Beyaz Işık Yayan Diyot

Beyaz LED Tanımı

Beyaz LED, LED'lerden beyaz ışık üretmek için çeşitli yöntemleri kullanan bir aydınlatma teknolojisidir ve şu anda birçok aydınlatma uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Beyaz Işık Yayan Diyotlar (Beyaz LED'ler), aydınlatmayı devrim niteliğinde değiştirdi. Başlangıçta, LED'ler sadece göstergeler, ekranlar ve acil durum aydınlatmasında kullanılıyordu. Şimdi, beyaz LED'ler neredeyse tüm aydınlatma uygulamalarında, iç mekan aydınlatmasından sokak aydınlatmasına, hatta sel aydınlatmasına kadar kullanılıyor, bu da onları her yerde görülebilir hale getiriyor.

LED'ler doğal olarak beyaz ışık yayar değil, ancak belirli teknolojiler onların bunu yapmasını sağlar. LED'lerde beyaz ışık üretmek için kullanılan ana yöntemler Dalga Uzunluğu Dönüşümü, Renk Karıştırma ve Homo-epitaksyal ZnSe teknolojisidir.

Dalga Uzunluğu Dönüşümü

Dalga uzunluğu dönüştürme, bir LED'in ışınımını beyaz ışığa dönüştürür. Bu yöntemler arasında mavi LED ile sarı fosfor, birden fazla fosfor, ultraviyole LED ile RGB fosforları veya mavi LED ile kuantum noktalarının kullanılması sayılabilir.

Mavi LED ve Sarı Fosfor

Bu dalga uzunluğu dönüşüm yönteminde, mavi renk ışınım yapan bir LED, sarı renk fosforu (Ytrium Alüminyum Garnet) uyarlamak için kullanılır. Bu, sarı ve mavi ışığın yayılmasına neden olur ve bu mavi ve sarı ışığın karışımı beyaz ışık görünümünü verir. Bu yöntem, beyaz ışık üretmek için en ucuz yöntemdir.

Mavi LED ve Birden Fazla Fosfor

Bu dalga uzunluğu dönüştürme yöntemi, mavi LED ile birden fazla fosforun kullanılmasını içerir. Kullanılan her fosfor, mavi LED tarafından üretilen ışınım üzerine düşerken farklı renkte ışık yayar. Bu farklı renkteki ışıklar orijinal mavi ışıkla birleşerek beyaz ışık üretir. Sadece sarı (YAG) fosfor kullanmaktan ziyade birden fazla fosfor kullanmak, daha geniş dalga uzunluğu spektrumu ve CRI ve CCT açısından daha iyi renk kalitesine sahip beyaz ışık üretir. Ancak, bu süreç sarı (YAG) fosfor kullanılarak yapılan sürece göre daha pahalıdır.

Ultraviyole LED ile RGB Fosforları

Üçüncü dalga uzunluğu dönüştürme yöntemi, kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) fosforları ile ultraviyole ışınım yapan bir LED'nin kullanılmasını içerir. LED, insan gözü tarafından görülemeyen ultraviyole ışınım yayar, bu ışınım kırmızı, yeşil ve mavi fosforlara düşer ve onları uyarır. Bu RGB fosforları uyarıldığında, ışınlanan radyasyonlar bir araya gelerek beyaz ışık oluşturur. Bu beyaz ışık, daha önce tartışılan teknolojilere göre daha geniş bir dalga uzunluğu spektrumu sunar.

Mavi LED ve Kuantum Noktalar

Bu yöntemde, mavi LED, kuantum noktalarını etkinleştirir. Kuantum noktaları, 2 ila 10 nm arasında olan son derece küçük yarıiletken kristallerdir. Bu, 10-50 atom çapında karşılık gelir. Mavi LED ile kuantum noktaları kullanıldığında, nano-kristal parçacıklardan oluşan ince bir tabaka oluşur, bu tabaka LED'nin üstüne cadyum veya seleńyumdan oluşan 33 veya 34 çiftle kaplanır. LED tarafından yayılan mavi ışık, kuantum noktalarını uyarır. Bu uyarılma, ultraviyole LED ile RGB fosforlarıyla üretilen beyaz ışığın dalga uzunluğu spektrumuyle neredeyse aynı olan bir beyaz ışığın üretimine neden olur.

Renk Karıştırma

Renk karıştırma tekniğinin temel fikri, bir lambada birkaç LED (genellikle kırmızı, mavi ve yeşil gibi temel renklerden ışık yayan) monte edilmesi ve her bir LED'in yoğunluğunun oranla ayarlanmasıdır. Bu yöntem, genellikle en az iki LED ile kullanılır, mavi ve sarı ışık yayan LED'lerin yoğunlukları, beyaz ışık üretmek için değiştirilir. Renk karıştırma, ayrıca kırmızı, mavi, yeşil ve sarı LED'lerin yan yana kullanılmasıyla da yapılır. Renk karıştırmasında fosforlar kullanılmadığından, dönüştürme sürecinde enerji kaybı olmaz ve bu nedenle renk karıştırma tekniği, dalga uzunluğu dönüştürme tekniklerinden daha verimlidir.

Homo-epitaksyal ZnSe

Japonya, Osaka'daki Sumitomo Electric Industries, Ltd. ve Tayvan, Taipei'deki Procomp Informatics, Ltd., Supra Opto, Inc. adlı ortak girişim altında yeni bir beyaz ışık üretim teknolojisi geliştirmek ve ticarileştirmek için bir araya geldi. Bu yeni teknoloji, homo-epitaksyal ZnSe teknolojisi olarak bilinir.

Bu teknolojide, beyaz ışık, bir çinko selenür (ZnSe) substrat üzerinde epitaksyal mavi LED tabakası yetiştirilerek üretilir. Bu, aktif bölgeden mavi ışık ve substrattan sarı ışığın eş zamanlı yayılmasına neden olur. LED'nin epitaksyal tabakası 483 nm dalga uzunluğunda yeşilimsi mavi ışık yayarken, ZnSe substrat 595 nm dalga uzunluğunda turuncu ışık yayar. Bu 483 nm dalga uzunluğunda yeşilimsi mavi ışık ve 595 nm dalga uzunluğunda turuncu ışığın kombinasyonu, beyaz ışık üretir ve böylece 3000 K ve üzeri korelasyonlu renk sıcaklığına (CCT) sahip bir beyaz LED elde edilir. Bu beyaz LED'nin ortalama ömrü yaklaşık 8000 saat civarındadır.

Şu anda, bu LED, aydınlatma, göstergeler ve sıvı kristal ekranlar için arka ışık gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Ancak, ortalama ömrünün artmasıyla birlikte, bu beyaz LED ek aydınlatma uygulamaları için de uygun hale gelecektir.