Бесплатная техническая библиотека

Светодиоды. Принципы получения белого свечения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Светодиоды

 Комментарии к статье

Изобретение синих светодиодов замкнуло "RGB круг" и сделало возможным получение светодиодов белого свечения. Существует несколько способов создания белых СД со своими достоинствами и недостатками.

Первый способ - смешение излучения СД трех или более цветов.

На рис. 4.2 показано получение белого света путем смешивания в определенной пропорции излучения красного, зеленого и синего светодиодов.

В принципе, такой способ должен быть наиболее эффективным. Для каждого из СД - красного, зеленого или синего можно выбрать значения тока, соответствующие максимуму его внешнего квантового выхода излучения. Но при этих J (ток СД) и V (рабочее напряжение СД) интенсивности каждого цвета не будут соответствовать значениям, необходимым для результирующих цветовых координат в области белого цвета.

Этого можно достигнуть, изменяя число диодов каждого цвета и составляя источник из многих диодов. Для практических применений этот способ встречает неудобства, поскольку нужно иметь несколько источников различного напряжения, много контактных вводов и устройства, смешивающие и фокусирующие свет от нескольких или более СД.

Даже наиболее качественные RGB-светодиоды характеризуются тем, что получаемое при освещении ими поверхности световое пятно хотя и является по большей площади белым без каких-либо оттенков, но, тем не менее, по его краям все равно выделяются цветные полосы, имеющие форму дуг.

Обусловлено это тем, что кристаллы, излучающие синий, красный и зеленый свет, естественно, несколько разнесены друг от друга в светодиоде.

Рис. 4.2. Получение белого света путем смешивания излучения красного, зеленого и синего светодиодов

Второй способ - смешение синего излучения СД с излучением желто-зеленого люминофора. На рис. 4.3 показано получение белого света с помощью кристалла синего светодиода и нанесенного на него слоя желтого люминофора.

Этот способ наиболее простой в настоящее время наиболее экономичный. Состав кристалла с гетроструктурами на основе InGaN/GaN подбирается так, чтобы его спектр излучения соответствовал спектрам возбуждения люминофоров. Кристалл покрывается слоем геля с порошком люминофора таким образом, чтобы часть синего излучения возбуждала люминофор, а часть - проходила без поглощения.

Форма держателя, толщина слоя геля и форма пластикового купола рассчитываются и подбираются так, чтобы спектр имел белый цвет в нужном телесном угле. Сейчас исследуется около десятка различных люминофоров для белых СД. На рис. 4.4 показано строение 5 мм светодиода, излучающего белый свет.

Третий способ - смешение излучения трех люминофоров (красного, зеленого и синего), возбуждаемых ультрафиолетовым светодиодом. На рис. 4.5 показано получение белого света с помощью ультрафиолетового светодиода и RGB-люминофора.

Рис. 4.3. Получение белого света с помощью излучения синего кристалла и желтого люминофора

Этот способ использует принципы и люминофоры, хорошо разработанные в течение многих лет для люминесцентных ламп. Он требует только два контактных ввода на один излучатель. Но этот способ связан с принципиальными потерями энергии при преобразовании света от диода в люминофорах. Кроме того, эффективность источника излучения уменьшается, т.к. разные люминофоры имеют разные спектры возбуждения люминесценции, не точно соответствующие УФ спектру излучения кристалла СД.

Для источников белого цвета важны не только цветовые координаты суммарного спектра разных составляющих излучателя. Многолетние исследования люминесцентных ламп показали, что для цветовых характеристик необходимо учитывать отражение света от поверхностей с различным спектром отражения. Этот учет можно количественно обосновать, эмпирически введя индекс цветопередачи как среднее значение индексов цветопередачи от 8 стандартных цветовых поверхностей.

Рис. 4.4. Строение 5 мм светодиода, излучающего белый свет

Индекс цветопередачи, Ra - CRI (Color Rendering Index), характеризует насколько близки к "истинным" будут видны цвета объектов, при рассматривании их в свете СД.

Под "истинными" понимаются цвета, сформированные с использованием тестового источника. Ra принимает значения от 1 до 100:

• 1 - наихудшая цветопередача;
• 100 - наилучшая.

Индекс более 80 является хорошим показателем, более 90 - отличным.

Суммирование излучения СД более трех цветов дает возможность получить белый свет с индексом цветопередачи близким к 100 %.

Индекс цветопередачи для суммы голубого излучения СД с излучением желто-зеленого люминофора ниже, чем для других способов, но он может быть улучшен применением дополнительного оранжево-красного люминофора.

Рис. 4.5. Получение белого света с помощью ультрафиолетового светодиода и RGB-люминофора

Для массового применения СД в обычном освещении необходимы психофизиологические исследования зрительного восприятия цвета светодиодов. Будущее покажет, в каких применениях целесообразно использовать белые СД каждого из типов.

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Светодиоды.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Влияние анионов на растворимость полимеров 06.11.2021 Химики из США и Чехии установили связь между кривизной условной поверхности макромолекулы и константами диссоциации для разных катионов и анионов. Оказалось, что ионы сильнее взаимодействуют с полимером, если его плоская структура деформирует сеть водородных связей воды. Такое взаимодействие помогает полимеру находиться в растворе. Группа ученых под руководством Яна Хейды (Jan Heyda) из Университета химии и технологии в Праге и Пола Кремера (Paul S. Cremer) из Университета Пенсильвании исследовала взаимодействие слабо координирующих анионов с полимером полиэтиленоксидом разной длины. Они предположили, что молекулы с различающейся кривизной поверхности по-разному влияют на сеть из водородных связей окружающих молекул воды, что, в свою очередь, приводит к изменению степени адсорбции ионов. Авторы показали связь энергии адсорбции ионов со степенью искаженности сети водородных связей. Полученные результаты подтвердили гипотезу о том, что макромолекулы, обладающие плоской поверхностью, сильно искажают структуру воды и, следовательно, хорошо взаимодействуют со слабо координирующими анионами, которые легко проникают к поверхности полимера через деформированную сетку водородных связей. Напротив, поверхность большинства малых молекул нельзя назвать плоской, что приводит к отсутствию выигрыша в энергии, высокой гидрофобности и плохой растворимости. При этом основное взаимодействие полимеров с анионами происходит именно в середине цепи, так как полусферическая поверхность концевых групп плохо искажает окружающую воду. Средние константы диссоциации SCN- составили около 0,1 моля на литр для середины цепи и более 2,4 молей на литр для ее концов. Максимальный выигрыш в энергии в результате взаимодействия полимера с тиоцианатом составил 5,3 килоджоулей на моль. Полученные данные повлияют не только на изучение гидрофобных взаимодействий и растворную химию полимеров, но и на другие области науки, например, исследования супрамолекулярных соединений типа гость-хозяин.

Другие интересные новости:

▪ Графеновый фильтр для воды

▪ MAX14001 - универсальный изолированный дискретный вход

▪ Первый многостандартный интерфейс для драйверов дисков 90 нм

▪ Разработано точнейшее сито для ионов

▪ Умная подвеска Ford с защитой от выбоин

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Домашняя мастерская. Подборка статей

▪ статья Альфред Адлер. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какой пищевой продукт является настоящей корой деревьев? Подробный ответ

▪ статья Работа в запанной акватории. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Радиоприемник с детектором на основе пламени свечи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Чудо-свеча. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026