Τι Φάσμα Φωτός παράγουν τα LED;
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι πηγών φωτός, που κυμαίνονται από τον κοινό λαμπτήρα πυρακτώσεως έως πιο σύγχρονες καινοτομίες όπως το LED. Ωστόσο, δεν δημιουργούνται όλες αυτές οι πολλές πηγές φωτός ίσες.
Πέρα από τη δημιουργία φωτός, το καθένα από αυτά έχει ξεχωριστές ιδιότητες, ένα από τα οποία είναι τα χρώματα που εκπέμπουν. Αυτό μπορεί επίσης να αναφέρεται ως το μοναδικό φάσμα φωτός κάθε ατόμου.
Η θερμοκρασία χρώματος ενός LED καθορίζει το φάσμα του φωτός που εκπέμπει. Η φασματική κατανομή ενός LED 6000K θα είναι διαφορετική από εκείνη των LED 3000K. Ένα LED 6000K θα εκπέμπει κυρίως μπλε και πράσινο φως, ενώ ένα LED 3000K θα δημιουργήσει περισσότερα ζεστά χρώματα όπως το πορτοκαλί και το κίτρινο.
Θα αναφερθούμε στο εξής στο 4000K ως βάση για το χρώμα φωτός LED και κατά συνέπεια το φάσμα φωτός του ως βασική μορφή, καθώς ένα εντελώς φυσικό LED χωρίς προσθήκες ή τροποποιήσεις έχει ένα ανοιχτό χρώμα γύρω από αυτό.
Φασματική Κατανομή LED στα 4000 K
Φαίνεται λογικό να ξεκινάμε με το LED 4000K καθώς αποτελεί τη θεμελιώδη βάση του φασματικού διαγράμματος.
Το φάσμα στα 4000K, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, κλίνει πολύ προς το μπλε άκρο ενώ εκπέμπει επίσης πολύ λίγο κόκκινο και πράσινο φως. Καθώς το μπλε φως είναι το κύριο συστατικό των πιο ψυχρών φώτων, αυτό είναι που δίνει στο LED το ψυχρό λευκό του χρώμα.
Το γεγονός ότι τα LED αποτελούνται από πολλές διόδους είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο είναι αρχικά ψυχρό λευκό. Είναι κατασκευασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να χρησιμοποιούν διόδους RGB (κόκκινο, πράσινο και μπλε) για να παράγουν λευκό φως, το οποίο σε αυτήν την περίπτωση είναι απλώς 4000K.
Η εναλλακτική μέθοδος κατασκευής LED περιλαμβάνει τη χρήση σε μεγάλο βαθμό (αν όχι αποκλειστικά) μπλε διόδων LED και στη συνέχεια την επικάλυψη τους με ένα διάλυμα που βασίζεται σε φώσφορο για να ισιώσει την καμπύλη.
Καθώς η έξοδος μπλε φωτός είναι η κύρια πηγή φωτός σε αυτήν τη δομή LED, αυτό είναι που συνήθως οδηγεί σε ασυνήθιστα υψηλές κορυφές στην παραγωγή μπλε φωτός.
Όταν έχετε φως σε κάθε χρώμα, ή σε κάθε μήκος κύματος, όπως μπορείτε να το αποκαλέσετε πιο συγκεκριμένα, όλα συγκλίνουν μαζί για να δημιουργήσουν λευκό φως, όπως ακριβώς λειτουργεί εξαρχής.
Αργότερα στη σύγκριση, θα δείτε πόσο ποικίλλουν τα διαγράμματα ανάλογα με το πόσο μπλε και κόκκινο εκπέμπουν, το οποίο συνδέεται με τη θερμοκρασία χρώματός τους.
Φάσμα LED 3000K
Μετά από εκείνα με θερμοκρασία χρώματος 4000K, τα LED 3000K είναι ίσως τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα, κυρίως λόγω της ευχάριστης κιτρινωπής απόχρωσης που εκπέμπουν.
Θα πρέπει πρώτα να εξετάσουμε τι διακρίνει τα LED 3000K και 4000K το ένα από το άλλο πριν εμβαθύνουμε στο φάσμα και τις ιδιαιτερότητές του. Επειδή γνωρίζουμε ήδη ότι το 4000K είναι το σημείο εκκίνησης, πρέπει να το έχουν προσαρμόσει με κάποιο τρόπο για να φτάσουν σε ένα φωτεινό χρώμα 3000K, σωστά; Είναι ακριβές.
