Valaistuksen valkoisten LEDien tärkeimpien teknisten reittien analyysi
Valkoiset LED-tyypit: Valkoisten LEDien tärkeimmät tekniset reitit valaistukseen ovat: 1 sininen LED + fosforityyppi; 2RGB LED-tyyppi; 3 ultravioletti-LED + fosforityyppi
1. Sini-LED-siru + kelta-vihreä loisteainetyyppi sisältää monivärisen loisteainejohdannaisen
Keltaisenvihreä loisteainekerros absorboi osan LED-sirun sinisestä valosta fotoluminesenssin luomiseksi, ja toinen osa LED-sirun sinisestä valosta välittää fosforikerroksen ja konvergoi loisteaineen lähettämän keltavihreän valon kanssa. tilan eri pisteet, ja punainen, vihreä ja sininen valo sekoittuvat muodostaen valkoista valoa; Tällä tavalla yhden ulkoisen kvanttitehokkuuden fotoluminesenssin muunnostehokkuuden suurin teoreettinen arvo ei ylitä 75 %; ja sirun luminesenssin uuttonopeus voi olla vain noin 70 %, joten teoriassa sininen valo on valkoista. LED-valon tehokkuus ei ylitä 340 Lm/W, CREE saavutti aikaisempina vuosina 303Lm/W, ja testitulosten tarkkuudesta kannattaa juhlia.
2, punainen, vihreä ja sininen kolmen päävärin yhdistelmä RGB-LED-tyyppi, mukaan lukien RGBW-LED-tyyppi jne.
R-LED (punainen) + G-LED (vihreä) + B- LED (sininen) Kolme LEDiä yhdistetään, ja kolmen päävärin punainen, vihreä ja sininen valo sekoitetaan suoraan avaruudessa valkoiseksi valoksi. Tehokkaan valkoisen valon tuottamiseksi tällä tavalla eriväristen LEDien, erityisesti vihreiden LEDien, on ensinnäkin oltava tehokkaita valonlähteitä, jotka näkyvät noin 69 % "energiavalkoisesta valosta". sinisten ja punaisten LEDien tehokkuus on ollut erittäin korkea, ja sisäinen kvanttihyötysuhde on vastaavasti yli 90 % ja 95 %, mutta vihreiden LEDien sisäinen kvanttitehokkuus on paljon jäljessä. Ilmiötä, että tällainen GaN-pohjainen LED-vihreä valo ei ole tehokas, kutsutaan "vihreäksi valoväliksi". Pääsyynä on se, että vihreä LED ei ole löytänyt omaa epitaksiaalista materiaaliaan. Nykyisillä fosfori-arseeninitridisarjan materiaaleilla on alhainen hyötysuhde kelta-vihreällä spektrialueella, ja vihreän LEDin valmistukseen käytetään punaista valoa tai sinistä valoa. Pienemmillä virrantiheyksillä vihreillä LEDeillä on suurempi valotehokkuus kuin sinisellä + loisteainevihreällä valolla, koska niissä ei ole fosforin muunnoshäviötä. On raportoitu, että valotehokkuus saavuttaa 291 Lm/W 1 mA:lla. Droop-ilmiön aiheuttaman vihreän valon valovaikutus kuitenkin heikkenee suuresti suurella virralla, ja kun virrantiheyttä lisätään, valoteho on nopeasti alas. 350 mA:n virralla valoteho on 108 Lm/W ja 1 A:n ehdolla valotehokkuus putoaa arvoon 66 Lm/W.
Ryhmän III fosfideille valon säteilemisestä vihreään nauhaan tulee perustavanlaatuinen este materiaalijärjestelmälle. AlInGaP:n koostumuksen muuttaminen saa sen hehkumaan vihreänä punaisen, oranssin tai keltaisen sijasta – mikä aiheuttaa riittämättömän kantoainerajoituksen materiaalijärjestelmän suhteellisen alhaisen energiavälin vuoksi, mikä eliminoi tehokkaan säteilyrekombinaation.
