フルスペクトル LED 技術は近年、特に自然光を模倣し、光の質を向上させるという点で流行語となっています。この記事では、フルスペクトル LED の世界を詳しく調べ、その誕生の経緯、製造方法、使用場所について説明します。さまざまなチップと蛍光体の組み合わせでフルスペクトル LED を実現する方法、製造の課題、デスク ランプなどの製品でどのように使用されているかについて説明します。 産業用照明、そして植物成長ライトまであります。最後に、「フルスペクトル照明は本当に必要ですか？」と「どうすれば フルスペクトル照明 あなたの環境であなたに利益をもたらしますか？
「フルスペクトル」LEDの定義
今日人気の「フルスペクトル」LED について話すとき、「フルスペクトル」の意味を明確にすることが重要です。真の「フルスペクトル」とは、紫外線 (UV)、可視光線から赤外線 (IR) までの全スペクトルをカバーする光源から放射される光を指し、太陽光の全スペクトルを模倣しています (図 1 を参照)。
これは自然界で見られる最も包括的な「フルスペクトル」です。ただし、今日ほとんどの人が話題にする「フルスペクトル」LED は、より狭い定義です。LED の文脈では、「フルスペクトル」とは、同じ範囲の太陽光のスペクトルに非常によく似た可視光範囲内で放射される光を指します (図 2 を参照)。
紫外線と赤外線の部分は除外されていますが、これは主にフルスペクトルLEDを大量生産しやすくするためです。UVとIRを追加すると、パッケージングシステムとアプリケーション全体が複雑になり、大規模生産と実用化がほぼ不可能になります。可視スペクトルだけを含めても、フルスペクトルLEDを実現するのは簡単ではありません。たとえば、 演色評価数 (CRI) CRI が 100 に近づくと、多くの企業は CRI を 96 以上を達成することはおろか、98 から 99 に改善することさえ困難になります。
図1: 太陽光の全スペクトル（280nm-4000nm）
図2: 可視光線範囲(380nm-780nm)内の太陽光スペクトル
フルスペクトルLEDを実現する方法
理論上、フルスペクトル LED を実現するには主に 2 つの方法があります。1 つはチップを使用する方法で、もう 1 つは蛍光体を使用する方法です。チップ側では、主に 2 つの方法があります。1 つはチップが蛍光体を励起する方法で、もう 1 つは蛍光体なしでチップだけを使用する方法です。蛍光体側では、蛍光体とチップをペアにする必要があり、組み合わせには異なる発光波長と励起波長を選択する必要があります。合計で、フルスペクトル LED を実現するには主に 4 つの方法があります。
1. シングルバンドブルーチップ励起蛍光体
この方法は通常の LED パッケージングと似ていますが、複数の蛍光体が追加されます (例: 緑、黄、赤、さらにはオレンジ、シアン、青)。これにより、フルスペクトルに近い光を生成できますが、依然として顕著な青色光のピークがあります。さらに、シアンや青などの蛍光体の効率は比較的低く、470 ～ 510 nm の範囲の光が失われる可能性があります。
2. デュアルバンドまたはトリプルバンドブルーチップ励起蛍光体
この方法は、デュアルバンドまたはトリプルバンドのブルーチップを使用して異なる波長の蛍光体を励起することで、シングルバンドのアプローチを改良したものです。デュアルバンドチップは通常、430〜450nmと460〜480nmの430つの範囲を使用しますが、トリプルバンドチップは440〜440nm、460〜460nm、480〜3nmの98つの範囲を使用します。これにより、チップと蛍光体をより柔軟に組み合わせて、太陽光スペクトルによりよく一致させることができます（図XNUMXを参照）。このアプローチでは、CRIはXNUMXを超えることができます。ただし、この方法では多種多様な蛍光体が必要なため、大量生産時に一貫性と安定性を確保することが難しくなります。
図3: デュアルバンドおよびトリプルバンド青色光フルスペクトルLEDのスペクトル（参考）
3. UVチップ励起蛍光体
この方法は光効率が低い。主な理由は、市販されている蛍光体のほとんどがUVチップではなく青色チップで動作するように設計されているため、UV範囲での励起効率がはるかに低いためです。さらに、UVチップは通常385〜405nmの範囲にあり、これも効率が低くなります。UVチップは太陽光スペクトルをより厳密に模倣し、短波長の青色光の存在を回避できますが（図4を参照）、この方法には欠点があります。たとえば、UVチップは時間の経過とともに蛍光体の劣化が著しくなり、色の変化や色温度の問題が発生します。UV光は、封止材などの有機材料にもダメージを与え、 LEDの寿命.
