Vollspektrum LEDs

Herkömmliche weiße LEDs arbeiten mit einem blau emittierenden Halbleiterchip. Dessen Licht wird nur teilweise über eine Phosphorschicht in Grün und Rot konvertiert; das unkonvertierte Blau bleibt als schmalbandiger Peak im Spektrum stehen.

Die TRI-R Technologie der SunLike LEDs nutzt stattdessen einen violett emittierenden Chip, dessen Strahlung von einer Phosphormischung vollständig in Rot, Grün und Blau umgewandelt wird.

• Kein unkonvertierter Chip-Anteil im Spektrum und damit kein dominanter Blau-Peak
• Keine ausgeprägte Lücke im Cyan-Bereich um 480 bis 500 nm
• Der Pumpchip emittiert im kurzwelligen sichtbaren Bereich (violett); für UV-empfindliche Anwendungen ist die kurzwellige Grenze der Spektralverteilung im Datenblatt maßgeblich

Der Unterschied liegt weniger im Ra-Wert selbst als in der Form des Spektrums. Standard-LEDs erreichen ihren Ra-Wert über acht ungesättigte Testfarben. Gesättigte Farben, allen voran R9 (kräftiges Rot), fallen dabei häufig deutlich ab.

• Standard-LED, Ra 80: höchste Effizienz, R9 oft unter 20, deutlich sichtbarer Blau-Peak
• High-CRI-LED, Ra 90: mehr Rot-Phosphor, der Blau-Peak bleibt aber erhalten
• Vollspektrum-LED, Ra 95 bis 97: lückenloses Spektrum, hohe R9- und TM-30-Werte

In der Praxis heißt das: Hauttöne, Textilien, Lackierungen, Lebensmittel und Metalloberflächen lassen sich farbrichtig beurteilen statt nur ausreichend gut ausleuchten.

Ra allein beschreibt die Qualität eines Vollspektrum-Spektrums nur unvollständig. Für die Auslegung sind zusätzlich relevant:

• R9 – Wiedergabe von gesättigtem Rot, entscheidend für Haut, Holz, Lebensmittel und Textilien
• TM-30-20 mit Rf und Rg – Farbtreue und Farbsättigung über 99 Testfarben statt über acht; Vollspektrum-LEDs erreichen hier typischerweise Rf-Werte über 90 bei Rg nahe 100. Die Werte der konkreten Variante stehen im Datenblatt.
• CQS – bewertet zusätzlich Farbsättigung und die Präferenz des Betrachters
• Farbortstreuung in SDCM beziehungsweise MacAdam-Ellipsen – SunLike COB werden in 3-step selektiert; wichtig, sobald mehrere Lichtaustrittsflächen nebeneinander sichtbar sind
• Farbtemperatur – SunLike LEDs sind von 2700 K bis 6500 K verfügbar

Ein violetter Pumpchip und die vollständige Phosphorkonversion bedeuten eine größere Stokes-Verschiebung, also mehr Verlustwärme je erzeugtem Lumen. Vollspektrum-LEDs liegen deshalb systembedingt unter den Lichtausbeuten hocheffizienter Ra-80-Typen.

• 3030S-SunLike: rund 104 bis 139 lm/W
• 3030B-SunLike: rund 95 bis 111 lm/W
• MJT COB SunLike: rund 81 bis 109 lm/W

Für die Konstruktion heißt das: Wärmemanagement und Netzteil auf den höheren Leistungsbedarf auslegen, wenn dieselbe Beleuchtungsstärke wie mit Standard-LEDs erreicht werden soll. Die aktuellen Werte je Artikel stehen in der Produkttabelle auf dieser Seite.

Nicht pauschal – Sie verteilen den kurzwelligen Anteil anders. Der schmalbandige Peak um 450 nm entfällt, weil kein unkonvertiertes Chiplicht im Spektrum liegt. Wie viel blaue Strahlung insgesamt abgegeben wird, hängt weiterhin von Farbtemperatur und Beleuchtungsstärke ab.

• Kurzwelliges Licht wird im Auge stärker gestreut. Ein gleichmäßiges Spektrum wirkt dadurch kontrastreicher und weniger blendend.
• Die photobiologische Sicherheit, also der Blue Light Hazard, ist nach DIN EN 62471 immer am fertigen Leuchtenaufbau zu bewerten – nicht anhand der LED-Technologie allein.
• Die CIE weist in ihrem Positionspapier darauf hin, dass die Grenzwerte der Blaulichtgefährdung bei vergleichbarer Farbtemperatur für weiße Lichtquellen ähnlich ausfallen, LED und Glühlampe eingeschlossen.

