แนวคิดของไฟ LED สเปกตรัมเต็มรูปแบบ

แนวคิดของไฟ LED สเปกตรัมเต็มรูปแบบ

เมื่อพูดถึง LED ฟูลสเปกตรัมที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในอุตสาหกรรมแสงสว่างในปัจจุบัน เราต้องพูดถึงแนวคิดของ 'ฟูลสเปกตรัม' ก่อน 'สเปกตรัมเต็ม' ที่แท้จริงหมายถึงแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงที่มีเส้นโค้งสเปกตรัมของความยาวคลื่นทั้งหมดตั้งแต่แสงอัลตราไวโอเลตไปจนถึงแสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงแสงอินฟราเรด นั่นคือสเปกตรัมที่สมบูรณ์ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ (ดังที่แสดงในสเปกตรัม เส้นโค้งในรูปที่ 1) ซึ่งเป็น 'สเปกตรัมเต็ม' ที่ครอบคลุมมากที่สุดเช่นกัน สิ่งที่พูดถึงมากที่สุดเกี่ยวกับไฟ LED แบบเต็มสเปกตรัมหมายถึง 'เต็มสเปกตรัม' ที่แคบกว่า ไฟ LED สเปกตรัมแบบเต็มหมายถึงแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง LED ในช่วงแสงที่มองเห็นได้ใกล้กับเส้นโค้งสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ในช่วงแสงที่มองเห็นได้ (ดังแสดงในรูปที่ 2)

ส่วนอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดจะถูกลบออก เหตุผลหลักในการถอดทั้งสองส่วนนี้คือเพื่อให้ LED แบบเต็มสเปกตรัมมีความเป็นไปได้ในการพัฒนาอุตสาหกรรม และทำให้ LED แบบเต็มสเปกตรัม 'เรียบง่าย' มากขึ้น หากคุณต้องการเพิ่มแสงอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดเพื่อสร้างสเปกตรัมเต็มรูปแบบที่ครอบคลุมอย่างแท้จริง โดยพื้นฐานแล้วไม่มีความเป็นไปได้ในการผลิตจำนวนมากและการใช้งานจริง เนื่องจากระบบบรรจุภัณฑ์ทั้งหมดและการใช้งานในภายหลังจะซับซ้อนและยากมาก แม้ว่าเราจะลบสเปกตรัมของแสงอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดออกทั้งหมด แต่ก็ค่อนข้าง 'ง่าย' ที่จะทำ แต่ในความเป็นจริงแล้วกลับไม่ง่ายขนาดนั้น ตัวอย่างเช่น เพื่อให้บรรลุ CRI แบบเต็มสเปกตรัม CRI จะต้องใกล้เคียงกับ 100 มาก อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันบริษัทหลายแห่งพบว่าเป็นเรื่องยากมากที่จะเพิ่ม CRI จาก 96 เป็น 98% ไม่ต้องพูดถึงการไปถึง 99 หรือแม้แต่สูงกว่า 99

รูปที่ 1 แสงแดดเต็มสเปกตรัม (280nm-4000nm)

รูปที่ 2 เส้นโค้งสเปกตรัมของแสงแดดในช่วงที่มองเห็นได้ (380nm-780nm)

