La tecnología LED de espectro completo se ha convertido en una palabra de moda en los últimos años, especialmente cuando se trata de emular la luz solar natural y mejorar la calidad de la luz. En este artículo, nos sumergiremos en el mundo de los LED de espectro completo, cómo surgieron, cómo se fabrican y dónde se utilizan. Hablaremos sobre cómo se pueden lograr LED de espectro completo con diferentes combinaciones de chips y fósforos, los desafíos de su fabricación y cómo se están utilizando en productos como lámparas de escritorio, iluminación industrial, e incluso luces para el crecimiento de las plantas. Por último, responderemos a la pregunta: "¿Realmente necesitas iluminación de espectro completo?" y "¿Cómo puedo iluminación de espectro completo ¿Te beneficiaría en tu entorno?”
La definición de LED de “espectro completo”
Cuando hablamos de los populares LED de "espectro completo" de la actualidad, es importante aclarar qué significa "espectro completo". El verdadero "espectro completo" se refiere a la luz emitida desde una fuente que cubre todo el espectro, desde la luz ultravioleta (UV), la luz visible, hasta la luz infrarroja (IR), imitando el espectro completo de la luz solar (como se muestra en la Figura 1).
Este es el “espectro completo” más completo que se encuentra en la naturaleza. Sin embargo, el LED de “espectro completo” del que la mayoría de la gente habla hoy en día es una definición más limitada. En el contexto del LED, “espectro completo” se refiere a la luz emitida dentro del rango de luz visible que se asemeja mucho al espectro de la luz solar en ese mismo rango (como se muestra en la Figura 2).
Se excluyen las partes ultravioleta e infrarrojas, principalmente para hacer que los LED de espectro completo sean más factibles para la producción en masa. Agregar UV e IR complicaría todo el sistema de empaquetado y la aplicación, haciendo que la producción a gran escala y el uso práctico sean casi imposibles. Incluso con solo el espectro visible incluido, no es fácil lograr LED de espectro completo. Por ejemplo, para lograr un alto índice de reproducción cromática (CRI) cerca de 100, muchas empresas luchan por mejorar el CRI de 96 a 98, y mucho menos lograr 99 o más.
Figura 1: Espectro completo de la luz solar (280 nm-4000 nm)
Figura 2: Espectro de la luz solar en el rango visible (380 nm-780 nm)
Cómo conseguir LED de espectro completo
En teoría, hay dos formas principales de lograr LED de espectro completo: una es mediante el uso de chips y la otra es mediante el uso de fósforos. En el lado del chip, hay dos formas principales: una es que el chip excite el fósforo y la otra es utilizando el chip solo sin fósforo. En el lado del fósforo, es necesario emparejar los fósforos con el chip y es necesario seleccionar diferentes longitudes de onda de emisión y excitación para la combinación. En total, hay cuatro formas principales de lograr LED de espectro completo:
1. Fósforos excitantes de banda única de chip azul
Este método es similar al encapsulado LED común, pero se agregan múltiples fósforos (por ejemplo, verde, amarillo, rojo o incluso naranja, cian, azul). Aunque esto puede producir luz cercana al espectro completo, todavía hay un pico de luz azul prominente. Además, la eficiencia de los fósforos como el cian y el azul es relativamente baja y puede faltar luz en el rango de 470 a 510 nm.
2. Fósforos excitantes de banda dual o triple banda de primera calidad
Este método mejora el enfoque de banda única al utilizar un chip azul de banda dual o triple para excitar fósforos en diferentes longitudes de onda. Los chips de banda dual suelen utilizar dos rangos: 430-450 nm y 460-480 nm, mientras que los chips de banda triple utilizan tres: 430-440 nm, 440-460 nm y 460-480 nm. Esto permite una mayor flexibilidad a la hora de combinar los chips con fósforos para que coincidan mejor con el espectro de la luz solar (como se muestra en la Figura 3). Con este enfoque, el CRI puede superar los 98. Sin embargo, este método requiere una amplia variedad de fósforos, lo que dificulta garantizar la consistencia y la estabilidad durante la producción en masa.