図4: UVフルスペクトルLEDのスペクトル（参考）
4. マルチチップ組み合わせ方式
この方法は、青、シアン、緑、黄、赤の光を発するチップを組み合わせて、完全なスペクトルを実現します。理論上は機能しますが、いくつかの課題があるため、あまり一般的には使用されていません。まず、チップは狭い帯域幅で光を発するため、蛍光体が提供するより広いスペクトルを実現することが困難です。さらに、異なる色のチップの効率は大きく異なるため、光出力のバランスをとることが困難です。時間の経過とともに、チップの劣化率の違いにより、色の変化や温度変化が発生することもあります。
より明確な比較を行うために、フルスペクトル LED を実現する 4 つの方法を次の表にまとめます。
| 方法 | 効率化 | CRI | 費用 | 梱包の難しさ | 総合業績 | メソッドタイプ |
| シングルバンドブルーチップ励起蛍光体 | ハイ | 穏健派 | ロー | ロー | グッド | チップが蛍光体を励起 |
| デュアル/トリプルバンドブルーチップ励起蛍光体 | ハイ | ハイ | 穏健派 | 穏健派 | とても良いです | チップが蛍光体を励起 |
| UVチップ励起蛍光体 | ロー | ハイ | ハイ | ロー | 最低 | チップが蛍光体を励起 |
| マルチチップコンビネーション | ロー | ハイ | ハイ | ロー | 最低 | チップ（蛍光体追加可能） |
フルスペクトルLEDの用途
フルスペクトルLEDを実現する方法について説明しましたが、それを効果的に適用するにはどうすればよいでしょうか? 重要な考慮事項の1つは色温度です。太陽光は日中や季節によって変化します。たとえば、 色温度 日の出は約 2000K、正午は約 5000K、日没は約 2300K です。したがって、フルスペクトル LED は、さまざまな色温度で対応する太陽光スペクトルを模倣するように設計する必要があり、これは上記の方法を使用して実現できます。
上記の説明に基づくと、フルスペクトルLEDは、家庭用照明など、ほぼすべての標準的な照明器具に使用できます。 屋外照明、工業用照明、デスクランプ、 フルスペクトル LED ストリップ そして、さえ 植物の照明具体的な用途は、価格と消費者の受け入れ度に大きく左右されます。現在、デスクランプが最も一般的な用途で、低ブルーライト、目の保護、色温度調整機能付きとして販売されることが多いです。これらのランプは、標準ランプよりも高価です。中国の国家規格と「フルスペクトル認証」の CRI 要件の比較を表 2 に示します。表からわかるように、デスクランプの中国国家規格は通常の LED 光源で簡単に満たすことができますが、フルスペクトル認証ではより高度な性能が求められます。
表2: デスクランプのCRI比較
| スタンダード | フルスペクトル認証 |
| 規格番号と名称 | GB/T 9473-2022「読書灯および筆記灯の性能要件」 |
| CRI 要件 | 一般的なCRI: Ra ≥ 80 |
| 特殊CRI: R9 > 0 |
結論
フルスペクトル LED テクノロジーに関する上記の紹介に基づいて、業界の専門家として、私たちは次のことを考える必要があります。現在の「フルスペクトル」光源は、人々が本当に必要としているものなのでしょうか? さらなる議論のために、お気軽にメッセージをお送りいただくか、コメントを残してください。
