تحليل المسارات التقنية الرئيسية لمصابيح LED البيضاء للإضاءة
أنواع LED البيضاء: الطرق التقنية الرئيسية لمصابيح LED البيضاء للإضاءة هي: 1 LED أزرق + نوع الفوسفور؛ 2RGB نوع LED. 3 LED فوق البنفسجية + نوع الفوسفور
1. رقاقة LED زرقاء + نوع فوسفور أصفر-أخضر تشتمل على مشتق فوسفور متعدد الألوان
تمتص طبقة الفوسفور الأصفر والأخضر جزءًا من الضوء الأزرق لشريحة LED لتوليد اللمعان الضوئي، والجزء الآخر من الضوء الأزرق الصادر من شريحة LED ينقل طبقة الفوسفور ويتقارب مع الضوء الأصفر والأخضر المنبعث من الفوسفور عند نقاط مختلفة في الفضاء، ويمتزج الضوء الأحمر والأخضر والأزرق ليشكل الضوء الأبيض؛ وبهذه الطريقة، فإن أعلى قيمة نظرية لكفاءة تحويل اللمعان الضوئي لإحدى كفاءات الكم الخارجية لن تتجاوز 75%؛ ويمكن أن يصل معدل استخلاص تألق الشريحة إلى حوالي 70% فقط، لذا من الناحية النظرية، يكون الضوء الأزرق أبيضًا. لن تتجاوز كفاءة إضاءة LED 340 Lm/W، وقد وصلت CREE إلى 303Lm/W في السنوات السابقة، ومن الجدير الاحتفال إذا كانت نتائج الاختبار دقيقة.
2، الأحمر والأخضر والأزرق ثلاثة ألوان أساسية من نوع RGB LED بما في ذلك نوع RGBW-LED، إلخ.
R-LED (أحمر) + G-LED (أخضر) + B- LED (أزرق) يتم دمج مصابيح LED الثلاثة، ويتم خلط الضوء الأحمر والأخضر والأزرق للألوان الأساسية الثلاثة مباشرة في الفضاء لتشكيل الضوء الأبيض. من أجل إنتاج ضوء أبيض عالي الكفاءة بهذه الطريقة، أولاً وقبل كل شيء، يجب أن تكون مصابيح LED ذات الألوان المختلفة، وخاصة مصابيح LED الخضراء، مصادر إضاءة عالية الكفاءة، والتي تكون مرئية بنسبة 69٪ تقريبًا من "الضوء الأبيض للطاقة". في الوقت الحاضر، كانت فعالية مصابيح LED الزرقاء والحمراء عالية جدًا، وكفاءة الكم الداخلية تزيد عن 90% و95% على التوالي، لكن كفاءة الكم الداخلية لمصابيح LED الخضراء متأخرة كثيرًا. تسمى الظاهرة المتمثلة في أن الضوء الأخضر LED المعتمد على GaN غير فعال بـ "فجوة الضوء الأخضر". السبب الرئيسي هو أن مصباح LED الأخضر لم يعثر على المادة الفوقية الخاصة به. تتمتع مواد سلسلة نيتريد الفوسفور والزرنيخ الحالية بكفاءة منخفضة في نطاق الطيف الأصفر والأخضر، ويتم استخدام الضوء الأحمر أو المواد الفوقية للضوء الأزرق لصنع مصابيح LED الخضراء. في ظروف كثافة التيار المنخفضة، تتمتع مصابيح LED الخضراء بكفاءة إضاءة أعلى من الضوء الأخضر الأزرق + الفوسفور بسبب عدم فقدان تحويل الفوسفور. يُذكر أن كفاءة الإضاءة تصل إلى 291 Lm/W عند 1 مللي أمبير. ومع ذلك، فإن تأثير الضوء الأخضر الناجم عن تأثير Droop يقل بشكل كبير عند تيار كبير، وعندما تزيد كثافة التيار، يقل تأثير الضوء خفضت بسرعة. عند تيار 350 مللي أمبير، تكون كفاءة الإضاءة 108 Lm/W، وفي حالة 1 A، تنخفض كفاءة الإضاءة إلى 66 Lm/W.
بالنسبة لفوسفيدات المجموعة الثالثة، يصبح انبعاث الضوء إلى النطاق الأخضر عائقًا أساسيًا أمام نظام المواد. يؤدي تغيير تركيبة AlInGaP إلى جعله يتوهج باللون الأخضر بدلاً من الأحمر أو البرتقالي أو الأصفر، مما يتسبب في عدم كفاية احتجاز الناقل بسبب فجوة الطاقة المنخفضة نسبيًا في نظام المواد، مما يؤدي إلى القضاء على إعادة التركيب الإشعاعي الفعال.
