Flóki dansinn: Að sundurgreina tengslin milli litaendurgjafarvísitölu og fylgni litahitastigs
Útdráttur
Tvær mikilvægar ljósmælingar-Correlated Color Hite (CCT) og Color Rendering Index (R an eða CRI)-eru í auknum mæli notaðar til að hafa áhrif á val á gerviljósgjafa. Þó að þeir séu almennt ræddir sjálfstætt, þá er flókið og oft sést tengsl á milli þeirra: við lægri CCT er mun erfiðara að ná háum CRI. Tæknilegar og eðlisfræðilegar undirstöður þessa sambands eru skoðaðar í þessari ritgerð. Það lýsir því hvernig-fosfórumbreyttri LED-tækni, grundvallaratriði svartkroppsgeislunar og sérstakar kröfur CRI útreikningsaðferðafræðinnar koma saman til að mynda veruleg verkfræðileg hindrun fyrir því að búa til heitt,-nákvæmt ljós.
Yfirlit
Ljóser strangt metið út frá gæðum þess fremur en eingöngu magni (lumens) á sviði ljósahönnunar og -tækni. Í fararbroddi í þessu eigindlega mati eru tveir mælikvarðar: Color Rendering Index (CRI) og Correlated Color Temperature (CCT). Sem mælikvarði á optískan hita eða svala ljóssins er CCT gefið upp í Kelvinum (K), þar sem lægri gildi (eins og 2700K) birtast "hlýtt hvítt" og hærra gildi (eins og 5000K) virðast "kaldhvítt." Aftur á móti mælir Color Rendering Index (CRI) hversu vel ljósgjafi getur sýnt raunverulegan lit hlutar í samanburði við viðmiðunargjafa sem er tilvalin eða náttúruleg. Fullkomin litaheldni er táknuð með CRI upp á 100.
Framleiðir litla-CCT ljósgjafa með mjöghátt CRI(venjulega yfir 95) er algeng, þó ekki óyfirstíganleg, áskorun í ljósabransanum. Þessi grein kannar orsakir þessa atburðar með því að skoða hvernig umgjörð litaskynjunarmælinga okkar, efnafræði fosfóra og eðlisfræði ljóss hafa samskipti.
1. Grundvallareðlisfræði: CCT og Blackbody Radiator
Fræðilega líkanið af blackbody ofn er órjúfanlega tengt hugmyndinni um CCT. Svartur líkami glóir við upphitun og gefur frá sér stöðugt ljósróf sem er breytilegt eftir hitastigi á fyrirsjáanlegan hátt. Losunin beinist að mestu leyti í langa-bylgjulengd, rauða og appelsínugula hluta sýnilega litrófsins við lágt hitastig (um 2000K–3000K), með mjög litla orku á bláu og fjólubláu svæði. Kaldara, hvítara ljós myndast þegar hitastigið hækkar vegna þess að hámark losunarrófsins færist í átt að styttri bylgjulengdum og fyllist bláa og fjólubláu svæðin.
Hitastig svartkroppa ofnsins þar sem litskynjunin líkist mest ljósgjafanum er þekkt sem CCT. Mikilvægt er að CCT og litrófið er það sama fyrir glóperu, sem er í rauninni nánast-fullkominn svarthluti. Þetta útskýrir hvers vegna glóperur mynda slétt, samfellt litróf á alágt CCTupp á um 2700K og CRI upp á 100. Nútíma solid-lýsing skapar vandamál vegna þess að hún notar ekki varmageislun til að framleiða ljós, sérstaklega fosfór-umbreytt hvítt ljós-geislandi díóða (pc-LED).
