Viso spektro LED technologija pastaraisiais metais tapo populiariu žodžiu, ypač kai reikia imituoti natūralią saulės šviesą ir pagerinti šviesos kokybę. Šiame straipsnyje pasinersime į viso spektro šviesos diodų pasaulį, kaip jie atsirado, kaip jie gaminami ir kur naudojami. Kalbėsime apie tai, kaip galite sukurti viso spektro šviesos diodus su skirtingais lustų ir fosforo deriniais, iššūkius juos gaminant ir kaip jie rodomi tokiuose produktuose kaip stalinės lempos, pramoninis apšvietimas, ir net augalų augimo lemputės. Galiausiai atsakysime į klausimą: „Ar jums tikrai reikia viso spektro apšvietimo? ir „Kaip gali viso spektro apšvietimas naudos jums jūsų aplinkoje?
„Viso spektro“ šviesos diodų apibrėžimas
Kai šiandien kalbame apie populiarius „viso spektro“ šviesos diodus, svarbu paaiškinti, ką reiškia „viso spektro“. Tikrasis „visas spektras“ reiškia šviesą, skleidžiamą iš šaltinio, apimančio visą spektrą nuo ultravioletinių (UV), matomos šviesos iki infraraudonųjų (IR), imituojančių visą saulės šviesos spektrą (kaip parodyta 1 paveiksle).
Tai yra išsamiausias „visas spektras“, randamas gamtoje. Tačiau „viso spektro“ šviesos diodas, apie kurį šiandien kalba dauguma žmonių, yra siauresnis apibrėžimas. LED kontekste „visas spektras“ reiškia šviesą, skleidžiamą matomos šviesos diapazone, kuri labai panaši į saulės šviesos spektrą tame pačiame diapazone (kaip parodyta 2 paveiksle).
Ultravioletinės ir infraraudonosios dalys neįtrauktos, daugiausia tam, kad viso spektro šviesos diodai būtų labiau tinkami masinei gamybai. UV ir IR pridėjimas apsunkintų visą pakavimo sistemą ir pritaikymą, todėl didelio masto gamyba ir praktinis naudojimas būtų beveik neįmanomi. Net ir įtraukus tik matomą spektrą, nėra lengva pasiekti viso spektro šviesos diodus. Pavyzdžiui, norint pasiekti aukštą spalvų perteikimo indeksas (CRI) arti 100, daugelis kompanijų stengiasi pagerinti CRI nuo 96 iki 98, jau nekalbant apie 99 ar daugiau.
1 pav. Visas saulės šviesos spektras (280–4000 nm)
2 pav. Saulės šviesos spektras matomajame diapazone (380–780 nm)
Kaip pasiekti viso spektro šviesos diodus
Teoriškai yra du pagrindiniai būdai pasiekti viso spektro šviesos diodus: vienas yra naudojant lustus, o kitas - naudojant fosforą. Kalbant apie lustą, yra du pagrindiniai būdai: vienas yra lustas, sužadinantis fosforą, o kitas - naudoti tik lustą be fosforo. Fosforo pusėje turite suporuoti fosforus su lustu ir pasirinkti skirtingus spinduliavimo ir sužadinimo bangos ilgius deriniui. Iš viso yra keturi pagrindiniai būdai, kaip pasiekti viso spektro šviesos diodus:
1. Vienos juostos Blue Chip jaudinantys fosforai
Šis metodas panašus į įprastą LED pakuotę, tačiau pridedama daug fosforo (pvz., žalia, geltona, raudona ar net oranžinė, žalsvai mėlyna). Nors tai gali išgauti beveik viso spektro šviesą, vis tiek yra ryški mėlynos šviesos smailė. Be to, fosforo, pavyzdžiui, žalsvai mėlynos ir mėlynos spalvos, efektyvumas yra santykinai mažas, o 470–510 nm diapazone gali trūkti šviesos.
2. Dviejų juostų arba trijuosčių mėlynųjų lustų jaudinantys fosforai
Šis metodas pagerina vienos juostos metodą, naudojant dviejų juostų arba trijų juostų mėlyną lustą, kad sužadintų įvairių bangų ilgių fosforus. Dviejų juostų lustai paprastai naudoja du diapazonus: 430–450 nm ir 460–480 nm, o trijų juostų lustai naudoja tris: 430–440 nm, 440–460 nm ir 460–480 nm. Tai leidžia lanksčiau suporuoti lustus su fosforais, kad jie geriau atitiktų saulės šviesos spektrą (kaip parodyta 3 paveiksle). Taikant šį metodą, CRI gali viršyti 98. Tačiau šis metodas reikalauja daug įvairių fosforų, todėl masinės gamybos metu sunkiau užtikrinti nuoseklumą ir stabilumą.
