Full-spectrum LED technológia sa stala v posledných rokoch módnym slovom, najmä pokiaľ ide o emuláciu prirodzeného slnečného svetla a zlepšenie kvality svetla. V tomto článku sa ponoríme do sveta plnospektrálnych LED diód, ako vznikli, ako sa vyrábajú a kde sa používajú. Povieme si o tom, ako môžete dosiahnuť plnospektrálne LED diódy s rôznymi kombináciami čipov a fosforu, o výzvach ich výroby a o tom, ako sa objavujú v produktoch, ako sú stolové lampy, priemyselné osvetleniea dokonca aj svetlá na rast rastlín. Nakoniec odpovieme na otázku: „Naozaj potrebujete plnospektrálne osvetlenie? a „Ako môže plnospektrálne osvetlenie prospievať vám vo vašom prostredí?“
Definícia „Full-Spectrum“ LED diód
Keď dnes hovoríme o populárnych „plnospektrálnych“ LED diódach, je dôležité objasniť, čo znamená „plnospektrálne“. Skutočné „úplné spektrum“ sa vzťahuje na svetlo vyžarované zo zdroja, ktorý pokrýva celé spektrum od ultrafialového (UV), viditeľného svetla až po infračervené (IR), pričom napodobňuje celé spektrum slnečného svetla (ako je znázornené na obrázku 1).
Toto je najkomplexnejšie „plné spektrum“, ktoré sa nachádza v prírode. Avšak „celospektrálna“ LED, o ktorej dnes väčšina ľudí hovorí, je užšia definícia. V kontexte LED sa „úplné spektrum“ vzťahuje na svetlo vyžarované v rozsahu viditeľného svetla, ktoré sa veľmi podobá spektru slnečného svetla v rovnakom rozsahu (ako je znázornené na obrázku 2).
Ultrafialové a infračervené časti sú vylúčené, hlavne preto, aby sa celospektrálne LED diódy stali vhodnejšími pre sériovú výrobu. Pridanie UV a IR by skomplikovalo celý systém balenia a aplikáciu, čím by bola výroba vo veľkom meradle a praktické využitie takmer nemožné. Aj keď je zahrnuté iba viditeľné spektrum, nie je ľahké dosiahnuť plnospektrálne LED diódy. Napríklad dosiahnuť vysokú index podania farieb (CRI) takmer 100, mnohé spoločnosti sa snažia zlepšiť CRI z 96 na 98, nehovoriac o dosiahnutí 99 alebo vyššie.
Obrázok 1: Celé spektrum slnečného svetla (280nm-4000nm)
Obrázok 2: Spektrum slnečného svetla vo viditeľnom rozsahu (380nm-780nm)
Ako dosiahnuť plnospektrálne LED diódy
Teoreticky existujú dva hlavné spôsoby, ako dosiahnuť plnospektrálne LED diódy: jeden je pomocou čipov a druhým je použitie fosforu. Na strane čipu existujú dva hlavné spôsoby: jeden je excitáciou fosforu čipom a druhým je použitie samotného čipu bez fosforu. Na strane fosforu je potrebné spárovať fosfor s čipom a pre kombináciu je potrebné zvoliť rôzne vlnové dĺžky vyžarovania a budenia. Celkovo existujú štyri hlavné spôsoby, ako dosiahnuť plnospektrálne LED diódy:
1. Jednopásmové vzrušujúce fosfory Blue Chip
Tento spôsob je podobný ako pri obyčajnom balení LED, ale pridáva sa viacero fosforov (napr. zelená, žltá, červená alebo dokonca oranžová, azúrová, modrá). Hoci to môže produkovať svetlo blízke plnému spektru, stále existuje výrazný vrchol modrého svetla. Okrem toho je účinnosť fosforov, ako je azúrová a modrá, relatívne nízka a svetlo v rozsahu 470-510 nm môže chýbať.
2. Dual-band alebo Triple-band Blue Chip Exciting Phosphors
Táto metóda zlepšuje jednopásmový prístup použitím dvojpásmového alebo trojpásmového modrého čipu na excitáciu fosforov naprieč rôznymi vlnovými dĺžkami. Dvojpásmové čipy zvyčajne používajú dva rozsahy: 430-450nm a 460-480nm, zatiaľ čo trojpásmové čipy používajú tri: 430-440nm, 440-460nm a 460-480nm. To umožňuje väčšiu flexibilitu pri párovaní čipov s fosformi, aby lepšie zodpovedali spektru slnečného svetla (ako je znázornené na obrázku 3). S týmto prístupom môže CRI prekročiť 98. Táto metóda však vyžaduje širokú škálu fosforov, čo sťažuje zabezpečenie konzistencie a stability počas hromadnej výroby.
