Analisi delle principali vie tecniche dei LED bianchi per l'illuminazione
Tipologie di LED bianchi: I principali percorsi tecnici dei LED bianchi per l'illuminazione sono: 1 LED blu + tipo fosforo; Tipo LED 2RGB; 3 LED ultravioletti + tipo fosforo
1. Il chip LED blu + il tipo di fosforo giallo-verde include un derivato del fosforo multicolore
Lo strato di fosforo giallo-verde assorbe una parte della luce blu del chip LED per generare fotoluminescenza, mentre l'altra parte della luce blu proveniente dal chip LED trasmette lo strato di fosforo e converge con la luce giallo-verde emessa dal fosforo a vari punti nello spazio e la luce rossa, verde e blu si mescolano per formare la luce bianca; In questo modo, il valore teorico più alto dell'efficienza di conversione della fotoluminescenza di una delle efficienze quantistiche esterne non supererà il 75%; e il tasso di estrazione della luminescenza del chip può raggiungere solo il 70% circa, quindi teoricamente la luce blu è bianca. L'efficienza della luce LED non supererà i 340 Lm/W, il CREE ha raggiunto i 303 Lm/W negli anni precedenti e vale la pena festeggiare se i risultati dei test sono accurati.
2, tipo LED RGB con tre combinazioni di colori primari rosso, verde e blu, incluso il tipo LED RGBW, ecc.
R-LED (rosso) + G-LED (verde) + B-LED (blu) I tre LED vengono combinati e la luce rossa, verde e blu dei tre colori primari viene miscelata direttamente nello spazio per formare la luce bianca. Per poter produrre in questo modo luce bianca ad alta efficienza, i LED di diversi colori, in particolare i LED verdi, devono essere sorgenti luminose ad alta efficienza, visibili per circa il 69% dalla "luce bianca energetica". l'efficacia dei LED blu e rossi è stata molto elevata e l'efficienza quantica interna è rispettivamente superiore al 90% e al 95%, ma l'efficienza quantica interna dei LED verdi è molto indietro. Il fenomeno per cui la luce verde LED basata su GaN non è efficiente è chiamato "gap di luce verde". Il motivo principale è che il LED verde non ha trovato il proprio materiale epitassiale. I materiali esistenti della serie di nitruro di fosforo-arsenico hanno una bassa efficienza nella gamma dello spettro giallo-verde e il materiale epitassiale a luce rossa o blu viene utilizzato per realizzare il LED verde. In condizioni di densità di corrente inferiore, i LED verdi hanno un'efficacia luminosa maggiore rispetto alla luce blu + verde fosforo perché non c'è perdita di conversione del fosforo. È stato riferito che l'efficienza luminosa raggiunge 291 Lm/W a 1 mA. Tuttavia, l'effetto luminoso della luce verde causato dall'effetto Droop viene notevolmente ridotto con una corrente elevata e quando la densità di corrente aumenta, l'effetto luminoso diminuisce rapidamente abbassato. Con una corrente di 350 mA, l'efficienza luminosa è di 108 Lm/W e, a condizione di 1 A, l'efficienza luminosa scende a 66 Lm/W.
Per i fosfuri del gruppo III, l'emissione di luce sulla banda verde diventa una barriera fondamentale per il sistema materiale. La modifica della composizione di AlInGaP lo fa brillare di verde anziché rosso, arancione o giallo, causando un confinamento insufficiente del portatore a causa del gap energetico relativamente basso del sistema materiale, eliminando un'efficace ricombinazione radiativa.
Al contrario, i nitruri del Gruppo III sono più difficili da ottenere, ma la difficoltà non è insormontabile. Con questo sistema due fattori che fanno diminuire l’efficienza a causa dell’estensione della luce nella fascia verde sono: l’efficienza quantistica esterna e il degrado dell’efficienza elettrica. La diminuzione dell’efficienza quantistica esterna deriva dal fatto che il LED verde ha un’elevata tensione diretta di GaN, che fa diminuire il tasso di conversione della potenza. Il secondo svantaggio è che il LED verde diminuisce all'aumentare della densità di corrente di iniezione, che viene intrappolata dall'effetto droop. L'effetto Droop appare anche nei LED blu, ma è ancora più importante nei LED verdi, determinando correnti operative inferiori. Tuttavia, ci sono molte ragioni per la causa dell'effetto droop, non solo il composto Auger, ma anche lo spostamento errato, il trabocco del portatore o la perdita di elettroni. Quest'ultimo è potenziato da un campo elettrico interno ad alta tensione.
Pertanto, il modo per migliorare l'efficacia luminosa dei LED verdi: da un lato, come ridurre l'effetto Droop nelle condizioni del materiale epitassiale esistente per migliorare l'efficienza luminosa; il secondo aspetto, la conversione della fotoluminescenza del LED blu più il fosforo verde emette luce verde. Il metodo può ottenere luce verde ad alta efficienza e teoricamente può raggiungere un effetto superiore all'attuale luce bianca, che appartiene alla luce verde non spontanea, e la purezza del colore causata dall'ampliamento spettrale diminuisce, il che è sfavorevole per la visualizzazione, ma per l'ordinario Non ci sono problemi con l'illuminazione. L'effetto della luce verde ottenuto con questo metodo ha una possibilità di oltre 340 Lm/W, ma non supera ancora i 340 Lm/W dopo aver combinato la luce bianca. In terzo luogo, continuare a ricercare e trovare il proprio materiale epitassiale. Solo in questo modo, c'è la speranza che, ottenendo più luce verde di 340 Lm/w, la luce bianca combinata dai LED a tre colori primari rosso, verde e blu possa essere superiore al limite di efficienza luminosa del LED bianco di tipo blue chip da 340 Lm/W.
Chip LED 3.UV + luce al fosforo a tre colori primari
Il principale difetto intrinseco dei due LED bianchi sopra menzionati è la distribuzione spaziale non uniforme di luminosità e cromaticità. La luce ultravioletta non è visibile all'occhio umano. Pertanto, dopo che la luce ultravioletta è stata emessa dal chip, viene assorbita dai tre fosfori di colore primario dello strato incapsulante e la fotoluminescenza del fosforo viene convertita in luce bianca, che viene quindi emessa nello spazio. Questo è il suo più grande vantaggio, proprio come le tradizionali lampade fluorescenti, non presenta irregolarità cromatiche spaziali. Tuttavia, l'effetto luminoso teorico del LED bianco di tipo chip ultravioletto non può essere superiore al valore teorico della luce bianca di tipo chip blu ed è meno probabile che sia superiore al valore teorico della luce bianca di tipo RGB. Tuttavia, è solo attraverso lo sviluppo di fosfori tricromatici ad alta efficienza adatti all'eccitazione della luce ultravioletta che è possibile ottenere LED bianchi del tipo a luce ultravioletta che sono vicini o addirittura più efficienti degli attuali due LED bianchi. Più la possibilità è vicina ai LED ultravioletti a luce blu. Quanto più grandi sono i LED bianchi ultravioletti a onde medie e corte, tanto più impossibile.