Белый светодиод

Определение белого светодиода

Белый светодиод определяется как технология освещения, использующая различные методы для создания белого света с помощью светодиодов, которая широко применяется в различных осветительных приложениях.

Светодиоды белого света, или белые светодиоды, произвели революцию в области освещения. Изначально светодиоды использовались только в качестве индикаторов, дисплеев и аварийного освещения. Теперь белые светодиоды используются практически во всех осветительных приложениях, от внутреннего освещения до уличного и прожекторного, делая их повсеместными.

Светодиоды не могут естественно излучать белый свет, но конкретные технологии позволяют им это делать. Основные методы создания белого света в светодиодах включают преобразование длины волны, смешивание цветов и гомоэпитаксиальную технологию ZnSe.

Преобразование длины волны

Преобразование длины волны преобразует излучение светодиода в белый свет. Методы включают использование синего светодиода с желтым фосфором, нескольких фосфоров, ультрафиолетового светодиода с RGB-фосфорами или синего светодиода с квантовыми точками.

Синий светодиод и желтый фосфор

В этом методе преобразования длины волны используется светодиод, излучающий синее излучение, чтобы возбудить желтый фосфор (иттрий-алюминиевый гранат). Это приводит к излучению желтого и синего света, и этот смесь синего и желтого света создает видимость белого света. Этот метод является наименее затратным способом получения белого света.

Синий светодиод и несколько фосфоров

Этот метод преобразования длины волны включает использование нескольких фосфоров с синим светодиодом. Каждый из используемых фосфоров излучает разный цвет света, когда на них падает излучение синего светодиода. Эти разные цвета света сочетаются с исходным синим светом, чтобы создать белый свет. Использование нескольких фосфоров вместо желтого (YAG) фосфора создает белый свет с более широким спектром длин волн и лучшим качеством цвета в терминах CRI и CCT. Однако этот процесс дороже по сравнению с процессом, включающим только желтый (YAG) фосфор.

Ультрафиолетовый светодиод с RGB-фосфорами

Третий метод преобразования длины волны связан с использованием светодиода, излучающего ультрафиолетовое излучение, в сочетании с красными, зелеными и синими (RGB) фосфорами. Светодиод излучает ультрафиолетовое излучение, невидимое для человеческого глаза, которое попадает на красные, зеленые и синие фосфоры и возбуждает их. Когда эти RGB-фосфоры возбуждаются, они излучают излучения, которые смешиваются, чтобы создать белый свет. Этот белый свет имеет еще более широкий спектр длин волн, чем обсуждавшиеся ранее технологии.

Синий светодиод и квантовые точки

В этом методе используется синий светодиод для активации квантовых точек. Квантовые точки — это очень маленькие полупроводниковые кристаллы размером от 2 до 10 нм, соответствующие 10–50 атомам в диаметре. Когда квантовые точки используются с синим светодиодом, они образуют тонкий слой нанокристаллических частиц, содержащий 33 или 34 пары кадмия или селена, покрытые поверх светодиода. Синий свет, излучаемый светодиодом, возбуждает квантовые точки. В результате этого возбуждения генерируется белый свет, который имеет спектр длин волн, почти идентичный белому свету, производимому ультрафиолетовым светодиодом вместе с RGB-фосфорами.

Смешивание цветов

Несколько светодиодов (обычно излучающих основные цвета: красный, синий и зеленый) устанавливаются внутри лампы, и интенсивность каждого светодиода настраивается пропорционально, чтобы получить белый свет. Это базовая идея техники смешивания цветов. Техника смешивания цветов требует минимум двух светодиодов, излучающих синий и желтый свет, чьи интенсивности должны быть изменены, чтобы сгенерировать белый свет. Смешивание цветов также выполняется с использованием четырех светодиодов, где используются КРАСНЫЙ, СИНИЙ, ЗЕЛЕНЫЙ и ЖЕЛТЫЙ. Поскольку фосфоры не используются в смешивании цветов, нет потерь энергии в процессе преобразования, поэтому техника смешивания цветов более эффективна, чем методы преобразования длины волны.

Гомоэпитаксиальный ZnSe

Компания Sumitomo Electric Industries, Ltd., Осака, Япония, объединилась с Procomp Informatics, Ltd., Тайбэй, Тайвань, в рамках совместного предприятия под названием Supra Opto, Inc., чтобы разработать и коммерциализировать новую технологию производства белого света с помощью светодиодов. Эта новая технология известна как гомоэпитаксиальная технология ZnSe для производства белого света.

В этой технологии белый свет генерируется путем выращивания эпитаксиального слоя синего светодиода на подложке из цинкового селенида (ZnSe). Это приводит к одновременному излучению синего света из активной области и желтого света из подложки. Эпитаксиальный слой светодиода излучал голубовато-зеленый свет с длиной волны 483 нм, в то время как подложка из ZnSe одновременно излучала оранжевый свет с длиной волны 595 нм. Комбинация этого голубовато-зеленого света с длиной волны 483 нм и оранжевого света с длиной волны 595 нм создает белый свет, и мы получаем белый светодиод, у которого коррелированная цветовая температура (CCT) находится в диапазоне 3000 К и выше. Средний срок службы этого белого светодиода составляет около 8000 часов.

В настоящее время этот светодиод используется в таких приложениях, как освещение, индикаторы и подсветка жидкокристаллических дисплеев. Однако с увеличением его среднего срока службы этот белый светодиод станет подходящим для дополнительных осветительных приложений.