La technologie LED à spectre complet est devenue un mot à la mode ces dernières années, en particulier lorsqu'il s'agit d'imiter la lumière naturelle du soleil et d'améliorer la qualité de la lumière. Dans cet article, nous plongerons dans le monde des LED à spectre complet, comment elles sont nées, comment elles sont fabriquées et où elles sont utilisées. Nous parlerons de la façon dont vous pouvez obtenir des LED à spectre complet avec différentes combinaisons de puces et de phosphore, des défis de leur fabrication et de la façon dont elles apparaissent dans des produits tels que les lampes de bureau, éclairage industriel, et même des lampes de croissance des plantes. Enfin, nous répondrons à la question : « Avez-vous vraiment besoin d'un éclairage à spectre complet ? » et « Comment pouvez-vous éclairage à spectre complet « Est-ce que cela vous serait bénéfique dans votre environnement ? »
La définition des LED à « spectre complet »
Lorsque nous parlons des LED « à spectre complet » populaires aujourd'hui, il est important de clarifier ce que signifie « spectre complet ». Le véritable « spectre complet » fait référence à la lumière émise par une source qui couvre l'intégralité du spectre, de l'ultraviolet (UV) à la lumière visible, en passant par l'infrarouge (IR), imitant ainsi l'intégralité du spectre de la lumière solaire (comme illustré dans la figure 1).
Il s’agit du « spectre complet » le plus complet que l’on trouve dans la nature. Cependant, la définition de la LED « à spectre complet » dont la plupart des gens parlent aujourd’hui est plus restreinte. Dans le contexte des LED, le « spectre complet » fait référence à la lumière émise dans la gamme de lumière visible qui ressemble étroitement au spectre de la lumière solaire dans cette même gamme (comme le montre la figure 2).
Les parties ultraviolettes et infrarouges sont exclues, principalement pour rendre les LED à spectre complet plus réalisables pour la production de masse. L'ajout d'UV et d'IR compliquerait l'ensemble du système d'emballage et de l'application, rendant la production à grande échelle et l'utilisation pratique presque impossibles. Même en n'incluant que le spectre visible, il n'est pas facile d'obtenir des LED à spectre complet. Par exemple, pour obtenir une haute indice de rendu des couleurs (IRC) proche de 100, de nombreuses entreprises peinent à améliorer l'IRC de 96 à 98, sans parler d'atteindre 99 ou plus.
Figure 1 : Spectre complet de la lumière solaire (280 nm-4000 XNUMX nm)
Figure 2 : Spectre de la lumière solaire dans la gamme visible (380 nm-780 nm)
Comment obtenir des LED à spectre complet
En théorie, il existe deux méthodes principales pour obtenir des LED à spectre complet : l'une consiste à utiliser des puces et l'autre à utiliser des phosphores. Du côté de la puce, il existe deux méthodes principales : l'une consiste à faire en sorte que la puce excite le phosphore, et l'autre consiste à utiliser la puce seule sans phosphore. Du côté du phosphore, vous devez associer les phosphores à la puce et sélectionner différentes longueurs d'onde d'émission et d'excitation pour la combinaison. Au total, il existe quatre méthodes principales pour obtenir des LED à spectre complet :
1. Phosphores Blue Chip à bande unique
Cette méthode est similaire à l'encapsulation de LED ordinaires, mais plusieurs phosphores sont ajoutés (par exemple, vert, jaune, rouge ou même orange, cyan, bleu). Bien que cela puisse produire une lumière proche du spectre complet, il existe toujours un pic de lumière bleue important. De plus, l'efficacité des phosphores comme le cyan et le bleu est relativement faible et la lumière dans la gamme 470-510 nm peut être absente.
2. Phosphores Blue Chip à double bande ou triple bande
Cette méthode améliore l'approche à bande unique en utilisant une puce bleue à double ou triple bande pour exciter les phosphores sur différentes longueurs d'onde. Les puces à double bande utilisent généralement deux plages : 430-450 nm et 460-480 nm, tandis que les puces à triple bande en utilisent trois : 430-440 nm, 440-460 nm et 460-480 nm. Cela permet une plus grande flexibilité dans l'association des puces avec les phosphores pour mieux correspondre au spectre de la lumière solaire (comme illustré dans la figure 3). Avec cette approche, l'IRC peut dépasser 98. Cependant, cette méthode nécessite une grande variété de phosphores, ce qui rend plus difficile de garantir la cohérence et la stabilité lors de la production de masse.
