Введение

Вам когда-нибудь задавали вопросы клиенты о светодиодных чипах янтарного, красного, синего или других цветов? Зачем им нужны чипы этих цветов? Потому что они служат разным целям: красный свет обычно используется в освещении растений, янтарный свет часто используется в освещении портов, а синий свет, как правило, избегается во многих случаях и обычно встречается только в сценическом освещении (светильники RGB или RGBW). На самом деле светодиоды изначально излучают синий свет. Когда этот синий свет взаимодействует с желтым люминофором внутри светодиодного чипа, он производит свет других цветов, в конечном итоге создавая белый свет. Белый свет состоит из синего, зеленого, желтого и оранжевого света; при изменении пропорций этих цветов свет может излучать определенный цвет. В этой статье в основном объясняется, что такое длина волны видимого света, что такое световой спектр (т.е., Спектральное распределение мощности в диапазоне видимых длин волн), почему в проектах уличного освещения (уличные фонари ZGSM) требуется янтарный свет или уменьшенное количество синего света, и как мы достигаем определенных цветов освещения.

Какова длина волны видимого света?

Свет представляет собой форму электромагнитного излучения, а видимый свет состоит из электромагнитных волн, воспринимаемых человеческим глазом. Видимый свет вызывает зрительное восприятие у людей и животных, обеспечивая тем самым зрение; диапазон длин волн видимого света обычно составляет от 400 до 780 нанометров (нм). Волны короче 400 нм (ультрафиолетовое излучение) и длиннее 780 нм (инфракрасное излучение) невидимы для невооруженного глаза и не создают визуального эффекта при освещении. Чрезмерное воздействие ультрафиолетового излучения не только невидимо для глаза, но и может повредить зрение или вызвать ожоги кожи; то же самое касается и инфракрасного излучения, которое используется, например, в традиционных обогревателях для ванных комнат. Спектр видимого света включает шесть цветов, расположенных в порядке возрастания длины волны: фиолетовый, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Диапазон 400–450 нм соответствует фиолетовому и темно-синему цветам; диапазон 450–500 нм характерен для синего излучения светодиодных светильников; 500–570 нм — зеленый свет; 570–590 нм — желтый; 590–610 нм — оранжевый; 610–780 нм — красный. При проведении оптических испытаний светодиодных светильников по стандарту IES LM-79 данные о спектральном распределении мощности обычно собираются в диапазоне длин волн от 380 до 780 нм. Хотя излучение в диапазоне 380–400 нм невидимо для человеческого глаза, измерительный прибор его фиксирует. Эти данные, по сути, представляют собой значения мощности излучения для каждой длины волны; они не только характеризуют форму спектра, но и напрямую влияют на такие ключевые показатели, как коррелированная цветовая температура, индекс цветопередачи (Подробнее о CRI) и цветовые координаты CIE. Приведем простой пример: светодиодная лампа с цветовой температурой 3000 К излучает минимум синего света, а основная энергия сосредоточена в желтой и красной областях спектра; у лампы с температурой 4000 К ситуация обратная — в спектре преобладает синий свет, тогда как интенсивность желтого и красного излучения значительно ниже. Таким образом, спектральное распределение мощности не только характеризует цветовую температуру лампы, но и служит важнейшей основой для оценки опасности синего света.

Спектральное распределение мощности по длинам волн видимого света

Спектральное распределение мощности в диапазоне длин волн видимого света (часто обозначаемое аббревиатурой SPD) характеризует количество оптического излучения (мощность), испускаемого источником света на каждой конкретной длине волны в пределах видимого спектра. Данные о спектральное распределение мощности в видимом диапазоне часто приводятся в отчетах IES LM-79 для светодиодных светильников. При внимательном изучении отчета LM-79 можно заметить, что он охватывает два основных этапа испытаний светильника. Первый этап выполняется с помощью гониофотометра для измерения распределения силы света (Что такое распределение света?), а второй — с использованием фотометра с интегрирующей сферой для измерения усредненной по сфере спектральной плотности потока излучения (SPD). Как правило, данные собираются в диапазоне от 380 до 780 нанометров. Как показано на рисунке ниже, измерение интенсивности излучения на различных длинах волн позволяет получить массив данных (кривую). На графике по горизонтальной оси отложена длина волны (в нм, преимущественно в диапазоне 400–780 нм), а по вертикальной — мощность излучения (в Вт). Важна не только яркость света, но и, что более существенно, его «состав». На основе SPD также можно рассчитать фотометрические и колориметрические показатели. Например, если SPD демонстрирует очень низкий уровень энергии в красной части спектра, показатель R9 будет низким, из-за чего красная форма игроков на поле будет казаться сероватой и невыразительной. Кроме того, для некоторых монохроматических светодиодных чипов (например, янтарного или красного свечения) индекс цветопередачи не рассматривается как значимый параметр, поскольку их спектральное распределение мощности слишком узкое. Аналогичным образом, у светодиодных чипов с пониженным уровнем синего излучения индекс Ra обычно несколько ниже из-за слабой синей составляющей спектра, однако они все равно находят широкое практическое применение.

