Ağ LED işığı necə alınır: mavi diod və fosfor

Ağ rəngli işıq yayan «ağ diod» əslində yoxdur. Mavi kristal və onun üzərindəki sarı fosfor qatının birgə işini sadə dillə izah edirik.

LED lampanın mat kolbasını ehtiyatla çıxarsanız, içəridə lövhə üzərində düzülmüş kiçik sarı kvadratlar görərsiniz. Lampa söndürülüb, amma bu nöqtələr sarı-narıncı rəngdədir. Yandırılanda isə ağ işıq verir. Bu ziddiyyət ağ LED texnologiyasının əsas sirrini açır: yarımkeçirici kristal ağ işıq yaratmır, ağ rəng sonradan, ikinci bir materialın köməyi ilə alınır.

Diod niyə yalnız bir rəng verir

İşıq diodu yarımkeçirici keçiddir. Cərəyan axanda elektron yüksək enerji halından aşağıya «düşür», aradakı enerji fərqi isə foton kimi xaric olur. Fotonun enerjisi, deməli, işığın rəngi kristalın materialından — daha dəqiq desək, onun qadağan zonasının enində — asılıdır. Buna görə tək bir kristal dar spektr zolağında, yəni praktiki olaraq bir rəngdə şüalanır: qırmızı, yaşıl və ya mavi.

Ağ işıq isə tək rəng deyil. Günəş işığında və közərmə lampasında görünən spektrin demək olar ki, bütün dalğa uzunluqları var. Gözümüz müəyyən rənglərin qarışığını da «ağ» kimi qəbul edir. Deməli, ağ işıq almaq üçün ya bir neçə rəngi qarışdırmaq, ya da bir rəngi başqa rənglərə «çevirmək» lazımdır.

Mavi kristal və fosfor qatı

Məişət LED lampalarının böyük əksəriyyəti ikinci yolla gedir. Əsasda indium-qallium nitrid (InGaN) əsaslı mavi diod dayanır. Kristalın üstünə fosfor adlanan xüsusi toz qarışdırılmış silikon və ya qatran qatı çəkilir. Ən geniş yayılmış fosforlardan biri seriumla aktivləşdirilmiş itrium-alüminium qranatıdır (YAG:Ce).

Proses belə gedir:

• mavi diod dar zolaqda mavi işıq buraxır;
• bu işığın bir hissəsi fosfor dənələri tərəfindən udulur;
• fosfor udduğu enerjini daha uzun dalğalarda — əsasən sarı-yaşıl və sarı-narıncı diapazonda — yenidən şüalandırır;
• udulmayan mavi işıq sarı işıqla qarışır və göz bu qarışığı ağ kimi görür.

Söndürülmüş LED-in sarı görünməsinin səbəbi də budur: gördüyünüz, kristalın özü yox, onun üzərindəki fosfor qatıdır.

Bu çevrilmə pulsuz deyil. Qısa dalğalı mavi fotonun enerjisi uzun dalğalı sarı fotondan böyükdür; aradakı fərq istiliyə keçir. Ona görə LED lampada soyutma və radiator yalnız kristal üçün yox, fosfor qatı üçün də vacibdir.

İsti və soyuq ağ necə alınır

Rəng temperaturu əsasən fosforun tərkibi və qalınlığı ilə idarə olunur. Fosfor qatı nazik olanda mavi işığın çox hissəsi keçib gedir və işıq soyuq, mavimtıl-ağ görünür. Fosfor daha çox olanda və tərkibə qırmızı diapazonda şüalanan komponentlər əlavə ediləndə mavi pay azalır, işıq isti, sarımtıl olur.

Bundan praktiki nəticə çıxır: isti ağ LED-də mavi işığın daha böyük hissəsi fosforda çevrilir, çevrilmə itkisi də bir qədər artır. Buna görə eyni seriyada isti rəngli modelin işıq axını soyuq rəngli modelinkindən çox vaxt bir az aşağı olur. Bu, qüsur deyil, fizikanın təbii nəticəsidir.

Rəng ötürmə indeksi (CRI) də fosfor qarışığından asılıdır. Qırmızı komponenti zəif olan fosforlu lampalarda qırmızı və çəhrayı çalarlar solğun görünə bilər. Daha zəngin fosfor qarışığı spektri genişləndirir, əşyaların rəngini təbiətə yaxın göstərir.

Alternativ yol: üç rəngin qarışığı

Ağ işığı qırmızı, yaşıl və mavi kristalları birlikdə yandıraraq da almaq olar. Bu üsul rəng dəyişən RGB lampalarda və ekranlarda istifadə olunur. Ümumi işıqlandırmada isə nadir hallarda seçilir, çünki fərqli rəngli kristallar temperatura və yaşlanmaya fərqli reaksiya verir; balansı saxlamaq üçün mürəkkəb idarəetmə lazımdır. Üstəlik, üç dar zolağın qarışığı bəzi rəngləri təhrif edə bilər. Fosforlu həll daha sadə, sabit və ucuz başa gəldiyi üçün ev lampalarında standart halına gəlib.

Alıcı üçün nə önəmlidir

Texnologiyanı bilmək qutudakı göstəriciləri düzgün oxumağa kömək edir:

• Kelvinlə göstərilən rəng temperaturu fosfor qarışığının nəticəsidir; isti ağ üçün təxminən 2700–3000 K, neytral üçün 4000 K ətrafı, soyuq üçün 5000 K və yuxarı dəyərlər yazılır.
• CRI (Ra) dəyəri rəngləri nə qədər təbii göstərdiyini bildirir; yaşayış yerləri üçün 80 və yuxarı adi tələb sayılır.
• Lampanın yaxşı soyudulması fosforun vaxtından əvvəl köhnəlməsinin qarşısını alır, buna görə qapalı, havası olmayan plafonlara uyğunluq yazısına diqqət edin.
• Sökülmüş və ya çatlamış kolbalı lampanı istifadə etməyin: kolba həm işığı səpələyir, həm də daxili hissələri qoruyur.

Zaferoğlu Elektrik 2021-ci ildən Gəncədəki zavodunda Zəfər İşığı adı ilə məişət LED lampaları istehsal edir. Kataloqda müxtəlif soket və formalı modelləri müqayisə etmək, rəng temperaturunu seçərkən yuxarıdakı məntiqə əsaslanmaq olar.