A fehér fényt kibocsátó LED-ek hihetetlenül ígéretesek a világítástechnikában.
FEHÉR FÉNY KÉSZÍTÉSE:
A LED-ekhez képest az izzólámpák „nagyon jó színvisszaadással rendelkeznek” – mondja Peter J. Schmidt LED- és foszforszakértő, aki a németországi Aachenben, a Lumileds világítótársaság kutatóközpontjában dolgozik. Ez azt jelenti, hogy az izzólámpa alatt megtekintett tárgyak érzékelt színei „helyesnek” tűnnek, vagy nagyon közel vannak a nappali megjelenésükhöz. Világossági szóhasználatba véve az izzók színvisszaadási indexe (CRI) 100, megegyezik a napfénnyel.
Ezzel szemben egyes fehér LED-ek kékes fényt sugároznak, amelyet sokan nem találnak kielégítőnek a lakossági világításhoz. Ezeknek a lámpáknak alacsonyabb a CRI-értéke is, ami miatt az általuk megvilágított dolgok színei természetellenesnek tűnnek a szem számára. A kékes LED-fény miatt a fotók és videók alanyai különlegessé válhatnak.
A LED által kibocsátott fehér fény sajátos tónusa attól függ, hogy a készülék hogyan hozza létre a fényt. A lehetőségek körét általában egy színcímke és egy hőmérséklet írja le, ez az érték történelmileg a fekete test sugárzási fizikájából származik, amelyben az objektum hőmérséklete korrelál a kibocsátott spektrummal. A különféle fehér LED-lámpák vöröses-narancssárga „meleg fehér” (kb. 3000 K), semleges vagy halványkék „hideg fehér” (kb. 4000 K) és kék-fehér „nappali fény” (kb. 6000) kategóriákba vannak besorolva. K).
A fehér fény előállításának egyik megközelítése három, egyszínű, különböző félvezetőn alapuló, egyszínű LED kék, zöld és piros kimenetének keverését igényli. A gyakorlatban ez a stratégia nehézkes és költséges lehet, és a színkimenet vezérléséhez összetett áramkörökre van szükség.
A gyártók általában az egyszerűbb és olcsóbb útvonalat választják, kékkibocsátó LED-del, indium-gallium-nitriddel (InGaN), sárga foszforporral, leggyakrabban ittrium-alumínium gránáttal (YAG), például Y 3 Al 5 O-val. 12. Ce 3+ -val adalékolt . Ebben a foszfor-konvertált LED-ként emlegetett kialakításban a kék fény gerjeszti a foszforport, amelyet általában a külső burkolatba foglalnak. A sárga foszfor által kibocsátott fény és a LED által kibocsátott kék fény kombinálva fehér fényt eredményez.
Az általános világítási alkalmazásokhoz azonban a LED-gyártók melegebb színeket és magasabb CRI-értékeket (80 felett) szeretnének. Ezekkel a tulajdonságokkal rendelkező lámpákat készítettek két vagy több foszfor keverésével, és kék vagy ultraibolya fényt kibocsátó LED-ekkel izgatták őket. Ahhoz, hogy a lumineszcens anyagok kereskedelmi szempontból életképesek legyenek, minden esetben kémiai és hőstabilitással kell rendelkezniük, és nem kell elhalványulniuk az állandó fényterhelés miatt. Ezeknek olcsónak, bőségesnek és kompatibilisnek kell lenniük a szokásos gyártási gyakorlattal is. Példák a vegyületek multiphosphor LED, amelyek megfelelnek ezeknek korlátok és használják a nagy színes minőségű LED-ek közé tartozik a sárga vagy sárga-zöld sugárzók, mint például cérium- vagy lutécium-adalékolt YAG, és vörös fényt emittáló fényporok (Ba, Sr) 2 Si 5 N 8és (Ca, Sr) SiAlN 3 , mindkettő európiummal adalékolt.
A múzeumok, a csúcskategóriás kiskereskedelmi üzletek és a kórházi műtők által megkövetelt, még magasabb CRI-értékek (90 fölött) elérése gyakran a fényhatás néven ismert energiahatékonyság rovására megy. Ez a kifejezés számszerűsíti a látható spektrumban keletkező fény frakcióját. Az emberi látási tartományon kívüli sugárzást kibocsátó fények pazarolják az energiát.
A legtöbb vörös foszfor növeli a fehér LED-ek színminőségét a vörös tónusok kitöltésével, de széles körben is kibocsátanak, kiszivárognak a látható spektrumból és az infravörös tartományba, energiát pazarolnak, és a LED-ekből származó fény gyenge fényértéket eredményeznek.
A nitridoaluminát-foszfor, amelyet a Lumileds már kereskedelemben használ, fehér fényű LED-ekhez vezet, „színvisszaadással, amely megközelíti az izzólámpákét – szinte tökéletes”. Mégis van hová fejlődni, mondja, mert az emisszió egy része kiterjed az infravörös tartományba.
Ha a kutatók képesek lennének kifejleszteni egy új foszfort, amelynek keskenyebb emissziós sávja kissé eltolódott a narancssárga tartomány felé, az több mint 25% -os energiahatékonyság-javulást eredményezhet. Ez az előrelépés, amely csökkentené az energiaigényt és egyszerűsítené a támogató elektronikát, segíthet csökkenteni a magas CRI fehér fényű LED-ek vételárát.