Technologia LED o pełnym spektrum stała się w ostatnich latach modnym słowem, szczególnie jeśli chodzi o emulację naturalnego światła słonecznego i poprawę jakości światła. W tym artykule zagłębimy się w świat diod LED o pełnym spektrum, w jaki sposób powstały, jak są wytwarzane i gdzie są wykorzystywane. Porozmawiamy o tym, jak można uzyskać diody LED o pełnym spektrum z różnymi kombinacjami chipów i fosforów, o wyzwaniach związanych z ich wytwarzaniem i o tym, jak pojawiają się w produktach takich jak lampy biurkowe, oświetlenie przemysłowe, a nawet światła do wzrostu roślin. Na koniec odpowiemy na pytanie: „Czy naprawdę potrzebujesz oświetlenia o pełnym spektrum?” i „Jak możesz oświetlenie o pełnym spektrum „czy może być dla Ciebie korzystne w Twoim otoczeniu?”
Definicja diod LED „pełnego spektrum”
Kiedy dziś mówimy o popularnych diodach LED „pełnego spektrum”, ważne jest wyjaśnienie, co oznacza „pełne spektrum”. Prawdziwe „pełne spektrum” odnosi się do światła emitowanego ze źródła, które obejmuje całe spektrum od ultrafioletu (UV), światła widzialnego do podczerwieni (IR), naśladując pełne spektrum światła słonecznego (jak pokazano na rysunku 1).
To jest najbardziej kompleksowe „pełne spektrum” występujące w naturze. Jednak „pełne spektrum” LED, o którym większość ludzi mówi dzisiaj, to węższa definicja. W kontekście LED „pełne spektrum” odnosi się do światła emitowanego w zakresie światła widzialnego, które ściśle przypomina spektrum światła słonecznego w tym samym zakresie (jak pokazano na rysunku 2).
Części ultrafioletowe i podczerwone są wyłączone, głównie po to, aby uczynić diody LED o pełnym spektrum bardziej wykonalnymi do masowej produkcji. Dodanie UV i IR skomplikowałoby cały system pakowania i aplikacji, czyniąc produkcję na dużą skalę i praktyczne zastosowanie niemal niemożliwymi. Nawet przy uwzględnieniu tylko widzialnego spektrum, nie jest łatwo uzyskać diody LED o pełnym spektrum. Na przykład, aby uzyskać wysoką wskaźnik oddawania barw (CRI) blisko 100, wiele firm ma problem z poprawą wskaźnika CRI z 96 do 98, nie mówiąc już o osiągnięciu 99 lub więcej.
Rysunek 1: Pełne spektrum światła słonecznego (280 nm-4000 nm)
Rysunek 2: Widmo światła słonecznego w zakresie widzialnym (380 nm-780 nm)
Jak uzyskać diody LED o pełnym spektrum
Teoretycznie istnieją dwa główne sposoby na uzyskanie diod LED o pełnym spektrum: jeden polega na użyciu chipów, a drugi na użyciu luminoforów. Jeśli chodzi o chip, istnieją dwa główne sposoby: jeden polega na wzbudzeniu luminoforu przez chip, a drugi polega na użyciu samego chipa bez luminoforu. Jeśli chodzi o luminofor, musisz sparować luminofory z chipem i musisz wybrać różne długości fal emisji i wzbudzenia dla kombinacji. W sumie istnieją cztery główne sposoby na uzyskanie diod LED o pełnym spektrum:
1. Jednopasmowe, ekscytujące luminofory Blue Chip
Ta metoda jest podobna do zwykłego opakowania LED, ale dodaje się wiele luminoforów (np. zielony, żółty, czerwony, a nawet pomarańczowy, cyjan, niebieski). Chociaż może to wytworzyć światło zbliżone do pełnego spektrum, nadal występuje wyraźny szczyt światła niebieskiego. Ponadto wydajność luminoforów, takich jak cyjan i niebieski, jest stosunkowo niska, a światło w zakresie 470–510 nm może być nieobecne.
2. Dwupasmowe lub trójpasmowe niebieskie chipy z ekscytującymi luminoforami
Ta metoda ulepsza podejście jednopasmowe poprzez użycie dwupasmowego lub trójpasmowego niebieskiego chipa do wzbudzenia luminoforów o różnych długościach fal. Dwupasmowe chipy zazwyczaj wykorzystują dwa zakresy: 430-450 nm i 460-480 nm, podczas gdy chipy trójpasmowe wykorzystują trzy: 430-440 nm, 440-460 nm i 460-480 nm. Pozwala to na większą elastyczność w parowaniu chipów z luminoforami w celu lepszego dopasowania do widma światła słonecznego (jak pokazano na rysunku 3). Dzięki temu podejściu CRI może przekroczyć 98. Jednak ta metoda wymaga szerokiej gamy luminoforów, co utrudnia zapewnienie spójności i stabilności podczas produkcji masowej.