วิธีการนำ LED แบบเต็มสเปกตรัมไปใช้

วิธีการใช้งาน LED แบบเต็มสเปกตรัม จากการวิเคราะห์ทางทฤษฎีสรุปได้ว่าไม่มีอะไรมากไปกว่าการเริ่มต้นจากสองทิศทางหลัก: ชิปและฟอสเฟอร์ ส่วนใหญ่แล้วการใช้ชิปมีสองวิธี วิธีหนึ่งคือการใช้ชิปเพื่อกระตุ้นฟอสเฟอร์ ในขณะที่อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ชิปโดยไม่ต้องเติมฟอสเฟอร์ สำหรับฟอสเฟอร์จะต้องใช้ร่วมกับชิปที่มีความยาวคลื่นการปล่อยและความยาวคลื่นการกระตุ้นที่แตกต่างกัน โดยทั่วไป มีสี่วิธีหลักในการใช้ไฟ LED แบบเต็มสเปกตรัม: วิธีแรก ใช้ชิปสีน้ำเงินย่านความถี่เดียวเพื่อกระตุ้นสารเรืองแสง; ประการที่ 2 ใช้ชิปสีน้ำเงินดูอัลแบนด์/ชิปสีน้ำเงินไตรแบนด์เพื่อกระตุ้นสารเรืองแสง ประการที่ 3 ใช้ชิปแสงสีม่วงเพื่อกระตุ้นสารเรืองแสง ประการที่ 4 ใช้ชิปหลายตัวรวมกัน ต่อไปนี้จะอธิบายสี่วิธีทีละวิธี

1. วิธีการใช้ชิปสีน้ำเงินแถบเดียวเพื่อกระตุ้นสารเรืองแสง โดยพื้นฐานแล้ววิธีการนี้เหมือนกับวิธีการบรรจุหีบห่อ LED ทั่วไป ความแตกต่างก็คือ เพื่อให้เส้นโค้งสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจาก LED ใกล้เคียงกับสเปกตรัมเต็ม จะมีการเพิ่มสารเรืองแสงหลายชนิด เช่น ผงสีเขียว ผงสีเหลือง ผงสีแดง และแม้แต่ผงสีส้ม ผงสีฟ้า ผงสีน้ำเงิน ฯลฯ แม้ว่าวิธีนี้จะสร้างเอฟเฟกต์ได้ใกล้เคียงกับสเปกตรัมเต็ม แต่ก็ยังมีจุดสูงสุดของแสงสีน้ำเงินที่ค่อนข้างเข้มอยู่ นอกจากนี้ เนื่องจากประสิทธิภาพการกระตุ้นแสงสีน้ำเงินต่ำของผงสีฟ้าและผงสีน้ำเงิน และปัญหาการดูดซึมกลับระหว่างฟอสเฟอร์ กราฟสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจะยังคงขาดแสงในช่วง 470-510 นาโนเมตร

