5 .2. Проблемы создания светодиодов белого цвета

Как известно, белый цвет формируется при генерации излучения, непрерывного в диапазоне от 380 до 780 нм. Степень приближения цветового восприятия такого излучения к солнечному сложным образом зависит от частотной характеристики светового потока. Основная сложность создания таких источников связана с переходом ко все более коротковолновой части спектра. В первую очередь, эта особенность проявилась при создании светодиодов, излучающих синий цвет.

Синие светодиоды базируются на сплавах GaN и InGaN. Комбинация с красным и зеленым светодиодами позволяет получить чистый белый цвет, но такой принцип формирования белого сейчас используется редко.

Существует два пути получения белого света достаточной интенсивности с применением светодиодов. Первый из них (система RGB) – объединение в одном корпусе кристаллов трех основных цветов – красного, синего и зеленого. Смешение этих цветов позволяет получить белый цвет. Другой путь – использование люминофора для преобразования синего или ультрафиолетового излучения в белый цвет широкого спектра. Подобный принцип используется при производстве ламп дневного света.

5.2.1. Системы rgb

Б елый цвет может быть получен смешением различных цветов, наиболее используемая комбинация: красный, синий и зеленый (рис. 5.9). Но из-за необходимости контролировать смешение и степень рассеивания цветов стоимость производства RGB-светодиодов довольно высока. Тем не менее, этот метод интересен многим исследователям и ученым, так как позволяет получить разные оттенки цвета. При этом эффективность такого способа получения белого цвета очень высока.

Хотя многоцветные светодиоды являются не самым оптимальным решением для получения белого цвета, их использование позволяет создавать системы, производящие миллионы различных оттенков цвета. Основная проблема при этом – разные значения световой эффективности для основных цветов. При повышении температуры это вызывает "уплывание" необходимого цвета и, как следствие, формируются более жесткие требования к системам питания и контроля условий работы светодиода.

5.2.2. Светодиоды с использованием люминофоров

П ервый вариант – использование люминофора желто-красного цвета (500 –700 нм), возбуждаемого излучением синим светодиодом (кристалл на базе GaN с пиком в районе 465 нм) (рис. 5.11).  Использование люминофоров различного типа позволяет получать разные оттенки белого – от теплого до самого холодного. Этот способ остается наиболее популярным при коммерческом производстве белых светодиодов.

Второй вариант основан на использовании светодиода ультрафиолетового излучения для возбуждения RGB-люминофоров (рис. 5.11). Этот п ринцип аналогичен используемому в лампах дневного света. Данный способ хуже предыдущего, но позволяет добиться лучшей цветопередачи. К тому же ультрафиолетовые диоды имеют большую световую эффективность. С другой стороны, УФ излучение вредно для человека.

5.3. Органические светодиоды (oled)

Если основа излучающей поверхности светодиода имеет органическое происхождение, такой светодиод называют OLED (Organic Light Emitting Diode). Излучающим материалом может быть небольшая молекула в фазе кристаллизации или полимер. Полимерные кристаллы могут быть гибкими, соответственно их называют PLED, либо FLED.

По сравнению с обычными светодиодами OLED светлее, а полимерные вдобавок позволяют делать источник света гибким. В будущем на базе таких светодиодов планируется изготовление гибких недорогих дисплеев для портативных устройств, источников света, декоративных систем, светящейся одежды. Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических. Но пока уровень разработки OLED не допускает их коммерческое применение.