Principes d'obtention d'une lueur blanche. Schéma, description

ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
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LED. Principes d'obtention de la lumière blanche. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / LED

L’invention des LED bleues a bouclé le cercle RVB et a permis de produire des LED blanches. Existe plusieurs façons de créer des LED blanches avec ses propres avantages et inconvénients.

Première façon - mélange de rayonnement LED de trois couleurs ou plus.

En figue. La figure 4.2 montre la production de lumière blanche en mélangeant le rayonnement de LED rouges, vertes et bleues dans une certaine proportion.

En principe, cette méthode devrait être la plus efficace. Pour chaque LED - rouge, verte ou bleue, vous pouvez sélectionner des valeurs actuelles correspondant au maximum de sa sortie quantique externe de rayonnement. Mais à ces J (courant LED) et V (tension de fonctionnement LED), les intensités de chaque couleur ne correspondront pas aux valeurs nécessaires pour les coordonnées de couleur résultantes dans la région blanche.

Ceci peut être réalisé en faisant varier le nombre de diodes de chaque couleur et en composant une source de plusieurs diodes. Pour les applications pratiques, cette méthode rencontre des inconvénients, car il est nécessaire de disposer de plusieurs sources de tensions différentes, de nombreuses entrées de contact et de dispositifs qui mélangent et focalisent la lumière de plusieurs ou plusieurs LED.

Même les LED RVB de la plus haute qualité se caractérisent par le fait que le point lumineux qu'elles produisent lors de l'éclairage de la surface, bien que sur une grande surface soit blanc sans aucune nuance, néanmoins, des bandes colorées en forme d'arc se détachent toujours sur ses bords.

Cela est dû au fait que les cristaux émettant de la lumière bleue, rouge et verte sont naturellement quelque peu espacés les uns des autres dans la LED.

LED. Principes pour obtenir une lueur blanche
Riz. 4.2. Produire de la lumière blanche en mélangeant des LED rouges, vertes et bleues

La deuxième façon - mélange de rayonnement LED bleu avec un rayonnement phosphore jaune-vert. En figue. La figure 4.3 montre la production de lumière blanche à l’aide d’un cristal LED bleu sur lequel est appliquée une couche de phosphore jaune.

Cette méthode est la plus simple et actuellement la plus économique. La composition du cristal à hétérostructures à base d'InGaN/GaN est choisie pour que son spectre d'émission corresponde aux spectres d'excitation des luminophores. Le cristal est recouvert d'une couche de gel avec de la poudre de phosphore de telle sorte qu'une partie du rayonnement bleu excite le phosphore et une partie passe sans absorption.

La forme du support, l'épaisseur de la couche de gel et la forme du dôme en plastique sont calculées et sélectionnées de manière à ce que le spectre ait une couleur blanche à l'angle solide souhaité. Une douzaine de luminophores différents pour LED blanches sont actuellement étudiés. En figue. La figure 4.4 montre la structure d'une LED de 5 mm émettant une lumière blanche.

La troisième voie - mélanger le rayonnement de trois luminophores (rouge, vert et bleu), excité par une LED ultraviolette. En figue. La figure 4.5 montre la production de lumière blanche à l'aide d'une LED ultraviolette et d'un phosphore RVB.

LED. Principes pour obtenir une lueur blanche
Riz. 4.3. Production de lumière blanche à l'aide de cristaux bleus et d'un rayonnement de phosphore jaune

Cette méthode utilise des principes et des luminophores bien développés au fil des années pour les lampes fluorescentes. Il ne nécessite que deux entrées de contact par émetteur. Mais cette méthode est associée à des pertes d'énergie fondamentales lors de la conversion de la lumière d'une diode en luminophores. De plus, l'efficacité de la source de rayonnement diminue, car Différents luminophores ont des spectres d'excitation de luminescence différents, qui ne correspondent pas exactement au spectre d'émission UV du cristal LED.

Pour les sources de lumière blanche, ce ne sont pas seulement les coordonnées de couleur du spectre total des différents composants de l’émetteur qui sont importantes. Des études à long terme sur les lampes fluorescentes ont montré que pour les caractéristiques de couleur, il est nécessaire de prendre en compte la réflexion de la lumière sur des surfaces présentant des spectres de réflectance différents. Ce compte peut être quantifié en introduisant empiriquement l'indice de rendu des couleurs comme valeur moyenne des indices de rendu des couleurs de 8 surfaces de couleur standard.

LED. Principes pour obtenir une lueur blanche
Riz. 4.4. La structure d'une LED blanche de 5mm

Indice de rendu des couleurs, Ra - CRI (Color Rendering Index), caractérise la proximité des « vraies » couleurs des objets qui seront visibles lorsqu'ils sont vus à la lumière LED.

Sous "vrai" fait référence aux couleurs générées à l'aide d'une source de test. Ra prend des valeurs de 1 à 100 :

1 - le pire rendu des couleurs ;
100 est le meilleur.

Un indice supérieur à 80 est un bon indicateur, supérieur à 90 est un excellent.

Sommation du rayonnement LED plus de trois couleurs permettent d'obtenir une lumière blanche avec un indice de rendu des couleurs proche de 100 %.

L'indice de rendu des couleurs pour la somme du rayonnement LED bleu et du rayonnement phosphore jaune-vert est inférieur à celui des autres méthodes, mais il peut être amélioré en utilisant un phosphore orange-rouge supplémentaire.

LED. Principes pour obtenir une lueur blanche
Riz. 4.5. Produire de la lumière blanche à l'aide d'une LED ultraviolette et d'un phosphore RVB

Pour l'utilisation généralisée des LED dans l'éclairage ordinaire, des études psychophysiologiques sur la perception visuelle de la couleur des LED sont nécessaires. L’avenir nous montrera dans quelles applications il est conseillé d’utiliser chaque type de LED blanche.

Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.

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