Analyse af hovedtekniske veje for hvide lysdioder til belysning
Hvide LED-typer: De vigtigste tekniske ruter for hvide LED'er til belysning er: 1 blå LED + fosfortype; 2RGB LED-type; 3 ultraviolette LED + fosfor type
1. Blå-LED-chip + gul-grøn fosfortype inkluderer flerfarvet fosforderivat
Det gulgrønne fosforlag absorberer en del af LED-chippens blå lys for at generere fotoluminescens, og den anden del af det blå lys fra LED-chippen transmitterer fosforlaget og konvergerer med det gulgrønne lys, der udsendes af fosforet kl. forskellige punkter i rummet, og det røde, grønne og blå lys blandes for at danne hvidt lys; På denne måde vil den højeste teoretiske værdi af fotoluminescenskonverteringseffektiviteten for en af de eksterne kvanteeffektiviteter ikke overstige 75 %; og udvindingshastigheden af chipluminescensen kan kun nå omkring 70%, så teoretisk set er det blå lys hvidt. LED lyseffektivitet vil ikke overstige 340 Lm/W, CREE nåede 303Lm/W i tidligere år, og det er værd at fejre, hvis testresultaterne er nøjagtige.
2, rød, grøn og blå tre primære farvekombinationer RGB LED-type inklusive RGBW-LED-type osv.
R-LED (rød) + G-LED (grøn) + B- LED (blå) De tre lysdioder kombineres, og det røde, grønne og blå lys af de tre primærfarver blandes direkte i rummet for at danne hvidt lys. For at kunne producere højeffektivt hvidt lys på denne måde skal lysdioder i forskellige farver, især grønne lysdioder, først og fremmest være højeffektive lyskilder, hvilket er omkring 69 % synligt fra "energihvidt lys". Pt. effektiviteten af blå og røde lysdioder har været meget høj, og den interne kvanteeffektivitet er over henholdsvis 90% og 95%, men den interne kvanteeffektivitet for grønne lysdioder er langt bagefter. Fænomenet, at et sådant GaN-baseret LED-grønt lys ikke er effektivt, kaldes et "grønt lysgab". Hovedårsagen er, at den grønne LED ikke har fundet sit eget epitaksiale materiale. De eksisterende materialer i serien af fosfor-arsennitrid har lav effektivitet i det gul-grønne spektrum, og det røde lys eller det blå lys epitaksiale materiale bruges til at lave den grønne LED. Ved lavere strømtæthedsforhold har grønne LED'er højere lyseffektivitet end blåt + fosforgrønt lys på grund af intet fosforkonverteringstab. Det rapporteres, at lyseffektiviteten når 291 Lm/W ved 1 mA. Lyseffekten af det grønne lys forårsaget af Droop-effekten reduceres dog kraftigt ved en stor strøm, og når strømtætheden øges, er lyseffekten hurtigt sænket. Ved en strømstyrke på 350 mA er lysudbyttet 108 Lm/W, og under betingelsen af 1 A falder lysudbyttet til 66 Lm/W.
For gruppe III-phosphider bliver udsendelse af lys til det grønne bånd en grundlæggende barriere for materialesystemet. Ændring af sammensætningen af AlInGaP får den til at lyse grønt i stedet for rød, orange eller gul – hvilket forårsager utilstrækkelig indeslutning af bæreren på grund af materialesystemets relativt lave energigab, hvilket eliminerer effektiv strålingsrekombination.
I modsætning hertil er gruppe III-nitrider sværere at opnå, men vanskeligheden er ikke uoverkommelig. Med dette system er to faktorer, der får effektiviteten til at falde på grund af lysets forlængelse ind i det grønne bånd: ekstern kvanteeffektivitet og elektrisk effektivitetsforringelse. Faldet i ekstern kvanteeffektivitet skyldes, at den grønne LED har en høj fremadspænding på GaN, hvilket får effektkonverteringsraten til at falde. Den anden ulempe er, at den grønne LED formindskes, når injektionsstrømtætheden stiger, hvilket er fanget af droop-effekten. Droop-effekten vises også i blå LED'er, men den er endnu vigtigere i grønne LED'er, hvilket resulterer i lavere driftsstrømme. Der er dog mange årsager til årsagen til hængeeffekten, ikke kun Auger-forbindelsen, men også fejlplacering, overløb af bærer eller elektronlækage. Sidstnævnte forstærkes af et indre elektrisk højspændingsfelt.
Derfor er måden at forbedre lyseffekten af grønne LED'er på: på den ene side, hvordan man reducerer Droop-effekten under de eksisterende epitaksiale materialeforhold for at forbedre lyseffektiviteten; det andet aspekt, fotoluminescenskonverteringen af den blå LED plus den grønne fosfor udsender grønt lys, Metoden kan opnå højeffektivt grønt lys og teoretisk kan opnå højere end den nuværende hvide lyseffekt, som tilhører ikke-spontant grønt lys, og farverenheden forårsaget af spektral udvidelse falder, hvilket er ugunstigt for visning, men for almindelige Der er ingen problemer med belysning. Den grønne lyseffekt opnået ved denne metode har en mulighed for mere end 340 Lm/W, men den overstiger stadig ikke 340 Lm/W efter at have kombineret hvidt lys. For det tredje, fortsæt med at forske og finde sit eget epitaksiale materiale, kun på denne måde er der et håb om, at ved at opnå mere grønt lys end 340 Lm/w, kan det hvide lys kombineret af de røde, grønne og blå tre primærfarve LED'er være højere end lyseffektivitetsgrænsen for den blå chip type hvid LED 340 Lm/W.
3.UV LED-chip + tre primærfarvede fosforlys
Den væsentligste iboende fejl ved de ovennævnte to hvide LED'er er den ujævne rumlige fordeling af lysstyrke og kromaticitet. Ultraviolet lys er ikke synligt for det menneskelige øje. Derfor, efter at det ultraviolette lys er udsendt fra chippen, absorberes det af de tre primære farvefosfor i det indkapslende lag, og fosforens fotoluminescens omdannes til hvidt lys, som derefter udsendes til rummet. Dette er dens største fordel, ligesom traditionelle lysstofrør har den ikke rumlige farveujævnheder. Den teoretiske lyseffekt af den ultraviolette chip-type hvide LED kan dog ikke være højere end den teoretiske værdi af det blå chip-type hvide lys, og det er mindre sandsynligt, at det er højere end den teoretiske værdi af RGB-typen hvidt lys. Det er dog kun gennem udviklingen af højeffektive trikromatiske fosforstoffer, der er egnede til excitation af ultraviolet lys, at det er muligt at opnå hvide LED'er af ultraviolet lys-typen, der er tæt på eller endda mere effektive end de nuværende to hvide LED'er. Jo tættere på de blå-lys ultraviolette lysdioder, muligheden Jo større mellembølge og kortbølge ultraviolette type hvide lysdioder er, jo mere umulige.