A tecnoloxía LED de espectro completo converteuse nunha palabra de moda nos últimos anos, especialmente cando se trata de emular a luz solar natural e mellorar a calidade da luz. Neste artigo, mergullaremos no mundo dos LED de espectro completo, como xurdiron, como se fabrican e onde se usan. Falaremos de como podes conseguir LED de espectro completo con diferentes combinacións de chips e fósforos, os retos de fabricalos e como aparecen en produtos como lámpadas de escritorio. iluminación industrial, e incluso luces de crecemento das plantas. Finalmente, responderemos á pregunta: "Realmente necesitas iluminación de espectro completo?" e “Como pode iluminación de espectro completo beneficiache no teu entorno?"
A definición de LED de "espectro completo".
Cando falamos dos populares LED de "espectro completo" hoxe en día, é importante aclarar o que significa "espectro completo". O verdadeiro "espectro completo" refírese á luz emitida desde unha fonte que abarca todo o espectro, desde a luz ultravioleta (UV), a luz visible ata o infravermello (IR), imitando o espectro completo da luz solar (como se mostra na Figura 1).
Este é o "espectro completo" máis completo que se atopa na natureza. Non obstante, o LED de "espectro completo" do que fala a maioría da xente hoxe é unha definición máis estreita. No contexto LED, "espectro completo" refírese á luz emitida dentro do rango de luz visible que se asemella moito ao espectro da luz solar nese mesmo rango (como se mostra na Figura 2).
Exclúense as partes ultravioleta e infravermella, principalmente para facer que os LED de espectro completo sexan máis factibles para a produción en masa. Engadir UV e IR complicaría todo o sistema de envasado e a aplicación, facendo case imposible a produción a gran escala e o uso práctico. Incluso con só o espectro visible incluído, non é fácil conseguir LED de espectro completo. Por exemplo, para acadar un alto índice de reproducción cromática (CRI) preto de 100, moitas empresas loitan por mellorar o CRI do 96 ao 98, e moito menos por acadar 99 ou superior.
Figura 1: espectro completo da luz solar (280 nm-4000 nm)
Figura 2: espectro de luz solar dentro do rango visible (380nm-780nm)
Como conseguir LED de espectro completo
En teoría, hai dúas formas principais de conseguir LED de espectro completo: unha é usando chips e outra é usando fósforos. No lado do chip, hai dúas formas principais: un é o chip que excita o fósforo e o outro é usar o chip só sen fósforo. No lado do fósforo, cómpre emparellar os fósforos co chip e seleccionar diferentes lonxitudes de onda de emisión e excitación para a combinación. En total, hai catro formas principais de conseguir LED de espectro completo:
1. Fósforos emocionantes Blue Chip de banda única
Este método é semellante ao envasado LED común, pero engádense varios fósforos (por exemplo, verde, amarelo, vermello ou incluso laranxa, cian, azul). Aínda que isto pode producir luz próxima ao espectro completo, aínda hai un pico de luz azul prominente. Ademais, a eficiencia dos fósforos como o cian e o azul é relativamente baixa e é posible que falte luz no rango de 470-510 nm.
2. Fósforos emocionantes Blue Chip de banda dual ou triple
Este método mellora o enfoque de banda única empregando un chip azul de banda dual ou tripla para excitar fósforos en diferentes lonxitudes de onda. Os chips de banda dual usan normalmente dous rangos: 430-450nm e 460-480nm, mentres que os chips de banda tripla usan tres: 430-440nm, 440-460nm e 460-480nm. Isto permite unha maior flexibilidade ao emparellar os chips con fósforos para adaptarse mellor ao espectro da luz solar (como se mostra na Figura 3). Con este enfoque, o CRI pode superar os 98. Non obstante, este método require unha gran variedade de fósforos, polo que é máis difícil garantir a consistencia e a estabilidade durante a produción en masa.