Η παρουσία του φωσφόρου είναι αυτό που διαφοροποιεί ένα 3000K από ένα 4000K. Ο φώσφορος απλώς εφαρμόζεται πάνω από κάθε μία από τις διόδους LED, όπως φαίνεται σε αυτό το σχήμα, για να το προσθέσετε.
Εδώ είναι μια εξαιρετική απεικόνιση του πώς χρησιμοποιούν το φωσφόρο για να ζεστάνουν το ανοιχτό χρώμα. Αν και δεν είναι ο κύριος στόχος, όταν εκτελείται με αυτόν τον τρόπο, έχει αυτόν τον αντίκτυπο.
Ο μόνος γνήσιος στόχος αυτού είναι απλώς να εξισορροπηθεί το φάσμα για το LED. Αυτό είναι λογικό αφού μπορείτε να δείτε πώς το γραφικό 4000K έχει μια μεγάλη κορυφή στο μπλε χρώμα, αλλά το υπόλοιπο είναι στην καλύτερη περίπτωση μέτριο.
5000K συν φάσμα LED
Τώρα που γνωρίζουμε πώς να παράγουμε θερμότερες θερμοκρασίες φωτός, πώς παράγονται θερμοκρασίες 5000K και κάτω; Αυτό είναι αρκετά ενδιαφέρον αφού, ανάλογα με το πώς το βλέπετε, διαφέρει από τον τρόπο που κατασκευάζετε τα 3000K μόνο ελαφρώς.
Αυτές οι διαφορές είναι σημαντικές κατά τη διαδικασία παραγωγής. Οι κόκκινες, πράσινες και μπλε δίοδοι ήταν πάντα ισορροπημένες για να παράγουν λευκό φως σε όλα τα προηγούμενα χρώματα φωτός. Ενώ είναι λίγο διαφορετικό για οτιδήποτε 5000K και πάνω.
Για αυτούς, θα σχεδιάζατε σκόπιμα μια ανισορροπημένη δίοδο LED. Σημαίνει ότι οι μεμονωμένες δίοδοι RGB θα κατανεμηθούν σκόπιμα άνισα ως προς την ποσότητα ή/και την ένταση.
Εξισορροπούν τις διόδους RGB έτσι ώστε όσο πιο μπλε ευνοούν στο μείγμα RGB, τόσο πιο ψυχρό θέλετε να γίνεται αντιληπτό το φως. Αυτό εξαρτάται από το πόσο ψηλά θα φτάσετε στην κλίμακα Kelvin. Με άλλα λόγια, απλώς αφήνουν το μπλε να ξεπεράσει το κόκκινο και το πράσινο όσο πιο ψηλά ανεβαίνετε, κάνοντας το μπλε και το μπλε χρώμα πιο εμφανή στο ανοιχτό χρώμα.
Αυτό μπορεί επίσης να γίνει με μια μέθοδο που προσθέτει ένα επιπλέον σύνολο μπλε διόδων ταυτόχρονα, δημιουργώντας κάτι νέο που ονομάζεται RGBB, αντί να αυξάνει την αναλογία των μπλε διόδων στο μείγμα RGB.
Επειδή το RGBB έχει τη δυνατότητα να διατηρήσει την καθαρότητα της εξόδου του συνηθισμένου λευκού φωτός, θα ήταν προτιμότερο από το καθαρό RGB.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα σύστημα RGBB προσθέτει απλώς περισσότερο μπλε στο αρχικό σύστημα RGB, διατηρώντας την αρμονία των αρχικών RGB.
Αυτό εξηγεί γιατί το κόκκινο και το πράσινο είναι σχετικά χαμηλά στο διάγραμμα φάσματος ενώ το μπλε πηδά δραματικά υψηλότερα. Μαζί με το να φαίνονται τα αντικείμενα κάπως μπλε, αυτό κάνει επίσης το φως να φαίνεται αρκετά μπλε.
LED πλήρους φάσματος
Το LED πλήρους φάσματος είναι ένα διαφορετικό είδος LED από την τυπική δομή LED. Η φασματική καμπύλη του ηλιακού φωτός προορίζεται να αναπαραχθεί με την κατασκευή του LED πλήρους φάσματος.
Για να επιτευχθεί αυτό, χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός φωσφόρου διαφόρων χρωμάτων αντί του πιο τυπικά χρησιμοποιούμενου κιτρινωπού μίγματος φωσφόρου.
Το LED εκπέμπει περισσότερα χρώματα ως αποτέλεσμα, μοιάζοντας σχεδόν με το φως του ήλιου από ό,τι χωρίς.
