Analyse des principales filières techniques des LED blanches pour l'éclairage
Types de LED blanches : Les principales voies techniques pour les LED blanches pour l'éclairage sont : 1 LED bleue + type phosphore ; Type de LED 2RVB ; 3 LED ultraviolettes + type phosphore
1. Puce LED bleue + type de phosphore jaune-vert comprenant un dérivé de phosphore multicolore.
La couche de phosphore jaune-vert absorbe une partie de la lumière bleue de la puce LED pour générer une photoluminescence, et l'autre partie de la lumière bleue provenant de la puce LED transmet la couche de phosphore et converge avec la lumière jaune-verte émise par le phosphore à divers points dans l'espace, et la lumière rouge, verte et bleue se mélange pour former une lumière blanche ; De cette manière, la valeur théorique la plus élevée de l’efficacité de conversion de photoluminescence de l’un des rendements quantiques externes ne dépassera pas 75 % ; et le taux d'extraction de la luminescence de la puce ne peut atteindre qu'environ 70 %, donc théoriquement, la lumière bleue est blanche. L'efficacité lumineuse des LED ne dépassera pas 340 Lm/W, le CREE a atteint 303 Lm/W les années précédentes, et il convient de se réjouir si les résultats des tests sont exacts.
2, combinaison de trois couleurs primaires rouge, vert et bleu, type de LED RVB, y compris le type de LED RGBW, etc.
R-LED (rouge) + G-LED (vert) + B-LED (bleu) Les trois LED sont combinées et la lumière rouge, verte et bleue des trois couleurs primaires est directement mélangée dans l'espace pour former une lumière blanche. Afin de produire de cette manière une lumière blanche à haut rendement, tout d'abord, les LED de différentes couleurs, en particulier les LED vertes, doivent être des sources de lumière à haut rendement, qui sont visibles à environ 69 % de la « lumière blanche énergétique ».À l'heure actuelle, l'efficacité des LED bleues et rouges a été très élevée et l'efficacité quantique interne est supérieure à 90 % et 95 %, respectivement, mais l'efficacité quantique interne des LED vertes est loin derrière. Le phénomène selon lequel une telle lumière verte LED à base de GaN n'est pas efficace est appelé « écart de lumière verte ». La raison principale est que la LED verte n’a pas trouvé son propre matériau épitaxial. Les matériaux existants de la série nitrure de phosphore-arsenic ont une faible efficacité dans la plage du spectre jaune-vert, et le matériau épitaxial de lumière rouge ou de lumière bleue est utilisé pour fabriquer la LED verte. Dans des conditions de densité de courant plus faible, les LED vertes ont une efficacité lumineuse plus élevée que la lumière bleue + vert phosphore en raison de l'absence de perte de conversion du phosphore. Il est rapporté que l'efficacité lumineuse atteint 291 Lm/W à 1 mA. Cependant, l'effet lumineux de la lumière verte provoqué par l'effet Droop est considérablement réduit à un courant important, et lorsque la densité de courant est augmentée, l'effet lumineux est rapidement abaissé. À un courant de 350 mA, l'efficacité lumineuse est de 108 Lm/W, et sous la condition de 1 A, l'efficacité lumineuse tombe à 66 Lm/W.
Pour les phosphures du groupe III, l’émission de lumière vers la bande verte devient une barrière fondamentale au système matériel. Changer la composition d'AlInGaP le fait briller en vert au lieu de rouge, orange ou jaune, provoquant un confinement insuffisant des porteurs en raison de l'écart énergétique relativement faible du système matériel, éliminant ainsi une recombinaison radiative efficace.
En revanche, les nitrures du groupe III sont plus difficiles à réaliser, mais la difficulté n'est pas insurmontable. Avec ce système, deux facteurs qui provoquent une diminution de l’efficacité en raison de l’extension de la lumière dans la bande verte sont : l’efficacité quantique externe et la dégradation de l’efficacité électrique. La diminution de l’efficacité quantique externe résulte du fait que la LED verte a une tension directe élevée de GaN, ce qui entraîne une diminution du taux de conversion de puissance. Le deuxième inconvénient est que la LED verte diminue à mesure que la densité de courant d'injection augmente, ce qui est piégé par l'effet de statisme. L'effet Droop apparaît également dans les LED bleues, mais il est encore plus important dans les LED vertes, ce qui entraîne des courants de fonctionnement plus faibles. Cependant, l'effet de statisme a de nombreuses raisons, non seulement le composé Auger, mais également le mauvais placement, le débordement de porteurs ou la fuite d'électrons. Cette dernière est renforcée par un champ électrique interne haute tension.
Par conséquent, la manière d'améliorer l'efficacité lumineuse des LED vertes : d'une part, comment réduire l'effet Droop dans les conditions de matériau épitaxial existantes pour améliorer l'efficacité lumineuse ; le deuxième aspect, la conversion de photoluminescence de la LED bleue plus le phosphore vert émet une lumière verte, la méthode peut obtenir une lumière verte à haute efficacité et peut théoriquement atteindre un effet de lumière blanche supérieur à l'actuel, qui appartient à la lumière verte non spontanée, et la pureté des couleurs causée par l'élargissement spectral diminue, ce qui est défavorable à l'affichage, mais pour l'éclairage ordinaire, il n'y a aucun problème. L'effet de lumière verte obtenu par cette méthode a une possibilité de plus de 340 Lm/W, mais il ne dépasse toujours pas 340 Lm/W après combinaison de lumière blanche. Troisièmement, continuez à rechercher et à trouver son propre matériau épitaxial, seulement de cette manière, il y a un espoir qu'en obtenant plus de lumière verte que 340 Lm/w, la lumière blanche combinée par les trois LED de couleur primaire rouge, verte et bleue puisse être supérieure à la limite d'efficacité lumineuse de la LED blanche de type blue chip 340 Lm/ W.
3. Puce LED UV + lumière phosphorescente à trois couleurs primaires.
Le principal défaut inhérent aux deux LED blanches ci-dessus est la répartition spatiale inégale de la luminosité et de la chromaticité. La lumière ultraviolette n'est pas visible à l'œil humain. Par conséquent, une fois la lumière ultraviolette émise par la puce, elle est absorbée par les trois luminophores de couleur primaire de la couche d'encapsulation et la photoluminescence du luminophore est convertie en lumière blanche, qui est ensuite émise dans l'espace. C'est son plus grand avantage, tout comme les lampes fluorescentes traditionnelles, elle ne présente pas d'inégalité spatiale des couleurs. Cependant, l'effet lumineux théorique de la LED blanche de type puce ultraviolette ne peut pas être supérieur à la valeur théorique de la lumière blanche de type puce bleue, et il est moins susceptible d'être supérieur à la valeur théorique de la lumière blanche de type RVB. Cependant, ce n’est que grâce au développement de luminophores trichromatiques à haut rendement adaptés à l’excitation de la lumière ultraviolette qu’il est possible d’obtenir des LED blanches de type lumière ultraviolette proches, voire plus efficaces, que les deux LED blanches actuelles. Plus les LED ultraviolettes à lumière bleue sont proches, plus la possibilité est grande. Plus les LED blanches de type ultraviolet à ondes moyennes et courtes sont grandes, plus impossible.