Tipuri de LED-uri albePrincipalele rute tehnice ale LED-urilor albe pentru iluminare sunt: ​​① LED albastru + tip fosfor; ②Tip LED RGB③ LED ultraviolet + tip fosfor.

1. Lumină albastră – cip LED + tip fosfor galben-verde, inclusiv derivați de fosfor multicolor și alte tipuri.

Stratul de fosfor galben-verde absoarbe o parte din lumina albastră de la cipul LED pentru a produce fotoluminescență. Cealaltă parte a luminii albastre de la cipul LED este transmisă prin stratul de fosfor și se contopește cu lumina galben-verde emisă de fosfor în diferite puncte ale spațiului. Luminile roșie, verde și albastră sunt amestecate pentru a forma lumină albă; în această metodă, cea mai mare valoare teoretică a eficienței de conversie a fotoluminescenței fosforului, una dintre eficiențele cuantice externe, nu va depăși 75%; iar rata maximă de extracție a luminii din cip poate ajunge doar la aproximativ 70%. Prin urmare, teoretic, eficiența luminoasă maximă a LED-ului pentru lumina albă de tip albastru nu va depăși 340 Lm/W. În ultimii ani, CREE a atins 303 Lm/W. Dacă rezultatele testelor sunt corecte, merită sărbătorit.

2. Roșu, verde și albastru, trei combinații de culori primareTipuri de LED-uri RGBincludeTipuri de LED-uri RGBW, etc.

R-LED (roșu) + G-LED (verde) + B-LED (albastru) sunt trei diode emițătoare de lumină combinate, iar cele trei culori primare emise - roșu, verde și albastru - sunt amestecate direct în spațiu pentru a forma lumină albă. Pentru a produce lumină albă de înaltă eficiență în acest mod, în primul rând, LED-urile de diferite culori, în special LED-urile verzi, trebuie să fie surse de lumină eficiente. Acest lucru se poate observa din faptul că lumina verde reprezintă aproximativ 69% din „lumina albă izoenergetică”. În prezent, eficiența luminoasă a LED-urilor albastre și roșii a fost foarte ridicată, cu eficiențe cuantice interne care depășesc 90% și, respectiv, 95%, dar eficiența cuantică internă a LED-urilor verzi este mult în urmă. Acest fenomen de eficiență scăzută a luminii verzi a LED-urilor pe bază de GaN se numește „decalajul luminii verzi”. Motivul principal este că LED-urile verzi nu și-au găsit încă propriile materiale epitaxiale. Materialele existente din seria nitrurii de fosfor și arsen au o eficiență foarte scăzută în intervalul spectrului galben-verde. Totuși, utilizarea materialelor epitaxiale roșii sau albastre pentru a realiza LED-uri verzi va... În condiții de densitate de curent mai mică, deoarece nu există pierderi de conversie a fosforului, LED-ul verde are o eficiență luminoasă mai mare decât lumina albastră + fosfor verde. Se raportează că eficiența sa luminoasă atinge 291 Lm/W în condiții de curent de 1 mA. Cu toate acestea, eficiența luminoasă a luminii verzi cauzată de efectul Droop scade semnificativ la curenți mai mari. Când densitatea de curent crește, eficiența luminoasă scade rapid. La un curent de 350 mA, eficiența luminoasă este de 108 Lm/W. În condiții de 1 A, eficiența luminoasă scade la 66 Lm/W.

Pentru fosfurile din Grupa III, emiterea de lumină în banda verde a devenit un obstacol fundamental pentru sistemele materiale. Schimbarea compoziției AlInGaP astfel încât să emită verde în loc de roșu, portocaliu sau galben are ca rezultat o confinare insuficientă a purtătorilor de lumină din cauza decalajului energetic relativ scăzut al sistemului material, ceea ce împiedică o recombinare radiativă eficientă.

