近年來，全光譜 LED 技術已成為一個流行詞，特別是在模擬自然陽光和提高光品質方面。在本文中，我們將深入了解全光譜 LED 的世界，了解它們的產生、製造方法以及使用場合。我們將討論如何使用不同的晶片和螢光粉組合實現全光譜 LED、製造它們的挑戰以及它們如何出現在檯燈、 工業照明，甚至植物生長燈。最後，我們將回答這個問題：“您真的需要全光譜照明嗎？”以及「怎樣才能 全光譜照明 在你的環境中對你有好處嗎？
「全光譜」LED 的定義
當我們談論當今流行的「全光譜」LED 時，有必要澄清「全光譜」的含義。真正的「全光譜」是指光源發出的光覆蓋從紫外線 (UV)、可見光到紅外線 (IR) 的整個光譜，模仿太陽光的全光譜（如圖 1 所示）。
這是自然界中發現的最全面的「全譜」。然而，今天大多數人談論的「全光譜」LED 是一個更狹義的定義。在 LED 領域，「全光譜」是指在可見光範圍內發出的光，與同一範圍內的太陽光光譜非常相似（如圖 2 所示）。
排除了紫外線和紅外線部分，主要是為了讓全光譜LED更容易量產。添加紫外線和紅外線將使整個包裝系統和應用變得複雜，使得大規模生產和實際使用幾乎不可能。即使只包含可見光譜，實現全光譜 LED 並不容易。例如，要達到一個高 顯色指數（CRI） 接近 100 時，許多公司很難將 CRI 從 96 提高到 98，更不用說達到 99 或更高了。
圖 1：太陽光的全光譜（280nm-4000nm）
圖2：可見光範圍內的太陽光光譜（380nm-780nm）
如何實現全光譜 LED
理論上，實現全光譜LED主要有兩種方式：一是使用晶片，二是使用螢光粉。在晶片方面，主要有兩種方式：一種是晶片激發螢光粉，另一種是單獨使用晶片而不使用螢光粉。在螢光粉方面，您需要將螢光粉與晶片配對，並且需要為組合選擇不同的發射和激發波長。總的來說，實現全光譜 LED 有四種主要方法：
1. 單波段藍色晶片激發螢光粉
這種方法與普通LED封裝類似，但添加了多種螢光粉（例如綠色、黃色、紅色，甚至橙色、青色、藍色）。雖然這可以產生接近全光譜的光，但仍存在突出的藍光峰值。此外，青色和藍色等螢光粉的效率相對較低，並且可能會失去 470-510nm 範圍內的光。
2. 雙波段或三波段藍色晶片激發螢光粉
此方法透過使用雙波段或三波段藍色晶片來激發不同波長的螢光粉，從而改進了單波段方法。雙頻晶片通常使用兩個範圍：430-450nm 和 460-480nm，而三頻晶片使用三個範圍：430-440nm、440-460nm 和 460-480nm。這樣可以更靈活地將晶片與螢光粉配對，以更好地匹配太陽光光譜（如圖 3 所示）。採用此方法，顯色指數可以超過98。
圖3：雙頻和三頻藍光全光譜LED的光譜（僅供參考）
3. UV晶片激發螢光粉
這種方法的光效率較低。主要原因是大多數市售螢光粉被設計為與藍色晶片一起工作，而不是與紫外線晶片一起工作，因此它們的激發效率在紫外線範圍內要低得多。此外，UV 晶片的波長範圍通常為 385-405nm，效率也較低。雖然 UV 晶片可以更接近模擬太陽光光譜並避免短波長藍光的存在（如圖 4 所示），但這種方法也有缺點。例如，隨著時間的推移，紫外線晶片會導致螢光粉發生更嚴重的降解，從而導致色偏和色溫問題。紫外線也會損壞密封劑等有機材料，進而降低 LED的壽命.
圖4：UV全光譜LED的光譜（僅供參考）
4. 多晶片組合方法
這種方法結合了發射藍色、青色、綠色、黃色和紅色光的晶片以實現全光譜。雖然這在理論上是可行的，但由於存在一些挑戰，它不太常用。其一，晶片發出的光頻寬較窄，因此很難獲得螢光粉提供的更寬的光譜。此外，不同顏色晶片的效率差異很大，使得平衡光輸出變得具有挑戰性。隨著時間的推移，由於晶片的降解率不同，也可能會出現顏色變化和溫度變化。
為了提供更清晰的比較，下表總結了實現全光譜 LED 的四種方法：
| 選項 | 效率 | 顯色指數 | 價格 | 包裝難度 | 整體表現 | 方法類型 |
| 單波段藍色晶片激發螢光粉 | 高 | 中度 | 低 | 低 | 固德 | 晶片激發螢光粉 |
| 雙/三波段藍色晶片激發螢光粉 | 高 | 高 | 中度 | 中度 | 良好 | 晶片激發螢光粉 |
| UV 晶片激發螢光粉 | 低 | 高 | 高 | 低 | 差 | 晶片激發螢光粉 |
| 多晶片組合 | 低 | 高 | 高 | 低 | 差 | 晶片（可添加螢光粉） |
全光譜 LED 的應用
現在我們已經介紹了實現全光譜 LED 的方法，那麼我們如何有效地應用它們？一個關鍵的考慮因素是色溫。陽光在一天中和各個季節都會改變。例如， 色溫 日出時約2000K，中午約5000K，日落時約2300K。因此，需要設計全光譜LED來模擬不同色溫下相應的太陽光光譜，這可以使用上述方法來實現。
基於上述解釋，全光譜 LED 幾乎可用於任何標準照明燈具，例如家用照明、 戶外照明、工業照明、檯燈、 全光譜LED燈帶 乃至 植物照明。具體應用很大程度取決於價格和消費者接受度。目前，檯燈是最常見的應用，通常以低藍光、護眼、色溫可調為賣點。這些燈的價格高於標準燈。中國國家標準與「全光譜認證」CRI要求的對如表2所示。
表 2：檯燈的 CRI 比較
| 標準版 | 全譜認證 |
| 標準編號和名稱 | GB/T 9473-2022《讀寫燈性能要求》 |
| CRI 要求 | 一般顯色指數：Ra≥80 |
| 特殊顯色指數：R9 > 0 |
結語
基於上述全光譜LED技術的介紹，我們身為業界人士需要思考：現在的「全光譜」光源是人們真正需要的嗎？請隨時給我留言或發表評論以進一步討論！
