白い輝きを得るための原則。スキーム、説明

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LED。白色光を得る原理。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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青色 LED の発明により、RGB サークルが閉じられ、白色 LED の製造が可能になりました。存在する 白色 LED を作成するいくつかの方法 独自の長所と短所があります。

最初の方法 - XNUMX色以上のLED発光を混合する.

図では、図 4.2 は、赤、緑、青の LED の放射を特定の割合で混合することによる白色光の生成を示しています。

原則として、この方法が最も効果的です。赤、緑、青の各 LED について、外部量子放射線出力の最大値に対応する電流値を選択できます。ただし、これらの J (LED 電流) と V (LED 動作電圧) では、各色の強度は、白色領域の結果として得られる色座標に必要な値に対応しません。

これは、各色のダイオードの数を変更し、多数のダイオードのソースを構成することによって実現できます。実際の応用には、異なる電圧の複数の電源、多くの接点入力、および複数の LED からの光を混合して集光するデバイスが必要なため、この方法は不便に直面します。

最高品質の RGB LED でさえ、表面を照らすときに生成される光点が、広い領域にわたって陰影のない白色であるにもかかわらず、それでもエッジに沿って円弧状の色の縞模様が目立つという事実によって特徴付けられます。

これは、LED 内で青、赤、緑の光を発する結晶が自然に互いにある程度離れているという事実によるものです。

LED。白い輝きを得るための原則
米。 4.2. 赤、緑、青のLEDを混合して白色光を生成

第二の方法 - 青色 LED 放射と黄緑色蛍光体放射の混合。図では、図 4.3 は、青色 LED 結晶とそれに適用された黄色蛍光体層を使用した白色光の生成を示しています。

この方法は最も簡単で、現在最も経済的です。 InGaN/GaN に基づくヘテロ構造を有する結晶の組成は、その発光スペクトルが蛍光体の励起スペクトルと一致するように選択されます。結晶は、青色放射の一部が蛍光体を励起し、一部が吸収されずに通過するように、蛍光体粉末を含むゲルの層で覆われています。

ホルダーの形状、ゲル層の厚さ、プラスチックドームの形状は、スペクトルが所望の立体角で白色になるように計算され、選択されます。白色 LED 用の約 4.4 種類の異なる蛍光体が現在研究されています。図では、図 5 に白色光を発する XNUMX mm LED の構造を示します。

第三の方法 - XNUMX つの蛍光体 (赤、緑、青) の放射を混合する、紫外線LEDによって励起されます。図では、図 4.5 は、紫外 LED と RGB 蛍光体を使用した白色光の生成を示しています。

LED。白い輝きを得るための原則
米。 4.3. 青色結晶と黄色蛍光体放射を使用して白色光を生成

この方法は、蛍光灯用に長年にわたってよく開発された原理と蛍光体を使用します。エミッタごとに必要な接点入力は XNUMX つだけです。しかし、この方法では、ダイオードからの光を蛍光体に変換する際の基本エネルギー損失が発生します。さらに、放射線源の効率が低下します。蛍光体が異なれば発光励起スペクトルも異なり、LED 結晶の UV 発光スペクトルと正確には一致しません。

白色光源の場合、エミッターのさまざまなコンポーネントの合計スペクトルの色座標だけが重要ではありません。蛍光灯の長期にわたる研究により、色特性については、異なる反射率スペクトルを持つ表面からの光の反射を考慮する必要があることがわかっています。この説明は、8 つの標準色面からの演色評価数の平均値として演色評価数を経験的に導入することによって定量化できます。

LED。白い輝きを得るための原則
米。 4.4. 5mm白色LEDの構造

演色評価数Ra - CRI (演色評価数) は、LED ライトで見たときに物体が「真の」色にどれだけ近く見えるかを表します。

下 "本当の" はテストソースを使用して生成された色を指します。Ra は 1 ～ 100 の値を取ります。

1 - 最悪の演色性。
100が最高です。

80 以上の指数は良好な指標であり、90 以上の指数は優れた指標です。

LED放射の合計 100 色以上を使用すると、演色評価数が XNUMX% に近い白色光を得ることができます。

青色 LED 放射と黄緑色蛍光体放射の合計の演色評価数は、他の方法よりも低くなりますが、追加のオレンジ赤色蛍光体を使用することで改善できます。

LED。白い輝きを得るための原則
米。 4.5. 紫外線LEDとRGB蛍光体を使用して白色光を生成

通常の照明に LED を広く使用するには、LED の色の視覚認識に関する心理生理学的研究が必要です。将来的には、各タイプの白色 LED をどの用途に使用することが推奨されるかが示される予定です。

著者: Koryakin-Chernyak S.L.

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