최근 몇 년 동안 풀 스펙트럼 LED 기술은 유행어가 되었는데, 특히 자연광을 모방하고 빛의 품질을 개선하는 데 있어서 그렇습니다. 이 글에서는 풀 스펙트럼 LED의 세계, 그것이 어떻게 생겨났는지, 어떻게 만들어졌는지, 어디에 사용되는지 알아보겠습니다. 다양한 칩과 형광체 조합으로 풀 스펙트럼 LED를 구현하는 방법, 그것을 만드는 데 따르는 어려움, 그리고 그것이 책상 램프와 같은 제품에 어떻게 나타나는지에 대해 이야기하겠습니다. 산업용 조명, 그리고 식물 성장 조명까지. 마지막으로, "정말로 풀 스펙트럼 조명이 필요한가요?"라는 질문과 "어떻게 풀 스펙트럼 조명을 풀 스펙트럼 조명 당신의 환경에 어떤 이점이 있습니까?”
"풀 스펙트럼" LED의 정의
오늘날 인기 있는 "풀 스펙트럼" LED에 대해 이야기할 때 "풀 스펙트럼"이 무엇을 의미하는지 명확히 하는 것이 중요합니다. 진정한 "풀 스펙트럼"은 자외선(UV), 가시광선, 적외선(IR)에 이르기까지 전체 스펙트럼을 포괄하는 광원에서 방출되는 빛을 말하며, 햇빛의 전체 스펙트럼을 모방합니다(그림 1 참조).
이것은 자연에서 발견되는 가장 포괄적인 "풀 스펙트럼"입니다. 그러나 오늘날 대부분의 사람들이 말하는 "풀 스펙트럼" LED는 더 좁은 정의입니다. LED 맥락에서 "풀 스펙트럼"은 같은 범위의 태양광 스펙트럼과 매우 유사한 가시광선 범위 내에서 방출되는 빛을 말합니다(그림 2 참조).
자외선 및 적외선 부분은 제외되는데, 주로 풀 스펙트럼 LED를 대량 생산에 더 적합하게 만들기 위해서입니다. UV와 IR을 추가하면 전체 패키징 시스템과 응용 프로그램이 복잡해져 대량 생산과 실용적인 사용이 거의 불가능해집니다. 가시광선 스펙트럼만 포함하더라도 풀 스펙트럼 LED를 구현하는 것은 쉽지 않습니다. 예를 들어, 높은 연색 지수(CRI) 100에 가까워지면 많은 회사가 CRI를 96에서 98로 개선하는 데 어려움을 겪고 있으며, 99 이상을 달성하는 것은 더더욱 어렵습니다.
그림 1: 태양광의 전체 스펙트럼(280nm-4000nm)
그림 2: 가시광선 영역(380nm-780nm) 내의 태양광 스펙트럼
풀 스펙트럼 LED를 구현하는 방법
이론적으로 풀 스펙트럼 LED를 구현하는 데는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 칩을 사용하는 것이고 다른 하나는 인광체를 사용하는 것입니다. 칩 측면에서는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 칩이 인광체를 여기시키는 것이고 다른 하나는 인광체 없이 칩만 사용하는 것입니다. 인광체 측면에서는 인광체를 칩과 페어링해야 하며 조합을 위해 다른 방출 및 여기 파장을 선택해야 합니다. 전체적으로 풀 스펙트럼 LED를 구현하는 네 가지 주요 방법이 있습니다.
1. 싱글 밴드 블루칩 여기 형광체
이 방법은 일반적인 LED 패키징과 유사하지만 여러 형광체가 추가됩니다(예: 녹색, 노란색, 빨간색 또는 주황색, 청록색, 파란색). 이렇게 하면 전체 스펙트럼에 가까운 빛을 생성할 수 있지만 여전히 눈에 띄는 청색광 피크가 있습니다. 게다가 청록색 및 파란색과 같은 형광체의 효율성은 비교적 낮고 470~510nm 범위의 빛이 누락될 수 있습니다.
2. 듀얼 밴드 또는 트리플 밴드 블루칩 여기 형광체
이 방법은 듀얼 밴드 또는 트리플 밴드 블루 칩을 사용하여 다양한 파장에 걸쳐 인광체를 여기시켜 단일 밴드 접근 방식을 개선합니다. 듀얼 밴드 칩은 일반적으로 430-450nm와 460-480nm의 두 범위를 사용하는 반면 트리플 밴드 칩은 430-440nm, 440-460nm, 460-480nm의 세 범위를 사용합니다. 이를 통해 칩과 인광체를 페어링하여 햇빛 스펙트럼과 더 잘 일치시킬 수 있는 유연성이 높아집니다(그림 3 참조). 이 접근 방식을 사용하면 CRI가 98을 초과할 수 있습니다. 그러나 이 방법은 다양한 인광체가 필요하므로 대량 생산 중에 일관성과 안정성을 보장하기가 더 어렵습니다.
