Tehnologia LED cu spectru complet a devenit un cuvânt de moda în ultimii ani, mai ales când vine vorba de emularea luminii naturale a soarelui și de îmbunătățirea calității luminii. În acest articol, ne vom scufunda în lumea LED-urilor cu spectru complet, cum au apărut, cum sunt fabricate și unde sunt utilizate. Vom vorbi despre cum puteți obține LED-uri cu spectru complet, cu diferite combinații de cip și fosfor, despre provocările de a le produce și despre cum apar în produse precum lămpile de birou, iluminat industrial, și chiar lumini de creștere a plantelor. În cele din urmă, vom răspunde la întrebarea „Chiar aveți nevoie de iluminare cu spectru complet?” și „Cum se poate iluminare cu spectru complet te avantajează în mediul tău?”
Definiția LED-urilor „Full-Spectrum”.
Când vorbim despre popularele LED-uri cu „spectru complet” astăzi, este important să clarificăm ce înseamnă „spectru complet”. Adevăratul „spectru complet” se referă la lumina emisă de o sursă care acoperă întregul spectru de la ultraviolete (UV), lumina vizibilă, până la infraroșu (IR), imitând întregul spectru de lumină solară (așa cum se arată în Figura 1).
Acesta este cel mai cuprinzător „spectru complet” găsit în natură. Cu toate acestea, LED-ul „cu spectru complet” despre care vorbesc cei mai mulți oameni astăzi este o definiție mai restrânsă. În contextul LED-urilor, „spectrul complet” se referă la lumina emisă în intervalul de lumină vizibilă care seamănă foarte mult cu spectrul luminii solare din același interval (așa cum se arată în Figura 2).
Părțile ultraviolete și infraroșii sunt excluse, în principal pentru a face LED-urile cu spectru complet mai fezabile pentru producția de masă. Adăugarea UV și IR ar complica întregul sistem de ambalare și aplicație, făcând producția la scară largă și utilizarea practică aproape imposibilă. Chiar și cu doar spectrul vizibil inclus, nu este ușor să obțineți LED-uri cu spectru complet. De exemplu, pentru a atinge un nivel ridicat indice de redare a culorii (CRI) aproape de 100, multe companii se luptă să îmbunătățească CRI de la 96 la 98, cu atât mai puțin atingând 99 sau mai mult.
Figura 1: Spectru complet de lumină solară (280nm-4000nm)
Figura 2: Spectrul luminii solare în intervalul vizibil (380nm-780nm)
Cum să obțineți LED-uri cu spectru complet
În teorie, există două modalități principale de a obține LED-uri cu spectru complet: una este prin utilizarea cipurilor și cealaltă este prin utilizarea fosforilor. Pe partea de cip, există două moduri principale: una este cipul care excită fosforul, iar celălalt folosește cipul singur fără fosfor. În ceea ce privește fosforul, trebuie să asociați fosforii cu cipul și trebuie să selectați diferite lungimi de undă de emisie și excitare pentru combinație. În total, există patru modalități principale de a obține LED-uri cu spectru complet:
1. Fosfori interesanți Blue Chip cu o singură bandă
Această metodă este similară cu ambalajul LED obișnuit, dar se adaugă mai mulți fosfori (de exemplu, verde, galben, roșu sau chiar portocaliu, cyan, albastru). Deși acest lucru poate produce lumină aproape de spectrul complet, există totuși un vârf proeminent de lumină albastră. În plus, eficiența fosforilor precum cyan și albastru este relativ scăzută, iar lumina în intervalul 470-510 nm poate lipsi.
2. Fosfori emoționanți Blue Chip cu bandă duală sau triplă
Această metodă îmbunătățește abordarea cu o singură bandă prin utilizarea unui cip albastru cu bandă duală sau triplă pentru a excita fosfor pe diferite lungimi de undă. Cipurile cu bandă dublă folosesc de obicei două intervale: 430-450nm și 460-480nm, în timp ce cipurile cu bandă triplă folosesc trei: 430-440nm, 440-460nm și 460-480nm. Acest lucru permite mai multă flexibilitate în împerecherea cipurilor cu fosfor pentru a se potrivi mai bine cu spectrul luminii solare (după cum se arată în Figura 3). Cu această abordare, CRI poate depăși 98. Cu toate acestea, această metodă necesită o mare varietate de fosfori, ceea ce face mai dificilă asigurarea consistenței și stabilității în timpul producției de masă.
