Hvit lysdiod

Definisjon av hvit LED

En hvit LED er definert som en belysnings teknologi som bruker ulike metoder for å produsere hvitt lys fra LED-er, og den er nå vidt utbredt i flere belysningsapplikasjoner.

Hvite lysdioder, eller hvite LED-er, har revolusjonert belysningen. Inntil nå var LED-er begrenset til indikatorer, skjermer og nødbelysning. Nå brukes hvite LED-er i nesten alle belysningsapplikasjoner, fra innendørsbelysning til gategatelys og flodlys, noe som gjør dem allmenngyldige.

LED-er kan ikke naturlig utstråle hvitt lys, men spesifikke teknologier gjør at de kan dette. De hovedmetodene for å produsere hvitt lys i LED-er er bølgelengdekonvertering, fargeblanding og homoepitaksial ZnSe-teknologi.

Bølgelengdekonvertering

Bølgelengdekonvertering konverterer strålingen fra en LED til hvitt lys. Metoder inkluderer bruk av en blå LED med gul fosfor, flere fosforer, ultralyds LED med RGB-fosforer, eller blå LED med kvantpunkter.

Blå LED og gul fosfor

I denne metoden for bølgelengdekonvertering brukes en LED som utstråler blått lys for å opphisse en gul fosfor (Yttrium Aluminium Garnet). Dette resulterer i utstråling av gult og blått lys, og denne blandingen gir intrykk av hvitt lys. Denne metoden er den billigste for å produsere hvitt lys.

Blå LED og flere fosforer

Denne metoden for bølgelengdekonvertering involverer bruk av flere fosforer sammen med en blå LED. Hver fosfor utstråler et annet farge lys når strålingen fra den blå LED-en treffer dem. Disse forskjellige fargelys kombineres med det opprinnelige blå lys for å produsere hvitt lys. Bruk av flere fosforer i stedet for gul fosfor produserer hvitt lys med et bredere bølgelengdespekter og bedre fargekvalitet i form av CRI og CCT. Imidlertid er denne prosessen mer kostbar sammenlignet med prosessen som bare involverer gul (YAG) fosfor.

Ultralyds LED med RGB-fosforer

En tredje metode for bølgelengdekonvertering omhandler bruk av en ultralyds LED i kombinasjon med rød, grønn og blå (RGB) fosforer. LED-en utstråler ultralydsstråling, som ikke er synlig for menneskelig øye, som treffer de røde, grønne og blå fosforer og opphisser dem. Når disse RGB-fosforer blir opphisset, utstråler de stråling som blandes sammen for å gi hvitt lys. Dette hvite lyset har et enda bredere bølgelengdespekter enn tidligere diskuterte teknologier.

Blå LED og kvantpunkter

I denne metoden brukes en blå LED for å aktivere kvantpunkter. Kvantpunkter er ekstremt små halvlederkrystaller på 2 til 10 nm. De svarer til 10–50 atomer i diameter. Når kvantpunkter brukes med en blå LED, danner de et tynn lag av nanokrystallpartikler som inneholder 33 eller 34 par kadmium eller selenium som er belagt over LED-en. Det blå lys som utstråles av LED-en opphisser kvantpunkter. Denne opphissingen resulterer i generering av hvitt lys som har et bølgelengdespekter nesten likt det hvite lyset produsert av ultralyds LED sammen med RGB-fosforer.

Fargeblanding

Flere LED-er (generelt utstråler de primærfargene rød, blå og grønn) monteres inni en lampe, og intensiteten av hver LED justeres proporsjonalt for å få hvitt lys. Dette er den grunnleggende ideen bak fargeblandingsmetoden. Fargeblandingsmetoden krever minimum to LED-er i kombinasjon, som utstråler blått og gult lys, hvis intensiteter må variere for å generere hvitt lys. Fargeblanding utføres også med fire LED-er der RØD, BLÅ, GRØNN og GUL brukes side om side. Ettersom fosforer ikke brukes i fargeblanding, er det ingen energitap under konverteringsprosessen, og derfor er fargeblandingsmetoden mer effektiv enn bølgelengdekonverteringsteknikker.

Homoepitaksial ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japan, samarbeidet med Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwan, under et fellesskap som ble navngitt Supra Opto, Inc., for å utvikle og kommersialisere en ny teknologi for produksjon av hvitt lys fra LED. Denne nye teknologien er kjent som homoepitaksial ZnSe-teknologi for produksjon av hvitt lys.

I denne teknologien genereres hvitt lys ved å vokse en epitaksial blå LED-lag på en sinkenselenid (ZnSe) substrat. Dette resulterer i samtidig utstråling av blått lys fra den aktive regionen og gult lys fra substratet. Epitaksiallaget av LED-en utstrålte et grønaktig blått lys på 483 nm, mens ZnSe-substratet samtidig utstrålet et oransje lys på 595 nm. Kombinasjonen av dette grønaktige blått lys med bølgelengde 483 nm og oransje lys med bølgelengde 595 nm produserer hvitt lys, og vi får en hvit LED med korrelert fargetemperatur (CCT) i området 3000 K og over. Gjennomsnittslivet for denne hvite LED-en er rundt 8000 timer.

For øyeblikket brukes denne LED-en i applikasjoner som belysning, indikatorer og backlight for flytende kristalldisplayer. Imidlertid vil denne hvite LED-en bli passelig for ytterligere belysningsapplikasjoner med økt gjennomsnittsliv.