WLED (white LED)

Die Spektralcharakteristiken von Leuchtdioden (LED) haben bei bestimmten Farben ihr Maximum. Das können die Farben Rot, Grün oder Orange sein, aber nicht Weiß. Das für Weiß erforderliche breite Wellenlängenspektrum kann nur indirekt mit Halbleiter-Leuchtkomponenten erzeugt werden. Es gibt mehrere Techniken um Warm-Weiß mit Leuchtdioden zu erzeugen. Bei diesen Techniken wird die Lichtemission unterschiedlich strahlender Leuchtdioden oder Phosphore miteinander kombiniert.


Verfahren zur Erzeugung von weißem Licht

Ein Verfahren nennt sich Phosphor Conversion. Bei dieser Zweifarbentechnik wird eine ultraviolett oder blau strahlende UV-LED mit einem gelben oder multichromatisch fluoreszierenden Phosphor beschichtet. Der gelbe Phosphor bildet eine Konversionsschicht. Er wird von den Photonen der blau strahlenden Leuchtdiode aktiviert und konvertiert die blaue Strahlung in ein gelblich-weißes Licht mit einem breiten Wellenlängenspektrum. Die Farbtemperatur dieser Pseudo-White-LEDs wird beim Fertigungsprozess festgelegt. Es gibt sie in verschiedenen Weißtönen als warmweiß (ww), neutralweiß (nw) und kaltweiß (cw) mit Farbtemperaturen zwischen 2.500 Kelvin und 10.000 Kelvin.

Ultraweiße LED (WLED), 
   Foto: Osram Opto Semiconductors

Ultraweiße LED (WLED), Foto: Osram Opto Semiconductors

Anders ist es bei der Dreifarbentechnik, die mit dreifarbigen LEDs arbeiten nach dem RGB-Farbmodell arbeiten. Es handelt sich dabei um LED-Arrays aus roten, grünen und blauen LEDs, die so zum Leuchten angeregt werden, dass sie durch additive Farbmischung weißes Licht emittieren. Die drei LEDs werden in einem gemeinsamen Gehäuse dicht beieinander angebracht und können in ihrer Farbtemperatur einzeln gesteuert werden. Dadurch kann die Farbtemperatur für Weiß eingestellt werden.

Verfahren des Phosphor Conversion

Verfahren des Phosphor Conversion

Lichtausbeute und Farbwiedergabeindex

Damit die Lichtausbeute von Leuchtdioden möglichst groß ist, wird das emittierte Licht in der LED durch eine Verspiegelung nach außen reflektiert. Weiße LEDs können über die Farbtemperatur, den Farbwiedergabeindex (CRI) und über die Farbstichigkeit bewertet werden. Was die Farbtemperatur betrifft, so gibt es ultraweiße oder purweiße (PW) LEDs mit Farbtemperaturen zwischen 5.700 K und 6.500 K, neutralweiße (NW) mit Farbtemperaturen zwischen 4.000 K bis 5.000 K und warmweiße (WW) LEDs mit Farbtemperaturen zwischen 2.700 K und 4.000 K. Der Farbwiedergabeindex liegt bei kaltweißen LEDs zwischen 70 und 80, bei warmweißen werden Werte von über 90 erreicht. Die Farbstichigkeit wird durch den Bin-Code und die Correlated Color Temperature (CCT) festgelegt. In diesen Kennwerten ist das Farb- und Helligkeitsempfinden der Leuchtdioden (LED) zusammengefasst, da der Weißton diverse Farbnuancen haben kann, die von grünlich, gelblich, bläulich bis hin zu violett reichen können.

Spektralverteilung 
   von weißen LEDs, Diagramme: Hera

Spektralverteilung von weißen LEDs, Diagramme: Hera

Die Lichtausbeute von WLEDs beträgt typischerweise 150 Lumen pro Watt (lm/W). Spitzenwerte liegen bei über 250 lm/W. Dieser Wert steht für die Lichtstärke an der LED-Oberfläche. Was den Farbwiedergabeindex betrifft, so ist dieser beim Phosphor Conversion höher als bei dreifarbigen WLEDs.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Weiße LED
Englisch: white LED - WLED
Veröffentlicht: 04.12.2019
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Tags: #Aktive Bauelemente
Links: Bin-Code, Blau, CCT (correlated color temperature), CRI (color rendering index), Farbe