A LED színhatékonysága: alapfogalmak és befolyásoló tényezők
A LED-ek színhatékonysága általában az elektromos energia meghatározott színű fényenergiává történő átalakításának hatékonyságát jelenti meghatározott körülmények között. Ezt a hatékonyságot nem csak olyan tényezők befolyásolják, mint a LED chipek anyaga, a szerkezeti tervezés és a gyártási folyamatok, hanem szorosan összefüggnek a LED-ek emissziós hullámhosszával és spektrális eloszlásával is. A különböző színű LED-ek színhatékonysága eltérő lehet a kibocsátási mechanizmusaik és anyagtulajdonságaik eltérései miatt.
Különböző színű LED-ek fényhatásfoka
Fényhatékonyság szempontjából általában a zöld és a cián LED-eket tartják a leghatékonyabbnak. Ennek az az oka, hogy az emberi szem a zöld fényre a legérzékenyebb, amely a látható fény középső spektrumában helyezkedik el, és mérsékelt fotonenergiájú. Hatékonyan gerjesztheti az elektronikus átmeneteket a LED-chipekben, és hatékonyan rögzítheti az emberi szem számára. Ezért a zöld és cián LED-ek gyakran kiváló fényhatékonyságot mutatnak.
Érdemes azonban megjegyezni, hogy a LED-technológia folyamatos fejlődésével a többi színű LED-ek fényhatékonysága is folyamatosan javul. Például a kék LED-ek fényhatékonysága jelentősen javult az elmúlt néhány évtizedben, köszönhetően az új félvezető anyagok, például a gallium-nitrid (GaN) fejlesztésének és alkalmazásának. A Blue LED nemcsak a kijelző területén alkalmazható széleskörűen, hanem fontos alapja a fehér LED-ek gyártásának is. A kék LED és a sárga fluoreszkáló por kombinálásával hatékony és energiatakarékos fehér LED állítható elő.
Az elektrooptikai konverziós hatékonyság és a színes LED-ek összehasonlítása
Az elektro-optikai átalakítás hatékonyságát tekintve a különböző színű LED-ek eltérő tulajdonságokkal is rendelkeznek. Az elektrooptikai konverziós hatásfok fontos mutató a LED-ek hatékonyságának mérésére az elektromos energiát fényenergiává alakításában, általában százalékban kifejezve. A technológia jelenlegi szintjének megfelelően a kék LED-ek általában magasabb elektro-optikai átalakítási hatásfokkal rendelkeznek, köszönhetően a kék LED-ek kiforrott technológiájának és optimalizált kialakításának. A zöld és cián LED technológia folyamatos fejlődésével azonban ezek a LED-ek e színei fokozatosan közelítenek a kék LED-ekhez az elektro-optikai átalakítás hatékonyságát tekintve.
Érdemes megjegyezni, hogy a fehér LED elektro-optikai konverziós hatékonyságát nem egyetlen színű LED határozza meg, hanem több színű LED (például kék, zöld, piros stb.), amelyek a fehér LED-et alkotják. Ezért a fehér LED gyártási folyamatában pontos színillesztésre és optikai tervezésre van szükség az optimális elektro-optikai konverziós hatékonyság eléréséhez.
Energiahatékonysági teljesítmény a gyakorlati alkalmazásokban
A gyakorlati alkalmazásokban a különböző színű LED-ek energiahatékonysági teljesítményét különböző tényezők is befolyásolják. Például a világítás területén a különböző színű LED-ek fényhatékonysága, színhőmérséklete és színvisszaadási indexe eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. Bár a zöld és ciánkék LED-ek fényhatékonysága és elektro-optikai átalakítási hatékonysága magasabb, az emberek gyakran inkább fehér vagy meleg tónusú LED-eket használnak világítási alkalmazásokban, hogy kényelmes és meleg világítási környezetet teremtsenek. Ezért a világítás területén inkább a fehér LED-ek energiahatékonysági teljesítménye számít.
Ráadásul a megjelenítés terén a különböző színű LED-ek színtelítettség, kontraszt stb. A piros, zöld és kék LED-ek (azaz RGB LED-ek) kombinációja színes kijelzőt eredményezhet, míg a fehér LED-eket főként háttérvilágításra használják. Ezekben az alkalmazásokban a legjobb energiahatékonyság és megjelenítési hatás elérése érdekében az adott igényeknek megfelelően kell kiválasztani a megfelelő színű LED-et.
