Білий світлодіод

Визначення білого LED

Білий LED — це технологія освітлення, яка використовує різні методи для створення білого світла за допомогою LED, що широко використовується у багатьох додатках освітлення.

Білі світлодіоди (LED) перетворили освітлення. Спочатку LED обмежувалися індикаторами, дисплеями та аварійним освітленням. Тепер білі LED використовуються майже у всіх додатках освітлення, від внутрішнього освітлення до вуличного освітлення та потопливного освітлення, що робить їх повсюдними.

LED не можуть природно видавати біле світло, але певні технології дозволяють їм це робити. Основні методи створення білого світла в LED — конверсія довжини хвилі, змішування кольорів та гомо-епітаксіальна ZnSe технологія.

Конверсія довжини хвилі

Конверсія довжини хвилі перетворює радіацію LED на біле світло. Методи включають використання синього LED з жовтим фосфором, декількох фосфорів, ультрафіолетового LED з RGB фосфорами або синього LED з квантовими точками.

Синій LED і жовтий фосфор

У цьому методі конверсії довжини хвилі використовується LED, який видаває синю радіацію, для стимулювання жовтого фосфору (Ітрій-Алюмінієвий Гранат). Це призводить до виділення жовтого і синього світла, і цей суміш синього і жовтого світла створює враження білого світла. Цей метод є найменш витратним методом для виробництва білого світла.

Синій LED і кілька фосфорів

Цей метод конверсії довжини хвилі передбачає використання декількох фосфорів разом з синім LED. Кожен з фосфорів, коли на них падає радіація, видавана синім LED, виділяє різні кольори світла. Ці різні кольори світла поєднуються з оригінальним синім світлом, щоб створити біле світло. Використання кількох фосфорів замість жовтого (YAG) фосфору створює біле світло, яке має ширшу спектральну характеристику і кращу якість кольору за такими показниками, як CRI та CCT. Однак, цей процес дорожчий порівняно з процесом, що використовує лише жовтий (YAG) фосфор.

Ультрафіолетовий LED з RGB фосфорами

Третій метод конверсії довжини хвилі полягає у використанні LED, який видаває ультрафіолетову радіацію, разом з червоними, зеленими та синіми (RGB) фосфорами. LED видаває ультрафіолетову радіацію, невидиму для людського ока, яка падає на червоні, зелені та сині фосфори і стимулює їх. Коли ці RGB фосфори отримують енергію, вони виділяють радіацію, яка змішується, щоб створити біле світло. Це біле світло має ще ширшу спектральну характеристику, ніж раніше обговорені технології.

Синій LED і квантові точки

У цьому методі використовується синій LED для активування квантових точок. Квантові точки — це надзвичайно маленькі кристали напівпровідників, розміром від 2 до 10 нм. Вони відповідають 10–50 атомам у діаметрі. Коли квантові точки використовуються разом з синім LED, вони формують тонкий шар нанокристалічних частинок, що містять 33 або 34 пари кадмію або селену, покриті поверх LED. Синє світло, видаване LED, стимулює квантові точки. Це стимулювання призводить до генерації білого світла, яке має спектральну характеристику, майже схожу на біле світло, створене ультрафіолетовим LED разом з RGB фосфорами.

Змішування кольорів

Декілька LED (зазвичай, що видавають основні кольори: червоний, синій та зелений) встановлюються всередині лампи, і інтенсивність кожного LED налаштовується пропорційно, щоб отримати біле світло. Це базова ідея методу змішування кольорів. Для змішування кольорів потрібні принаймні два LED, що видавають синє та жовте світло, інтенсивність яких змінюється, щоб отримати біле світло. Змішування кольорів також може проводитися за допомогою чотирьох LED, де використовуються RED, BLUE, GREEN, та YELLOW. Оскільки фосфори не використовуються при змішуванні кольорів, немає втрати енергії під час процесу конверсії, тому метод змішування кольорів ефективніший, ніж методи конверсії довжини хвилі.

Гомо-епітаксіальний ZnSe

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japan, співпрацювали з Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwan, у рамках спільного підприємства, яке було названо Supra Opto, Inc., для розробки та комерціалізації нової технології виробництва білого світла з LED. Ця нова технологія відома як гомо-епітаксіальна ZnSe технологія виробництва білого світла.

У цій технології біле світло генерується шляхом росту епітаксіального синього LED шару на субстраті з цинку селену (ZnSe). Це призводить до одночасного виділення синього світла з активної області та жовтого світла з субстрату. Епітаксіальний шар LED видавав зеленувато-синє світло з довжиною хвилі 483 нм, тоді як субстрат ZnSe одночасно видавав помаранчеве світло з довжиною хвилі 595 нм. Поєднання цього зеленувато-синього світла з довжиною хвилі 483 нм і помаранчевого світла з довжиною хвилі 595 нм створює біле світло, і ми отримуємо білий LED, чия корельована температура кольору (CCT) знаходиться в діапазоні 3000 K і вище. Середній термін служби цього білого LED становить близько 8000 годин.

Наразі цей LED використовується у таких додатках, як освітлення, індикатори та підсвічування для ЖК-дисплеїв. Однак, зі збільшенням середнього терміну служби, цей білий LED стане придатним для додаткових додатків освітлення.