleuchtung, Schreibtischlampen, Vollspektrum-LED-Streifen und hielt sogar Pflanzenbeleuchtung. Spezifische Anwendungen hängen weitgehend vom Preis und der Akzeptanz durch den Verbraucher ab. Derzeit sind Schreibtischlampen die häufigste Anwendung, die oft als Lampen mit geringem Blaulichtanteil, augenschonend und mit einstellbarer Farbtemperatur vermarktet werden. Diese Lampen sind teurer als Standardlampen. Der Vergleich zwischen chinesischen nationalen Standards und den CRI-Anforderungen für die „Vollspektrum-Zertifizierung“ ist in Tabelle 2 dargestellt. Wie aus der Tabelle ersichtlich, kann der chinesische nationale Standard für Schreibtischlampen problemlos von gewöhnlichen LED-Lichtquellen erfüllt werden, während die Vollspektrum-Zertifizierung eine höhere Leistung erfordert.
Tabelle 2: CRI-Vergleich für Schreibtischlampen
| Standard | Vollspektrum-Zertifizierung |
| Standardnummer und -name | GB/T 9473-2022 „Leistungsanforderungen für Lese- und Schreiblampen“ |
| CRI-Anforderungen | Allgemeiner CRI: Ra ≥ 80 |
| Spezieller CRI: R9 > 0 |
Fazit
Basierend auf der obigen Einführung in die Vollspektrum-LED-Technologie müssen wir als Branchenexperten darüber nachdenken: Ist die aktuelle „Vollspektrum“-Lichtquelle etwas, das die Leute wirklich brauchen? Bitte senden Sie mir gerne eine Nachricht oder hinterlassen Sie Kommentare für weitere Diskussionen!
