Bílá světelná vydávající dioda (Bílá LED)

Definice bílého LED

Bílá LED je definována jako světelná technologie, která využívá různé metody k produkci bílého světla z LED, nyní široce používaná v mnoha světelných aplikacích.

Bílá světlovyzařovací dioda, nebo bílá LED, revolucionalizovala osvětlení. Počátečně byly LED omezeny na indikátory, displeje a nouzové osvětlení. Nyní jsou bílé LED používány téměř ve všech světelných aplikacích, od interiérového osvětlení po uliční a plošné osvětlení, což je činí běžným.

LED samy nemohou přirozeně emitovat bílé světlo, ale specifické technologie jim umožňují toto dělat. Hlavní metody pro produkci bílého světla v LED jsou konverze vlnové délky, míchání barev a homo-epitaxiální ZnSe technologie.

Konverze vlnové délky

Konverze vlnové délky převádí záření LED na bílé světlo. Metody zahrnují použití modré LED s žlutým fosforem, více fosforů, ultrafialové LED s RGB fosfory nebo modré LED s kvantovými tečkami.

Modrá LED a žlutý fosfor

V této metodě konverze vlnové délky se používá LED, která emituje modré záření, aby vyvolala žlutý fosfor (Yttrium Aluminum Garnet). To vedlo k emisi žlutého a modrého světla a směs modrého a žlutého světla vytváří dojem bílého světla. Tato metoda je nejlevnější metodou pro produkci bílého světla.

Modrá LED a několik fosforů

Tato metoda konverze vlnové délky zahrnuje použití několika fosforů s modrou LED. Každý z použitých fosforů emituje jinou barvu světla, když na ně padne záření emitované modrou LED. Tyto různé barvy světla se kombinují s původním modrým světlem a vytvářejí bílé světlo. Použití několika fosforů namísto žlutého fosforu vytváří bílé světlo s širším spektrem vlnových délek a lepší barvou v termínech CRI a CCT. Tento proces je však dražší než proces používající pouze žlutý (YAG) fosfor.

Ultrafialová LED s RGB fosfory

Třetí metoda konverze vlnové délky spočívá v použití ultrafialové LED spolu s červenými, zelenými a modrými (RGB) fosfory. LED emituje ultrafialové záření, které není viditelné lidským okem, a padá na červené, zelené a modré fosfory, které vyvolávají. Když se tyto RGB fosfory vzruší, emitují záření, které se smísí a poskytuje bílé světlo. Toto bílé světlo má stále širší spektrum vlnových délek než u dříve diskutovaných technologií.

Modrá LED a kvantové tečky

V této metodě se používá modrá LED k aktivaci kvantových teček. Kvantové tečky jsou extrémně malé polovodičové krystaly o velikosti 2 až 10 nm, odpovídající 10–50 atomům v průměru. Když jsou kvantové tečky použity s modrou LED, tvoří tenkou vrstvu nanočástic, které obsahují 33 nebo 34 páry cadmiumu nebo selenu, které jsou natřeny na LED. Modré světlo emitované LED vyvolá kvantové tečky. Toto vyvolání vede k generování bílého světla, které má spektrum vlnových délek téměř shodné s bílým světlem produkovaným ultrafialovou LED spolu s RGB fosfory.

Míchání barev

V lampa jsou umístěny několik LED (obvykle emitující primární barvy červenou, modrou a zelenou) a intenzita každé LED je laděna proporcionalně, aby bylo dosaženo bílého světla. Toto je základní myšlenka techniky míchání barev. Technika míchání barev vyžaduje minimálně dvě LED použité společně, emitující modré a žluté světlo, jejichž intenzity musí být měněny, aby bylo vygenerováno bílé světlo. Míchání barev se také provádí pomocí čtyř LED, kde se používají červená, modrá, zelená a žlutá LED vedle sebe. Protože v míchání barev nejsou použity fosfory, nedochází k ztrátě energie během konverzního procesu a proto je technika míchání barev efektivnější než techniky konverze vlnové délky.

Homo-epitaxiální ZnSe

Společnost Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japonsko, spolupracovala s Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Tchaj-wan, pod společným podnikem nazvaným Supra Opto, Inc., aby vyvinula a komerčně uplatnila novou technologii pro produkci bílého světla z LED. Tato nová technologie je známa jako homo-epitaxiální ZnSe technologie pro produkci bílého světla.

V této technologii se bílé světlo generuje rozmnožením epitaxiální vrstvy modré LED na substrátu z cinku selenu (ZnSe). To vede k současnému vydávání modrého světla z aktivní oblasti a žlutého světla ze substrátu. Epitaxiální vrstva LED emituje zelenohnědé světlo o vlnové délce 483 nm, zatímco substrát ZnSe současně emituje oranžové světlo o vlnové délce 595 nm. Kombinace tohoto zelenohnědého světla o vlnové délce 483 nm a oranžového světla o vlnové délce 595 nm produkuje bílé světlo a dostáváme bílou LED, jejíž korelovaná barva teploty (CCT) je v rozmezí 3000 K a vyšší. Průměrná životnost této bílé LED je přibližně 8000 hodin.

V současnosti je tato LED používána v aplikacích jako osvětlení, indikátory a pozadí pro tekutokrystalové displeje. S rostoucí průměrnou životností se tato bílá LED stane vhodná pro další osvětlovací aplikace.