Figura 3: Espectro de LED de espectro completo de luz azul de banda dual y triple banda (para referencia)
3. Chip UV que excita los fósforos
Este método tiene una menor eficiencia lumínica. La razón principal es que la mayoría de los fósforos disponibles comercialmente están diseñados para funcionar con chips azules, no con chips UV, por lo que su eficiencia de excitación es mucho menor en el rango UV. Además, los chips UV suelen oscilar entre 385 y 405 nm, que también tienen una menor eficiencia. Aunque los chips UV pueden imitar más de cerca el espectro de la luz solar y evitar la presencia de luz azul de longitud de onda corta (como se muestra en la Figura 4), este método tiene desventajas. Por ejemplo, los chips UV causan una degradación más significativa de los fósforos con el tiempo, lo que resulta en cambios de color y problemas de temperatura de color. La luz UV también daña los materiales orgánicos como los encapsulantes, lo que reduce la Vida útil de los LED.
Figura 4: Espectro de LED de espectro completo UV (para referencia)
4. Método de combinación de múltiples chips
Este método combina chips que emiten luz azul, cian, verde, amarilla y roja para lograr un espectro completo. Si bien esto puede funcionar en teoría, se usa con menos frecuencia debido a varios desafíos. Por un lado, los chips emiten luz con anchos de banda estrechos, lo que dificulta lograr el espectro más amplio que brindan los fósforos. Además, la eficiencia de los chips de diferentes colores varía mucho, lo que dificulta equilibrar la salida de luz. Con el tiempo, también pueden ocurrir cambios de color y cambios de temperatura debido a las diferentes tasas de degradación de los chips.
Para proporcionar una comparación más clara, la siguiente tabla resume los cuatro métodos para lograr LED de espectro completo:
| Método | Eficiencia | CRI | Costo | Dificultad del embalaje | Rendimiento global | Tipo de método |
| Fósforos emocionantes de banda única de chip azul | Alta | Moderada | Baja | Baja | Bueno | Chip excita los fósforos |
| Fósforos Blue Chip de banda dual y triple que emocionan | Alta | Alta | Moderada | Moderada | Muy Bueno | Chip excita los fósforos |
| Chip UV que excita los fósforos | Baja | Alta | Alta | Baja | Pobre | Chip excita los fósforos |
| Combinación de múltiples chips | Baja | Alta | Alta | Baja | Pobre | Chip (se le pueden añadir fósforos) |
Aplicaciones de los LED de espectro completo
Ahora que hemos cubierto los métodos para lograr LED de espectro completo, ¿cómo podemos aplicarlos de manera efectiva? Una consideración clave es la temperatura del color. La luz solar cambia a lo largo del día y a lo largo de las estaciones. Por ejemplo, la temperatura del color Al amanecer, la temperatura es de unos 2000 K, al mediodía, de unos 5000 K, y al atardecer, de unos 2300 K. Por lo tanto, los LED de espectro completo deben diseñarse para imitar el espectro de la luz solar correspondiente a diferentes temperaturas de color, lo que se puede lograr utilizando los métodos descritos anteriormente.
Según la explicación anterior, los LED de espectro completo se pueden utilizar en casi cualquier dispositivo de iluminación estándar, como la iluminación del hogar, Iluminación exterior, iluminación industrial, lámparas de escritorio, tiras de led de espectro completo e incluso iluminación de la plantaLas aplicaciones específicas dependen en gran medida del precio y la aceptación del consumidor. Actualmente, las lámparas de escritorio son la aplicación más común, a menudo comercializadas como lámparas de luz azul baja, que protegen los ojos y con temperatura de color ajustable. Estas lámparas tienen un precio más alto que las lámparas estándar. La comparación entre las normas nacionales chinas y los requisitos de CRI de la "certificación de espectro completo" se muestra en la Tabla 2. Como se ve en la tabla, la norma nacional china para lámparas de escritorio se puede cumplir fácilmente con fuentes de luz LED comunes, mientras que la certificación de espectro completo requiere un rendimiento más avanzado.
Tabla 2: Comparación de CRI para lámparas de escritorio
| Estándar | Certificación de espectro completo |
| Número y nombre estándar | GB/T 9473-2022 “Requisitos de rendimiento para lámparas de lectura y escritura” |
| Requisitos del CRI | IRC general: Ra ≥ 80 |
| CRI especial: R9 > 0 |
Conclusión
En base a la introducción anterior a la tecnología LED de espectro completo, nosotros, como profesionales de la industria, debemos pensar en lo siguiente: ¿La fuente de luz actual de “espectro completo” es algo que la gente realmente necesita? ¡No dude en enviarme un mensaje o dejar comentarios para seguir debatiendo!
