Технология создания белого света

Способы получения светодиодов белого цвета свечения

Чипы светодиодов излучают свет в очень узком диапазоне волн, поэтому, для того, на их основе получить свет, который мы воспринимаем как белый, необходимы особые приемы. Существуют 3 основные технологии получения белого цвета свечения светодиодов:

1. Синий чип светодиода с нанесенным на него желтым люминофором, который переизлучает часть синего света в другие цвета свечения.

2. RGB и RGBA системы – комбинация красного, зеленого и синего светодиодов (в случае с RGBA – дополнительно устанавливается светодиод янтарного свечения).

3. Светодиод ультрафиолетового излучения с люминофором, переизлучающим в красном, синем и зеленом спектре.

            В системах общего освещения чаще всего применяются системы с синим светодиодом и люминофором. Люминофор может быть непосредственно нанесен на светодиод или введен в пластиковую колбу (рассеиватель) лампы.

            В системах декоративного освещения чаще применяются RGB и RGBA системы. Они дают менее качественный белый свет, но позволяют свободно регулировать цвет с пульта управления.

 Светодиоды с чипом синего свечения с люминофором

Коэффициент
цветопередачи

Основной способ получения белого света, реализованный в большинстве ламп и светильников – чип светодиода, излучающий свет в синей части спектра и покрытый желтым люминофором. Спектр переизлучения люминофора захватывает широкую область от красного до зелёного, однако результирующий спектр такого светодиода имеет ярко выраженный провал в области сине-зелёного цвета.

Путём комбинирования различных типов люминофоров достигается высокий индекс цветопередачи, что позволяет применять такое светодиодное освещение в условиях с повышенными требованиями к качеству передачи цвета (в музеях, лабораториях, дизайнерских мастерских, студиях).

Цветовая
температура

В зависимости от состава люминофора выпускаются светодиоды с разной цветовой температурой: «тёплые» и «холодные».

Для повышения качества белого света, то есть коэффициента цветопередачи, в такие системы могут быть добавлены красный люминофор или красный светодиодный чип (отдельно или под слоем желтого люминофора совместно с синим чипом). Такой принцип, например, реализован компанией Osram OptoSemiconductors (технология «Brilliant-Mix») и компанией Cree (технология «True-White»).

Стоит учитывать, что на срок службы светодиода влияет качество люминофора, который деградирует с течением времени. 

Светодиодные лампы и светильники с удаленным люминофором

            В некоторых решениях в оптический рассеиватель лампы или светильника могут включать люминофор, а сами светодиоды излучать синий свет. Такая концепция называется системой удалённого люминофора; она реализована во многих светодиодных продуктах. Такая система может обеспечить лучшую эффективность за счет отсутствия термических потерь в люминофоре, так как люминофор меньше нагревается от светодиода.

RGB и RGBA

Цветовая
температура

Коэффициент
цветопередачи

Системы RGB выступают как основа для создания осветительных устройств с функцией изменения спектра излучения в системах декоративного освещения, а также в интеллектуальных системах освещения, позволяющих изменять цветовую температуру и цвет подсветки.

Метод RGB дает возможность создавать белый свет точного оттенка, имеющий способность подчеркивать освещаемые цвета. Однако, получаемый методом RGB свет неестественно передает пастельные тона, что является основным следствием низкого индекса цветопередачи.

В светодиодных лампах общего освещения светодиоды белого света системы RGB, как правило, не используются, поскольку зависимости оптических и электрических характеристик данных чипов от температуры сильно отличаются друг от друга. В результате без дополнительной сложной управляющей электроники оттенок света меняется по мере нагрева светодиодов, а также из-за разной скорости деградации светодиодов различных цветов с течением времени.

К недостаткам системы белого света, основанной на методе RGB, также можно отнести неравномерность цвета в центре и по краям светового пятна. Кроме того, RGB матрицы дороже, чем светодиоды с люминофором (в пересчете на 1 люмен света).

Светодиоды ультрафиолетового излучения с люминофором

В этой системе светодиодный чип излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне волн, а люминофор переизлучает его, преимущественно, в зелёной, синей и красной областях спектра. Полученный белый свет обладает весьма хорошими характеристиками качества. Системы, основанные на ультрафиолетовых чипах, используются реже, так как их эффективность значительно ниже, чем у систем с синим светодиодным чипом.

По аналогичному принципу преобразования ультрафиолетового света в свет видимого диапазона построена люминесцентная лампа.