في المقابل، فإن تحقيق نيتريدات المجموعة الثالثة أكثر صعوبة، لكن الصعوبة ليست مستعصية على الحل. مع هذا النظام، هناك عاملان يتسببان في انخفاض الكفاءة بسبب امتداد الضوء إلى النطاق الأخضر هما: الكفاءة الكمية الخارجية وتدهور الكفاءة الكهربائية. ينجم الانخفاض في كفاءة الكم الخارجية عن حقيقة أن مصباح LED الأخضر يحتوي على جهد أمامي مرتفع قدره GaN، مما يؤدي إلى انخفاض معدل تحويل الطاقة. العيب الثاني هو أن مؤشر LED الأخضر يتناقص مع زيادة كثافة تيار الحقن، وهو محصور بتأثير التدلى. يظهر تأثير التدلي أيضًا في مصابيح LED الزرقاء، ولكنه أكثر أهمية في مصابيح LED الخضراء، مما يؤدي إلى انخفاض تيارات التشغيل. ومع ذلك، هناك العديد من الأسباب لسبب تأثير التدلى، ليس فقط مركب أوجيه، ولكن أيضًا سوء الوضع أو تجاوز الناقل أو تسرب الإلكترون. يتم تعزيز هذا الأخير بواسطة مجال كهربائي داخلي عالي الجهد.
ولذلك، فإن طريقة تحسين فعالية الإضاءة لمصابيح LED الخضراء: من ناحية، كيفية تقليل تأثير التدلي في ظل ظروف المواد الفوقي الحالية لتعزيز كفاءة الضوء؛ الجانب الثاني، تحويل التألق الضوئي لمصباح LED الأزرق بالإضافة إلى الفوسفور الأخضر ينبعث الضوء الأخضر، يمكن للطريقة الحصول على ضوء أخضر عالي الكفاءة، ومن الناحية النظرية يمكن أن تحقق أعلى من تأثير الضوء الأبيض الحالي، الذي ينتمي إلى الضوء الأخضر غير التلقائي، وينخفض نقاء اللون الناتج عن الاتساع الطيفي، وهو أمر غير مناسب للعرض، أما بالنسبة للعادي فلا توجد مشكلة في الإضاءة. تأثير الضوء الأخضر الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة لديه إمكانية أكثر من 340 Lm/W، لكنه لا يزال لا يتجاوز 340 Lm/W بعد دمج الضوء الأبيض. ثالثًا، استمر في البحث والعثور على المادة الفوقية الخاصة به، وبهذه الطريقة فقط، هناك أمل أنه من خلال الحصول على ضوء أخضر أكثر من 340 ل م/ث، قد يكون الضوء الأبيض المدمج مع مصابيح LED ذات الألوان الأساسية الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق أعلى من حد كفاءة الإضاءة لمصابيح LED البيضاء من النوع الأزرق 340 Lm/W.
3.UV LED رقاقة + ثلاثة ضوء الفوسفور اللون الأساسي
العيب الرئيسي الكامن في مصابيح LED البيضاء المذكورة أعلاه هو التوزيع المكاني غير المتكافئ للسطوع واللون. الأشعة فوق البنفسجية غير مرئية للعين البشرية. لذلك، بعد انبعاث الضوء فوق البنفسجي من الشريحة، يتم امتصاصه بواسطة فوسفورات الألوان الثلاثة الأساسية للطبقة المغلفة، ويتم تحويل التألق الضوئي للفوسفور إلى ضوء أبيض، والذي ينبعث بعد ذلك إلى الفضاء. هذه هي أكبر ميزة لها، تمامًا مثل مصابيح الفلورسنت التقليدية، فهي لا تحتوي على تفاوت اللون المكاني. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون تأثير الضوء النظري للضوء الأبيض من نوع الشريحة فوق البنفسجية أعلى من القيمة النظرية للضوء الأبيض من نوع الشريحة الزرقاء، ومن غير المرجح أن يكون أعلى من القيمة النظرية للضوء الأبيض من نوع RGB. ومع ذلك، فقط من خلال تطوير فوسفورات ثلاثية الألوان عالية الكفاءة مناسبة لإثارة الضوء فوق البنفسجي، من الممكن الحصول على مصابيح LED بيضاء من نوع الضوء فوق البنفسجي تكون قريبة من أو حتى أكثر كفاءة من مصابيح LED البيضاء الحالية. كلما اقتربنا من مصابيح LED ذات الضوء الأزرق فوق البنفسجي، كلما كانت مصابيح LED البيضاء ذات الموجة المتوسطة والموجة القصيرة أكبر، كلما كان ذلك مستحيلًا.