Weißes LED-Beleuchtungsprinzip
Weiße LEDs sind die einzige Möglichkeit, Halbleiterbeleuchtung zu realisieren. Eine weiße LED ist kein monochromatisches Licht, und im Spektrum des sichtbaren Lichts gibt es kein weißes Licht. Laut Forschungen zum sichtbaren Licht kann weißes Licht, das vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann, durch die Mischung zweier oder mehrerer Lichtarten erzeugt werden. Derzeit gibt es drei Methoden zur Erzeugung weißer LED-Beleuchtungsquellen.
(1)Blaue LED + Leuchtstoffe in verschiedenen Farben:
Die entwickelte weiße LED besteht aus einem gelben Leuchtstoff, der mit blauen LEDs beschichtet ist. Das vom Leuchtstoff erzeugte gelbe Licht wird angeregt und das ursprünglich angeregte blaue Licht ergänzt. Dadurch entsteht weißes Licht. Weißes Licht kann auch durch die Kombination des grünen und roten Lichts des blauen LED-Chips mit dem Leuchtstoff erzeugt werden. Die Farbwiedergabe ist gut, allerdings ist die Effizienz der bei dieser Methode verwendeten Leuchtstoffe gering, insbesondere bei rotem Leuchtstoff.
Derzeit ist die Verpackungstechnologie für weiße LEDs unter Verwendung blauer LEDs mit gelbem Leuchtstoff relativ ausgereift, aber das Problem der Gleichmäßigkeit, der hohen Farbtemperatur und des schlechten Farbwiedergabeindex kann nicht gelöst werden.
(2)Ultraviolette oder violette LED+RGB-Leuchtstoff:
Das Prinzip der Synthese von weißem Licht mit ultravioletten oder violetten (300–400 nm) LEDs und RGB-Leuchtstoffen ähnelt dem einer Leuchtstofflampe, ist jedoch in der Leistung der Leuchtstofflampe überlegen. Der Umwandlungskoeffizient violetter LEDs kann 0,8 erreichen und die Quantenumwandlungseffizienz jedes Farbleuchtstoffs kann 0,9 erreichen.
Die Methode, drei Primär- oder Mehrfarbleuchtstoffe mit violetten LEDs anzuregen, um mehrfarbiges Licht zu erzeugen und es anschließend mit weißem Licht zu mischen, bietet zwar eine bessere Farbwiedergabe, bringt aber auch Probleme mit sich. Roter und grüner Leuchtstoff bestehen meist aus Sulfiden, und die Lichtemissionsstabilität ist schlecht. Der Lichtabfall ist stark.
(3)RGB-LEDs mit drei Primärfarben erzeugen weißes Licht:
Bei diesem Verfahren werden drei LED-Chips (grün, rot und blau) gleichzeitig aktiviert und das emittierte grüne, rote und blaue Licht in einem bestimmten Verhältnis zu weißem Licht gemischt. Das Verhältnis von Grün, Rot und Blau beträgt üblicherweise 6:3:1. Die direkte Integration der drei Primärfarben RG.B in weiße LEDs bietet die beste Gesamtleistung für weißes Licht. Dank des hohen Farbwiedergabeindex ist auch die Lumenausbeute hoch.
Aufgrund der unterschiedlichen Farbtemperatur und des Farbwiedergabeindex, die für die Synthese von weißem Licht erforderlich sind, unterscheiden sich auch die Anforderungen an die Lumeneffizienz der LEDs des zusammengesetzten weißen Lichts. Das wichtigste technische Problem dieser Methode besteht jedoch darin, die elektrooptische Umwandlungseffizienz grüner LEDs zu verbessern und die Kosten zu senken.