2. วิธีการใช้ชิปแสงสีน้ำเงินแบบดูอัลแบนด์ / ชิปแสงสีน้ำเงินแบบสามแบนด์เพื่อกระตุ้นสารเรืองแสง วิธีนี้จะปรับปรุงผลกระทบของวิธีชิปแสงสีน้ำเงินแถบเดียวได้อย่างมาก ด้วยการจับคู่ความยาวคลื่นแสงสีน้ำเงินสูงและต่ำของชิปสีน้ำเงินดูอัลแบนด์ จากนั้นใช้ฟอสเฟอร์หลากหลายชนิด แสงที่หายไปในช่วง 470-510 นาโนเมตรสามารถชดเชยได้ ชิปสีน้ำเงินดูอัลแบนด์มักจะเลือกสองแบนด์ 430-450nm และ 460-480nm จากนั้นใช้ผงสีฟ้า 490-510nm, ผงสีเขียว 510-550nm, ผงสีเหลือง 550-580nm, ผงสีส้ม 580-600nm และสารเรืองแสงสีแดงเข้ม 630-660nm ชิปสีน้ำเงินแบบ 3 แบนด์มักจะใช้ชิปที่มี 3 แบนด์ผสมกัน ของ 430-440nm, 440-460nm และ 460-480nm สารละลายฟอสเฟอร์คล้ายกับสารละลายบลูชิปดูอัลแบนด์ วิธีนี้สามารถปรับแถบชิปและประเภทฟอสเฟอร์และอัตราส่วนได้อย่างยืดหยุ่นเพื่อให้ได้สเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใกล้เคียงกัน (ดังแสดงในรูปที่ 3) และดัชนีสี (CRI) สามารถเข้าถึงได้มากกว่า 98 อย่างไรก็ตาม โซลูชันนี้จำเป็นต้องเพิ่มสเปกตรัมจำนวนมาก ประเภทของฟอสเฟอร์ และระบบฟอสเฟอร์ที่มีความยาวคลื่นต่างกันก็อาจแตกต่างกันเช่นกัน สิ่งนี้จะทำให้ความต้องการบุคลากรในการจัดสัดส่วนฟอสเฟอร์สูงขึ้น และความเสถียรของอัตราส่วนและความสม่ำเสมอของแบทช์ของกระบวนการผลิตจำนวนมากก็จะยากต่อการควบคุมเช่นกัน ในปัจจุบัน ผู้ผลิตสารเรืองแสงบางรายจะผสมสารเรืองแสงตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปก่อนนำไปห่อหุ้มเพื่อใช้ วิธีนี้จะช่วยลดความยากในการผสมผงในการห่อหุ้มได้อย่างมาก แต่ควรสังเกตว่าสารฟอสเฟอร์ที่ผสมไว้ล่วงหน้าอาจมีการตกตะกอนและการแยกตัวระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา ส่งผลให้ผลการผสมไม่ดี สาเหตุหลักของปัญหาการตกตะกอนและการแยกตัวคือผู้ผลิตสารเรืองแสงจะผลิตสารเรืองแสงที่แตกต่างกันสองชนิดแยกกัน จากนั้นจึงผสมให้เข้ากัน เมื่อขนาดอนุภาคและการกระจายขนาดอนุภาคของฟอสเฟอร์ทั้งสองยังคงแตกต่างกัน ฟอสเฟอร์ที่มีขนาดอนุภาคใหญ่กว่าจะถูกจับตัว

รูปที่ 3 แสงสีน้ำเงินแบบดูอัลแบนด์และแสงสีน้ำเงินแบบสามแบนด์แบบเต็มสเปกตรัม (สำหรับการอ้างอิง)

3. วิธีที่ชิปแสงสีม่วงกระตุ้นสารเรืองแสง วิธีนี้มีประสิทธิภาพแสงค่อนข้างต่ำ สาเหตุหลักก็คือ โดยทั่วไปแล้วฟอสเฟอร์ในตลาดได้รับการพัฒนาเพื่อให้เข้ากับชิปแสงสีน้ำเงิน จุดที่สารเรืองแสงโตเต็มวัยมีประสิทธิภาพในการกระตุ้นสูงสุดมักจะอยู่ในแถบแสงสีน้ำเงิน แม้ว่าจะมีการกระตุ้นสูงสุดในช่วงแสงสีม่วง แต่ประสิทธิภาพในการกระตุ้นยังต่ำกว่ามาก นอกจากนี้ความยาวคลื่นของชิปแสงสีม่วงมักจะอยู่ในช่วง 385-405 นาโนเมตร และประสิทธิภาพของชิปเองก็ไม่สูงนัก ส่งผลให้ประสิทธิภาพแสงโดยรวมค่อนข้างต่ำ และต้นทุนของชิปแสงสีม่วงก็สูงขึ้น มากกว่าชิปแสงสีฟ้า อย่างไรก็ตาม สเปกตรัมที่สร้างโดยโซลูชันสเปกตรัมเต็มชิปแสงสีม่วงนั้นจริง ๆ แล้วสามารถใกล้เคียงกับสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และความอิ่มตัวของสเปกตรัมก็สูง ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงไม่ให้ปรากฏแสงสีน้ำเงินคลื่นสั้นด้วย (ดังแสดงในรูปที่ 4) . สิ่งหนึ่งที่ต้องสังเกตเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์สเปกตรัมแสงสีม่วงคือว่าในช่วงอายุและการใช้ผลิตภัณฑ์ในระยะยาว สารเรืองแสงจะถูกลดทอนลงมากขึ้นโดยการแผ่รังสีในระยะยาวและการกระตุ้นของแสงสีม่วง และมันคือ มีแนวโน้มที่จะมีการเบี่ยงเบนของสีและความผิดปกติของอุณหภูมิสีในระยะหลังมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโซลูชันชิปแสงสีน้ำเงิน นอกจากนี้ แสงสีม่วงจะทำให้วัสดุอินทรีย์ที่ใช้ในบรรจุภัณฑ์เสียหายมากขึ้น เช่น กาวสำหรับบรรจุภัณฑ์และวัสดุพลาสติกขายึด ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของ LED สั้นลง นอกจากนี้ หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน ไฟ LED สีม่วงอาจทำให้แสงสีม่วงรั่วไหล ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ

รูปที่ 4: เส้นโค้งสเปกตรัมแสงสีม่วงแบบเต็มสเปกตรัม (สำหรับการอ้างอิง)

4. การรวมชิปหลายตัว วิธีการนี้สามารถใช้ชิปสีน้ำเงิน ฟ้า เขียว เหลือง และแดงผสมกันเพื่อให้ได้สเปกตรัมเต็มรูปแบบ โดยหลักการแล้ว วิธีนี้ยังเหมาะสำหรับการได้แสงสีขาวแบบเต็มสเปกตรัม แต่ทำไมน้อยคนจึงใช้วิธีนี้เพื่อสร้างแสงสีขาวแบบเต็มสเปกตรัม อาจได้รับผลกระทบจากด้านต่อไปนี้ ประการแรก แสงที่ปล่อยออกมาจากชิปมักจะมีความกว้างครึ่งคลื่นแคบ และเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุผลของสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากวัสดุที่มีความกว้างครึ่งคลื่นกว้าง เช่น ฟอสเฟอร์ ประการที่สอง ประสิทธิภาพการแปลงแสงไฟฟ้าของชิปที่มีสีส่องสว่างต่างกันจะแตกต่างกันอย่างมาก ประสิทธิภาพการแปลงด้วยแสงไฟฟ้าของชิปแสงสีฟ้ามักจะสูงกว่า ในขณะที่ประสิทธิภาพการแปลงด้วยแสงไฟฟ้าของชิปประเภทอื่นๆ ค่อนข้างต่ำ ด้วยวิธีนี้จึงเป็นเรื่องยากที่จะปรับให้เข้ากับสภาวะสมดุลของสีอ่อนในแพ็คเกจเดียวกัน ประการที่สาม การลดทอนของชิปที่มีสีส่องสว่างต่างกันระหว่างอายุและการใช้งานจะแตกต่างกันมาก ชิปแสงสีน้ำเงินจะอ่อนลงอย่างช้าๆ และชิปแสงสีเหลืองและสีแดงจะอ่อนลงอย่างรวดเร็ว ด้วยวิธีนี้ การเบี่ยงเบนของสีและอุณหภูมิสีที่ผิดปกติจะเกิดขึ้นในช่วงอายุและการใช้งานในระยะยาว และเป็นการยากที่จะบรรลุผลการใช้งานที่ดี นอกจากนี้ วิธีการรวมหลายชิปยังสามารถเพิ่มฟอสเฟอร์เพื่อให้ได้สเปกตรัมเต็มรูปแบบ ซึ่งใกล้เคียงกับวิธีที่ชิปกระตุ้นฟอสเฟอร์ โดยปกติแล้ว วิธีการเพิ่มชิปหลายตัวลงในฟอสเฟอร์จะผสมได้ยากกว่า เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในสเปกตรัมและจุดสีจะได้รับผลกระทบจากชิปสีเรืองแสงอื่นๆ ในบรรจุภัณฑ์ด้วย