그림 3: 듀얼 밴드 및 트리플 밴드 블루 라이트 풀 스펙트럼 LED의 스펙트럼(참조용)
3. UV 칩 여기 형광체
이 방법은 광 효율이 낮습니다. 주된 이유는 대부분의 상업적으로 판매되는 인광체가 UV 칩이 아닌 블루 칩과 함께 작동하도록 설계되어 있기 때문에 여기 효율이 UV 범위에서 훨씬 낮기 때문입니다. 또한 UV 칩은 일반적으로 385-405nm 범위이며 이 역시 효율이 낮습니다. UV 칩은 태양광 스펙트럼을 더 밀접하게 모방하고 단파장 청색광의 존재를 피할 수 있지만(그림 4 참조), 이 방법에는 단점이 있습니다. 예를 들어, UV 칩은 시간이 지남에 따라 인광체의 더 심각한 저하를 일으켜 색상 변화와 색온도 문제를 일으킵니다. 또한 UV 광선은 캡슐화제와 같은 유기 물질을 손상시켜 LED의 수명.
그림 4: UV 전체 스펙트럼 LED의 스펙트럼(참조용)
4. 멀티칩 조합 방식
이 방법은 파란색, 청록색, 녹색, 노란색, 빨간색 빛을 방출하는 칩을 결합하여 전체 스펙트럼을 구현합니다. 이론적으로는 효과가 있지만 여러 가지 어려움 때문에 덜 일반적으로 사용됩니다. 첫째, 칩은 좁은 대역폭으로 빛을 방출하여 인광체가 제공하는 더 넓은 스펙트럼을 구현하기 어렵습니다. 또한 다양한 색상의 칩의 효율성이 크게 달라 광 출력을 균형 있게 조절하기 어렵습니다. 시간이 지남에 따라 칩의 분해 속도가 달라 색상 변화와 온도 변화가 발생할 수도 있습니다.
더 명확한 비교를 위해 다음 표에서는 전체 스펙트럼 LED를 구현하는 네 가지 방법을 요약했습니다.
| 방법 | 효율성: | CRI | 비용 | 포장의 어려움 | 전반적인 성능 | 방법 유형 |
| 싱글 밴드 블루칩 흥분 형광체 | 높음 | 보통 | 높음 | 높음 | 좋은 | 칩이 인광체를 여기시킨다 |
| 듀얼/트리플 밴드 블루칩 익사이팅 인광체 | 높음 | 높음 | 보통 | 보통 | 매우 좋음 | 칩이 인광체를 여기시킨다 |
| UV 칩 흥분 인광체 | 높음 | 높음 | 높음 | 높음 | 가난한 | 칩이 인광체를 여기시킨다 |
| 멀티칩 조합 | 높음 | 높음 | 높음 | 높음 | 가난한 | 칩(인광체 추가 가능) |
풀 스펙트럼 LED의 응용 분야
이제 풀 스펙트럼 LED를 구현하는 방법을 다루었으니, 어떻게 효과적으로 적용할 수 있을까요? 한 가지 주요 고려 사항은 색온도입니다. 햇빛은 하루 종일 그리고 계절에 따라 변합니다. 예를 들어, 색온도 일출 시에는 약 2000K, 정오 시에는 약 5000K, 일몰 시에는 약 2300K입니다. 따라서 풀 스펙트럼 LED는 다양한 색온도에서 해당 태양광 스펙트럼을 모방하도록 설계해야 하며, 이는 위에서 설명한 방법을 사용하여 달성할 수 있습니다.
위의 설명에 따르면, 풀 스펙트럼 LED는 가정용 조명과 같은 거의 모든 표준 조명 설비에 사용될 수 있습니다. 옥외 조명, 산업용 조명, 책상 램프, 풀 스펙트럼 LED 스트립 심지어 식물 조명. 특정 응용 분야는 가격과 소비자 수용에 따라 크게 달라집니다. 현재 데스크 램프가 가장 일반적인 응용 분야이며, 종종 낮은 청색광, 눈 보호 및 색온도 조절이 가능하다고 마케팅됩니다. 이러한 램프는 표준 램프보다 가격이 비쌉니다. 중국 국가 표준과 "전 스펙트럼 인증" CRI 요구 사항 간의 비교는 표 2에 나와 있습니다. 표에서 볼 수 있듯이 데스크 램프에 대한 중국 국가 표준은 일반 LED 광원으로 쉽게 충족할 수 있는 반면, 전 스펙트럼 인증에는 더 진보된 성능이 필요합니다.
표 2: 데스크 램프의 CRI 비교
| Standard | 풀 스펙트럼 인증 |
| 표준 번호 및 이름 | GB/T 9473-2022 “독서 및 쓰기 램프의 성능 요구 사항” |
| CRI 요구 사항 | 일반 CRI: Ra ≥ 80 |
| 특수 CRI: R9 > 0 |
맺음말
위의 풀 스펙트럼 LED 기술 소개를 바탕으로, 업계 전문가로서 우리는 다음과 같은 점을 생각해야 합니다. 현재의 "풀 스펙트럼" 광원이 사람들에게 정말 필요한 것일까요? 추가 논의를 위해 언제든지 저에게 메시지를 보내거나 댓글을 남겨주세요!
