LED-i värvitõhusus: põhikontseptsioonid ja mõjutegurid
LED-i värvitõhusus viitab tavaliselt elektrienergia muundamise efektiivsusele konkreetsetes tingimustes konkreetseks värviliseks valgusenergiaks. Seda tõhusust ei mõjuta mitte ainult sellised tegurid nagu LED-kiibi materjalid, konstruktsioonikujundus ja tootmisprotsessid, vaid ka tihedalt seotud LED-ide emissiooni lainepikkuse ja spektraaljaotusega. Erinevat värvi LED-idel võib nende kiirgusmehhanismide ja materjaliomaduste erinevuse tõttu olla erinev värvitõhusus.
Erinevat värvi LED-ide valgusefektiivsus
Valgusefektiivsuse osas peetakse üldiselt kõige tõhusamateks rohelisi ja tsüaanseid LED-e. Seda seetõttu, et inimsilm on kõige tundlikum rohelise valguse suhtes, mis asub nähtava valguse keskmises spektris ja millel on mõõdukas footonenergia. See võib tõhusalt ergutada LED-kiipide elektroonilisi üleminekuid ja inimsilm seda tõhusalt tabada. Seetõttu on roheliste ja tsüaanide valgusdioodidel sageli suurepärane valgusefektiivsus.
Siiski väärib märkimist, et LED-tehnoloogia pideva arenguga paraneb pidevalt ka teiste värvide LED-ide valgusefektiivsus. Näiteks on siniste LED-ide valgustõhusus viimastel aastakümnetel märkimisväärselt paranenud tänu uute pooljuhtmaterjalide, nagu galliumnitriid (GaN) väljatöötamisele ja kasutamisele. Sinisel LED-il pole mitte ainult lai valik rakendusi kuvariväljadel, vaid see on ka valge LED-i tootmise oluliseks aluseks. Kombineerides sinist LED-i kollase fluorestseeruva pulbriga, saab toota tõhusa ja energiasäästliku valge LED-i.
Elektrooptilise muundamise efektiivsuse ja värvide LED-ide võrdlus
Elektro-optilise muundamise efektiivsuse osas on erinevat värvi LED-idel ka erinevad omadused. Elektrooptilise muundamise efektiivsus on oluline näitaja LED-i efektiivsuse mõõtmiseks elektrienergia muundamisel valgusenergiaks, tavaliselt väljendatuna protsentides. Vastavalt tehnoloogia praegusele tasemele on sinistel LED-idel tavaliselt kõrgem elektro-optiline muundamise efektiivsus tänu küpsele tehnoloogiale ja siniste LED-ide optimeeritud disainile. Rohelise ja tsüaani LED-tehnoloogia pideva arenguga lähenevad need LED-ide värvid aga elektro-optilise muundamise efektiivsuse poolest järk-järgult sinistele LED-idele.
Väärib märkimist, et valge LED-i elektro-optilise muundamise efektiivsust ei määra mitte ühevärviline LED, vaid mitu värvi LED-i (nt sinine, roheline, punane jne), mis moodustavad valge LED-i. Seetõttu on valge LED-i tootmisprotsessis vaja täpset värvide sobitamist ja optilist disaini, et saavutada optimaalne elektro-optilise muundamise efektiivsus.
Energiatõhusus praktilistes rakendustes
Praktilistes rakendustes mõjutavad erinevat värvi LED-ide energiatõhusust ka erinevad tegurid. Näiteks valgustuse valdkonnas on erinevat värvi LED-idel erinevad omadused valgusefektiivsuse, värvitemperatuuri ja värviedastusindeksi osas. Kuigi roheliste ja tsüaanide valgusdioodidel on suurem valgusefektiivsus ja elektrooptilise muundamise efektiivsus, eelistavad inimesed sageli kasutada valgustusrakendustes valget või sooja tooni LED-e, et luua mugav ja soe valgustuskeskkond. Seetõttu on valgustuse valdkonnas rohkem muret valgete LED-ide energiatõhususe kohta.
Lisaks on kuvamise valdkonnas erinevat värvi LED-idel ka erinevad omadused värviküllastuse, kontrasti jms osas. Punaste, roheliste ja siniste LED-ide (st RGB-LED-de) kombinatsioon võib anda täisvärviekraani, samas kui valgeid LED-e kasutatakse peamiselt taustvalgustusega kuvamiseks. Nendes rakendustes on parima energiatõhususe ja kuvaefekti saavutamiseks vaja valida sobivat värvi LED vastavalt konkreetsetele vajadustele.