Rysunek 3: Widmo dwupasmowych i trójpasmowych diod LED o pełnym spektrum światła niebieskiego (dla porównania)
3. Chip UV Ekscytujące fosfory
Ta metoda ma niższą wydajność świetlną. Głównym powodem jest to, że większość dostępnych w handlu fosforów jest zaprojektowana do pracy z niebieskimi chipami, a nie z chipami UV, więc ich wydajność wzbudzenia jest znacznie niższa w zakresie UV. Ponadto chipy UV zwykle mieszczą się w zakresie 385-405 nm, co również ma niższą wydajność. Chociaż chipy UV mogą lepiej naśladować widmo światła słonecznego i unikać obecności niebieskiego światła o krótkiej długości fali (jak pokazano na rysunku 4), ta metoda ma wady. Na przykład chipy UV powodują większą degradację fosforów w czasie, co powoduje zmiany kolorów i problemy z temperaturą barwową. Światło UV uszkadza również materiały organiczne, takie jak enkapsulanty, zmniejszając Żywotność diod LED.
Rysunek 4: Widmo diod LED o pełnym spektrum UV (dla porównania)
4. Metoda łączenia wielu układów scalonych
Ta metoda łączy chipy emitujące niebieskie, cyjanowe, zielone, żółte i czerwone światło, aby uzyskać pełne spektrum. Chociaż może to działać w teorii, jest rzadziej stosowana ze względu na kilka wyzwań. Po pierwsze, chipy emitują światło o wąskich pasmach, co utrudnia osiągnięcie szerszego spektrum, jakie zapewniają luminofory. Ponadto wydajność chipów o różnych kolorach znacznie się różni, co utrudnia zrównoważenie mocy światła. Z czasem mogą również wystąpić zmiany koloru i temperatury z powodu różnych szybkości degradacji chipów.
Aby zapewnić wyraźniejsze porównanie, poniższa tabela podsumowuje cztery metody uzyskania diod LED o pełnym spektrum:
| Metoda wykonania | Wydajność: | CRI | Koszty: | Trudność pakowania | Całkowita wydajność | Rodzaj metody |
| Jednopasmowe, ekscytujące luminofory Blue Chip | Wysoki | Umiarkowany | Niski | Niski | Dobry | Chip pobudza fosfor |
| Podwójne/potrójne pasma Blue Chip Exciting Phosphors | Wysoki | Wysoki | Umiarkowany | Umiarkowany | bardzo dobry | Chip pobudza fosfor |
| Chip UV Ekscytujące fosfory | Niski | Wysoki | Wysoki | Niski | Słaby | Chip pobudza fosfor |
| Kombinacja wieloprocesorowa | Niski | Wysoki | Wysoki | Niski | Słaby | Chip (może dodawać fosfor) |
Zastosowania diod LED o pełnym spektrum
Teraz, gdy omówiliśmy metody uzyskiwania diod LED o pełnym spektrum, jak możemy je skutecznie zastosować? Jednym z kluczowych zagadnień jest temperatura barwowa. Światło słoneczne zmienia się w ciągu dnia i w różnych porach roku. Na przykład temperatura barwowa o wschodzie słońca wynosi około 2000K, w południe około 5000K, a o zachodzie słońca około 2300K. Dlatego diody LED o pełnym spektrum muszą być zaprojektowane tak, aby naśladować odpowiadające im widmo światła słonecznego przy różnych temperaturach barwowych, co można osiągnąć, stosując metody opisane powyżej.
W oparciu o powyższe wyjaśnienia, diody LED o pełnym spektrum można stosować w niemal każdej standardowej oprawie oświetleniowej, takiej jak oświetlenie domowe, oświetlenie zewnętrzne, oświetlenie przemysłowe, lampki biurkowe, paski LED o pełnym spektrum i nawet oświetlenie roślin. Konkretne zastosowania zależą w dużej mierze od ceny i akceptacji konsumentów. Obecnie najpowszechniejszym zastosowaniem są lampy biurkowe, często sprzedawane jako lampy o niskiej emisji niebieskiego światła, chroniące oczy i z regulowaną temperaturą barwową. Lampy te są droższe od standardowych lamp. Porównanie chińskich norm krajowych i wymagań CRI „certyfikacji pełnego spektrum” przedstawiono w tabeli 2. Jak widać w tabeli, chińska norma krajowa dla lamp biurkowych może być łatwo spełniona przez zwykłe źródła światła LED, podczas gdy certyfikacja pełnego spektrum wymaga bardziej zaawansowanej wydajności.
Tabela 2: Porównanie CRI lamp biurkowych
| Standardowa | Certyfikacja pełnego spektrum |
| Numer standardowy i nazwa | GB/T 9473-2022 „Wymagania eksploatacyjne dla lamp do czytania i pisania” |
| Wymagania CRI | Ogólny CRI: Ra ≥ 80 |
| Specjalny CRI: R9 > 0 |
Podsumowanie
Na podstawie powyższego wprowadzenia do technologii LED o pełnym spektrum, my, jako profesjonaliści z branży, musimy pomyśleć o: Czy obecne źródło światła „o pełnym spektrum” jest czymś, czego ludzie naprawdę potrzebują? Proszę, napisz do mnie lub zostaw komentarze, aby kontynuować dyskusję!
