Fullspektret LED-teknologi har blitt et buzzword de siste årene, spesielt når det kommer til å emulere naturlig sollys og forbedre lyskvaliteten. I denne artikkelen skal vi dykke inn i verden av fullspektrede LED-er, hvordan de ble til, hvordan de er laget og hvor de brukes. Vi snakker om hvordan du kan oppnå fullspektrede LED-er med forskjellige brikke- og fosforkombinasjoner, utfordringene med å lage dem, og hvordan de vises i produkter som skrivebordslamper, industriell belysning, og til og med plantevekstlys. Til slutt vil vi svare på spørsmålet "Trenger du virkelig fullspektret belysning?" og "Hvordan kan fullspektret belysning være til nytte for deg i ditt miljø?»
Definisjonen av "Full-Spectrum" lysdioder
Når vi snakker om de populære "fullspektret" lysdiodene i dag, er det viktig å klargjøre hva "fullspektret" betyr. Ekte "fullspekter" refererer til lys som sendes ut fra en kilde som dekker hele spekteret fra ultrafiolett (UV), synlig lys, til infrarødt (IR), som etterligner hele spekteret av sollys (som vist i figur 1).
Dette er det mest omfattende "fullspektret" som finnes i naturen. Imidlertid er "fullspektret" LED de fleste snakker om i dag en smalere definisjon. I LED-sammenheng refererer "fullspektret" til lys som sendes ut innenfor det synlige lysområdet som ligner mye på spekteret av sollys i det samme området (som vist i figur 2).
De ultrafiolette og infrarøde delene er ekskludert, hovedsakelig for å gjøre fullspektrede LED-er mer gjennomførbare for masseproduksjon. Å legge til UV og IR vil komplisere hele emballasjesystemet og applikasjonen, noe som gjør storskala produksjon og praktisk bruk nesten umulig. Selv med kun det synlige spekteret inkludert, er det ikke lett å oppnå fullspektrede LED-er. For eksempel for å oppnå en høy fargegjengivelsesindeks (CRI) nær 100, sliter mange selskaper med å forbedre CRI fra 96 til 98, enn si å oppnå 99 eller høyere.
Figur 1: Fullt spekter av sollys (280nm-4000nm)
Figur 2: Sollysspektrum innenfor det synlige området (380nm-780nm)
Slik oppnår du LED-er i full spektrum
I teorien er det to hovedmåter for å oppnå fullspektrede lysdioder: den ene er ved å bruke brikker og den andre er ved å bruke fosfor. På brikkesiden er det to hovedmåter: den ene er brikken som stimulerer fosforet, og den andre er å bruke brikken alene uten fosfor. På fosforsiden må du pare fosforene med brikken, og du må velge forskjellige emisjons- og eksitasjonsbølgelengder for kombinasjonen. Totalt er det fire hovedmåter for å oppnå fullspektrede LED-er:
1. Single-band Blue Chip Exciting Phosphors
Denne metoden ligner på vanlig LED-emballasje, men flere fosfor er tilsatt (f.eks. grønn, gul, rød eller til og med oransje, cyan, blå). Selv om dette kan produsere lys nær hele spekteret, er det fortsatt en fremtredende topp av blått lys. Videre er effektiviteten til fosfor som cyan og blått relativt lav, og lys i området 470-510nm kan mangle.
2. Dual-band eller Triple-band Blue Chip Exciting Phosphors
Denne metoden forbedrer enkeltbåndstilnærmingen ved å bruke en dual-band eller triple-band blue chip for å eksitere fosfor over forskjellige bølgelengder. Dual-band-brikkene bruker vanligvis to områder: 430-450nm og 460-480nm, mens trippelbåndsbrikkene bruker tre: 430-440nm, 440-460nm og 460-480nm. Dette gir mer fleksibilitet når det gjelder å pare brikkene med fosfor for bedre å matche sollysspekteret (som vist i figur 3). Med denne tilnærmingen kan CRI overstige 98. Denne metoden krever imidlertid et bredt utvalg av fosfor, noe som gjør det vanskeligere å sikre konsistens og stabilitet under masseproduksjon.