Зачем нужны уличные фонари с янтарным светом?

Минимизация нарушения экологического равновесия и защита ночных видов дикой природы

Исследования показали, что свет янтарного оттенка с большой длиной волны (около 590 нанометров) оказывает минимальное воздействие на навигацию и репродуктивное поведение ночных насекомых, перелетных птиц, морских черепах и других животных. В отличие от стандартных систем освещения территорий, излучающих преимущественно белый свет, наружные светильники янтарного цвета (включая уличные фонари и парковые светильники) содержат меньше синего спектра; это снижает негативное влияние на вылупившихся морских черепах, которые ориентируются по лунному свету, чтобы добраться до океана. Кроме того, такое освещение эффективно уменьшает фототаксис у насекомых и способствует сохранению пищевых цепочек, являясь предпочтительной альтернативой традиционному белому свету в экологически уязвимых зонах.

Снижение светового загрязнения и сохранение темного неба

Свет янтарного оттенка содержит значительно меньше синей составляющей, поэтому он вызывает менее интенсивное рэлеевское рассеяние в атмосфере и с меньшей вероятностью способствует возникновению «свечения», озаряющего ночное небо. Например, организация DarkSky (подробнее о DarkSky) требует, чтобы уличные фонари и светильники на опорах в некоторых зонах имели цветовую температуру (CCT) ниже 3000 К. Как известно, свет с такой цветовой температурой часто имеет желтоватый оттенок. Кроме того, организация требует, чтобы светильники не излучали свет вверх; всё это делается для того, чтобы минимизировать негативное влияние искусственного освещения на астрономические наблюдения.

Улучшение видимости в неблагоприятных погодных условиях

Из-за крайне низкого содержания синего света янтарный свет вызывает более слабое рэлеевское рассеяние в атмосфере и с меньшей вероятностью создает «свечение», освещающее ночное небо. Например, организация Darksky требует, чтобы уличные фонари и светильники на столбах (светильники ZGSM на столбах) в определенных районах имели цветовую температуру ниже 3000K, а, как известно, свет с такой цветовой температурой имеет желтоватый оттенок. В то же время организация также требует, чтобы светильники не излучали свет вверх; все эти меры направлены на минимизацию негативного воздействия искусственного освещения на астрономические наблюдения.

Так как же мы получаем конкретный цвет освещения?

Компания ZGSM предлагает решения в области светодиодного освещения с различными цветовыми характеристиками. Хотя основным направлением нашей деятельности остается производство светильников с белым светом, спектральное распределение мощности (SPD) таких устройств может существенно различаться. Мы также предлагаем решения для систем RGB — например, прожекторы и системы освещения спортивных объектов(решения ZGSM для спортивного освещения), — а также уличные светильники с янтарным свечением. Приглашаем вас связаться с нами, чтобы подобрать оптимальное световое оборудование и вместе внести вклад в защиту окружающей среды.

Светодиоды с различными значениями коррелированной цветовой температуры (включая варианты с пониженным уровнем синего света)

На примере светодиодных чипов Lumileds мы сравнили спектральное распределение мощности (SPD) белых светодиодов с различной цветовой температурой (CCT) и обнаружили существенные различия в их спектрах. В спектре теплого белого света (2200–3000 К) преобладают длинноволновые красные и оранжевые составляющие, а энергия в синем диапазоне крайне мала, что создает теплый желтоватый оттенок. Нейтральный белый свет (4000–5000 К) характеризуется сбалансированным соотношением красного, зеленого и синего диапазонов, а также ровным спектром без выраженного цветового смещения, что делает его подходящим для различных задач, требующих смешивания цветов. Для холодного белого света (5700 К и выше) характерен выраженный пик в коротковолновой синей области, что придает свету холодный голубовато-белый оттенок. Специально разработанное спектральное распределение мощности (SPD) с пониженным уровнем синего излучения позволяет существенно уменьшить интенсивность вредного синего света в диапазоне 415–450 нм и умеренно увеличить долю красного и зеленого света, обеспечивая более мягкое визуальное восприятие при той же цветовой температуре. Даже при одинаковой цветовой температуре (например, 2200 К или 2700 К) видно, что пик синего излучения в диапазоне 415–450 нм практически исчезает (как снизить уровень синего света в светодиодном освещении?). Таким образом, хотя цветовая температура может служить ориентиром для оценки содержания синего света, решающим фактором должны быть именно данные спектрального распределения (на рисунке ниже представлены результаты анализа SPD(спектральное распределение мощности) для цветовых температур 3000 К и 4000 К). В коммерческом освещении характеристики базового белого света напрямую определяют исходный цвет результирующего (смешанного) светового потока. Чтобы перевести холодный белый свет в более теплый диапазон, для нейтрализации оттенка требуется большое количество красных светодиодов, тогда как для придания теплому белому свету более холодного оттенка необходимо добавить синие и зеленые светодиоды. Использование специально настроенного спектральное распределение мощности позволяет скорректировать базовый цвет заранее, упрощая задачу подбора соотношения цветных светодиодов.