เพื่อให้เปรียบเทียบวิธีการติดตั้ง LED แบบเต็มสเปกตรัมทั้ง 4 วิธีข้างต้นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น โปรดดูตารางที่ 1 การเปรียบเทียบวิธีการติดตั้ง LED แบบเต็มสเปกตรัม

ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบวิธีการนำ LED ไปใช้แบบเต็มสเปกตรัม

วิธีการ	ประสิทธิภาพแสงสว่าง	ซีอาร์ไอ	ค่าใช้จ่าย	การห่อหุ้ม	ประสิทธิภาพที่ซับซ้อน	วิธีการตระหนักรู้
แบรนด์เดียวกระตุ้นสีน้ำเงิน	สูงกว่า	สูงกว่า	ต่ำกว่า	ต่ำกว่า	ดีกว่า	ชิป+สารเรืองแสง
การกระตุ้นสีน้ำเงินแบบ Dual-/tri-brand	สูง	สูง	ต่ำ	ต่ำ	ดี	ชิป+สารเรืองแสง
การกระตุ้นสีม่วง	ต่ำ	สูง	สูง	ต่ำ	ปกติ	ชิป+สารเรืองแสง
การกระตุ้นชิปหลายตัว	ต่ำกว่า	สูง	สูง	สูง	ปกติ	ชิป

การประยุกต์ใช้ไฟ LED สเปกตรัมเต็มรูปแบบ

หมายเหตุข้างต้นอธิบายวิธีการใช้ LED แบบเต็มสเปกตรัม แต่จะใช้ LED แบบเต็มสเปกตรัมได้อย่างไร นี่เป็นอีกคำถามที่สำคัญมาก ก่อนที่จะอธิบายการใช้สเปกตรัมเต็มรูปแบบ เราต้องชี้แจงให้ชัดเจนว่ามีพารามิเตอร์อื่นที่ต้องพิจารณาในการใช้แหล่งกำเนิดแสง LED นั่นก็คืออุณหภูมิสี แสงแดดจะแตกต่างกันไปในแต่ละช่วงเวลาของวันหรือในฤดูกาลที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิสีของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 2,000K เมื่อพระอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้า ประมาณ 5,000K ตอนเที่ยง และประมาณ 2,300K เมื่อพระอาทิตย์ตก ดังนั้น ไฟ LED แบบเต็มสเปกตรัมยังต้องพิจารณาบรรลุผลการปิดสเปกตรัมแบบเต็มสเปกตรัมจากเอฟเฟกต์แสงแดดที่อุณหภูมิสีที่สอดคล้องกันโดยอิงตามอุณหภูมิสีที่ต่างกัน แน่นอนว่าอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันแบบเต็มสเปกตรัมสามารถทำได้ด้วยวิธีข้างต้นเช่นกัน ชุดโซลูชันด้านเทคนิคถูกนำไปใช้กับ LED แบบเต็มสเปกตรัม

จากคำอธิบายข้างต้น เราทราบได้ว่าแหล่งกำเนิดแสง LED แบบเต็มสเปกตรัมสามารถใช้กับหลอดไฟทั่วไปได้เกือบทุกประเภท เช่น โคมไฟในครัวเรือนทั่วไป โคมไฟกลางแจ้ง โคมไฟส่องสว่างทางอุตสาหกรรม โคมไฟตั้งโต๊ะ ไฟส่องสว่างในโรงงาน ฯลฯ การใช้งานเฉพาะ ขึ้นอยู่กับราคาและการยอมรับของผู้คนมากกว่า ในปัจจุบัน ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการปลูกโคมไฟ โคมไฟตั้งโต๊ะ ฯลฯ ในฐานะมืออาชีพของคุณ: เราต้องพิจารณา: แหล่งกำเนิดแสงที่ดีในปัจจุบัน 'เต็มสเปกตรัม' ที่ผู้คนต้องการจริงๆ หรือไม่? หากคุณต้องการสื่อสารและพูดคุยกรุณาส่งข้อความส่วนตัวถึงเรา