Analys av huvudsakliga tekniska vägar för vita lysdioder för belysning
Vita LED-typer: De huvudsakliga tekniska vägarna för vita lysdioder för belysning är: 1 blå LED + fosfortyp; 2RGB LED-typ; 3 ultravioletta lysdioder + fosfortyp
1. Blå LED-chip + gulgrön fosfortyp inkluderar flerfärgsfosforderivat
Det gulgröna fosforskiktet absorberar en del av det blå ljuset från LED-chippet för att generera fotoluminescens, och den andra delen av det blå ljuset från LED-chippet överför fosforskiktet och konvergerar med det gulgröna ljuset som sänds ut av fosforn vid olika punkter i utrymmet, och det röda, gröna och blåa ljuset blandas för att bilda vitt ljus; På detta sätt kommer det högsta teoretiska värdet av fotoluminescensomvandlingseffektiviteten för en av de externa kvanteffektiviteterna inte att överstiga 75 %; och utvinningshastigheten för chipluminescensen kan bara nå cirka 70%, så teoretiskt sett är det blå ljuset vitt. LED-ljuseffektiviteten kommer inte att överstiga 340 Lm/W, CREE nådde 303Lm/W under tidigare år, och det är värt att fira om testresultaten är korrekta.
2, röd, grön och blå tre primära färgkombinationer RGB LED-typ inklusive RGBW-LED-typ, etc.
R-LED (röd) + G-LED (grön) + B- LED (blå) De tre lysdioderna kombineras, och det röda, gröna och blåa ljuset från de tre primärfärgerna blandas direkt i rymden för att bilda vitt ljus. För att producera högeffektivt vitt ljus på detta sätt måste först och främst lysdioder i olika färger, speciellt gröna lysdioder, vara högeffektiva ljuskällor, vilket är ca 69 % synligt från "energivitt ljus". För närvarande, effektiviteten för blå och röda lysdioder har varit mycket hög, och den interna kvanteffektiviteten är över 90% respektive 95%, men den interna kvanteffektiviteten för gröna lysdioder ligger långt efter. Fenomenet att sådant GaN-baserat LED-grönt ljus inte är effektivt kallas ett "grönt ljusgap". Den främsta anledningen är att den gröna lysdioden inte har hittat sitt eget epitaxiala material. De befintliga materialen i fosfor-arseniknitridserien har låg effektivitet i det gulgröna spektrumområdet, och det epitaxiella materialet med rött ljus eller blått ljus används för att göra den gröna lysdioden. Vid lägre strömtäthetsförhållanden har gröna lysdioder högre ljuseffekt än blått + fosforgrönt ljus på grund av ingen fosforomvandlingsförlust. Det rapporteras att ljuseffektiviteten når 291 Lm/W vid 1 mA. Ljuseffekten av det gröna ljuset som orsakas av Droop-effekten reduceras dock avsevärt vid en hög ström, och när strömtätheten ökas är ljuseffekten snabbt sänkt. Vid en ström på 350 mA är ljuseffektiviteten 108 Lm/W, och under villkoret 1 A sjunker ljuseffektiviteten till 66 Lm/W.
För grupp III-fosfider blir ljuset till det gröna bandet en grundläggande barriär för materialsystemet. Genom att ändra sammansättningen av AlInGaP får den att lysa grönt istället för rött, orange eller gult – vilket orsakar otillräcklig inneslutning av bäraren på grund av materialsystemets relativt låga energigap, vilket eliminerar effektiv strålningsrekombination.
Däremot är grupp III-nitrider svårare att uppnå, men svårigheten är inte oöverstiglig. Med detta system är två faktorer som gör att effektiviteten minskar på grund av att ljuset förlängs in i det gröna bandet: extern kvantverkningsgrad och försämring av elektrisk verkningsgrad. Minskningen av extern kvantverkningsgrad beror på det faktum att den gröna lysdioden har en hög framspänning på GaN, vilket gör att effektomvandlingshastigheten minskar. Den andra nackdelen är att den gröna lysdioden minskar när insprutningsströmtätheten ökar, vilket fångas av droppeffekten. Droop-effekten visas också i blå lysdioder, men den är ännu viktigare i gröna lysdioder, vilket resulterar i lägre driftsströmmar. Det finns dock många orsaker till orsaken till hängeffekten, inte bara Auger-föreningen, utan också felplacering, bärarspill eller elektronläckage. Det senare förstärks av ett högspännings internt elektriskt fält.
Därför sättet att förbättra ljuseffekten hos gröna lysdioder: å ena sidan, hur man minskar Droop-effekten under de befintliga epitaxiella materialförhållandena för att förbättra ljuseffektiviteten; den andra aspekten, fotoluminescensomvandlingen av den blå LED plus den gröna fosforn avger grönt ljus, Metoden kan erhålla högeffektivt grönt ljus och teoretiskt kan uppnå högre än den nuvarande vita ljuseffekten, som tillhör icke-spontant grönt ljus, och färgrenheten som orsakas av spektral breddning minskar, vilket är ogynnsamt för visning, men för vanliga Det är inga problem med belysning. Den gröna ljuseffekten som erhålls med denna metod har en möjlighet till mer än 340 Lm/W, men den överstiger fortfarande inte 340 Lm/W efter att ha kombinerat vitt ljus. För det tredje, fortsätt att forska och hitta sitt eget epitaxiala material, bara på detta sätt finns det en förhoppning om att genom att erhålla mer grönt ljus än 340 Lm/w, kan det vita ljuset kombinerat av de röda, gröna och blå tre primärfärgs-LED:erna högre än ljuseffektivitetsgränsen för blå chip-typ vit LED 340 Lm/W.
3.UV LED-chip + tre primärfärger fosforljus
Den huvudsakliga inneboende defekten hos ovanstående två vita lysdioder är den ojämna rumsliga fördelningen av ljusstyrka och kromaticitet. Ultraviolett ljus är inte synligt för det mänskliga ögat. Därför, efter att det ultravioletta ljuset emitterats från chipet, absorberas det av de tre primära färgfosforerna i det inkapslande skiktet, och fotoluminescensen hos fosforn omvandlas till vitt ljus, som sedan sänds ut i utrymmet. Detta är dess största fördel, precis som traditionella lysrör har den inte rumsliga färgojämnheter. Den teoretiska ljuseffekten av den vita LED-lampan av ultraviolett chip-typ kan dock inte vara högre än det teoretiska värdet för det vita ljuset av blå chip-typ, och det är mindre sannolikt att det är högre än det teoretiska värdet för det vita ljuset av RGB-typ. Det är dock endast genom utvecklingen av högeffektiva trikromatiska fosforer som är lämpliga för excitation av ultraviolett ljus som det är möjligt att erhålla vita lysdioder av typen ultraviolett ljus som är nära eller till och med mer effektiva än de nuvarande två vita lysdioderna. Ju närmare de ultravioletta lysdioderna med blått ljus, möjligheten Ju större de vita lysdioderna av medelvågs- och kortvågstyp är desto mer omöjliga.