LEDin väritehokkuus: peruskäsitteet ja vaikuttavat tekijät
LEDin väritehokkuudella tarkoitetaan yleensä tehokkuutta, jolla sähköenergia muunnetaan tietyksi värilliseksi valoenergiaksi tietyissä olosuhteissa. Tähän tehokkuuteen eivät vaikuta vain tekijät, kuten LED-sirun materiaalit, rakennesuunnittelu ja valmistusprosessit, vaan myös tiiviisti LEDien emissioaallonpituus ja spektrijakauma. Eriväristen LEDien väritehokkuus voi vaihdella niiden emissiomekanismien ja materiaaliominaisuuksien erojen vuoksi.
Eriväristen LEDien valotehokkuus
Valotehokkuuden kannalta vihreää ja syaania LED-valoa pidetään yleensä tehokkaimpana. Tämä johtuu siitä, että ihmissilmä on herkin vihreälle valolle, joka sijaitsee näkyvän valon keskellä ja jolla on kohtalainen fotonienergia. Se voi tehokkaasti herättää elektronisia siirtymiä LED-siruissa ja vangita sen tehokkaasti ihmissilmälle. Siksi vihreät ja syaanit LEDit osoittavat usein erinomaisen valotehokkuuden.
On kuitenkin syytä huomata, että LED-tekniikan jatkuvan kehittymisen myötä myös muiden LED-värien valotehokkuus paranee jatkuvasti. Esimerkiksi sinisten LEDien valotehokkuus on parantunut merkittävästi viime vuosikymmeninä uusien puolijohdemateriaalien, kuten galliumnitridin (GaN) kehittämisen ja käytön ansiosta. Blue LEDillä ei ole vain laaja valikoima sovelluksia näyttökentässä, vaan se toimii myös tärkeänä perustana valkoisen LEDin valmistuksessa. Yhdistämällä sinistä LEDiä keltaiseen fluoresoivaan jauheeseen saadaan aikaan tehokas ja energiaa säästävä valkoinen LED.
Sähköoptisen muunnostehokkuuden ja väri-LED-valojen vertailu
Sähköoptisen muunnostehokkuuden kannalta erivärisillä LEDeillä on myös erilaisia ominaisuuksia. Sähköoptinen muunnostehokkuus on tärkeä indikaattori, jolla mitataan LEDin tehokkuutta sähköenergian muuntamisessa valoenergiaksi, yleensä prosentteina ilmaistuna. Nykyisen tekniikan tason mukaan sinisillä LEDeillä on yleensä korkeampi sähkö-optinen muunnostehokkuus kypsän tekniikan ja sinisten LEDien optimoidun suunnittelun ansiosta. Vihreän ja syaanin LED-teknologian jatkuvan kehityksen myötä nämä LED-värit ovat kuitenkin vähitellen lähestymässä sinisiä LEDejä sähköoptisen muunnostehokkuuden suhteen.
On syytä huomata, että valkoisen LEDin sähkö-optista muunnostehokkuutta ei määritä yksivärinen LED, vaan useat värilliset LEDit (kuten sininen, vihreä, punainen jne.), jotka muodostavat valkoisen LEDin. Siksi valkoisen LEDin valmistusprosessissa vaaditaan tarkkaa värisovitusta ja optista suunnittelua optimaalisen sähköoptisen muunnostehokkuuden saavuttamiseksi.
Energiatehokkuus käytännön sovelluksissa
Käytännön sovelluksissa eriväristen LEDien energiatehokkuuteen vaikuttavat myös useat tekijät. Esimerkiksi valaistuksen alalla erivärisillä LEDeillä on erilaiset ominaisuudet valotehokkuuden, värilämpötilan ja värintoistoindeksin suhteen. Vaikka vihreillä ja syaaneilla LEDeillä on korkeampi valotehokkuus ja sähkö-optinen muunnostehokkuus, ihmiset käyttävät usein mieluummin valkoisia tai lämminsävyisiä LEDejä valaistussovelluksissa mukavan ja lämpimän valaistusympäristön luomiseksi. Siksi valaistuksen alalla valkoisten LEDien energiatehokkuus on huolestuttavampi.
Lisäksi näytön alalla erivärisillä LEDeillä on myös erilaiset ominaisuudet värikylläisyyden, kontrastin ja niin edelleen suhteen. Punaisten, vihreiden ja sinisten LEDien (eli RGB-LEDien) yhdistelmä voi tuottaa täysvärisen näytön, kun taas valkoisia LEDejä käytetään pääasiassa taustavalonäyttöön. Näissä sovelluksissa on tarpeen valita oikean värinen LED erityistarpeiden mukaan parhaan energiatehokkuuden ja näyttövaikutelman saavuttamiseksi.
