Светодиод в вашей лампе на самом деле синий. Как из него получается белый свет

Если разобрать обычную светодиодную лампу и посмотреть на светодиод выключенным, вы увидите маленький жёлтый квадратик. Включите — он светится белым.

Жёлтый квадратик — это не сам светодиод. Это покрытие. Сам светодиод под ним синий.

Разберу только это: как синий кристалл превращается в белый свет и что из этого следует для ваших ламп.

Белого светодиода не существует

Светодиод — это кристалл, который светится при прохождении тока. Он излучает не весь спектр, как солнце или раскалённая нить, а узкую полосу одного цвета. Каким будет этот цвет, зависит от материала кристалла.

Красные и зелёные светодиоды умели делать давно. Синего яркого не было, и без синего белый свет не собрать. Когда в начале 1990-х японские исследователи сделали яркий синий светодиод, путь к белому свету открылся. В 2014 году за это изобретение Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура получили Нобелевскую премию по физике.

Жёлтое покрытие делает из синего белый

Синий кристалл покрывают слоем люминофора — вещества, которое поглощает синий свет и тут же излучает свой, с большей длиной волны: жёлтый, зелёный, красный.

Часть синего проходит сквозь слой, часть превращается в жёлтый. Глаз видит смесь синего и жёлтого и воспринимает её как белый. Это похоже на то, как на экране белый складывается из точек разных цветов.

Тёплый и холодный — это толщина и состав покрытия

Если люминофора меньше, синего проходит больше, и свет получается холодным, голубоватым. Если больше и в нём есть вещества, светящиеся красным, — тёплым, желтоватым.

Поэтому тёплые светодиоды обычно чуть менее экономичны, чем холодные: часть энергии уходит на превращение синего в красный, а при этом неизбежны потери.

Откуда провал в спектре

У такого белого света есть характерная форма. Узкий острый пик синего от кристалла. Потом провал в голубой области — между кристаллом и люминофором. Потом широкий горб жёлто-зелёного. И часто мало красного на краю.

Провал и нехватка красного — главная причина, почему под дешёвыми светодиодами красные вещи тускнеют, а кожа выглядит сероватой. Хорошие светодиоды делают со сложными люминофорами, которые заполняют красную часть. На коробке это видно по цветопередаче: Ra 90 и выше.

Синий пик никуда не девается

Острый синий пик есть даже в тёплом светодиоде, просто он меньше. Именно он делает светодиодный свет более бодрящим вечером, чем свет лампы накаливания того же оттенка: в пламени и нити накаливания такого пика нет.

Поэтому вечером имеет смысл выбирать самый тёплый свет и приглушать его. Подробнее о том, почему спектр пламени и солнца разный, — в серии «Свет как явление».

Пример: две лампы по 2700 К

Две лампы с одинаковым тёплым оттенком на коробке. Одна за сто рублей, другая дороже, с Ra 95. Включаете рядом над красным яблоком.

Под первой яблоко тусклое, под второй — сочное. Разница в люминофоре: у второй лампы он добавляет красный, которого нет у первой. Оттенок света одинаковый, а спектр под ним разный.

Что я считаю главным

Я бы помнил, что «тёплый белый» на коробке — это только оттенок. Он ничего не говорит о том, какие цвета в этом свете есть. Про цвета говорит цветопередача — и на неё стоит смотреть не меньше, чем на кельвины.

Переоценены здесь кельвины. Две лампы с одной цифрой могут светить очень по-разному.

Коротко

Белых светодиодов не существует: в лампе светится синий кристалл, покрытый слоем люминофора. Люминофор поглощает часть синего и переизлучает её в жёлто-зелёной и красной области, а смесь синего и жёлтого глаз видит как белый. Яркий синий светодиод, без которого это невозможно, изобрели японские исследователи, получившие за него Нобелевскую премию в 2014 году. Толщина и состав покрытия решают, тёплым или холодным будет свет. У такого света есть острый синий пик, провал в голубом и часто нехватка красного — поэтому под дешёвыми светодиодами красные вещи тускнеют. Полноту спектра показывает цветопередача, а не кельвины.