2. Fosfóráskorunin og uppbygging nútíma hvíts LED
PC-LED er vinsælasta almenna ljósatæknin eins og er. Blár hálfleiðaraflís (venjulega byggður á Indium Gallium Nitride, eða InGaN) þakinn gulum -losandi fosfór, oftast Cerium-bætt Yttrium Aluminum Granat (YAG:Ce), er grunnþáttur hefðbundinnar hvítrar LED. Fosfórinn er spenntur af bláu ljósi flögunnar og umbreytir þessari orku að hluta í gult ljós. Hvítt ljós er skynjað sem afleiðing af víðtækri gulri losun og afgangsbláu ljósi.
Hlutfall blás og guls ljóss ákvarðar CCT þessa hvíta ljóss. Lágt CCT (heitt hvítt) krefst þess að auka gula/rauða losunina og bæla verulega bláa dæluljósið. Venjulega er þetta gert með því að: gleypa meira blátt ljós með því að setja stærra lag af fosfór, bæta við fleiri fosfórum sem gefa frá sér rautt ljós (eins og fosfór byggt á flúoríði eða nítríði.
Þetta er fyrsta mikilvæga hindrunin. Þrátt fyrir að losun frá upprunalega YAG:Ce fosfórnum sé breið, skortir það í djúprauða svæði litrófsins. Verkfræðingar verða að bæta við rauðum fosfór til að bæta upp fyrir þennan rauða skort og draga úr CCT. Engu að síður er losunarsvið margra virkra rauðra fosfóra þröngt. Þetta dregur í raun úr CCT, en það gerir það með því að kynna skyndilegan springa af rauðu ljósi í stað stöðugrar, jafnrar dreifingar á rauðum bylgjulengdum. Þetta hefur í för með sér ósamfellda og „kekkjulega“ litrófsdreifingu (SPD).
3. CRI útreikningurinn: Mikilvægi slétts litrófs
Síðasti úrskurðaraðili þessarar litrófssléttleika er CRI prófið. Alþjóða lýsingarnefndin (CIE) skilgreindi aðferðina í CIE 13.3-1995. Það felur í sér að ákvarða útlitsbreytinguna á átta stöðluðum pastellituðum prófunarsýnum (R1-R8) undir lýsingu prófunargjafans í samanburði við viðmiðunargjafa sama CCT.
Gallalaus svartlíkamsofn þjónar sem viðmiðun fyrir prófunargjafa undir 5000K. Grunnhugmyndin er einföld, en útreikningurinn er flókinn: CRI eykst og litabreytingar minnka þegar SPD prófunarheimildarinnar nálgast slétta, samfellda Planckian feril svarthlutans.
SPD með stórum bilum er framleitt með lágri-CCT LED, sem er háð blárri dælu og blöndu af fosfórum með ef til vill þröngri útstreymi, sérstaklega á bláleitu (490-520 nm) og djúprauðu (650-680 nm) svæðum. Þetta „gappa“ litróf leiðir til athyglisverðra og óvenjulegra litabreytinga þegar það endurspeglast af CRI prófunarlitunum. Til dæmis:
Bláir og bláir-grænir litir verða grófir og ómettaðir ef það er skortur á blásýru.
Rauðir hlutir geta virst ofmettaðir og „neon-eins og“ með þröngri, oddhvassri rauðri útstreymi sem er ekki fær um að sýna áreiðanlega lítinn mun á rauðum litum.
Sérstakar vísitölur fyrir mettaðan rauðan (R9) og aðra litbrigði eru oft frekar lélegar í slíkri hönnun, jafnvel þótt meðaltal fyrstu átta vísitalanna (R a) sé gott. Þannig er grundvallarvandamálið að hið fullkomna, samfellda litróf sem þarf fyrir háan CRI er oft neydd til að vera yfirgefin vegna tæknilegrar nauðsynjar til að framleiða heitt ljós (lágt CCT).