Figura 3: Spectrul de LED-uri cu spectru complet de lumină albastră cu bandă duală și triplă (pentru referință)
3. Fosfori excitanți cu cip UV
Această metodă are o eficiență luminoasă mai scăzută. Motivul principal este că majoritatea fosforilor disponibili comercial sunt proiectați să funcționeze cu cipuri albastre, nu cu cipuri UV, astfel încât eficiența lor de excitare este mult mai mică în domeniul UV. În plus, cipurile UV variază de obicei între 385-405 nm, care au, de asemenea, o eficiență mai mică. Deși cipurile UV pot imita mai îndeaproape spectrul luminii solare și pot evita prezența luminii albastre cu lungime de undă scurtă (după cum se arată în Figura 4), această metodă are dezavantaje. De exemplu, cipurile UV provoacă o degradare mai semnificativă a fosforilor în timp, ducând la schimbări de culoare și probleme de temperatură a culorii. Lumina UV dăunează, de asemenea, materialelor organice, cum ar fi încapsulanții, reducând Durata de viață a LED-ului.
Figura 4: Spectrul LED-urilor UV cu spectru complet (pentru referință)
4. Metoda de combinare cu mai multe cipuri
Această metodă combină cipurile care emit lumină albastră, cyan, verde, galbenă și roșie pentru a obține un spectru complet. Deși acest lucru poate funcționa în teorie, este mai puțin utilizat din cauza mai multor provocări. În primul rând, cipurile emit lumină cu lățimi de bandă înguste, ceea ce face dificilă atingerea spectrului mai larg pe care îl oferă fosforii. În plus, eficiența cipurilor diferite colorate variază foarte mult, ceea ce face dificilă echilibrarea ieșirii luminii. De-a lungul timpului, pot apărea schimbări de culoare și de temperatură din cauza ratelor diferite de degradare a chipsurilor.
Pentru a oferi o comparație mai clară, următorul tabel rezumă cele patru metode de realizare a LED-urilor cu spectru complet:
| Metodă | Eficiență: | CRI | Costat | Dificultate de ambalare | Performanța generală | Tipul metodei |
| Fosfori incitanți Blue Chip cu o singură bandă | Înalt | Moderat | Scăzut | Scăzut | Bun | Cipul excită fosforii |
| Fosfori incitanți Blue Chip cu bandă duală/trilă | Înalt | Înalt | Moderat | Moderat | Foarte bun | Cipul excită fosforii |
| Fosfori excitanți cu cip UV | Scăzut | Înalt | Înalt | Scăzut | Sărac | Cipul excită fosforii |
| Combinație cu mai multe cipuri | Scăzut | Înalt | Înalt | Scăzut | Sărac | Chip (Poate adăuga fosfor) |
Aplicații ale LED-urilor cu spectru complet
Acum că am acoperit metodele de realizare a LED-urilor cu spectru complet, cum le putem aplica în mod eficient? Un aspect cheie este temperatura culorii. Lumina soarelui se schimbă de-a lungul zilei și de-a lungul anotimpurilor. De exemplu, cel temperatura culorii la răsărit sunt în jur de 2000K, la prânz sunt în jur de 5000K, iar la apus sunt aproximativ 2300K. Prin urmare, LED-urile cu spectru complet trebuie să fie proiectate pentru a imita spectrul corespunzător al luminii solare la diferite temperaturi de culoare, ceea ce poate fi realizat folosind metodele descrise mai sus.
Pe baza explicației de mai sus, LED-urile cu spectru complet pot fi utilizate în aproape orice corp de iluminat standard, cum ar fi iluminatul de uz casnic, iluminatul exterior, iluminat industrial, lămpi de birou, benzi de led cu spectru complet și chiar iluminatul plantelor. Aplicațiile specifice depind în mare măsură de preț și de acceptarea consumatorilor. În prezent, lămpile de birou sunt cea mai comună aplicație, adesea comercializate ca lumină albastră scăzută, protectoare pentru ochi și reglabilă la temperatură de culoare. Aceste lămpi au un preț mai mare decât lămpile standard. Comparația dintre standardele naționale chineze și cerințele CRI de „certificare cu spectru complet” este prezentată în tabelul 2. După cum se vede în tabel, standardul național chinez pentru lămpile de birou poate fi îndeplinit cu ușurință de sursele de lumină LED obișnuite, în timp ce sursele de lumină cu spectru complet certificarea necesită performanțe mai avansate.
Tabelul 2: Comparația CRI pentru lămpile de birou
| Standard | Certificare cu spectru complet |
| Număr și nume standard | GB/T 9473-2022 „Cerințe de performanță pentru lămpile de citit și de scris” |
| Cerințe CRI | IRC general: Ra ≥ 80 |
| CRI special: R9 > 0 |
Concluzie
Pe baza introducerii de mai sus în tehnologia LED cu spectru complet, noi, ca profesioniști din industrie, trebuie să ne gândim la: Este sursa de lumină actuală „cu spectru complet” ceva de care oamenii chiar au nevoie? Vă rugăm să nu ezitați să-mi trimiteți un mesaj sau să lăsați comentarii pentru discuții suplimentare!
