LED tehnologija punog spektra postala je popularna riječ posljednjih godina, posebno kada je riječ o oponašanju prirodne sunčeve svjetlosti i poboljšanju kvalitete svjetlosti. U ovom ćemo članku zaroniti u svijet LED dioda punog spektra, kako su nastale, kako se proizvode i gdje se koriste. Razgovarat ćemo o tome kako možete postići LED diode punog spektra s različitim kombinacijama čipova i fosfora, izazovima njihove izrade i kako se pojavljuju u proizvodima kao što su stolne svjetiljke, industrijska rasvjeta, pa čak i svjetla za rast biljaka. Na kraju, odgovorit ćemo na pitanje "Trebate li stvarno rasvjetu punog spektra?" i “Kako može rasvjeta punog spektra imati koristi u vašem okruženju?"
Definicija LED dioda "punog spektra".
Kada danas govorimo o popularnim LED diodama "punog spektra", važno je razjasniti što znači "puni spektar". Pravi "puni spektar" odnosi se na svjetlost koju emitira izvor koji pokriva cijeli spektar od ultraljubičastog (UV), vidljivog svjetla do infracrvenog (IR), oponašajući puni spektar sunčeve svjetlosti (kao što je prikazano na slici 1).
Ovo je najopsežniji "puni spektar" pronađen u prirodi. Međutim, LED "punog spektra" o kojem većina ljudi danas govori je uža definicija. U kontekstu LED-a, "puni spektar" odnosi se na svjetlost emitiranu unutar raspona vidljive svjetlosti koja je vrlo slična spektru sunčeve svjetlosti u tom istom rasponu (kao što je prikazano na slici 2).
Ultraljubičasti i infracrveni dijelovi su isključeni, uglavnom kako bi LED diode punog spektra bile izvedivije za masovnu proizvodnju. Dodavanje UV i IR zakompliciralo bi cijeli sustav pakiranja i primjenu, čineći veliku proizvodnju i praktičnu upotrebu gotovo nemogućima. Čak i uz uključen samo vidljivi spektar, nije lako postići LED diode punog spektra. Na primjer, za postizanje visokog indeks reprodukcije boja (CRI) blizu 100, mnoge se tvrtke bore poboljšati CRI s 96 na 98, a kamoli postići 99 ili više.
Slika 1: Puni spektar sunčeve svjetlosti (280nm-4000nm)
Slika 2: Spektar sunčeve svjetlosti unutar vidljivog raspona (380nm-780nm)
Kako postići LED diode punog spektra
U teoriji, postoje dva glavna načina za postizanje LED dioda punog spektra: jedan je korištenjem čipova, a drugi je korištenjem fosfora. Što se tiče čipa, postoje dva glavna načina: jedan je da čip pobuđuje fosfor, a drugi je korištenje samog čipa bez fosfora. Što se tiče fosfora, trebate upariti fosfore s čipom i morate odabrati različite valne duljine emisije i pobude za kombinaciju. Ukupno postoje četiri glavna načina za postizanje LED dioda punog spektra:
1. Jednopojasni Blue Chip uzbudljivi fosfori
Ova metoda je slična običnom LED pakiranju, ali se dodaje više fosfora (npr. zeleni, žuti, crveni ili čak narančasti, cijan, plavi). Iako to može proizvesti svjetlost blizu punog spektra, još uvijek postoji istaknuti vrh plave svjetlosti. Nadalje, učinkovitost fosfora poput cijan i plave je relativno niska, a svjetlost u rasponu 470-510nm može nedostajati.
2. Dvopojasni ili tropojasni Blue Chip uzbudljivi fosfori
Ova metoda poboljšava jednopojasni pristup korištenjem dvopojasnog ili tropojasnog plavog čipa za pobuđivanje fosfora na različitim valnim duljinama. Dvopojasni čipovi obično koriste dva raspona: 430-450 nm i 460-480 nm, dok tropojasni čipovi koriste tri: 430-440 nm, 440-460 nm i 460-480 nm. To omogućuje veću fleksibilnost u uparivanju čipova s fosforima kako bi se bolje uskladili sa spektrom sunčeve svjetlosti (kao što je prikazano na slici 3). S ovim pristupom, CRI može premašiti 98. Međutim, ova metoda zahtijeva veliki izbor fosfora, što otežava osiguranje dosljednosti i stabilnosti tijekom masovne proizvodnje.
