Bela svetlobna dioda

Definicija belih LED

Bela LED je definirana kot svetlobna tehnologija, ki uporablja različne metode za ustvarjanje bele svetlobe iz LED-jev, ki so zdaj široko uporabljene v večjem številu svetlobnih aplikacij.

Beli svetlobni diodi (LED) so revolucionirali svetlobno tehnologijo. Na začetku so bili LED-ji omejeni na kazalnike, displeje in nujno svetlo. Sedaj so beli LED-ji uporabljeni skoro v vseh svetlobnih aplikacijah, od notranjih osvetlitve do ulične osvetlitve in poplavne svetlobe, kar jih naredi omnipresentne.

LED-ji ne morejo naravno emitirati bele svetlobe, ampak specifične tehnologije jim omogočajo to. Glavne metode za ustvarjanje bele svetlobe v LED-ju so Pretvorba valovne dolžine, Mešanje barv in Homo-epitaksialna ZnSe tehnologija.

Pretvorba valovne dolžine

Pretvorba valovne dolžine pretvori radiacijo LED-a v belo svetlo. Metode vključujejo uporabo modrega LED-a z rumenim fosforom, več fosforov, ultravijoličnega LED-a z RGB fosforji ali modrega LED-a z kvantnimi pikami.

Modri LED in rumeni fosfor

Ta metoda pretvorbe valovne dolžine uporablja LED, ki emitira modro radiacijo, za vzbuđevanje rumenega fosforja (Yttrium Aluminum Garnet). To povzroči emisijo rumene in modre svetlobe, in ta mešanica modre in rumene svetlobe daje vtis bele svetlobe. Ta metoda je najcenejša metoda za ustvarjanje bele svetlobe.

Modri LED in več fosforov

Ta metoda pretvorbe valovne dolžine vključuje uporabo več fosforov z modrim LED-jem. Vsak fosfor emitira drugačno barvo svetlobe, ko na njega pade radiacija, ki jo emitira modri LED. Te različne barve svetlobe se kombinirajo s prvotno modro svetlobo, da ustvarijo belo svetlo. Uporaba več fosforov namesto samo rumenega (YAG) fosforja ustvari belo svetlo, ki ima širši spekter valovnih dolžin in boljšo kakovost barve glede na CRI in CCT. Vendar je ta postopek dražji v primerjavi z postopkom, ki vključuje le rumen (YAG) fosfor.

Ultravijolični LED z RGB fosforji

Tretja metoda pretvorbe valovne dolžine obdeluje uporabo ultravijoličnega LED-a v kombinaciji z rdečim, zelenim in modrim (RGB) fosforji. LED emitira ultravijolično radiacijo, ki ni vidna za človekovo oko, ki pada na rdeče, zelene in modre fosforje in jih vzbuja. Ko so ti RGB fosforji vzbuženi, emitirajo radiacije, ki se mešajo skupaj in zagotavljajo belo svetlo. To belo svetlo ima še širši spekter valovnih dolžin kot prej omenjene tehnologije.

Modri LED in kvantne pikice

Ta metoda uporablja modri LED za aktiviranje kvantnih pikic. Kvantne pikice so zelo majhni polprevodni kristali med 2 in 10 nm. Odgovarjajo 10–50 atomov v premeru. Ko so kvantne pikice uporabljene z modrim LED-om, oblikujejo tank sloj nano-kristalnih delcev, ki vsebuje 33 ali 34 parov kadmija ali selenija, ki so pokriti nad LED-om. Modra svetlobo, ki jo emitira LED, vzbuja kvantne pikice. Ta vzbuženje povzroči generiranje bele svetlobe, ki ima spekter valovnih dolžin, skoraj enak beli svetlobi, ki jo ustvarja ultravijolični LED skupaj z RGB fosforji.

Mešanje barv

Več LED-jev (na splošno emitirajo osnovne barve rdečo, modro in zeleno) je postavljenih znotraj lustrine in intenzivnost vsakega LED-ja je prilagojena proporcionalno, da bi dobili belo svetlo. To je osnovna ideja tehnike mešanja barv. Za mešanje barv je potrebno najmanj dva LED-ja, ki emitirata modro in rumeno svetlo, katere intenzivnosti je treba spreminjati, da bi ustvarili belo svetlo. Mešanje barv se lahko izvaja tudi z uporabo štirih LED-jev, kjer se uporabljajo RDEČ, MODER, ZELEN in RUMEN stransko. Ker pri mešanju barv fosforji niso uporabljeni, ni izgube energije med pretvorbenim procesom, zato je tehnika mešanja barv učinkovitejša kot tehnike pretvorbe valovne dolžine.

Homo-epitaksialna ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japonska, je sodelovala z Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwan, pod skupno podjetjem, imenovanim Supra Opto, Inc., za razvoj in komercializacijo nove tehnologije za proizvodnjo bele svetlobe iz LED-jev. Ta nova tehnologija je znana kot homo-epitaksialna ZnSe tehnologija proizvodnje bele svetlobe.

V tej tehnologiji se bela svetlobo generira z rastjo epitaksijskega plastičnega modrega LED-ja na substratu cinka selenida (ZnSe). To povzroči hkratno emitiranje modre svetlobe iz aktivne regije in rumene svetlobe iz substrata. Epitaksijski sloj LED-ja emitira zelenkasto modro svetlobo na 483 nm, medtem ko ZnSe substrat hkrati emitira oranžno svetlobo na 595 nm. Mešanica te zelenkasto modre svetlobe z valovno dolžino 483 nm in oranžne barve svetlobe z valovno dolžino 595 nm ustvari belo svetlo in dobimo beli LED, ki ima koreliran temperatur barve (CCT) v območju 3000 K in višje. Povprečna življenjska doba tega beli LED-ja je okoli 8000 ur.

Trenutno se ta LED uporablja v aplikacijah, kot so osvetlitev, kazalniki in zadnje svetlo za tekočekrystalne displeje. Vendar bo s povečanjem povprečne življenjske dobe ta beli LED postal primern za dodatne svetlobne aplikacije.