Ja, mit einer wichtigen Einschränkung: Die melanopische Wirkung folgt der Empfindlichkeit der ipRGC mit einem Maximum um 490 nm und ergibt sich aus dem gesamten Spektrum. Ein fehlender Blau-Peak allein macht eine LED noch nicht melatoninschonend.

• Maßgeblich ist das melanopische Tageslicht-Wirkungsverhältnis (mel-DER) nach CIE S 026, nicht der Verlauf einzelner Peaks
• Tageszeitabhängige Konzepte brauchen eine Farbtemperatur- und Intensitätssteuerung; SunLike LEDs decken dafür 2700 K bis 6500 K ab
• Planungsgrundlagen sind DIN SPEC 67600 und DIN EN 12464-1

Der eigentliche Vorteil des Vollspektrums liegt darin, dass die tageslichtähnliche Spektralform über den gesamten Farbtemperaturbereich erhalten bleibt.

Überall dort, wo Farbe eine Information ist oder Licht über längere Zeit auf Menschen wirkt:

• Qualitätssicherung und Sichtprüfung – Farbabweichungen, Oberflächenfehler und Materialübergänge werden ohne Spektrallücken sichtbar
• Medizintechnik und Life Science – Beurteilung von Hauttönen, Gewebe und Proben
• Museen, Einzelhandel und Gastronomie – Exponate, Waren und Speisen in Originalfarbe
• Büro, Bildungseinrichtungen und Innenraum – gleichmäßiges Licht über lange Nutzungszeiten
• Pflanzenbeleuchtung – der PAR-Bereich von 400 bis 700 nm wird durchgängig abgedeckt; für reine Ertragsoptimierung sind dedizierte Horticulture-LEDs in µmol/J aber überlegen

Weniger sinnvoll sind Vollspektrum-LEDs dort, wo ausschließlich Lumen pro Watt und Lumen pro Euro zählen, etwa in der Straßen-, Hallen- oder Notbeleuchtung.

Drei Bauformfamilien decken den überwiegenden Teil der Applikationen ab:

• 3030S-SunLike – Mid-Power SMD, 3 × 3 × 0,75 mm, Varianten um 0,2 W und 1 W, Abstrahlwinkel 120°, Lichtausbeute bis rund 139 lm/W
• 3030B-SunLike – SMD 3 × 3 × 0,6 mm mit 3-V- und 6-V-Varianten (typisch 65 mA beziehungsweise 150 mA), Abstrahlwinkel 120°
• MJT COB SunLike – Chip-on-Board von 13,5 × 13,5 mm bis 28 × 28 mm, 500 bis über 4.000 lm, Vf rund 35 V, Abstrahlwinkel 115°

Als Faustregel gilt: flächige, blendarme Beleuchtung mit vielen Lichtpunkten über Mid-Power-LEDs, gerichtete Beleuchtung mit Reflektor- oder Linsenoptik über COB, weil dort eine kleine, definierte Leuchtfläche gebraucht wird.

Vollspektrum-LEDs werden wie hochwertige Standard-LEDs eingesetzt, reagieren wegen der höheren Verlustleistung je Lumen aber empfindlicher auf ein knappes Thermomanagement.

• Sperrschichttemperatur: Tj max. 125 °C; die Auslegung erfolgt über den im Datenblatt definierten Tc-Messpunkt, nicht über die Umgebungstemperatur
• Wärmewiderstand: SunLike COB liegen bei rund 0,7 K/W von der Sperrschicht zum Lötpunkt – der Kühlkörper bestimmt Lichtstrom, Farbort und Lebensdauer
• Farbortstabilität: ab Werk 3-step MacAdam; die Drift über die Lebensdauer ist phosphorbedingt und stark temperaturabhängig
• Lebensdauer: L70- und L90-Werte immer aus LM-80-Messdaten mit TM-21-Extrapolation für die tatsächliche Tj und den tatsächlichen Betriebsstrom ableiten
• Ansteuerung: Konstantstrombetrieb; beim Dimmen ist PWM vorzuziehen, weil der Farbort über den Dimmbereich stabil bleibt