Разновидности белых светодиодов
Светодиоды в нашей жизни перестали занимать сегмент лишь красочного декоративного освещения. Разработчики и производители светоизлучающих диодов успешно решают задачу создания источников света для использования светодиодной техники в повседневности. Имеется в виду так называемое «белое» освещение. Создание осветительных установок комфортного внутреннего освещения и вовсе было бы невозможно без создания светодиодов белого свечения. За кажущейся простотой названия данного типа светодиодов скрываются сложные технологические процессы. О методах получения белых светоизлучающих диодов, об их особенностях и свойствах пойдет речь в этом обзоре.
Существует три способа создания белых светодиодов.
1. Смешение излучения трёх люминофоров (красного, зелёного и голубого), которые возбуждаются ультрафиолетовым светодиодом. Этот способ использует принципы и люминофоры, хорошо разработанные в технологии люминесцентных ламп.
2. Смешение излучения голубого светодиода с излучением либо желто-зелёного люминофора, либо зелёного и красного люминофоров, возбуждаемых его голубым излучением. Этот способ прост, поэтому в настоящее время является наиболее экономически выгодным. У описанных методов есть некоторые недостатки:
- Во-первых, светоотдача недостаточно высокая из-за преобразования света в слое люминофора.
- Во-вторых, трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру.
- И, в-третьих, люминофор стареет быстрее, чем сам светодиод. Это приводит к тому, что не экономно используется заложенный ресурс источника света, что негативно сказывается при обслуживании светильников с такими светодиодами (возрастают эксплуатационные затраты).
3. Смешение излучения светодиодов трёх или более цветов. Для каждого из используемых светодиодов выбираются такие значения пропускаемого через него тока, чтобы суммарное излучение всех трех светоизлучающих диодов имело заданную цветность. Если в технологии участвуют три светодиода, то это - красный, зеленый или голубой. Цветные светодиоды размещаются на одной матрице, и их излучение смешивается при помощи оптической системы, например, линзы. Технология многокристальных светодиодных источников белого излучения позволяет не только получить белый цвет, но и создавать светодиодные источники света с различными цветовыми температурами. Для этого следует изменять пропорции соотношения излучения светодиодных кристаллов разных цветов. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы. Именно поэтому RGB-матрицы и кластеры широко используются в системах создания светодинамичного освещения. Существенным преимуществом является и то, что большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света.
Поскольку белые светодиоды используются для целей общего освещения, крайне важно упомянуть о цветопередаче. В многокристальном белом светодиодном источнике света цветность излучения определяется пропорцией, в которой взяты излучения кристаллов. Это соотношение обеспечивается тем, что через каждый из кристаллов пропускается ток определённой величины. Он обеспечивается пускорегулирующей аппаратурой. Но возможны колебания сети и среди светодиодов, производимых по существующим на данный момент технологиям, всегда есть некий разброс по электрическим характеристикам – сопротивлению, прямому напряжению. Таким образом, для обеспечения заданных цветовых характеристик излучения необходимо определить – в каких пределах возможно варьирование температуры перехода в кристалле и тока, пропускаемого через кристалл, и каковы предельные значения этих «отклонений».
С описанными выше задачами успешно справляются производители светодиодной продукции.
Достижения в области светотехники светодиодов на данный момент таковы:
- световой поток белых светодиодов уже превышает 260 лм;
- световая отдача доходит до значения 200 лм/Вт;
- срок службы при минимальном спаде светового потока составляет 70 тысяч часов (против среднего значения 40-50 тысяч);
- общий индекс цветопередачи находится на уровне 90 (то есть белые светодиоды могут использоваться при создании освещения мест, где производится напряженная зрительная работа).
Перспективы развития белых светодиодов таковы:
- С созданием четырех- и пятикристалльных белых светодиодов общий индекс цветопередачи будет превосходить значение 95;
- Световая отдача таких светодиодов может вырасти до 100 %;
Как было сказано ранее, срок службы белых светодиодов на основе RGB-матрицы больше, чем у светодиодов с люминофорным покрытием; при нынешнем темпе технологического развития срок службы белых светодиодов преодолел планку в 100 тысяч часов.
Таким образом, с продолжением развития белых светодиодов, очевидно, что светодиодные технологии будут занимать все более весомые позиции не только в области внутреннего освещения, но и в других сферах. В том числе, и вытеснять привычные источники света в дорожном, рекламном, промышленном и других отраслях освещения. Лидирующую позицию на мировом рынке производства светодиодов занимает Японская Корпорация «NICHIA», именно их светодиоды используются в производстве приборов LEDPROM.