“全光谱”LED的概念
讲到当前照明行业最热门的“全光谱”LED，那就要先讲讲“全光谱”的概念。真正的“全光谱”是指光源发出的光包含从紫外光-可见光-红外光范围内所有波长的光谱曲线，也就是太阳所发出来的完整的光谱（如图1所示的光谱曲线），这也是大自然中最全面的“全光谱”。而大家讲得最多的“全光谱”LED灯珠指的是更狭义一点的“全光谱”，LED“全光谱”指的是LED灯珠发出的光在可见光范围内接近太阳在可见光范围内所发出的光谱曲线（如图2所示）。去掉了紫外光和红外光两部分，去掉这两部分的主要原因是让全光谱LED具备产业化的可能性，让全光谱LED灯珠做起来更“简单”。如果要想加上紫外光和红外光来做真正的全面全光谱的话，基本是没有量产和实际应用的可能性，因为整个LED封装系统和后续的应用会变得非常复杂和异常困难。就算是去掉紫外光和红外光的全光谱，做起来相对“简单”实际也不那么简单，比如要做到全光谱显指就必须做到非常接近100，而目前很多公司想把显指从96做到98%都感觉非常困难了，更不要说把显指做到99甚至超过99。
图1 太阳光完整光谱曲线（280nm-4000nm）
图2 太阳光在可见光范围内的光谱曲线（380nm-780nm）
全光谱LED的实现方式
LED灯珠实现全光谱的方式可以从理论分析得出，无非就是从芯片和荧光粉两个大方向着手来做。芯片方面主要是有两个方式，一个是芯片激发荧光粉，另一个是只用芯片不加荧光粉。而荧光粉的话就必须要和芯片配合来使用了，不同发射波长和激发波长来搭配组合。综合来看全光谱LED灯珠的实现方式主要有四种：一是单波段蓝光芯片激发荧光粉的方式；二是双波段蓝光芯片/三波段蓝光芯片激发荧光粉的方式；三是紫光芯片激发荧光粉的方式；四是多种芯片组合的方式。以下对这四种方式逐一展开来详细说明。
一、单波段蓝光芯片激发荧光粉的方式。这种方式跟普通的LED封装方式基本一致，区别就在于为了让LED发出的光谱曲线接近全光谱，会添加多种荧光粉，如绿粉、黄粉、红粉，甚至会添加橙粉、青绿粉、蓝粉等。这种方式虽然也能做出接近全光谱的效果，但是依然会存在比较强的蓝光波峰，另外由于青绿粉和蓝粉的蓝光激发效率很低和存在荧光粉之间的重吸收问题，所发出来的光谱曲线还是会缺失470-510nm范围内的光。
二、双波段蓝光芯片/三波段蓝光芯片激发荧光粉的方式。这种方式相对单波段蓝光芯片的方式效果会有很大的提升。通过双波段蓝光芯片高低蓝光波长搭配，再配合使用多种荧光粉，可以弥补470-510nm范围内所缺失的光。双波段蓝光芯片通常选择430-450nm和460-480nm两个波段范围，再搭配使用490-510nm的青绿粉、510-550nm的绿粉、550-580nm的黄粉、580-600nm的橙粉和630-660nm的深红色荧光粉。三波段蓝光芯片通常选择430-440nm、440-460nm和460-480nm三个波段范围的芯片组合使用，荧光粉方案跟双波段蓝光芯片方案类似。采用这种方式可以通过灵活调整芯片的波段和荧光粉的波段及配比来达到更接近太阳光谱（如图3所示），显指可以做到98以上。但是这种方案需要添加的荧光粉种类多，不同波长的荧光粉体系可能也不一样，这对荧光粉配比人员的要求就会比较高，量产过程的配比稳定性和批次一致性也会比较难管控。目前有一些荧光粉厂商会先将两种或者两种以上的荧光粉进行预混合，再给到封装厂使用，这种方式会大大降低封装厂配粉的难度，但是要注意预混合的荧光粉在运输和储存过程中可能会出现沉降分离导致混合效果不佳的问题。出现沉降分离问题的主要原因是，荧光粉厂家分别生产两种不同的荧光粉再混合到一起，而当两种荧光粉的粒径和粒度分布存在差异的时候就会出现粒径大的荧光粉发生沉降的现象。
