백색광을 얻는 원리. 계획, 설명

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LED. 하얀 빛을 얻는 원리. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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청색 LED의 발명은 "RGB 원형"을 완성하고 백색 LED를 가능하게 했습니다. 존재한다 백색 LED를 만드는 여러 가지 방법 자체 장점과 단점이 있습니다.

첫 번째 방법 - 세 가지 이상의 색상의 혼합 LED 방사.

무화과. 4.2는 적색, 녹색 및 청색 LED의 방출을 특정 비율로 혼합하여 백색광을 생성하는 것을 보여줍니다.

원칙적으로 이 방법이 가장 효율적이어야 합니다. 각 LED(빨간색, 녹색 또는 파란색)에 대해 외부 양자 방사량의 최대값에 해당하는 현재 값을 선택할 수 있습니다. 그러나 이러한 J(LED 전류) 및 V(LED 작동 전압)를 사용하면 각 색상의 강도가 흰색 영역의 결과 색상 좌표에 필요한 값과 일치하지 않습니다.

이것은 각 색상의 다이오드 수를 변경하고 많은 다이오드의 소스를 만들어 달성할 수 있습니다. 실제 적용을 위해 이 방법은 다양한 전압의 여러 소스, 많은 접점 입력 및 여러 LED에서 나오는 빛을 혼합하고 집중시키는 장치가 필요하기 때문에 불편합니다.

최고 품질의 RGB LED조차도 표면을 비출 때 얻은 광점이 음영없이 더 넓은 영역에 걸쳐 흰색이지만 그럼에도 불구하고 아크 형태의 컬러 줄무늬가 여전히 가장자리를 따라 두드러진다는 사실이 특징입니다.

이는 청색, 적색 및 녹색 빛을 발산하는 크리스탈이 자연스럽게 LED에서 서로 어느 정도 이격되어 있기 때문입니다.

LED. 백색광을 얻기 위한 원리
쌀. 4.2. 적색, 녹색 및 청색 LED의 방출을 혼합하여 백색광 얻기

두 번째 방법 - 청색 LED 방사와 황록색 인광체 방사의 혼합. 무화과. 4.3은 청색 LED 결정과 그 위에 증착된 황색 형광체 층을 사용하여 백색광을 생성하는 것을 보여줍니다.

이 방법은 가장 간단하고 현재 가장 경제적입니다. InGaN/GaN을 기반으로 하는 이종 구조를 가진 결정의 조성은 발광 스펙트럼이 인광체의 여기 스펙트럼과 일치하도록 선택됩니다. 결정은 청색 방사선의 일부가 형광체를 여기시키고 일부는 흡수없이 통과하는 방식으로 형광체 분말이 포함된 겔 층으로 덮여 있습니다.

홀더의 모양, 겔 층의 두께 및 플라스틱 돔의 모양이 계산되고 스펙트럼이 원하는 입체각에서 흰색을 갖도록 선택됩니다. 현재 백색 LED용 형광체 약 4.4가지가 연구되고 있습니다. 무화과. 그림 5는 XNUMXmm 백색 발광 다이오드의 구조를 보여줍니다.

세 번째 방법 - 세 가지 형광체(적색, 녹색 및 청색)의 방사 혼합자외선 LED에 의해 흥분됩니다. 무화과. 그림 4.5는 자외선 LED와 RGB 형광체를 사용한 백색광 생산을 보여줍니다.

LED. 백색광을 얻기 위한 원리
쌀. 4.3. 청색 결정과 황색 형광체의 발광을 이용한 백색광 획득

이 방법은 형광 램프에 대해 수년에 걸쳐 잘 개발된 원리와 형광체를 사용합니다. 이미터당 두 개의 접점 입력만 필요합니다. 그러나이 방법은 형광체의 다이오드에서 빛을 변환하는 동안 근본적인 에너지 손실과 관련이 있습니다. 또한, 방사선원의 효율이 떨어지기 때문이다. 상이한 인광체는 상이한 발광 여기 스펙트럼을 가지며, 이는 LED 결정의 UV 방출 스펙트럼과 정확히 일치하지 않습니다.

화이트 소스의 경우, 이미터의 여러 구성 요소에 대한 전체 스펙트럼의 색상 좌표만 중요한 것이 아닙니다. 형광 램프에 대한 장기간의 연구에 따르면 색상 특성의 경우 반사 스펙트럼이 다른 표면에서 빛이 반사되는 것을 고려해야 합니다. 이 계산은 8개의 표준 색상 표면으로부터의 연색 지수의 평균값으로서 연색 지수를 경험적으로 입력함으로써 정량적으로 입증될 수 있다.

LED. 백색광을 얻기 위한 원리
쌀. 4.4. 5mm 백색 LED의 구조

연색 지수, Ra - CRI(Color Rendering Index)는 LED 조명에서 볼 때 물체의 색상이 "참"에 얼마나 가깝게 보이는지를 나타냅니다.

아래에 "사실"는 테스트 소스를 사용하여 형성된 색상을 의미합니다. Ra는 1에서 100까지의 값을 취합니다.

1 - 최악의 연색성;
100이 최고입니다.

80 이상이면 양호, 90 이상이면 우수.

LED 방사의 요약 100가지 이상의 색상을 사용하면 XNUMX%에 가까운 연색 지수의 백색광을 얻을 수 있습니다.

청색 LED 발광과 황록색 형광체 발광의 합에 대한 연색 지수는 다른 방법에 비해 낮지만 추가로 주황색-적색 형광체를 사용하여 개선할 수 있습니다.

LED. 백색광을 얻기 위한 원리
쌀. 4.5. 자외선 LED와 RGB 형광체로 백색광 얻기

기존 조명에서 LED를 대량으로 사용하기 위해서는 LED 색상의 시각적 인지에 대한 정신생리학적 연구가 필요하다. 미래에는 각 유형의 백색 LED를 사용하는 것이 어떤 애플리케이션에 적합한지 보여줄 것입니다.

저자: Koryakin-Chernyak S.L.

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