Biała dioda elektronowa

Definicja białej diody LED

Biała dioda LED to technologia oświetleniowa, która używa różnych metod do produkcji światła białego z diod LED, obecnie szeroko stosowana w wielu zastosowaniach oświetleniowych.

Białe diody LED, lub białe diody LED, przekształciły oświetlenie. Początkowo diody LED były ograniczone do wskaźników, wyświetlaczy i oświetlenia awaryjnego. Obecnie białe diody LED są używane prawie we wszystkich zastosowaniach oświetleniowych, od oświetlenia wnętrz po oświetlenie uliczne i oświetlenie terenowe, co sprawia, że są powszechne.

Diody LED nie mogą naturalnie emitować światła białego, ale specyficzne technologie umożliwiają im to. Główne metody produkcji światła białego w diodach LED to konwersja długości fali, mieszanie kolorów i technologia homoepitaksjalna ZnSe.

Konwersja długości fali

Konwersja długości fali przekształca promieniowanie diody LED w światło białe. Metody obejmują użycie diody LED niebieskiej z fosforem żółtym, wieloma fosforami, diodą LED ultrafioletową z fosforami RGB lub diodą LED niebieską z kwantowymi punktami.

Niebieska dioda LED i fosfor żółty

W tej metodzie konwersji długości fali używa się diody LED emitującej promieniowanie niebieskie, aby wywołać fosfor żółty (Yttrium Aluminum Garnet). Wynikiem jest emisja światła żółtego i niebieskiego, a mieszanka tego światła niebieskiego i żółtego daje wrażenie światła białego. Ta metoda jest najtańszą metodą produkcji światła białego.

Niebieska dioda LED i wiele fosforów

Ta metoda konwersji długości fali polega na użyciu wielu fosforów z diodą LED niebieską. Każdy z użytych fosforów emituje inny kolor światła, gdy na nie pada promieniowanie emitowane przez diodę LED niebieską. Te różne kolory światła łączą się z oryginalnym światłem niebieskim, tworząc światło białe. Używanie wielu fosforów zamiast fosforu żółtego powoduje, że światło białe ma szerszy spektrum długości fali i lepszą jakość koloru pod względem CRI i CCT. Jednak ten proces jest droższy w porównaniu z procesem wykorzystującym tylko fosfor żółty (YAG).

Dioda LED ultrafioletowa z fosforami RGB

Trzecia metoda konwersji długości fali polega na użyciu diody LED emitującej promieniowanie ultrafioletowe w połączeniu z czerwonym, zielonym i niebieskim (RGB) fosforami. Dioda LED emituje promieniowanie ultrafioletowe, niewidoczne dla ludzkiego oka, które pada na czerwone, zielone i niebieskie fosfory i je pobudza. Kiedy te fosfory RGB są pobudzone, emitują promieniowanie, które miesza się, tworząc światło białe. To światło białe ma jeszcze szersze spektrum długości fali niż wcześniej omawiane technologie.

Niebieska dioda LED i kwantowe punkty

W tej metodzie używa się diody LED niebieskiej do aktywacji kwantowych punktów. Kwantowe punkty to bardzo małe kryształy półprzewodników o rozmiarach od 2 do 10 nm, odpowiadające średnicom 10-50 atomów. Kiedy kwantowe punkty są używane z diodą LED niebieską, tworzą cienką warstwę nano-cząsteczek zawierających 33 lub 34 pary kadmu lub selenu, pokrywane na szczycie diody. Niebieskie światło emitowane przez diodę LED pobudza kwantowe punkty. W wyniku tej pobudki powstaje światło białe, które ma spektrum długości fali prawie takie samo jak światło białe produkowane przez diodę LED ultrafioletową w połączeniu z fosforami RGB.

Mieszanie kolorów

Wewnątrz lampy montowane są wiele diod LED (ogólnie emitujących podstawowe kolory czerwony, niebieski i zielony), a intensywność każdej diody jest dostosowywana proporcjonalnie, aby uzyskać światło białe. To jest podstawowy pomysł techniki mieszania kolorów. Technika mieszania kolorów wymaga minimum dwóch diod LED w połączeniu, emitujących niebieskie i żółte światło, których intensywności są modyfikowane, aby wygenerować światło białe. Mieszanie kolorów odbywa się również za pomocą czterech diod LED, gdzie używane są RED, BLUE, GREEN i YELLOW. Ponieważ w mieszaniu kolorów nie są używane fosfory, nie ma strat energii w trakcie procesu konwersji, dlatego technika mieszania kolorów jest bardziej efektywna niż techniki konwersji długości fali.

Homoepitaksjalna technologia ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japonia, wraz z Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Tajwan, podjęły wspólną działalność pod nazwą Supra Opto, Inc., aby opracować i komercjalizować nową technologię produkcji światła białego z diod LED. Ta nowa technologia znana jest jako homoepitaksjalna technologia ZnSe do produkcji światła białego.

W tej technologii światło białe generowane jest przez rozwinięcie epitaksjalnej warstwy diody LED niebieskiej na podłożu z cynku selenku (ZnSe). Wynikiem jest jednoczesna emisja światła niebieskiego z aktywnej strefy i światła żółtego z podłoża. Epitaksjalna warstwa diody LED emitowała zielononiebieskie światło o długości fali 483 nm, podczas gdy podłoże ZnSe jednocześnie emitowało pomarańczowe światło o długości fali 595 nm. Połączenie tego zielononiebieskiego światła o długości fali 483 nm i pomarańczowego światła o długości fali 595 nm tworzy światło białe, a otrzymujemy diodę LED, której skorelowana temperatura barwowa (CCT) mieści się w zakresie 3000 K i więcej. Średni czas życia tej diody LED wynosi około 8000 godzin.

Obecnie ta dioda LED jest używana w zastosowaniach takich jak oświetlenie, wskaźniki i podświetlenia dla wyświetlaczy krystalicznych ciekłych. Jednak z wzrostem jej średniego czasu życia, ta biała dioda LED stanie się odpowiednia dla dodatkowych zastosowań oświetleniowych.