Hvidt lys udsendende diode

Definition af hvid LED

En hvid LED er defineret som en belysnings teknologi, der bruger forskellige metoder til at producere hvid lys fra LED'er, og som nu findes anvendt i mange forskellige belysningsapplikationer.

Hvide lysdioder, eller hvide LED'er, har revolutioneret belysningen. I begyndelsen var LED'er begrænset til indikatorer, displays og nødbelysning. Nu anvendes hvide LED'er i næsten alle belysningsapplikationer, fra indendørsbelysning over gadelys til flodlys, hvilket gør dem alomfattende.

LED'er kan ikke naturligt udsende hvidt lys, men specifikke teknologier gør det muligt. De vigtigste metoder til at producere hvidt lys i LED'er er Bølgelængdekonvertering, Farveblanding og Homo-epitaktisk ZnSe teknologi.

Bølgelængdekonvertering

Bølgelængdekonvertering konverterer en LED's stråling til hvidt lys. Metoderne inkluderer brug af en blå LED med gul fosfor, flere fosforer, ultraviolet LED med RGB fosforer, eller blå LED med kvante-punkter.

Blå LED og Gul Fosfor

Ved denne metode for bølgelængdekonvertering bruges en LED, der udsender blå stråling, til at opregne en gul fosfor (Yttrium Aluminium Garnet). Dette resulterer i udsendelse af gul og blå lys, og denne blanding af blå og gul lys giver indtryk af hvidt lys. Denne metode er den billigste metode til at producere hvidt lys.

Blå LED og Flere Fosforer

Denne metode for bølgelængdekonvertering involverer brug af flere fosforer sammen med en blå LED. Hver fosfor, der anvendes, udsender et andet farve lys, når strålingen fra den blå LED falder på dem. Disse forskellige farver kombinerer sig med det oprindelige blå lys for at producere hvidt lys. Ved at bruge flere fosforer i stedet for gul fosfor, produceres hvidt lys, der har en bredere bølgelængdespektrum og bedre farvekvalitet i forhold til CRI og CCT. Dog er denne proces mere kostbar end processen, der kun involverer gul (YAG) fosfor.

Ultraviolet LED med RGB Fosforer

En tredje metode for bølgelængdekonvertering handler om at bruge en ultraviolett stråling udsendende LED sammen med rød, grøn og blå (RGB) fosforer. LED'en udsender ultraviolett stråling, som ikke er synlig for menneskeøjnet, og som falder på de røde, grønne og blå fosforer og opregner dem. Når disse RGB fosforer bliver opregnede, udsender de stråling, der blander sig sammen for at give hvidt lys. Dette hvidt lys har et endnu bredere bølgelængdespektrum end de tidligere diskuterede teknologier.

Blå LED og Kvantepunkter

I denne metode bruges en blå LED til at aktivere kvantepunkter. Kvantepunkter er yderst små halvlederkrystaller mellem 2 og 10 nm. De svarer til 10–50 atomer i diameter. Når kvantepunkter anvendes sammen med en blå LED, dannes en tynd lag af nano-kristalpartikler, der indeholder 33 eller 34 par cadmium eller selenium, der er overdraget på toppen af LED'en. Det blå lys, der udsendes af LED'en, opregner kvantepunkterne. Dette opregn resulterer i generering af hvidt lys, der har et bølgelængdespektrum, der er næsten identisk med det hvidt lys, der produceres af ultraviolett LED sammen med RGB fosforer.

Farveblanding

Flere LED'er (generelt udsendende de primære farver rød, blå og grøn) monteres indeni en lampe, og intensiteten for hver LED justeres proportionalt for at opnå hvidt lys. Dette er den grundlæggende idé bag farveblandingsteknikken. Farveblandingsteknikken kræver minimum to LED'er i samspil, der udsender blåt og gult lys, hvis intensiteter skal variere for at generere hvidt lys. Farveblanding udføres også ved hjælp af fire LED'er, hvor RØD, BLÅ, GRØN og GUL bruges side om side. Da fosforer ikke anvendes i farveblanding, er der ingen energitab under konverteringsprocessen, og derfor er farveblandingsteknikken mere effektiv end bølgelængdekonverteringsteknikker.

Homo-epitaktisk ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japan, samarbejdede med Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwan, under et joint venture, der blev kaldt Supra Opto, Inc., for at udvikle og kommercialisere en ny teknologi til produktion af hvidt lys fra LED. Denne nye teknologi er kendt som homo-epitaktisk ZnSe teknologi til produktion af hvidt lys.

I denne teknologi genereres hvidt lys ved at lade en epitaktisk blå LED-lag vokse på en zinc-selenid (ZnSe) substrat. Dette resulterer i samtidig udsendelse af blåt lys fra den aktive region og gult lys fra substraten. Epitaktiske laget af LED'en udsender et grønt-blåt lys på 483 nm, mens ZnSe-substraten samtidig udsender et orange lys på 595 nm. Kombinationen af dette grønt-blåt lys på 483 nm og orange lys på 595 nm producerer hvidt lys, og vi får en hvid LED, hvis korrelerede farvetemperatur (CCT) ligger i området 3000 K og over. Den gennemsnitlige levetid for denne hvide LED er omkring 8000 timer.

I øjeblikket anvendes denne LED i applikationer såsom belysning, indikatorer og baggrundsbelysning for væskrystal displays. Men med stigningen i dens gennemsnitlige levetid vil denne hvide LED blive egnet til yderligere belysningsapplikationer.