Принцип работы.

Сначала о том, что такое светодиод. Это крохотный кристалл полупроводника, в одной половине которого создан путём добавления определённой примеси избыток свободных электронов, а в другой – наоборот, избыток «вакансий», так называемых дырок, которые с удовольствием захватывают свободные электроны. Это и есть светодиод. При пропускании через него тока нужного направления электроны прорываются через границу раздела двух областей и захватываются дырками. При каждом акте захвата выделяется квант света – фотон. Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра, в каком именно – зависит от химического состава светодиода.

В начале 1960-х были созданы светодиоды с красным свечением, в 1970-х годах – с зелёным и жёлтым. Но для получения белого света совершенно необходима ещё и синяя составляющая. Синие же светодиоды появились лишь 20 лет спустя, в 1993 году. С этого момента началась разработка осветительных светодиодных устройств, которые могут давать любой оттенок освещения, в том числе белый. Не удивительно, что за изобретение синих светодиодов японские учёные в 2014 году получили Нобелевскую премию.

Есть два основных способа получения белого света с помощью светодиодов.

Первый – объединить на одной матрице светодиоды трёх основных цветов: красного, зелёного и синего (технология RGB, как в цветном телевидении и фотографии). С точки зрения светоотдачи это самый выгодный вариант, но цветопередача получается не слишком хорошей, особенно для пастельных тонов. Поэтому в бытовых лампах RGB-технологию не применяют, но используют её в световых панелях или лентах.

Второй способ – покрыть кристалл синего светодиода слоем люминофора, излучающего в жёлто-оранжевой части спектра. Часть синего света проходит сквозь люминофор и смешивается с его жёлто-оранжевым свечением. Такое сочетание глаз воспринимает как белый. В отличие от КЛЛ, люминофора требуется гораздо меньше, ведь светодиод очень компактен, поэтому можно использовать более дорогие люминофоры лучшего качества и увеличивать толщину слоя люминофора, улучшая итоговый спектр. Правда, энергоэффективность при этом несколько падает. Преимущество этого способа – хорошая цветопередача.

Имеются и ультрафиолетовые светодиоды. Если желательно, чтобы излучатель имел ультрафиолетовую составляющую света, берут ультрафиолетовый светодиод и три слоя люминофоров, излучающих синий, зелёный и красный свет. Это похоже на получение белого света в люминесцентных лампах. В массовой продукции такие излучатели не используются.