Obrázok 3: Spektrum dvojpásmových a trojpásmových plne spektrálnych LED diód modrého svetla (pre referenciu)
3. UV čip vzrušujúce fosfory
Táto metóda má nižšiu svetelnú účinnosť. Hlavným dôvodom je, že väčšina komerčne dostupných luminoforov je navrhnutá tak, aby pracovala s modrými čipmi, nie s UV čipmi, takže ich excitačná účinnosť je v UV oblasti oveľa nižšia. Navyše, UV čipy sa zvyčajne pohybujú v rozmedzí od 385 do 405 nm, ktoré majú tiež nižšiu účinnosť. Hoci UV čipy môžu lepšie napodobňovať spektrum slnečného svetla a vyhnúť sa prítomnosti modrého svetla s krátkou vlnovou dĺžkou (ako je znázornené na obrázku 4), táto metóda má nevýhody. Napríklad UV čipy spôsobujú v priebehu času výraznejšiu degradáciu fosforu, čo vedie k farebným posunom a problémom s teplotou farieb. UV svetlo tiež poškodzuje organické materiály, ako sú zapuzdrené látky, čím sa znižuje Životnosť LED.
Obrázok 4: Spektrum UV plnospektrálnych LED (pre referenciu)
4. Metóda kombinácie viacerých čipov
Táto metóda kombinuje čipy vyžarujúce modré, azúrové, zelené, žlté a červené svetlo na dosiahnutie plného spektra. Aj keď to teoreticky môže fungovať, používa sa to menej často kvôli niekoľkým výzvam. Po prvé, čipy vyžarujú svetlo s úzkymi šírkami pásma, čo sťažuje dosiahnutie širšieho spektra, ktoré poskytujú fosfory. Okrem toho sa účinnosť rôznych farebných čipov značne líši, čo sťažuje vyváženie svetelného výkonu. V priebehu času môžu tiež nastať farebné posuny a zmeny teploty v dôsledku rôznych rýchlostí degradácie čipov.
Aby sme poskytli jasnejšie porovnanie, nasledujúca tabuľka sumarizuje štyri spôsoby dosiahnutia plnospektrálnych LED:
| Metóda | Účinnosť | CRI | Náklady | Obtiažnosť balenia | Celkový výkon | Typ metódy |
| Jednopásmové vzrušujúce fosfory Blue Chip | vysoký | Stredne | Nízky | Nízky | dobrý | Čip vzrušuje fosfory |
| Dvoj-/trojpásmové modré čipy vzrušujúce fosfory | vysoký | vysoký | Stredne | Stredne | veľmi dobré | Čip vzrušuje fosfory |
| UV čip vzrušujúce fosfory | Nízky | vysoký | vysoký | Nízky | chudobný | Čip vzrušuje fosfory |
| Viacčipová kombinácia | Nízky | vysoký | vysoký | Nízky | chudobný | Čip (môže pridať fosfor) |
Aplikácie Full-Spectrum LED
Teraz, keď sme pokryli metódy na dosiahnutie plnospektrálnych LED diód, ako ich môžeme efektívne aplikovať? Jedným z kľúčových faktorov je teplota farby. Slnečné svetlo sa mení počas dňa a v rôznych ročných obdobiach. Napríklad, teplota farby pri východe slnka je okolo 2000 K, na poludnie je to okolo 5000 K a pri západe slnka je to okolo 2300 K. Preto je potrebné, aby boli LED diódy s plným spektrom navrhnuté tak, aby napodobňovali zodpovedajúce spektrum slnečného svetla pri rôznych teplotách farieb, čo je možné dosiahnuť pomocou vyššie opísaných metód.
Na základe vyššie uvedeného vysvetlenia možno plnospektrálne LED diódy použiť takmer v akomkoľvek štandardnom svietidle, ako je osvetlenie domácnosti, vonkajšie osvetlenie, priemyselné osvetlenie, stolové lampy, LED pásy s plným spektrom a dokonca aj osvetlenie rastlín. Špecifické aplikácie závisia vo veľkej miere od ceny a prijatia spotrebiteľom. V súčasnosti sú stolové lampy najbežnejšou aplikáciou, často predávané ako svetlo s nízkym modrým svetlom, chrániace oči a nastaviteľná teplota farieb. Tieto svietidlá sú drahšie ako štandardné svietidlá. Porovnanie medzi čínskymi národnými normami a požiadavkami CRI „celospektrálnej certifikácie“ je uvedené v tabuľke 2. Ako je vidieť v tabuľke, čínsku národnú normu pre stolové lampy možno ľahko splniť bežnými LED svetelnými zdrojmi, zatiaľ čo celospektrálne certifikácia vyžaduje pokročilejší výkon.
Tabuľka 2: Porovnanie CRI pre stolové lampy
| štandard | Celospektrálna certifikácia |
| Štandardné číslo a meno | GB/T 9473-2022 „Požiadavky na výkon lámp na čítanie a písanie“ |
| Požiadavky CRI | Všeobecné CRI: Ra ≥ 80 |
| Špeciálne CRI: R9 > 0 |
Záver
Na základe vyššie uvedeného úvodu do celospektrálnej LED technológie sa my, ako profesionáli v tomto odvetví, musíme zamyslieť nad: Je súčasný „celospektrálny“ svetelný zdroj niečo, čo ľudia skutočne potrebujú? Neváhajte mi napísať správu alebo zanechať komentáre pre ďalšiu diskusiu!