Различия в спектральное распределение мощности цветных светодиодных чипов

На примере светодиодов Lumileds мы сравнили спектральное распределение мощности (SPD) красных, зеленых, синих и янтарных монохромных светодиодов этой марки. Как показано на рисунке ниже, спектральные формы волн каждого типа светодиодов четко определены, энергия сконцентрирована в определенных диапазонах длин волн видимого света, соответствующих их цветам; спектральные границы чистые и резкие, без избыточных посторонних спектральных компонентов. Благодаря заводскому процессу спектральной сортировки и биннинга (подробнее о биннинге светодиодов) для монохромных светодиодов, вариации спектральное распределение мощности (SPD) между отдельными устройствами значительно минимизированы, что эффективно обеспечивает постоянный цвет света и стабильную работу всей партии осветительных приборов. Красные светодиоды сконцентрированы в длинноволновом диапазоне 620–660 нм, без помех от синего света; в сочетании с теплым белым светом они создают насыщенный оранжево-розовый оттенок. Зеленые светодиоды имеют основной пик в диапазоне 510–550 нм, обладают чистым светом без красного оттенка и подходят для мятных и бирюзовых тонов. Синие светодиоды сконцентрированы в коротковолновом диапазоне 440–470 нм и при свечении создают сильное ощущение холода. Янтарные светодиоды находятся между красным и зеленым, помогая смягчить резкость белого света. Полосы спектральное распределение мощности (SPD) каждого монохроматического светодиода не перекрываются, что делает их широко используемыми в светильниках для выращивания растений. Регулируя ток управления (драйвер светодиода и его основные параметры), мы можем изменять световую энергию каждой полосы; в сочетании со спектрами белого света различной цветовой температуры этот подход удовлетворяет специфическим требованиям к длине волны для конкретных растений. Хотя янтарный свет можно использовать для освещения дорог, его световая эффективность значительно ниже, чем у обычных белых светодиодов, поэтому он лучше всего подходит в качестве дополнительного освещения.

Световые решения ZGSM

Краткое содержание

В данной статье рассматриваются длины волн видимого света и спектральное распределение мощности (SPD) в светодиодном освещении, предлагается систематический ответ на практический вопрос: «Зачем клиентам нужны светодиоды определенных цветов, таких как янтарный и красный?». В статье сначала определяется спектр видимого света как 380–780 нм и объясняется принцип, по которому светодиоды первоначально излучают синий свет, который затем преобразуется в белый свет с помощью люминофоров. Подчеркивается, что спектральное распределение мощности (SPD) не только описывает спектральный состав, но и напрямую влияет на цветовую температуру, индекс цветопередачи и оценку опасности синего света. В разделе, посвященном спектральному распределению, в качестве примера используются данные испытаний LM-79, чтобы показать, что спектральное распределение мощности (SPD) служит вычислительной основой для фотометрических и колориметрических показателей. Сравнивая спектральное распределение мощности (SPD) белого света с различными цветовыми температурами, статья показывает, как специальные решения с низким уровнем синего света ослабляют вредный диапазон длин волн 415–450 нм и повышают зрительный комфорт. Что касается янтарного света, в статье обосновывается его необходимость в уличных и садовых фонарях с трех точек зрения: снижение экологического ущерба, минимизация светового загрязнения (Как уменьшить световое загрязнение?) и улучшение проникновения света сквозь дождь и туман, а также указывается на его ограничение, связанное с относительно низкой цветопередачей. В отношении достижения определенных цветов света в статье сравниваются различия в спектральных параметрах распределения (SPD) между светодиодными чипами чистых цветов — такими как красный, зеленый, синий и янтарный — объясняя, как их узкополосные характеристики высокой чистоты широко применяются в освещении растений и настройке цвета смешанного света. Также подчеркивается, что регулировка тока управления и сортировка светодиодных чипов по группам обеспечивают точность цветопередачи и стабильность партии. В целом, эта статья предоставляет специалистам в области освещения систематические рекомендации, начиная от принципов длины волны и заканчивая выбором и применением продукции.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Связанные дела

Люди также спрашивают

Введение автора