Vit lysdiod

Definition av vit LED

En vit LED definieras som en belysnings teknologi som använder olika metoder för att producera vitt ljus från LED, nu omfattande flera belysnings tillämpningar.

Vita ljusdioder, eller vita LED, har revolutionerat belysningen. Initellt var LED begränsade till indikatorer, displayenheter och nödbelysning. Nu används vita LED i nästan alla belysnings tillämpningar, från inombordsbelysning till gatubelysning till flodbelysning, vilket gör dem allmänt förekommande.

LED kan inte naturligt utstråla vitt ljus, men specifika teknologier möjliggör detta. De huvudsakliga metoderna för att producera vitt ljus i LED är Våglängdskonvertering, Färgmixning och Homo-epitaxiell ZnSe-teknik.

Våglängdskonvertering

Våglängdskonvertering konverterar en LEDs strålning till vitt ljus. Metoder inkluderar användning av en blå LED med gul fosfor, flera fosforer, ultraviolett LED med RGB-fosforer, eller blå LED med kvantdots.

Blå LED och Gul Fosfor

I denna metod för våglängdskonvertering används en LED som utstrålar blå färgstrålning för att stimulera en gul färgfosfor (Yttrium Aluminium Garnet). Detta resulterar i utstrålning av gult och blått ljus, och denna blandning ger upphov till det synliga vitt ljus. Denna metod är den billigaste för att producera vitt ljus.

Blå LED och Flertalet Fosforer

Denna metod för våglängdskonvertering innebär användning av flera fosforer tillsammans med en blå LED. Varje fosfor utstrålar ett annat färgljus när den blå LED:s strålning faller på dem. Dessa olika färger av ljus kombineras med det ursprungliga blå ljuset för att producera vitt ljus. Användning av flera fosforer istället för gul fosfor producerar vitt ljus med en bredare våglängdspektrum och bättre färgkvalitet i termer av CRI och CCT. Dock är denna process mer kostsam jämfört med processen som endast involverar gul (YAG) fosfor.

Ultraviolett LED med RGB Fosforer

En tredje våglängdskonverteringsmetod handlar om användning av en ultraviolett strålningsskapande LED tillsammans med röd, grön och blå (RGB) fosforer. LED:n utstrålar ultraviolett strålning, inte synlig för mänskligt öga, som faller på de röda, gröna och blåa fosforerna och stimulerar dem. När dessa RGB fosforer stimuleras utstrålar de strålningar som blandas tillsammans för att ge vitt ljus. Detta vitt ljus har ett ännu bredare våglängdspektrum än tidigare diskuterade tekniker.

Blå LED och Kvantdots

I denna metod används en blå LED för att aktivera kvantdots. Kvantdots är extremt små halvledarkristaller mellan 2 och 10 nm. De motsvarar 10–50 atomer i diameter. När kvantdots används med en blå LED bildar de ett tunnt lager av nanokristallpartiklar som innehåller 33 eller 34 par av kadmium eller seleenium som är belagda ovanpå LED. Det blå ljuset som utstrålas av LED stimulerar kvantdots. Denna stimulering resulterar i generering av vitt ljus som har ett våglängdspektrum nästan likt det vitt ljus som produceras av ultraviolett LED tillsammans med RGB fosforer.

Färgmixning

Flera LED (vanligtvis utstrålande de primära färgerna röd, blå och grön) monteras inuti en lampa och intensiteten hos varje LED justeras proportionellt för att erhålla vitt ljus. Detta är den grundläggande idén bakom färgmixningstekniken. Färgmixningsteknik kräver minst två LED i samarbete, utstrålande blått och gult ljus, vars intensiteter måste varieras för att generera vitt ljus. Färgmixning görs också med fyra LED där RÖD, BLÅ, GRÖN och GUL används sida vid sida. Eftersom fosforer inte används i färgmixning, finns det ingen energiförlust under konverteringsprocessen, vilket gör färgmixningstekniken mer effektiv än våglängdskonverteringstekniker.

Homo-epitaxiell ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japan, samarbetade med Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwan, inom en gemensam företagsentitet som kallas Supra Opto, Inc. för att utveckla och kommersialisera en ny teknik för produktion av vitt ljus från LED. Denna nya teknik kallas homo-epitaxiell ZnSe-teknik för produktion av vitt ljus.

I denna teknik genereras vitt ljus genom att växa en epitaktisk blå LED-lager på en zinkselenid (ZnSe) substrat. Detta resulterar i samtidig utstrålning av blått ljus från den aktiva regionen och gult ljus från substratet. Epitaktiska lager av LED utstrålade ett grönblått ljus vid 483 nm, medan ZnSe-substratet samtidigt utstrålade ett orangeredligt ljus vid 595 nm. Kombinationen av detta grönblå ljus med våglängd 483 nm och orangeredligt ljus med våglängd 595 nm producerar vitt ljus, och vi får en vit LED vars korrelerade färgtemperatur (CCT) ligger i området 3000 K och över. Den genomsnittliga livslängden för denna vita LED är runt 8000 timmar.

Nuvarande används denna LED i tillämpningar som belysning, indikatorer och bakgrundsbelyst för kristalliska displayskärmar. Med ökande genomsnittlig livslängd kommer denna vita LED att bli lämplig för ytterligare belysnings tillämpningar.