图3 双波段蓝光和三波段蓝光全光谱曲线（仅供参考）
三、紫光芯片激发荧光粉的方式。这种方式光效比较低，主要原因是目前市面上的荧光粉基本都是匹配蓝光芯片来研发的，成熟的荧光粉激发效率最高的点通常都在蓝光波段范围内，虽然紫光范围内也存在激发峰，但是激发效率会低很多。另外，紫光芯片波长通常在385-405nm范围内，芯片本身的效率也不高，导致出来整体的光效就会比较低，而且紫光芯片的成本会比蓝光芯片高。但是紫光芯片全光谱方案出来的光谱实际是可以最大限度的接近太阳光谱，出来的光谱饱和度高，同时还避免了短波蓝光的出现（如图4所示）。紫光全光谱的产品需要注意的一点是产品在长期老化和使用过程中，荧光粉受到紫光的长期辐射和激发衰减会更大，相比蓝光芯片方案来说后期更容易出现色飘和色温异常的问题。另外，紫光对封装胶水和支架塑胶料等封装用到的有机材料的损伤也会更大，这会导致LED灯珠的寿命缩短。此外，紫光LED灯珠在长时间使用后，有可能会出现紫光外泄的问题，这点也是需要特别注意的。
图4 紫光全光谱光谱曲线（仅供参考）
四、多种芯片组合的方式。这种方式可使用蓝、青、绿、黄、红芯片的组合来实现全光谱。从原理上来说，这种方式也是适合实现全光谱白光的，但为什么比较少有人采用这种方式来做全光谱呢？可能是受以下几个方面的影响，首先芯片所发出的光通常半波宽都比较窄，很难达到类似荧光粉这种宽半波宽材料所发出来的光谱的效果。其次不同发光颜色的芯片电光转换效率差异大，蓝光芯片的电光转换效率通常会比较高，而其他类型芯片的电光转换效率比较低，这样放在同一个封装体很难调整到光色平衡的状态。再次不同发光颜色的芯片老化和使用过程中的衰减差异大，蓝光芯片衰减慢，黄红光芯片衰减快，这样的话长期老化和使用过程中会出现色飘和色温异常的问题，很难达到很好的使用效果。另外，多芯片组合的方式也是可以添加荧光粉来实现全光谱的，就跟芯片激发荧光粉的方式比较接近了。通常这种多芯片再加荧光粉的方式配粉难度会更大，因为光谱和色点的变化还会受到封装体中其他发光颜色芯片的影响。
为了能更清晰地对比以上四种LED全光谱的实现方式，请参考下表1 LED全光谱实现方式的对比。
表1 LED全光谱的实现方式对比
全光谱LED的应用
上面讲了LED全光谱的实现方式，那应该怎么把全光谱LED应用好呢？这是另外一个很重要的问题。在说明全光谱的应用之前我们必须先搞清楚的一点是，在应用LED灯珠的过程中还有一个必须要考虑的参数——色温。而太阳光在一天的不同时间或者在不同的季节都是不一样的，如早上日出时太阳色温在2000K左右、中午的时候是5000K左右、日落的时候是2300K左右。所以全光谱LED还需要考虑在不同色温的基础上来达到接近对应色温下太阳光效果的全光谱，当然不同色温的全光谱同样是可以通过上面的几种方式来实现。这就衍生出了一系列全光谱LED的技术方案。
基于以上说明我们可以知道，全光谱LED光源几乎可以用在任何的常规灯具上面，比如我们常规照明的家用灯具、户外灯具、工业照明灯具、台灯、植物照明等等。具体的应用更多的还是取决于价格和人们的接受程度。目前应用最多的应该是台灯，主打的宣传就是低蓝光、护眼、色温可调等等，这类台灯会比普通的台灯溢价更高。国家标准与“全光谱认证”的显指对比可以参考下表2。从表2的对比可以看出，国标对台灯的性能要求是普通LED灯珠就能轻松达到的，而全光谱认证的要求就会相对比较难达到。
表2 显指指标对比
这是恒彩电子对以上对全光谱LED灯珠技术的介绍，想交流和讨论的欢迎来电咨询或留言。
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