Принцип получения белых светодиодов

Изобретение синих светодиодов дало возможность получить светодиоды белого свечения. Насчитывается 4 способа получения белых СД, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.

Первый способ:

Смешение излучения светодиодов трех или более цветов. На рисунке можно видеть получение белого света светодиодов за счет смешения пропорций излучения соответственно синего, красного и зеленого светодиодов. По идее, такой способ наиболее эффективен.

 

Для каждого из светодиодов – красного, зеленого или синего, выбираются значения тока, которые соответствуют максимуму его внешнего квантового выхода излучения. Но при таком токе и напряжении интенсивность каждого из светодиодов не соответствует значениям, которые необходимы получения результирующего белого цвета. Достигнуть этого можно за счет изменения числа светодиодов, составляя тем самым, источник из нескольких диодов. В практическом применении это составляет некоторые неудобства, т.к. надо использовать источники тока с различным напряжением, множество контактных вводов, а также устройства, способные смешивать и фокусировать свет от нескольких светодиодов.

И даже не смотря на то, что наиболее качественные RGB светодиоды и могут «производить» характерное белое пятно, однако, по краям его можно заметить разноцветные круги. Обусловлено это тем, что кристаллы синего, красного и зеленого свечения естественным образом разнесены друг от друга.

Второй способ:

Смешение синего излучения светодиодов с  излучением желто-зеленого люминофора. На рисунке показан принцип получения светодиодов таким способом.

 

В настоящее время такой способ получения белого свечения наиболее экономически целесообразен. Состав кристалла с гетероструктурами на основе InGaN/ GaN подбирается таким образом, что спектр излучения соответствует спектру возбуждения люминофора. Кристалл покрывается слоем геля с порошком люминофора. Покрытие наносится таким образом, часть синего излучения будет возбуждать люминофор, а часть – свободно проходить без поглощения. На следующем рисунке Вы можете наблюдать

.

 

Третий способ:

Смешение трех люминофоров ( красный, зеленый и синий ), которые приводятся в возбуждение ультрафиолетовым светодиодом. На рисунке можно видеть, каким образом получается белый светодиод

.

 

Этот способ использует люминофоры и принципы, хорошо зарекомендовавшие себя в люминесцентных лампах. Этот способ использует только два контактных ввода на излучатель. Недостаток способа – потери энергии при преобразовании света от диода в люминофорах. Эффективность такового источника также уменьшается, ведь разные люминофоры имеют разный спектр возбуждения люминесценции. И они не всегда точно соответствуют УФ спектру излучения кристалла светодиода. Для цветовых характеристик светодиодов учитывается также и отражение света от поверхности с разнообразным спектром отражения. Учет количественно обосновывается – эмпирически вводя индекс цветопередачи от 8 стандартных цветовых поверхностей.

Индекс цветопередачи ( CRI ) – характеризует насколько близки к «истинным» будут видны цвета объектов, при рассматривании их в свете светодиодов.

Истинный цвет – цвет, с использованием тестового источника. Он может принимать значения от 1 до 100.

-1 наихудшая цветопередача

- 100 наилучшая.

На практике, индекс цветопередачи более 90 уже является отличным.