ความรู้เกี่ยวกับ LED และสารเรืองแสง

LED ใช้สารเรืองแสงในการเคลือบชิป LED เพื่อให้เกิดการปล่อยแสงสีขาว.

มีสามวิธีหลักที่ LED ใช้สารเรืองแสงเพื่อให้เกิดแสงสีขาว, แต่ไม่มีสักตัวที่โตเต็มที่, ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการใช้ไฟ LED สีขาวในด้านแสงสว่าง. โดยเฉพาะ, วิธีแรกคือการเคลือบชิป LED สีฟ้าด้วยสารเรืองแสงสีเหลืองที่สามารถกระตุ้นด้วยแสงสีน้ำเงิน, และแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาจากชิปจะเข้ามาเติมเต็มแสงสีเหลืองที่ปล่อยออกมาจากฟอสเฟอร์เพื่อสร้างแสงสีขาว. เทคโนโลยีนี้ถูกผูกขาดโดย Nichia Corporation ของญี่ปุ่น, และข้อเสียพื้นฐานของการแก้ปัญหานี้คือสเปกตรัมการปล่อยไอออนของ Ce3+ ในฟอสเฟอร์ไม่มีลักษณะสเปกตรัมต่อเนื่อง, การแสดงสีไม่ดี, และเป็นการยากที่จะตอบสนองความต้องการของแสงอุณหภูมิสีต่ำ. ในเวลาเดียวกัน, ประสิทธิภาพการส่องสว่างไม่สูงพอ, และจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงโดยการพัฒนาสารเรืองแสงที่มีประสิทธิภาพสูงชนิดใหม่.

วิธีการดำเนินการที่สองคือการเคลือบฟอสเฟอร์สีเขียวและสีแดงบนชิป LED สีน้ำเงิน, และแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาจากชิปจะถูกสังเคราะห์ด้วยแสงสีเขียวและสีแดงที่ปล่อยออกมาจากฟอสเฟอร์เพื่อให้ได้แสงสีขาวที่มีการเรนเดอร์สีที่ดีขึ้น. อย่างไรก็ตาม, ประสิทธิภาพการแปลงที่มีประสิทธิผลของสารเรืองแสงที่ใช้ในวิธีนี้ต่ำ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องปรับปรุงประสิทธิภาพของสารเรืองแสงสีแดงอย่างมาก.

วิธีที่สามคือการเคลือบสีม่วงหรืออัลตราไวโอเลต ชิปแอลอีดี มีแม่สีสามสีหรือสารเรืองแสงหลายสี, และใช้แสงอัลตราไวโอเลตคลื่นยาว (370นาโนเมตร-380นาโนเมตร) หรือแสงสีม่วง (380นาโนเมตร-410นาโนเมตร) ที่ปล่อยออกมาจากชิปเพื่อกระตุ้นสารเรืองแสงเพื่อให้เกิดการปล่อยแสงสีขาว. วิธีนี้มีการแสดงสีที่ดีกว่า, แต่ก็มีปัญหาคล้ายกับวิธีที่สองเช่นกัน. ปัจจุบัน, ฟอสเฟอร์สีแดงและสีเขียวที่มีประสิทธิภาพการแปลงสูงกว่าส่วนใหญ่เป็นระบบซัลไฟด์. สารเรืองแสงประเภทนี้มีความคงตัวในการเรืองแสงต่ำและมีการสลายตัวของแสงมาก. เพราะฉะนั้น, การพัฒนาฟอสเฟอร์ LED แสงสีขาวที่มีประสิทธิภาพสูงและสลายตัวในสภาวะแสงน้อยได้กลายเป็นเรื่องสำคัญที่สุด.

การใช้สารเรืองแสงเพื่อสร้าง LED สีมีข้อดีดังต่อไปนี้:

อันดับแรก, แม้ว่าไฟ LED จะมีสีต่างกันเช่นสีแดง, สีเหลือง, สีเขียว, สีฟ้า, และสีม่วงสามารถเตรียมได้โดยไม่ต้องใช้ฟอสเฟอร์, ประสิทธิภาพการส่องสว่างของไฟ LED สีต่างๆ เหล่านี้แตกต่างกันอย่างมาก. หลังจากใช้สารเรืองแสง, ข้อดีของประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงของ LED ในบางแบนด์สามารถนำไปใช้ในการเตรียม LED ในย่านอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของแถบ. ตัวอย่างเช่น, ไฟ LED แถบสีเขียวบางดวงมีประสิทธิภาพต่ำ. ผู้ผลิตในไต้หวันใช้สารเรืองแสงที่เราจัดหามาเพื่อผลิต LED ประสิทธิภาพสูงที่เรียกว่าสีเขียวแอปเปิลสำหรับไฟแบ็คไลท์ของโทรศัพท์มือถือ, ซึ่งได้รับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดี.

ประการที่สอง, ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาของ LED ยังคงควบคุมได้อย่างแม่นยำได้ยาก, ซึ่งจะทำให้ความยาวคลื่นของ LED บางช่วงสูญเปล่าเนื่องจากไม่สามารถใช้งานได้. ตัวอย่างเช่น, เมื่อจำเป็นต้องใช้ LED 470nm, อาจมีการผลิต LED ที่มีช่วงกว้างกว่า 455nm~480nm. LED ที่ปลายทั้งสองด้านของความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาสามารถประมวลผลหรือทิ้งได้ในราคาที่ค่อนข้างต่ำเท่านั้น. การใช้สารเรืองแสงสามารถเปลี่ยนสิ่งที่เรียกว่าของเสียเหล่านี้ให้เป็นสีที่เราต้องการสำหรับการใช้งานของเรา.

ที่สาม, หลังจากใช้สารเรืองแสง, สีของไฟ LED บางดวงจะอ่อนลงหรือสว่างขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานที่แตกต่างกัน. แน่นอน, สารเรืองแสงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านแสงสีขาวบน LED, แต่เนื่องจากความได้เปรียบพิเศษของพวกเขา, นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับไฟ LED สีได้ในระดับหนึ่ง. อย่างไรก็ตาม, การใช้สารเรืองแสงใน LED สีเพิ่งเริ่มต้นและจำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนาในเชิงลึกเพิ่มเติม.