Witte licht-emissiediode

Definitie van witte LED

Een witte LED wordt gedefinieerd als een verlichtingstechnologie die verschillende methoden gebruikt om wit licht te produceren uit LEDs, nu wijdverspreid in meerdere verlichtingsapplicaties.

Witte Lichtgevende Diodes, of Witte LEDs, hebben de verlichting geheel veranderd. Aanvankelijk waren LEDs beperkt tot indicatoren, displays en noodverlichting. Nu worden witte LEDs gebruikt in bijna alle verlichtingsapplicaties, van binnenverlichting tot straatverlichting en overstromingsverlichting, waardoor ze alomtegenwoordig zijn geworden.

LEDs kunnen niet natuurlijk wit licht uitstralen, maar specifieke technologieën maken dit mogelijk. De belangrijkste methoden om wit licht in LEDs te produceren zijn Golflengteconversie, Kleurmenging en Homo-epitaxiale ZnSe-technologie.

Golflengteconversie

Golflengteconversie zet de straling van een LED om in wit licht. Methoden omvatten het gebruik van een blauwe LED met gele fosfor, meerdere fosforen, ultraviolette LED met RGB fosforen, of blauwe LED met kwantumpunten.

Blauwe LED en Gele Fosfor

Bij deze methode van golflengteconversie wordt een LED gebruikt die blauwe straling uitstraalt om een gele fosfor (Yttrium Aluminium Garnet) op te wekken. Dit resulteert in de emissie van geel en blauw licht, en deze combinatie van blauw en geel licht geeft de indruk van wit licht. Deze methode is de goedkoopste manier om wit licht te produceren.

Blauwe LED en Meerdere Fosforen

Deze methode van golflengteconversie maakt gebruik van meerdere fosforen met een blauwe LED. Elk van de fosforen die wordt gebruikt, straalt een andere kleur licht uit wanneer de straling van de blauwe LED erop valt. Deze verschillende kleuren licht combineren met het originele blauwe licht om wit licht te produceren. Het gebruik van meerdere fosforen in plaats van gele fosfor produceert wit licht dat een breder golflengtespectrum heeft en betere kleurkwaliteit in termen van CRI en CCT. Echter, dit proces is duurder vergeleken met het proces waarbij alleen gele (YAG) fosfor wordt gebruikt.

Ultraviolette LED met RGB Fosforen

Een derde methode van golflengteconversie houdt in het gebruik van een ultraviolette LED in combinatie met rode, groene en blauwe (RGB) fosforen. De LED straalt ultraviolette straling uit, die niet zichtbaar is voor het menselijk oog, en deze valt op de rode, groene en blauwe fosforen en wekt ze op. Wanneer deze RGB fosforen opgewekt worden, stralen ze straling uit die samen gemengd wit licht vormt. Dit witte licht heeft een nog breder golflengtespectrum dan de eerder besproken technologieën.

Blauwe LED en Kwantumpunten

Bij deze methode wordt een blauwe LED gebruikt om kwantumpunten op te wekken. Kwantumpunten zijn uiterst kleine halfgeleiderkristallen tussen 2 en 10 nm. Ze corresponderen met 10-50 atomen in diameter. Wanneer kwantumpunten worden gebruikt met een blauwe LED, vormen ze een dun laagje nanokristaldeeltjes dat 33 of 34 paren cadmium of selenium bevat, die boven op de LED zijn aangebracht. Het blauwe licht dat door de LED wordt uitgestraald, wekt de kwantumpunten op. Deze opwekking resulteert in de generatie van wit licht dat een golflengtespectrum heeft dat bijna identiek is aan het witte licht dat wordt geproduceerd door een ultraviolette LED in combinatie met RGB fosforen.

Kleurmenging

Meerdere LEDs (meestal de primaire kleuren rood, blauw en groen) worden in een lamp geplaatst en de intensiteit van elke LED wordt proportioneel afgestemd om wit licht te verkrijgen. Dit is het basisidee achter de kleurmengingstechniek. De kleurmengingstechniek vereist minimaal twee LEDs in combinatie, die blauw en geel licht uitstralen, waarvan de intensiteiten moeten worden aangepast om wit licht te genereren. Kleurmenging kan ook worden gedaan met vier LEDs, waarbij ROOD, BLAUW, GROEN en GEEL naast elkaar worden gebruikt. Omdat fosforen niet worden gebruikt in kleurmenging, is er geen energieverlies tijdens het conversieproces, waardoor de kleurmengingstechniek efficiënter is dan golflengteconversietechnieken.

Homo-epitaxiale ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japan, werkte samen met Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwan, onder een joint venture genaamd Supra Opto, Inc. om een nieuwe technologie te ontwikkelen en te commercialiseren voor de productie van wit licht uit LEDs. Deze nieuwe technologie staat bekend als de homo-epitaxiale ZnSe-technologie voor de productie van wit licht.

Bij deze technologie wordt wit licht gegenereerd door een epitaxiale blauwe LED-laag te laten groeien op een zinc selenide (ZnSe) substraat. Dit resulteert in de simultane emissie van blauw licht uit de actieve regio en geel licht uit het substraat. De epitaxiale laag van de LED straalde een groenblauw licht uit op 483 nm, terwijl het ZnSe-substraat tegelijkertijd oranje licht uitstraalde op 595 nm. De combinatie van dit groenblauwe licht met een golflengte van 483 nm en oranje licht met een golflengte van 595 nm produceert wit licht, en we krijgen een witte LED waarvan de gekoppelde kleurtemperatuur (CCT) in het bereik van 3000 K en hoger ligt. De gemiddelde levensduur van deze witte LED is ongeveer 8000 uur.

Momenteel wordt deze LED gebruikt in toepassingen zoals verlichting, indicatoren en backlighting voor kristalweergaven. Met de toename van de gemiddelde levensduur zal deze witte LED geschikt worden voor extra verlichtingsapplicaties.