Figura 3: espectro de LEDs de espectro completo de luz azul de banda dual e triple (para referencia)
3. Fósforos excitantes con chip UV
Este método ten unha menor eficiencia lumínica. A razón principal é que a maioría dos fósforos dispoñibles no comercio están deseñados para funcionar con chips azuis, non con chips UV, polo que a súa eficiencia de excitación é moito menor no rango UV. Ademais, os chips UV normalmente oscilan entre 385 e 405 nm, que tamén teñen menor eficiencia. Aínda que os chips UV poden imitar máis de preto o espectro da luz solar e evitar a presenza de luz azul de lonxitude de onda curta (como se mostra na Figura 4), este método ten inconvenientes. Por exemplo, os chips UV provocan unha degradación máis significativa dos fósforos co paso do tempo, o que provoca cambios de cor e problemas de temperatura da cor. A luz UV tamén dana os materiais orgánicos como os encapsulantes, reducindo a Vida útil do LED.
Figura 4: espectro de LED de espectro completo UV (para referencia)
4. Método de combinación multi-chip
Este método combina chips que emiten luz azul, cian, verde, amarela e vermella para conseguir un espectro completo. Aínda que isto pode funcionar en teoría, úsase con menos frecuencia debido a varios desafíos. Por un lado, os chips emiten luz con anchos de banda estreitos, o que dificulta acadar o espectro máis amplo que proporcionan os fósforos. Ademais, a eficiencia de diferentes chips de cores varía moito, polo que é difícil equilibrar a saída de luz. Co tempo, tamén se poden producir cambios de cor e cambios de temperatura debido ás diferentes taxas de degradación dos chips.
Para proporcionar unha comparación máis clara, a seguinte táboa resume os catro métodos para conseguir LED de espectro completo:
| Método | Eficiencia | CRI | Custa | Dificultade de empaquetado | Rendemento xeral | Tipo de método |
| Fósforos emocionantes Blue Chip de banda única | Alto | Moderado | Baixo | Baixo | bo | Chip excita fósforos |
| Fósforos emocionantes Blue Chip de banda dual/triple | Alto | Alto | Moderado | Moderado | moi bo | Chip excita fósforos |
| Fósforos excitantes con chip UV | Baixo | Alto | Alto | Baixo | pobre | Chip excita fósforos |
| Combinación multi-chip | Baixo | Alto | Alto | Baixo | pobre | Chip (pode engadir fósforos) |
Aplicacións de LED de espectro completo
Agora que cubrimos os métodos para conseguir LED de espectro completo, como podemos aplicalos de forma efectiva? Unha consideración fundamental é a temperatura da cor. A luz solar cambia ao longo do día e das estacións. Por exemplo, o temperatura de cor ao amencer son uns 2000K, ao mediodía son uns 5000K e ao pór do sol son uns 2300K. Polo tanto, os LED de espectro completo deben deseñarse para imitar o espectro de luz solar correspondente a diferentes temperaturas de cor, o que se pode conseguir mediante os métodos descritos anteriormente.
Con base na explicación anterior, os LED de espectro completo pódense usar en case calquera dispositivo de iluminación estándar, como a iluminación doméstica, iluminación exterior, iluminación industrial, lámpadas de escritorio, tiras led de espectro completo e mesmo iluminación da planta. As aplicacións específicas dependen en gran medida do prezo e da aceptación do consumidor. Actualmente, as lámpadas de escritorio son a aplicación máis común, a miúdo comercializadas como luz azul baixa, protección ocular e temperatura de cor axustable. Estas lámpadas teñen un prezo máis elevado que as lámpadas estándar. A comparación entre os estándares nacionais chineses e os requisitos CRI de "certificación de espectro completo" móstrase na táboa 2. Como se ve na táboa, o estándar nacional chinés para lámpadas de escritorio pódese cumprir facilmente con fontes de luz LED ordinarias, mentres que o espectro completo. certificación require un rendemento máis avanzado.
Táboa 2: Comparación de CRI para lámpadas de escritorio
| patrón | Certificación de espectro completo |
| Número e nome estándar | GB/T 9473-2022 "Requisitos de rendemento para lámpadas de lectura e escritura" |
| Requisitos CRI | CRI xeral: Ra ≥ 80 |
| CRI especial: R9 > 0 |
Conclusión
Con base na introdución anterior á tecnoloxía LED de espectro completo, nós, como profesionais do sector, debemos pensar: é a fonte de luz de "espectro completo" actual algo que a xente realmente necesita? Non dubide en enviarme unha mensaxe ou deixar comentarios para máis discusións!