Η χρήση σε φώτα ανάπτυξης είναι ο κύριος λόγος για την ύπαρξη μιας πηγής φωτός που μπορεί να μιμείται την ηλιοφάνεια. Τα φώτα ανάπτυξης είναι πηγές φωτός που υποστηρίζουν την ανάπτυξη των φυτών δίνοντας στα φυτά αρκετό φως σαν ηλιοφάνεια όταν δεν λαμβάνουν επαρκή ή καθόλου φυσικό ηλιακό φως.
Χρησιμοποιούνται κυρίως σε εγκαταστάσεις που εξαρτώνται από την παραγωγή τροφίμων, καθώς οι υψηλές αποδόσεις είναι ζωτικής σημασίας. Ωστόσο, λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για φώτα ανάπτυξης που έχουν σχεδιαστεί για το σπίτι, αρχίζουν τώρα να εμφανίζονται στους κήπους της πίσω αυλής.
Σύγκριση LED σε διάφορες θερμοκρασίες Kelvin (K)
Αν και δεν υπάρχουν πολλές διακρίσεις μεταξύ αυτών των LED σε σύγκριση, υπάρχουν μερικά πράγματα που θα πίστευε κανείς ότι είναι σημαντικά.
Η θεμελιώδης διάκριση μεταξύ αυτών των διαφόρων πηγών φωτός είναι ότι εκπέμπουν φως που μπορεί να προκαλέσει διάφορες ψυχολογικές αντιδράσεις και συναισθήματα, καθιστώντας τις ακατάλληλες για τις ίδιες χρήσεις.
Ένα LED 4000K είναι καλύτερα κατάλληλο για χώρους όπου η πνευματική εγρήγορση και η συγκέντρωση είναι προτεραιότητες, όπως τα γραφεία, ενώ ένα LED 3000K είναι πολύ πιο κατάλληλο για σπίτια και χώρους όπου η άνεση είναι ανησυχητική.
Με τον ίδιο τρόπο, όμως, η χρήση οτιδήποτε 5000K plus είναι σπάνια, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για εσωτερική διακόσμηση ή οτιδήποτε άλλο για αυτό το θέμα. Τα ενυδρεία είναι μια τυπική εφαρμογή για 10000K, αλλά εκτός από αυτό, δεν υπάρχουν πολλά άλλα μέρη που μπορεί να χρησιμοποιηθούν.
Ωστόσο, υπάρχει μια κρίσιμη διάκριση που πρέπει να γίνει μεταξύ 3000K και 4000K, και έχει να κάνει με τεχνολογικά θέματα. Εάν συγκρίνετε την ενεργειακή απόδοση με την πραγματική απόδοση φωτός, αυτός είναι ο παράγοντας.
Είναι συνήθης πρακτική η μέτρηση πολλών τύπων πηγών φωτός χρησιμοποιώντας τη μονάδα Lumen/Watt, όπου ένας αυλός αντιπροσωπεύει την "ποσότητα φωτός" που εκπέμπει μια φωτεινή πηγή και ένα βατ αντιπροσωπεύει την ενέργεια που έχουμε δώσει στο LED.
Έχοντας αυτό κατά νου, είναι αξιοσημείωτο να σημειωθεί ότι ένα φυσικό LED με ανοιχτόχρωμο χρώμα 4000K θα είναι πιο αποτελεσματικό (lumen/watt) από ένα LED με ανοιχτόχρωμο χρώμα 3000K.
Αυτό οφείλεται στην παρουσία φωσφόρου στο LED 3000K. Αυτό γίνεται έτσι ώστε ο φώσφορος να μπορεί να απορροφήσει αποτελεσματικά μέρος του συνολικού φωτός που εκπέμπει το LED.
Αυτό είναι λογικό αφού, όπως έχουμε ήδη δει με τον εκ των υστέρων βολβό LED, ο φώσφορος καλύπτει φυσικά όλες τις πολλές μικρές διόδους.
Περίληψη
Παρά το γεγονός ότι τα LED είναι συνήθως κρύα, μπορούν να παράγουν φως σε όλο το φάσμα του ορατού φωτός.
Τα θερμότερα LED πρέπει να επικαλυφθούν με φώσφορο για να παράγουν θερμότερο φως, επομένως τα ψυχρά LED είναι περίπου 5 τοις εκατό πιο αποτελεσματικά στη μετατροπή της ενέργειας σε φως.