4. Flöskuhálsinn í efnisfræði: Leitin að hinum fullkomna rauða fosfór
Þess vegna verða verkfræðilegir erfiðleikar að efnisvísindavandamáli: leitin að rauðum fosfór með breitt, samfellt losunarróf og mikla skilvirkni. Þröngt-bandslosun er galli margra rauðra fosfóra sem hafa heppnast vel í atvinnuskyni, sérstaklega þeirra úr nítríð- og oxýnítríðfjölskyldum, sem eru metin fyrir mikla skammtavirkni og stöðugleika.
Það er enn mikil áskorun að búa til rauðan breiðbandsfosfór sem er hagkvæmur,-varandi og skilvirkur. Flúorfosfór, eins og K2SiF6:Mn4+, eru áhrifaríkar og gefa mjög mjóa rauða línu, en þeir gera litrófsbilið verra. Að auki gæti jafnvægi á nokkrum fosfórum í einni húðun dregið úr heildar birtuvirkni (lúmen á wött) og bætt við flækjum með tilliti til litajafnvægis yfir tíma og hitastig. Skilvirkni og kostnaði er oft fórnað í leitinni að ahátt CRIá lágu CCT.
5. Að fara lengra en hefðbundið CRI og horfur
Það er mikilvægt að muna að það eru vandamál með CRI (R a) mæligildið sjálft. Vanhæfni þess til að spá fyrir um birtingu ákafa lita, húðlita og náttúrulegs laufs hefur leitt til þess að sumir hafa efast um að treysta því á aðeins átta pastellitum. Nýrri og ítarlegri mælikvarðar hafa verið þróaðar í kjölfarið, eins og TM-30-20 nálgunin, sem metur litatrú (Rf) og litasvið (R g) með því að nota 99 litasýni.
Þessar nýlegri mælingar gera oft galla lágs-CCT, hás-CRI (eins og ákvarðað er af Ra) heimildum augljósari. Uppspretta með rauðum fosfórbrodd getur haft hátt R9 stig en lágt litasvið eða bjögun. Iðnaðurinn stefnir nú í átt að lausnum sem bjóða ekki bara upp á mikla tryggð heldur einnig jafnvægi og náttúrulega litaupplifun vegna eftirspurnar eftir hágæða lýsingu. Til þess að bjóða upp á yfirgripsmeira og samfellt litróf sem er sambærilegt við það sem er í glóperum, jafnvel við lága CCT, kallar þetta á háþróuð fosfórkerfi sem hafa þrjú eða fleiri vandlega valin fosfór, eða jafnvel nýstárlegar aðferðir eins og fjólubláar-dælu LED, sem örva samtímis rauða, græna og bláa ljósa.
Að lokum
Sú áskorun sem talin er vera við að ná háu CRI við lágan CCT er sterk tæknileg takmörkun sem stafar af núverandi hugmyndafræði LED framleiðslu frekar en líkamlegri takmörkun. Blackbody ofninn, iðnaðarstaðallinn fyrir lágt-CCT ljós, hefur samfellt, slétt litróf sem er tilvalið fyrir litaendurgjöf frá náttúrunnar hendi. Hins vegar, til að búa til hvítt ljós sitt,nútíma PC-LEDverður að sameina mismunandi losunarbönd frá bláum flís með mismunandi fosfórum. Án þess að nota breiðan, áhrifaríkan og endingargóðan rauðan fosfór framleiðir ferlið við að færa litrófsjafnvægið í átt að rauðu til að framleiða heitt CCT oft ósamfellt litróf. Samkvæmt nákvæmu, litrófsháða CRI prófinu, sýnir þessi litrófsaflsdreifing ekki liti á fullnægjandi hátt. Þessum langvarandi-viðskiptum- er í auknum mæli brugðist við eftir því sem efnisvísindin þróast og nýjar mælingar hjálpa okkur að skilja litagæði og opna dyrnar að ljósgjöfum sem eru bæði stórkostlega sannar og hlýlega aðlaðandi.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Sími: +86 0755 27186329
Farsími (+86)18673599565
Whatsapp:19113306783
Netfang:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Vefur:www.benweilight.com