Figur 3: Spektrum av dual-band og triple-band blått lys fullspektrum LED-er (for referanse)
3. UV-brikke spennende fosfor
Denne metoden har lavere lyseffektivitet. Hovedårsaken er at de fleste kommersielt tilgjengelige fosfor er designet for å fungere med blå brikker, ikke UV-brikker, så eksitasjonseffektiviteten deres er mye lavere i UV-området. I tillegg varierer UV-brikker vanligvis fra 385-405nm, som også har lavere effektivitet. Selv om UV-brikker kan etterligne sollysspekteret nærmere og unngå tilstedeværelsen av blått lys med kort bølgelengde (som vist i figur 4), har denne metoden ulemper. For eksempel forårsaker UV-brikker mer betydelig nedbrytning av fosfor over tid, noe som resulterer i fargeskift og fargetemperaturproblemer. UV-lys skader også organiske materialer som innkapslingsmidler, noe som reduserer LEDs levetid.
Figur 4: Spektrum av UV-lysdioder med full spektrum (for referanse)
4. Multi-chip kombinasjonsmetode
Denne metoden kombinerer sjetonger som sender ut blått, cyan, grønt, gult og rødt lys for å oppnå et fullt spekter. Selv om dette kan fungere i teorien, er det mindre vanlig på grunn av flere utfordringer. For det første sender brikker ut lys med smale båndbredder, noe som gjør det vanskelig å oppnå det bredere spekteret som fosfor gir. I tillegg varierer effektiviteten til forskjellige fargede brikker sterkt, noe som gjør det utfordrende å balansere lyseffekten. Over tid kan fargeskift og temperaturendringer også forekomme på grunn av de forskjellige nedbrytningshastighetene til flis.
For å gi en klarere sammenligning, oppsummerer følgende tabell de fire metodene for å oppnå fullspektrede lysdioder:
| Metode | Effektivitet: | SFI | Kostnad | Emballasje vanskelighetsgrad | Samlet ytelse | Metodetype |
| Single-band Blue Chip Exciting Phosphors | Høyt | Moderat | Lav | Lav | Flink | Chip stimulerer fosfor |
| Dual/Triple-band Blue Chip Exciting Phosphors | Høyt | Høyt | Moderat | Moderat | veldig bra | Chip stimulerer fosfor |
| UV-brikke spennende fosforer | Lav | Høyt | Høyt | Lav | dårlig | Chip stimulerer fosfor |
| Multi-chip kombinasjon | Lav | Høyt | Høyt | Lav | dårlig | Chip (kan legge til fosfor) |
Anvendelser av LED-er med full spektrum
Nå som vi har dekket metodene for å oppnå fullspektrede LED-er, hvordan kan vi bruke dem effektivt? En viktig faktor er fargetemperaturen. Sollyset endres i løpet av dagen og på tvers av årstider. For eksempel fargetemperatur ved soloppgang er det rundt 2000K, ved middagstid er det rundt 5000K, og ved solnedgang er det omtrent 2300K. Derfor må fullspektrede LED-er utformes for å etterligne det tilsvarende sollysspekteret ved forskjellige fargetemperaturer, noe som kan oppnås ved hjelp av metodene beskrevet ovenfor.
Basert på forklaringen ovenfor, kan fullspektrede LED-er brukes i nesten alle standard belysningsarmaturer, for eksempel husholdningsbelysning, utendørs belysning, industriell belysning, skrivebordslamper, fullt spekter led strips Til og med plantebelysning. Spesifikke bruksområder avhenger i stor grad av pris og forbrukerens aksept. For øyeblikket er skrivebordslamper det vanligste programmet, ofte markedsført som lavt blått lys, øyebeskyttende og justerbar fargetemperatur. Disse lampene er priset høyere enn standard lamper. Sammenligningen mellom kinesiske nasjonale standarder og «full-spectrum Certification» CRI-kravene er vist i tabell 2. Som det fremgår av tabellen, kan den kinesiske nasjonale standarden for skrivebordslamper enkelt oppfylles av vanlige LED-lyskilder, mens fullspektret sertifisering krever mer avansert ytelse.
Tabell 2: CRI-sammenligning for skrivebordslamper
| standard | Full-spektrum sertifisering |
| Standard nummer og navn | GB/T 9473-2022 "Ytelseskrav for lese- og skrivelamper" |
| CRI-krav | Generell CRI: Ra ≥ 80 |
| Spesiell CRI: R9 > 0 |
Konklusjon
Basert på den ovennevnte introduksjonen til fullspektret LED-teknologi, må vi, som bransjefolk, tenke på: Er den nåværende "fullspektrede" lyskilden noe folk virkelig trenger? Send meg gjerne en melding eller legg igjen kommentarer for videre diskusjon!