3 pav. Dviejų juostų ir trijų juostų mėlynos šviesos viso spektro šviesos diodų spektras (nuoroda)
3. UV lustai jaudinantys fosforai
Šis metodas turi mažesnį šviesos efektyvumą. Pagrindinė priežastis yra ta, kad dauguma parduodamų fosforų yra skirti dirbti su mėlynomis, o ne UV lustais, todėl jų sužadinimo efektyvumas yra daug mažesnis UV diapazone. Be to, UV lustai paprastai svyruoja nuo 385 iki 405 nm, kurių efektyvumas taip pat mažesnis. Nors UV lustai gali labiau imituoti saulės šviesos spektrą ir išvengti trumpos bangos mėlynos šviesos (kaip parodyta 4 paveiksle), šis metodas turi trūkumų. Pavyzdžiui, UV lustai laikui bėgant labiau pablogina fosforo sudėtį, dėl ko pasikeičia spalvos ir atsiranda spalvų temperatūros problemų. UV spinduliai taip pat kenkia organinėms medžiagoms, tokioms kaip inkapsuliatoriai, sumažindami LED tarnavimo laikas.
4 pav. Viso spektro UV šviesos diodų spektras (pavyzdžiui)
4. Kelių lustų derinimo metodas
Šis metodas sujungia lustus, skleidžiančius mėlyną, žalsvai mėlyną, žalią, geltoną ir raudoną šviesą, kad būtų pasiektas visas spektras. Nors tai gali veikti teoriškai, ji naudojama rečiau dėl kelių iššūkių. Viena vertus, lustai skleidžia šviesą siauru dažnių juostos pločiu, todėl sunku pasiekti platesnį spektrą, kurį suteikia fosforas. Be to, skirtingų spalvų lustų efektyvumas labai skiriasi, todėl sunku subalansuoti šviesos srautą. Laikui bėgant spalvos ir temperatūros pokyčiai taip pat gali atsirasti dėl skirtingų lustų skilimo greičio.
Siekiant aiškesnio palyginimo, šioje lentelėje apibendrinami keturi viso spektro šviesos diodų naudojimo būdai:
| Siuntimas | Efektyvumas | CRI | Kaina | Pakavimo sunkumas | Bendras našumas | Metodo tipas |
| Vienos juostos Blue Chip jaudinantys fosforai | aukštas | vidutinis | žemas | žemas | geras | Lustas sužadina fosforus |
| Dviejų/trijų juostų „Blue Chip“ jaudinantys fosforai | aukštas | aukštas | vidutinis | vidutinis | labai geras | Lustas sužadina fosforus |
| UV lustas, jaudinantis fosforas | žemas | aukštas | aukštas | žemas | prastas | Lustas sužadina fosforus |
| Kelių lustų derinys | žemas | aukštas | aukštas | žemas | prastas | Lustas (galima pridėti fosforo) |
Viso spektro šviesos diodų pritaikymas
Dabar, kai apžvelgėme viso spektro šviesos diodų naudojimo būdus, kaip galime juos efektyviai pritaikyti? Vienas iš pagrindinių aspektų yra spalvos temperatūra. Saulės šviesa keičiasi visą dieną ir skirtingais sezonais. Pavyzdžiui, spalvos temperatūra saulėtekio metu yra apie 2000K, vidurdienį apie 5000K, o saulėlydžio metu apie 2300K. Todėl viso spektro šviesos diodai turi būti sukurti taip, kad imituotų atitinkamą saulės šviesos spektrą esant skirtingoms spalvų temperatūroms, o tai galima pasiekti naudojant aukščiau aprašytus metodus.
Remiantis aukščiau pateiktu paaiškinimu, viso spektro šviesos diodai gali būti naudojami beveik bet kokiame standartiniame apšvietimo įrenginyje, pavyzdžiui, buitiniame apšvietime, lauko apšvietimas, pramoninis apšvietimas, stalinės lempos, viso spektro LED juostos ir net augalų apšvietimas. Konkrečios programos labai priklauso nuo kainos ir vartotojų pritarimo. Šiuo metu dažniausiai naudojamos stalinės lempos, dažnai parduodamos kaip silpnai mėlynos šviesos, apsaugotos akys ir reguliuojamos spalvos temperatūra. Šios lempos yra brangesnės nei standartinės lempos. Kinijos nacionalinių standartų ir „viso spektro sertifikavimo“ CRI reikalavimų palyginimas parodytas 2 lentelėje. Kaip matyti iš lentelės, Kinijos nacionalinį standartą stalinėms lempoms galima lengvai atitikti įprastiniais LED šviesos šaltiniais, o viso spektro. sertifikavimui reikalingas pažangesnis veikimas.
2 lentelė. Stalinių lempų CRI palyginimas
| Standartinis | Viso spektro sertifikavimas |
| Standartinis numeris ir pavadinimas | GB/T 9473-2022 „Nuskaitymo ir rašymo lempų našumo reikalavimai“ |
| CRI reikalavimai | Bendras CRI: Ra ≥ 80 |
| Specialusis CRI: R9 > 0 |
Išvada
Remdamiesi aukščiau pateiktu viso spektro LED technologijos įvadu, mes, pramonės profesionalai, turime pagalvoti: ar dabartinis „viso spektro“ šviesos šaltinis tikrai reikalingas žmonėms? Nedvejodami parašykite man žinutę arba palikite komentarus tolesnei diskusijai!
