Kakšen spekter svetlobe proizvajajo LED?

Obstaja veliko različnih vrst svetlobnih virov, od navadne žarnice z žarilno nitko do sodobnejših inovacij, kot je LED. Vendar pa niso vsi od teh številnih svetlobnih virov enaki.

Poleg tega, da ustvarjajo svetlobo, ima vsak od njih posebne lastnosti, ena od njih so barve, ki jih oddajajo. To lahko imenujemo tudi edinstven svetlobni spekter vsakega človeka.

Barvna temperatura LED diode določa spekter svetlobe, ki jo oddaja. Spektralna porazdelitev 6000K LED bo drugačna od spektralne porazdelitve 3000K LED. 6000K LED bo večinoma oddajala modro in zeleno svetlobo, medtem ko bo 3000K LED ustvarila bolj tople barve, kot sta oranžna in rumena.

V nadaljevanju bomo označevali 4000K kot osnovo za barvo svetlobe LED in posledično njen svetlobni spekter kot osnovno obliko, saj ima popolnoma naravna LED brez kakršnih koli dodatkov ali sprememb približno to barvo svetlobe.

Spektralna porazdelitev LED pri 4000 K

Zdi se smiselno, da začnemo s 4000K LED, saj predstavlja temeljni temelj spektralnega diagrama.

Spekter pri 4000 K, kot je razvidno iz spodnje slike, se močno nagiba proti modremu koncu, hkrati pa oddaja zelo malo rdeče in zelene svetlobe. Ker je modra svetloba primarna sestavina hladnejših luči, je to tisto, kar daje LED hladno belo barvo.

Dejstvo, da so LED diode sestavljene iz več diod, je glavni razlog, zakaj so sploh hladno bele. Narejeni so tako, da uporabljajo diode RGB (rdeča, zelena in modra) za ustvarjanje bele svetlobe, ki je v tem primeru samo privzeto nastavljena na 4000K.

Alternativni način izdelave LED diod vključuje večinoma (če ne izključno) uporabo modrih LED diod in njihovo prevleko z raztopino na osnovi fosforja, da se poravna krivulja.

Ker je izhod modre svetlobe primarni vir svetlobe v tej strukturi LED, je to tisto, kar običajno povzroči nenormalno visoke vrhove v proizvodnji modre svetlobe.

Ko imate svetlobo v vseh barvah ali na vseh valovnih dolžinah, kot bi temu lahko natančneje rekli, se vse združijo, da tvorijo belo svetlobo, kar sploh deluje.

Kasneje v primerjavi boste videli, koliko se diagrami razlikujejo glede na to, koliko modre in rdeče oddajajo, kar je povezano z njihovo barvno temperaturo.

3000K LED spekter

Za tistimi z barvno temperaturo 4000K so 3000K LED morda najbolj razširjene, predvsem zaradi prijetnega rumenkastega odtenka, ki ga oddajajo.

Najprej bi morali preučiti, kaj razlikuje 3000K in 4000K LED med seboj, preden se poglobimo v spekter in njegove posebnosti. Ker že vemo, da je 4000K izhodiščna točka, so jo morali na nek način prilagoditi, da dosežejo svetlo barvo 3000K, kajne? Točno je.

Prisotnost fosforja je tisto, kar razlikuje 3000K od 4000K. Fosfor preprosto nanesemo na vrh vsake diode LED, kot je prikazano na tej sliki, da ga dodamo.

Tukaj je odlična ilustracija, kako uporabljajo fosfor za segrevanje svetlobe. Čeprav to ni glavni cilj, ima, ko se izvaja na ta način, ta učinek.

Edini resnični cilj tega je ravnovesje spektra za LED. To je smiselno, saj lahko vidite, kako ima grafika 4000K velik vrh v modri barvi, ostalo pa je v najboljšem primeru povprečje.

5000K plus LED spekter

Zdaj, ko vemo, kako ustvariti toplejše svetlobne temperature, kako se proizvajajo temperature 5000 K in nižje? To je zelo zanimivo, saj se glede na to, kako gledate, le malo razlikuje od načina izdelave 3000K.

Te razlike so pomembne med proizvodnim procesom. Rdeče, zelene in modre diode so bile vedno uravnotežene, da bi proizvedle belo svetlobo v vseh predhodnih barvah svetlobe. Medtem ko je malo drugače za vse, kar je 5000K in več.

Za njih bi namenoma oblikovali neuravnoteženo LED diodo. Pomeni, da bi bile posamezne RGB diode namenoma neenakomerno porazdeljene glede količine in/ali jakosti.