În schimb, este mai dificil pentru nitrurile III să atingă o eficiență ridicată, dar dificultățile nu sunt insurmontabile. Folosind acest sistem, extinzând lumina la banda verde, doi factori care vor cauza o scădere a eficienței sunt: ​​scăderea eficienței cuantice externe și eficiența electrică. Scăderea eficienței cuantice externe provine din faptul că, deși intervalul benzii verzi este mai mic, LED-urile verzi utilizează tensiunea directă ridicată a GaN, ceea ce determină scăderea ratei de conversie a puterii. Al doilea dezavantaj este că LED-ul verde scade pe măsură ce densitatea curentului de injecție crește și este prins de efectul de droop. Efectul de droop apare și la LED-urile albastre, dar impactul său este mai mare la LED-urile verzi, rezultând o eficiență mai mică a curentului de funcționare convențional. Cu toate acestea, există multe speculații despre cauzele efectului de droop, nu doar recombinarea Auger - acestea includ dislocarea, depășirea purtătorului de sarcină sau scurgerea de electroni. Aceasta din urmă este amplificată de un câmp electric intern de înaltă tensiune.

Prin urmare, modalitatea de a îmbunătăți eficiența luminoasă a LED-urilor verzi: pe de o parte, studierea modului de reducere a efectului Droop în condițiile materialelor epitaxiale existente pentru a îmbunătăți eficiența luminoasă; pe de altă parte, utilizarea conversiei fotoluminescente a LED-urilor albastre și a fosforului verde pentru a emite lumină verde. Această metodă poate obține lumină verde de înaltă eficiență, care teoretic poate atinge o eficiență luminoasă mai mare decât lumina albă actuală. Este lumină verde non-spontană, iar scăderea purității culorii cauzată de lărgirea sa spectrală este nefavorabilă pentru afișaje, dar nu este potrivită pentru oamenii obișnuiți. Nu există nicio problemă pentru iluminat. Eficacitatea luminii verzi obținută prin această metodă are posibilitatea de a fi mai mare de 340 Lm/W, dar tot nu va depăși 340 Lm/W după combinarea cu lumina albă. În al treilea rând, continuați să cercetați și să găsiți propriile materiale epitaxiale. Numai în acest fel există o licărire de speranță. Prin obținerea unei lumini verzi mai mari de 340 Lm/w, lumina albă combinată de cele trei LED-uri de culoare primară - roșu, verde și albastru - poate depăși limita de eficiență luminoasă de 340 Lm/w a LED-urilor cu lumină albă de tip blue chip. W.

3. LED-uri ultravioletecip + trei fosfori de culoare primară emit lumină.

Principalul defect inerent al celor două tipuri de LED-uri albe menționate mai sus este distribuția spațială inegală a luminozității și cromaticității. Lumina ultravioletă nu poate fi percepută de ochiul uman. Prin urmare, după ce lumina ultravioletă iese din cip, este absorbită de cei trei fosfori de culoare primară din stratul de încapsulare și este transformată în lumină albă prin fotoluminescența fosforilor, apoi emisă în spațiu. Acesta este cel mai mare avantaj al său, la fel ca lămpile fluorescente tradiționale, nu prezintă inegalități de culoare spațiale. Cu toate acestea, eficiența teoretică a luminii LED-urilor cu lumină albă ultravioletă pe cip nu poate fi mai mare decât valoarea teoretică a luminii albe albastre pe cip, darămite decât valoarea teoretică a luminii albe RGB. Cu toate acestea, numai prin dezvoltarea unor fosfori de culoare triplă de înaltă eficiență, potriviți pentru excitația ultravioletă, putem obține LED-uri albe ultraviolete care sunt apropiate sau chiar mai eficiente decât cele două LED-uri albe menționate mai sus în această etapă. Cu cât LED-urile ultraviolete sunt mai apropiate de ultravioletul albastru, cu atât sunt mai probabile. Cu cât sunt mai mari, LED-urile albe de tip UV cu undă medie și scurtă nu sunt posibile.