Slika 3: Spektar dvopojasnih i tropojasnih LED dioda punog spektra plave svjetlosti (za referencu)
3. Uzbudljivi fosfori s UV čipom
Ova metoda ima manju svjetlosnu učinkovitost. Glavni razlog je taj što je većina komercijalno dostupnih fosfora dizajnirana za rad s plavim čipovima, a ne s UV čipovima, tako da je njihova učinkovitost pobuđivanja puno niža u UV rasponu. Osim toga, UV čipovi obično se kreću od 385-405 nm, koji također imaju nižu učinkovitost. Iako UV čipovi mogu bolje oponašati spektar sunčeve svjetlosti i izbjeći prisutnost kratkovalne plave svjetlosti (kao što je prikazano na slici 4), ova metoda ima nedostataka. Na primjer, UV čipovi uzrokuju značajniju degradaciju fosfora tijekom vremena, što rezultira promjenama boje i problemima s temperaturom boje. UV svjetlo također oštećuje organske materijale poput inkapsulanata, smanjujući Životni vijek LED-a.
Slika 4: Spektar UV LED dioda punog spektra (za referencu)
4. Metoda kombinacije više čipova
Ova metoda kombinira čipove koji emitiraju plavo, cijan, zeleno, žuto i crveno svjetlo kako bi se postigao puni spektar. Iako to može funkcionirati u teoriji, rjeđe se koristi zbog nekoliko izazova. Kao prvo, čipovi emitiraju svjetlost s uskim širinama pojasa, što otežava postizanje šireg spektra koji pružaju fosfori. Osim toga, učinkovitost čipova različitih boja uvelike varira, što čini izazovom uravnotežiti svjetlosni izlaz. S vremenom se također mogu pojaviti promjene boje i temperature zbog različitih stopa degradacije čipova.
Kako bismo pružili jasniju usporedbu, sljedeća tablica sažima četiri metode postizanja LED dioda punog spektra:
| način | Učinkovitost | CRI | Trošak | Poteškoće s pakiranjem | Ukupna izvedba | Vrsta metode |
| Jednopojasni Blue Chip uzbudljivi fosfori | visok | Umjereno | Nizak | Nizak | dobro | Čip pobuđuje fosfor |
| Dvostruki/tropojasni Blue Chip uzbudljivi fosfori | visok | visok | Umjereno | Umjereno | vrlo dobro | Čip pobuđuje fosfor |
| Uzbudljivi fosfor s UV čipom | Nizak | visok | visok | Nizak | siromašan | Čip pobuđuje fosfor |
| Kombinacija s više čipova | Nizak | visok | visok | Nizak | siromašan | Čip (može dodati fosfor) |
Primjena LED dioda punog spektra
Sada kada smo pokrili metode za postizanje LED dioda punog spektra, kako ih možemo učinkovito primijeniti? Jedno od ključnih razmatranja je temperatura boje. Sunčeva svjetlost se mijenja tijekom dana i kroz godišnja doba. Na primjer, temperatura boje pri izlasku sunca je oko 2000K, u podne je oko 5000K, a pri zalasku oko 2300K. Stoga LED diode punog spektra moraju biti dizajnirane tako da oponašaju odgovarajući spektar sunčeve svjetlosti pri različitim temperaturama boje, što se može postići pomoću gore opisanih metoda.
Na temelju gornjeg objašnjenja, LED diode punog spektra mogu se koristiti u gotovo svim standardnim rasvjetnim tijelima, kao što je kućanska rasvjeta, vanjska rasvjeta, industrijska rasvjeta, stolne svjetiljke, led trake punog spektra pa čak i rasvjeta biljaka. Specifične primjene uvelike ovise o cijeni i prihvaćanju potrošača. Trenutno su stolne svjetiljke najčešća primjena, često se prodaju kao slabo plavo svjetlo, štite oči i podesive temperature boje. Cijene ovih lampi su veće od standardnih lampi. Usporedba između kineskih nacionalnih standarda i CRI zahtjeva za "certifikaciju punog spektra" prikazana je u tablici 2. Kao što se vidi u tablici, kineski nacionalni standard za stolne svjetiljke može se lako zadovoljiti običnim LED izvorima svjetlosti, dok puni spektar certifikacija zahtijeva napredniju izvedbu.
Tablica 2: CRI usporedba za stolne svjetiljke
| Servo | Certifikacija punog spektra |
| Standardni broj i ime | GB/T 9473-2022 “Zahtjevi za rad svjetiljki za čitanje i pisanje” |
| Zahtjevi za CRI | Opći CRI: Ra ≥ 80 |
| Poseban CRI: R9 > 0 |
Zaključak
Na temelju gornjeg uvoda u LED tehnologiju punog spektra, mi, kao profesionalci u industriji, moramo razmisliti o tome: je li trenutni izvor svjetlosti "punog spektra" nešto što ljudima stvarno treba? Slobodno mi pošaljite poruku ili ostavite komentare za daljnju raspravu!