Uravnavajo diode RGB tako, da več kot imajo modre barve v mešanici RGB, hladnejša je svetloba, ki jo želite zaznati. To je odvisno od tega, kako visoko greste na Kelvinovi lestvici. Z drugimi besedami, preprosto pustijo, da modra preglasi rdečo in zeleno, čim višje greste, zaradi česar modra in modra barva postaneta bolj izraziti v svetli barvi.

To je mogoče storiti tudi z metodo, ki doda dodaten nabor modrih diod naenkrat, kar ustvari nekaj novega, imenovanega RGBB, namesto da poveča delež modrih diod v mešanici RGB.

Ker ima RGBB potencial za ohranjanje čistosti izhoda navadne bele svetlobe, bi imel prednost pred čistim RGB.

To je posledica dejstva, da sistem RGBB izvirnemu sistemu RGB samo doda več modre barve in ohrani harmonijo prvotnih RGB.

To pojasnjuje, zakaj sta rdeča in zelena razmeroma nizko na lestvici spektra, medtem ko modra skoči dramatično višje. Poleg tega, da so predmeti nekoliko modri, je zaradi tega tudi svetloba precej modra.

LED s celotnim spektrom

LED polnega spektra je drugačna vrsta LED od standardne strukture LED. Spektralno krivuljo sončne svetlobe naj bi posnemali s konstrukcijo LED polnega spektra.

Da bi to dosegli, se namesto običajne mešanice rumenkastega fosforja uporablja fosforna kombinacija različnih barv.

Posledično LED oddaja več barv in je bolj podobna sončni svetlobi, kot bi bila brez nje.

Uporaba v lučeh za rast je glavni razlog za vir svetlobe, ki posnema sončno svetlobo. Luči za rast so viri svetlobe, ki podpirajo rast rastlin tako, da dajejo rastlinam dovolj sončne svetlobe, kadar nimajo dovolj naravne sončne svetlobe ali je nimajo.

Uporabljajo se predvsem v obratih, ki so odvisni od pridelave hrane, saj so visoki pridelki ključni. Vendar pa se zaradi naraščajočega povpraševanja po lučeh za gojenje, namenjenih hiši, zdaj začenjajo pojavljati na dvoriščnih vrtovih.

Primerjava LED diod pri različnih Kelvinovih temperaturah (K)

Čeprav ni veliko razlik med temi LED diodami v primerjavi, obstaja nekaj stvari, za katere bi človek mislil, da so pomembne.

Temeljna razlika med temi različnimi viri svetlobe je, da oddajajo svetlobo, ki lahko izzove različne psihološke reakcije in čustva, zaradi česar niso primerni za isto uporabo.

4000K LED je bolj primeren za prostore, kjer sta mentalna budnost in koncentracija prednostni, kot so pisarne, medtem ko je 3000K LED veliko bolj primerna za domove in prostore, kjer je udobje pomembna.

Na enak način pa je uporaba česar koli 5000K plus redka, zlasti ko gre za notranjo opremo ali kaj drugega. Akvariji so ena tipičnih aplikacij za 10000K, vendar razen tega ni veliko drugih krajev, kjer bi jih lahko uporabili.

Vendar pa obstaja ena ključna razlika med 3000K in 4000K, ki je povezana s tehnološkimi zadevami. Če primerjate energetsko učinkovitost z dejansko svetlobno močjo, je to dejavnik.

Običajna praksa je merjenje številnih vrst svetlobnih virov z uporabo enote Lumen/Watt, kjer lumen predstavlja "količino svetlobe", ki jo vir svetlobe oddaja, vat pa predstavlja energijo, ki smo jo dovajali LED.

S tem v mislih je vredno omeniti, da bo naravna LED z barvo svetlobe 4000K bolj učinkovita (lumni/vat) kot LED z barvo svetlobe 3000K.

To je posledica prisotnosti fosforja v 3000K LED. To je zato, da lahko fosfor učinkovito absorbira del celotne svetlobe, ki jo oddaja LED.

To je smiselno, saj, kot smo že videli pri naknadno vgrajeni LED žarnici, fosfor fizično pokriva vse številne majhne diode.

Povzetek

Kljub dejstvu, da so LED diode običajno hladne, lahko ustvarijo svetlobo v celotnem spektru vidne svetlobe.

Toplejše LED diode morajo biti prevlečene s fosforjem, da ustvarijo toplejšo svetlobo, zato so hladne LED diode približno 5 odstotkov učinkovitejše pri pretvarjanju energije v svetlobo.