دیود نورانی سفید

تعریف LED سفید

LED سفید به تکنولوژی نورپردازی اشاره دارد که از روش‌های مختلف برای تولید نور سفید از طریق LEDها استفاده می‌کند و امروزه در برنامه‌های نورپردازی متعدد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دیودهای نورساز سفید یا LEDهای سفید، نورپردازی را تغییر داده‌اند. در ابتدا، LEDها تنها برای نشانگرهای پیشرانه، نمایشگرهای و نورپردازی اضطراری استفاده می‌شدند. حالا، LEDهای سفید در تقریباً تمامی برنامه‌های نورپردازی از جمله نورپردازی داخلی، خیابانی و فلود استفاده می‌شوند و آن‌ها را همه‌جا می‌بینیم.

LEDها به طور طبیعی نمی‌توانند نور سفید تولید کنند، اما تکنولوژی‌های خاصی به آن‌ها این امکان را می‌دهند. روش‌های اصلی تولید نور سفید در LEDها شامل تبدیل طول موج، مخلوط‌سازی رنگ و تکنولوژی هومو-اپیتاکسیال ZnSe هستند.

تبدیل طول موج

تبدیل طول موج، تابش LED را به نور سفید تبدیل می‌کند. روش‌هایی شامل استفاده از LED آبی با فسفر زرد، فسفورهای متعدد، LED فرابنفش با فسفورهای RGB یا LED آبی با کوانتوم دات‌ها.

LED آبی و فسفر زرد

در این روش تبدیل طول موج، از یک LED که تابش رنگ آبی دارد برای تحریک فسفر رنگ زرد (یتریوم آلومینیوم گارنت) استفاده می‌شود. این عمل منجر به تابش نور زرد و آبی می‌شود و مخلوط این دو نور ظاهر نور سفید را می‌دهد. این روش ارزان‌ترین روش برای تولید نور سفید است.

LED آبی و چند فسفر

این روش تبدیل طول موج شامل استفاده از چند فسفر با یک LED آبی است. هر یک از فسفورها وقتی تابش LED آبی بر آن‌ها می‌افتد، نور رنگی متفاوتی تولید می‌کنند. این نورهای رنگی متفاوت با نور اصلی آبی ترکیب شده و نور سفید تولید می‌کنند. استفاده از چند فسفر به جای فسفر زرد (YAG) نور سفیدی با طیف طول موج گسترده‌تر و کیفیت رنگ بهتر از نظر CRI و CCT تولید می‌کند. با این حال، این فرآیند نسبت به فرآیند تنها با فسفر زرد (YAG) گران‌تر است.

LED فرابنفش با فسفورهای RGB

روش سوم تبدیل طول موج شامل استفاده از یک LED تابش فرابنفش با فسفورهای قرمز، سبز و آبی (RGB) است. LED تابش فرابنفش تولید می‌کند که برای چشم انسان قابل مشاهده نیست و بر فسفورهای قرمز، سبز و آبی می‌تابد و آن‌ها را تحریک می‌کند. وقتی این فسفورهای RGB تحریک می‌شوند، تابش‌هایی تولید می‌کنند که با یکدیگر مخلوط شده و نور سفید تولید می‌کنند. این نور سفید دارای طیف طول موج گسترده‌تری نسبت به تکنولوژی‌های قبلی است.

LED آبی و کوانتوم دات‌ها

در این روش از یک LED آبی برای فعال کردن کوانتوم دات‌ها استفاده می‌شود. کوانتوم دات‌ها بلورهای نیمه‌رسانا بسیار کوچک بین ۲ تا ۱۰ نانومتر هستند که معادل ۱۰ تا ۵۰ اتم در قطر هستند. وقتی کوانتوم دات‌ها با یک LED آبی استفاده می‌شوند، یک لایه نازک از ذرات نانوبلوری تشکیل می‌شود که شامل ۳۳ یا ۳۴ جفت کادمیوم یا سلنیوم است که روی LED پوشانده شده‌اند. نور آبی تابیده شده توسط LED کوانتوم دات‌ها را تحریک می‌کند. این تحریک منجر به تولید نور سفیدی می‌شود که طیف طول موج تقریباً مشابه نور سفید تولید شده توسط LED فرابنفش با فسفورهای RGB دارد.

مخلوط‌سازی رنگ

چند LED (معمولاً تابش رنگ‌های اصلی قرمز، آبی و سبز) در داخل یک لامپ نصب می‌شوند و شدت هر LED به صورت متناسب تنظیم می‌شود تا نور سفید تولید شود. این ایده اساسی تکنیک مخلوط‌سازی رنگ است. تکنیک مخلوط‌سازی رنگ حداقل دو LED را در کنار هم نیاز دارد که نور آبی و زرد تابیده می‌کنند و شدت آن‌ها برای تولید نور سفید تنظیم می‌شود. مخلوط‌سازی رنگ همچنین با چهار LED انجام می‌شود که قرمز، آبی، سبز و زرد را در کنار هم استفاده می‌کند. چون در مخلوط‌سازی رنگ از فسفورها استفاده نمی‌شود، هیچ انرژی در فرآیند تبدیل ضایع نمی‌شود و بنابراین تکنیک مخلوط‌سازی رنگ از تکنیک‌های تبدیل طول موج کاراتر است.

ZnSe هومو-اپیتاکسیال

شرکت سومیتو الکتریک اینداستریز، لیمیتد، اوساکا، ژاپن، با شرکت پروکامپ اینفورماتیکس، لیمیتد، تایپه، تایوان در یک شرکت مشترک به نام سوپرا اپتو، اینک. برای توسعه و تجاری‌سازی یک تکنولوژی جدید برای تولید نور سفید از LED همکاری کردند. این تکنولوژی جدید به عنوان تکنولوژی ZnSe هومو-اپیتاکسیال تولید نور سفید شناخته می‌شود.

در این تکنولوژی، نور سفید از رشد یک لایه اپیتاکسیال LED آبی بر روی یک زیربنای زینک سلنید (ZnSe) تولید می‌شود. این امر منجر به تابش همزمان نور آبی از منطقه فعال و نور زرد از زیربنا می‌شود. لایه اپیتاکسیال LED نوری سبز آبی در طول موج ۴۸۳ نانومتر تابیده می‌کند، در حالی که زیربنا ZnSe همزمان نور نارنجی در طول موج ۵۹۵ نانومتر تابیده می‌کند. ترکیب این نور سبز آبی در طول موج ۴۸۳ نانومتر و نور نارنجی در طول موج ۵۹۵ نانومتر نور سفید تولید می‌کند و ما یک LED سفید با دمای رنگ همبسته (CCT) در محدوده ۳۰۰۰ کلوین و بالاتر بدست می‌آوریم. میانگین عمر این LED سفید حدود ۸۰۰۰ ساعت است.

در حال حاضر، این LED در برنامه‌هایی مانند نورپردازی، نشانگرهای پیشرانه و نورپشتی برای نمایشگرهای کریستال مایع استفاده می‌شود. با افزایش میانگین عمر، این LED سفید برای برنامه‌های نورپردازی اضافی مناسب خواهد شد.