Sitä vastoin ryhmän III nitridejä on vaikeampi saavuttaa, mutta vaikeus ei ole ylitsepääsemätön. Tässä järjestelmässä kaksi tekijää, jotka saavat tehokkuuden heikkenemään johtuen valon leviämisestä vihreälle kaistalle, ovat: ulkoinen kvanttitehokkuus ja sähköisen tehokkuuden heikkeneminen. Ulkoisen kvanttihyötysuhteen heikkeneminen johtuu siitä, että vihreällä LEDillä on korkea GaN myötäsuuntainen jännite, mikä saa tehon muunnosnopeuden laskemaan. Toinen haittapuoli on, että vihreä LED pienenee, kun injektiovirran tiheys kasvaa, mikä jää roikkuvan vaikutuksen vuoksi. Droop-efekti näkyy myös sinisissä LEDeissä, mutta se on vielä tärkeämpi vihreissä LEDeissä, mikä johtaa alhaisempiin käyttövirtoihin. Poikkeamisen syynä on kuitenkin monia syitä, ei vain Auger-yhdiste, vaan myös väärä sijoitus, kantoaallon ylivuoto tai elektronien vuoto. Jälkimmäistä tehostaa korkeajännitteinen sisäinen sähkökenttä.
Siksi tapa parantaa vihreiden LEDien valotehokkuutta: toisaalta kuinka vähentää Droop-ilmiötä olemassa olevissa epitaksiaalisissa materiaaliolosuhteissa valotehokkuuden parantamiseksi; toinen näkökohta, sinisen LEDin ja vihreän fosforin fotoluminesenssimuunnos säteilee vihreää valoa, menetelmällä voidaan saada korkeatehoista vihreää valoa ja teoriassa voidaan saavuttaa korkeampi kuin nykyinen valkoisen valon vaikutus, joka kuuluu ei-spontaaniin vihreään valoon, ja spektrin laajenemisen aiheuttama värin puhtaus heikkenee, mikä on epäedullista näytölle, mutta tavalliselle Valaistuksessa ei ole ongelmaa. Tällä menetelmällä saadun vihreän valon tehon mahdollisuus on yli 340 Lm/W, mutta se ei silti ylitä 340 Lm/W valkoisen valon yhdistämisen jälkeen. Kolmanneksi, jatka tutkimusta ja oman epitaksiaalisen materiaalin löytämistä, vain Tällä tavalla on toivoa, että saamalla enemmän vihreää valoa kuin 340 Lm/w, valkoinen valo yhdistettynä kolmen päävärin punaiseen, vihreään ja siniseen LEDiin voidaan saada korkeampi kuin blue chip -tyyppisen valkoisen LEDin valotehokkuusraja 340 Lm/W.
3.UV-LED-siru + kolme pääväristä fosforivaloa
Yllä olevien kahden valkoisen LEDin tärkein luontainen vika on valoisuuden ja kromaattisuuden epätasainen tilajakauma. Ultraviolettivalo ei näy ihmissilmälle. Siksi sen jälkeen, kun sirusta on lähetetty ultraviolettivaloa, se absorboituu kapseloivan kerroksen kolmeen päävärin loisteaineeseen, ja loisteaineen fotoluminesenssi muunnetaan valkoiseksi valoksi, joka sitten säteilee tilaan. Tämä on sen suurin etu, aivan kuten perinteisissä loistelampuissa, siinä ei ole tilan värien epätasaisuutta. Ultraviolettisirutyyppisen valkoisen LEDin teoreettinen valovaikutus ei kuitenkaan voi olla suurempi kuin blue chip -tyyppisen valkoisen valon teoreettinen arvo, ja se on vähemmän todennäköisesti suurempi kuin RGB-tyypin valkoisen valon teoreettinen arvo. Kuitenkin vain kehittämällä tehokkaita trikromaattisia loisteaineita, jotka soveltuvat ultraviolettivalon herättämiseen, on mahdollista saada ultraviolettivalotyyppisiä valkoisia LEDejä, jotka ovat lähellä tai jopa tehokkaampia kuin nykyiset kaksi valkoista LEDiä. Mitä lähempänä sinisen valon ultravioletti-LED-valoja, sitä mahdottomumpi on mitä suurempi keski- ja lyhytaaltoinen ultraviolettityyppiset valkoiset LEDit ovat.