Valkoinen valokemio

Valkoinen LED:n määritelmä

Valkoinen LED on valaistusteknologia, joka käyttää erilaisia menetelmiä valkoisen valon tuottamiseen LED-kytöistä. Se on nyt laajasti käytössä monissa valaistussovelluksissa.

Valkoiset valoanturit (Valkoinen LED) ovat vallankumous valaistusalalla. Alun perin LED-kytit olivat rajoittuneet ilmaisinvaloihin, näyttöihin ja hätävalaistukseen. Nykyään valkoisia LED-kytejä käytetään lähes kaikissa valaistussovelluksissa, sisävalaistuksesta katuvalaistukseen ja tulivalaistukseen asti, mikä tekee niistä yleisiä.

LED-kytit eivät pysty luonnostaan tuottamaan valkoista valoa, mutta tietyt teknologiat mahdollistavat sen. Pääasialliset menetelmät valkoisen valon tuottamiseksi LED-kyteissä ovat aallonpituuden muuntaminen, värimixaus ja homoepitaksiaalinen ZnSe-teknologia.

Aallonpituuden muuntaminen

Aallonpituuden muuntaminen muuttaa LED-kytin säteilyn valkoiseksi valoksi. Menetelmiä ovat sinisen LED:n käyttö keltaisella fosforilla, useilla fosfooreilla, ultraviolettinsäteilevällä LED-kydellä RGB-fosfoorien kanssa tai sinisellä LED-kydellä kvanttupisteillä.

Sininen LED ja keltainen fosfori

Tässä aallonpituuden muuntamisen menetelmässä käytetään sinisen sävyisen säteilyn tuottavaa LED-kytitä, joka innostaa keltaista fosforia (Ytriini-alumiinigarnetti). Tämä johtaa keltaisen ja sinisen valon sivuvaikutukseen, ja tämän sinisen ja keltaisen valon sekoitus antaa vaikutelman valkoisesta valosta. Tämä on halvin menetelmä valkoisen valon tuottamiseksi.

Sininen LED ja useat fosforit

Tässä aallonpituuden muuntamisen menetelmässä käytetään useita fosfooreja sinisen LED-kydin kanssa. Jokainen fosfori tuottaa eri sävyisen valon, kun sinisen LED-kydin säteily osuu niihin. Nämä eri sävyiset valot yhdistyvät alkuperäisen sinisen valon kanssa valkoisen valon tuottamiseksi. Useiden fosfoorien käyttö keltaisen fosforin sijaan tuottaa valkoista valoa, jolla on laajempi aallonpituusspektri ja parempi värisuhde CRI:n ja CCT:n suhteen. Kuitenkin tämä prosessi on kalliimpi verrattuna prosessiin, jossa käytetään vain keltaista (YAG) fosforia.

Ultraviolettinsäteilevä LED RGB-fosfoorien kanssa

Kolmas aallonpituuden muuntamisen menetelmä käsittelee ultraviolettinsäteilevän LED-kydin käyttöä punaisen, vihreän ja sinisen (RGB) fosfoorien kanssa. LED-kyti tuottaa ultraviolettinsäteilyä, jota ihmisen silmä ei näe, joka osuu punaiseen, vihreään ja siniseen fosforiin ja innostaa ne. Kun nämä RGB-fosforit innostuvat, ne tuottavat säteilyä, joka sekoitetaan yhteen tuottaakseen valkoisen valon. Tämä valkoinen valo on vielä laajemman aallonpituusspekrin omaava kuin aiemmin mainitut tekniikat.

Sininen LED ja kvanttupisteet

Tässä menetelmässä käytetään sinistä LED-kytitä kvanttupisteiden aktivointiin. Kvanttupisteet ovat hyvin pieniä puolijohtin kristalleja, joiden koko on 2–10 nm. Ne vastaavat 10–50 atomin halkaisijaa. Kun kvanttupisteitä käytetään sinisen LED-kydin kanssa, ne muodostavat ohuen kerroksen nanokristallipartikkeleista, jotka sisältävät 33 tai 34 paria kadmiumia tai selenia, jotka peittävät LED-kytin päälle. Sininen valo, jonka LED-kyti tuottaa, innostaa kvanttupisteitä. Tämä innostuminen johtaa valkoisen valon syntyyn, jonka aallonpituusspektri on melkein sama kuin ultraviolettinsäteilevän LED-kydin ja RGB-fosfoorien tuottaman valkoisen valon.

Värimixaus

Useita LED-kytejä (yleensä punaisen, sinisen ja vihreän perusvärien tuottavia) asennetaan lamppuun, ja jokaisen LED-kydin intensiteetti säädellään suhteessa saadakseen valkoisen valon. Tämä on värimixaustekniikan perusidea. Värimixaustekniikassa tarvitaan vähintään kaksi LED-kytitä yhdessä, jotka tuottavat sinistä ja keltaista valoa, joiden intensiteettien on vaihdeltava valkoisen valon tuottamiseksi. Värimixaus voidaan myös tehdä neljällä LED-kydillä, joissa käytetään punaista, sinistä, vihreää ja keltaista vierekkäin. Koska fosfooreja ei käytetä värimixaustekniikassa, ei ole energian häviötä muuntamisprosessissa, ja siksi värimixaustekniikka on tehokkaampi kuin aallonpituuden muuntamistekniikat.

Homoepitaksiaalinen ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japanissa, ja Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwanissa, perustivat yhteisyrityksen nimeltä Supra Opto, Inc. kehittääkseen ja kaupallisesti hyödyntääkseen uutta teknologiaa valkoisen valon tuottamiseksi LED-kyteistä. Tämä uusi teknologia tunnetaan homoepitaksiaalisena ZnSe-teknologiana valkoisen valon tuottamiseksi.

Tässä teknologiassa valkoinen valo tuotetaan kasvattamalla epitaksiaalinen sininen LED-kerros sinkiselidiini (ZnSe) substruuttina. Tämä johtaa sinisen valon samanaikaiseen sivuvaikutukseen aktiivisesta alueesta ja keltaisen valon sivuvaikutukseen substruaatista. LED-kyden epitaksiaalinen kerros tuotti vihreästä sinistä valoa 483 nm aallonpituudella, kun taas ZnSe-substruaatti samanaikaan tuotti oranssia valoa 595 nm aallonpituudella. Tämän vihreästä sinistä valosta 483 nm aallonpituudella ja oranssin väriä 595 nm aallonpituudella yhdistetty valkoinen valo tuottaa valkoisen LED-kydin, jonka korreloitu väriteho (CCT) on 3000 K ja ylöspäin. Valkoisen LED-kydin keskiarvoluku on noin 8000 tuntia.

Nykyään tätä LED-kytitä käytetään sovelluksissa, kuten valaistuksessa, ilmaisinvaleissa ja nestemäisten krystalidekujen takavalaisuksessa. Kuitenkin sen keskiarvoluodon kasvaessa tämä valkoinen LED-kyti tulee sopimaan lisää valaistussovelluksiin.