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都是全光谱,首尔的技术路线有何异同?

吴森 · 2018-08-13
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全光谱,指的是光谱中包含紫外光、可见光、红外光的光谱曲线,并且在可见光部分中各波段的比例与阳光近似,显色指数接近于100的光谱。太阳光的光谱可以称作全光谱, LED光源的全光谱研发,在国际上已持续多年,目前技术主要在于研发可见光部分的各波段做到连续光谱。

全光谱的定义:

全光谱,指的是光谱中包含紫外光、可见光、红外光的光谱曲线,并且在可见光部分中各波段的比例与阳光近似,显色指数接近于100的光谱。太阳光的光谱可以称作全光谱, LED光源的全光谱研发,在国际上已持续多年,目前技术主要在于研发可见光部分的各波段做到连续光谱。


参考光源:太阳光谱

为什么需要研发全光谱LED:

1) 传统的LED主要依靠450nm附近的蓝光芯片激发荧光粉形成白光。因蓝光辐射的峰值波长与视网膜蓝光伤害特征曲线有比较大的重合,所以过多的蓝光用于照明和电子设备,会对人的生理、心理和视神经等产生一系列影响。同时在某些波段与太阳光谱的偏离也会会引起生理上的影响。

2) 在通用LED照明领域人们开始重视对光品质的追求,即对颜色的还原力,饱和度,和颜色失真度的衡量成为重要的关注点。

3) 目前市面上的LED光源所搭配使用的LED荧光粉在450-460nm的蓝光下激发时,这部分波长强度过高,同时缺少480nm-505nm的蓝绿光和660nm-700nm的深红光,因此需要全光谱LED来修正各个波段的比例。


传统LED和太阳光谱之间差异较大

目前市场上的全光谱LED技术

1) 大部分的全光谱LED仍旧采用450-460nm蓝光激发的方式,通过改善荧光粉提高显色指数和光效,目前显色指数Ra可达到97~98,但依然表现为高强度的蓝色波峰,只是荧光粉的覆盖波段比普通LED更宽泛以提高Ra和R9,光谱的连续性并不完美,各波段的强度比例与太阳光之间存在很大差异。其主要产品应用在于商业照明和植物照明,主打显指牌。

代表厂家:大多数的全光谱LED制造商


典型的全光谱LED

2) 真正追求接近太阳光谱的LED(可称为自然光谱LED):理论上用紫外芯片,紫光芯片或者蓝光芯片都可以实现接近太阳光的光谱,其原理在于激发RGB多色荧光粉以实现连续光谱,而不像双色荧光粉那样缺少蓝绿光和深红光的覆盖。

为最大限度地接近太阳光谱,需要使芯片辐射强度和激发荧光粉效率达到平衡。目前用蓝光芯片激发的所谓全光谱LED因为效率的原因都在光谱中留下了一个尖锐的蓝峰。首尔半导体用紫光芯片激发RGB三色荧光粉则实现了与太阳光谱的最大接近,不仅实现高还原度,高饱和度,而且避免了短波蓝峰的出现。得益于荧光粉的转换效率,其光效虽然比传统LED要低,但相比传统高显指(Ra>95, R9>90) LED光效非常接近,在5000K色温可达120lm/W, 且后续提升空间较大。

代表厂家: 首尔半导体SunLike


首尔半导体SunLike LED光谱接近太阳光

全光谱LED的应用市场

由于激发原理和荧光粉材料的不同,上述两种全光谱LED的应用市场也不同。

第1)类LED强调了光品质,但因为与人体非视觉感光曲线并不匹配,因此主要的市场在于商业照明等注重光色品质的应用上。

第2)类产品不仅能提高光品质,更因为与太阳光谱的类似度,在降低蓝光视网膜危害,提高人体警觉性,调节昼夜节律等方面均有积极的作用。据韩国首尔大学医学院生物信息研究室的临床研究结果显示:使用充分反映自然光条件的SunLike产品时,眼睛的疲劳强度比使用一般LED照明时大幅下降,同时睡眠质量得到明显改善。 由此可见,真正的自然光LED不仅可用于博物馆照明,摄影照明等对光品质有极端要求的应用,在护眼照明,教育照明,办公照明以至于家居照明等以人为本的照明应用上有巨大的市场空间。

一些疑问

针对全光谱和自然光LED的出现,市场上也出现了一些不同的声音。比较典型的疑问有

>>太阳光谱一定是最好的吗?

人类对光的适应是几百万年进化而来的。人的生理结构和光对人的生物学效应(视觉效应和非视觉效应)已经适应了太阳光,因此人类昼夜节律的调节,皮质醇和褪黑素的分泌都是基本太阳光而形成。用LED模拟太阳光谱是回归自然的一种做法。

>>既然太阳光是好的,为什么我们夏天出门还要打伞?为什么我们不在烈日下看书?

光谱和光强是两个概念。光谱(尤其是相对光谱)显示了光线中不同波段能量的分配,而光强(更确切地说是辐射通量)是一个绝对值,太强容易对眼睛和健康产生危害。照明是光谱,光强,光分布的综合应用,同样的光谱曲线可以实现不同的光强,这是可以调节的,没有照明设计师会把照明设计到烈日炎炎的强度。

最后,日常生活中太阳光进入室内之后会减小强度,并滤掉一部分红外和紫外光线。SunLike即是在模拟室内自然光的光谱。

室外太阳光经釉化后(减少紫外,长波段红光)形成室内自然光

>>紫光芯片会产生紫外的危害吗?

紫光芯片波段通常在405-420nm,与紫外光<380nm的波段相差较远。SunLike LED 在100-400nm的紫外波段辐射能量<15mW/lm, 能够满足要求最严苛的博物馆照明标准,即使照射文物也没有影响。

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2004年毕业于上海交通大学,获物理学硕士学位,加入飞利浦流动显示系统,担任光学研发工程师。2007年加入欧司朗光电半导体,先后担任应用工程师,市场部经理,大中华区照明事业部市场部负责人等职位。2018年1月加入首尔半导体,现任全球市场部副总裁。在LED行业工作逾14年,在LED封装与照明行业具有丰富经验,对于通用照明,健康照明等领域的技术和市场趋势具有深刻理解。
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