Universiteit Twente en Eindhoven kunnen 1 miljoen keer sneller wit led-licht ontwerpen

De onderzoekers hebben hun ontwerpmethode gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Photonics van de American Chemical Society.

Trial-and-error
Ondanks de snelgroeiende markt van led’s is het ontwerpen van een led met de gewenste specificaties volgens onderzoekers nog een langzaam ‘trial-and-error’-proces. Sinds de uitvinding van de blauwe led is het mogelijk om met rode, gele en groene lichtbronnen wit licht te maken. Dit heeft geleid tot de witte led die mechanisch robuust is, een lange levensduur heeft, stabiel is en weinig energie verbruikt. Ontwerpers van witte led’s kijken vooral naar de lichtsterkte en efficiency die nodig zijn voor de toepassing en naar de samenstelling van kleuren die samen het witte licht vormen; het ‘kleurpunt’.

Kleurpunt bereiken
Het licht van een tl-balk is blauwig en ‘koud wit’, en een haardvuur gelig en ‘warm wit’. Het kleurpunt bereiken is nog altijd een kwestie van net zolang meten en aanpassen totdat de metingen en simulaties samenvallen. Een langzaam proces dat uitgaat van zogenaamde ‘ray tracing’ en waarbij het eerder aankomt op de ervaring van de ontwerper dan op een systematisch ontwerp. De nieuwe methode brengt hierin verandering.

De onderzoekers kijken daarvoor nauwkeurig naar de randvoorwaarden die het kleurpunt bepalen. Een witte led bestaat uit een blauwe led met daarop een laag fosfordeeltjes. Het blauwe licht reist deels door de fosforlaag heen, deels wordt het in de laag omgezet in rood, geel en groen licht. Het resulterende witte en diffuse licht dat op een voorwerp valt, is de combinatie van doorgelaten en verstrooid licht. Bepalend zijn onder meer de dikte van de fosforlaag, de concentratie van de fosfordeeltjes, het type blauwe led en ook optische onderdelen zoals de eventuele lens die op de led is aangebracht.