Figure 3 : Spectre des LED à spectre complet de lumière bleue à double bande et à triple bande (pour référence)
3. Puce UV excitant les phosphores
Cette méthode a une efficacité lumineuse plus faible. La principale raison est que la plupart des phosphores disponibles dans le commerce sont conçus pour fonctionner avec des puces bleues, et non des puces UV, de sorte que leur efficacité d'excitation est beaucoup plus faible dans la gamme UV. De plus, les puces UV se situent généralement entre 385 et 405 nm, ce qui a également une efficacité inférieure. Bien que les puces UV puissent imiter plus fidèlement le spectre de la lumière solaire et éviter la présence de lumière bleue à courte longueur d'onde (comme le montre la figure 4), cette méthode présente des inconvénients. Par exemple, les puces UV provoquent une dégradation plus importante des phosphores au fil du temps, ce qui entraîne des changements de couleur et des problèmes de température de couleur. La lumière UV endommage également les matériaux organiques comme les encapsulants, réduisant ainsi la Durée de vie des LED.
Figure 4 : Spectre des LED UV à spectre complet (pour référence)
4. Méthode de combinaison de plusieurs puces
Cette méthode combine des puces émettant de la lumière bleue, cyan, verte, jaune et rouge pour obtenir un spectre complet. Bien que cela puisse fonctionner en théorie, elle est moins couramment utilisée en raison de plusieurs défis. D'une part, les puces émettent de la lumière avec des bandes passantes étroites, ce qui rend difficile l'obtention du spectre plus large que fournissent les phosphores. De plus, l'efficacité des différentes puces de couleur varie considérablement, ce qui rend difficile l'équilibrage du rendement lumineux. Au fil du temps, des changements de couleur et de température peuvent également se produire en raison des différents taux de dégradation des puces.
Pour fournir une comparaison plus claire, le tableau suivant résume les quatre méthodes permettant d'obtenir des LED à spectre complet :
| Méthode | Efficacité | Indice de rendu des couleurs | Prix | Difficulté d'emballage | Performance globale | Type de méthode |
| Des phosphores excitants à bande unique de Blue Chip | Haute | Modérée | Faible | Faible | Bon | La puce excite les phosphores |
| Des phosphores passionnants à double/triple bande Blue Chip | Haute | Haute | Modérée | Modérée | Très bien | La puce excite les phosphores |
| Puce UV excitant les phosphores | Faible | Haute | Haute | Faible | Médiocre | La puce excite les phosphores |
| Combinaison multi-puces | Faible | Haute | Haute | Faible | Médiocre | Puce (Peut ajouter des phosphores) |
Applications des LED à spectre complet
Maintenant que nous avons abordé les méthodes permettant d'obtenir des LED à spectre complet, comment pouvons-nous les appliquer efficacement ? L'un des éléments clés à prendre en compte est la température de couleur. La lumière du soleil change tout au long de la journée et au fil des saisons. Par exemple, température de couleur Au lever du soleil, la température est d'environ 2000 5000 K, à midi, elle est d'environ 2300 XNUMX K et au coucher du soleil, elle est d'environ XNUMX XNUMX K. Par conséquent, les LED à spectre complet doivent être conçues pour imiter le spectre solaire correspondant à différentes températures de couleur, ce qui peut être obtenu à l'aide des méthodes décrites ci-dessus.
Sur la base de l'explication ci-dessus, les LED à spectre complet peuvent être utilisées dans presque tous les luminaires standard, tels que l'éclairage domestique, lumière d'extérieure, éclairage industriel, lampes de bureau, bandes LED à spectre complet et a même éclairage des plantes. Les applications spécifiques dépendent en grande partie du prix et de l'acceptation des consommateurs. Actuellement, les lampes de bureau sont l'application la plus courante, souvent commercialisées comme émettant peu de lumière bleue, protégeant les yeux et à température de couleur réglable. Ces lampes sont plus chères que les lampes standard. La comparaison entre les normes nationales chinoises et les exigences IRC de la « certification à spectre complet » est présentée dans le tableau 2. Comme le montre le tableau, la norme nationale chinoise pour les lampes de bureau peut être facilement respectée par des sources lumineuses LED ordinaires, tandis que la certification à spectre complet nécessite des performances plus avancées.
Tableau 2 : Comparaison de l'IRC pour les lampes de bureau
| Standard | Certification à spectre complet |
| Numéro et nom de la norme | GB/T 9473-2022 « Exigences de performance pour les lampes de lecture et d'écriture » |
| Exigences du CRI | IRC général : Ra ≥ 80 |
| IRC spécial : R9 > 0 |
Conclusion
Sur la base de l’introduction ci-dessus à la technologie LED à spectre complet, nous, professionnels du secteur, devons réfléchir à la question suivante : la source lumineuse « à spectre complet » actuelle est-elle vraiment nécessaire ? N’hésitez pas à m’envoyer un message ou à laisser des commentaires pour une discussion plus approfondie !
