A világításhoz használt fehér LED-ek fő műszaki útjainak elemzése
Fehér LED típusok: A világításhoz használt fehér LED-ek fő műszaki útjai: 1 kék LED + foszfor típus; 2RGB LED típus; 3 ultraibolya LED + foszfor típus
1. A kék-LED chip + sárga-zöld fénypor típus többszínű fénypor származékot tartalmaz
A sárga-zöld foszforréteg elnyeli a LED chip kék fényének egy részét, hogy fotolumineszcenciát hozzon létre, a LED chip kék fényének másik része pedig átadja a foszforréteget és konvergál a foszfor által kibocsátott sárga-zöld fénnyel. a tér különböző pontjai, a vörös, zöld és kék fény keveredve fehér fényt alkot; Ily módon az egyik külső kvantumhatásfok fotolumineszcencia konverziós hatásfokának legmagasabb elméleti értéke nem haladja meg a 75%-ot; és a chip lumineszcenciájának kivonási sebessége csak a 70%-ot érheti el, tehát elméletileg a kék fény fehér. A LED fényhatásfoka nem haladja meg a 340 Lm/W-ot, a CREE a korábbi években elérte a 303Lm/W-ot, és érdemes ünnepelni, ha pontosak a teszteredmények.
2, piros, zöld és kék három elsődleges színkombináció RGB LED típus, beleértve az RGBW-LED típust stb.
R-LED (piros) + G-LED (zöld) + B- LED (kék) A három LED kombinálódik, és a három alapszín piros, zöld és kék fénye közvetlenül keveredik a térben, így fehér fény keletkezik. Ahhoz, hogy ilyen módon nagy hatásfokú fehér fényt állíthassunk elő, mindenekelőtt a különböző színű LED-eknek, különösen a zöld LED-eknek nagy hatásfokú fényforrásnak kell lenniük, ami körülbelül 69%-ban látható az "energiafehér fényből". Jelenleg a kék és piros LED-ek hatásfoka nagyon magas volt, a belső kvantumhatásfok 90% felett van, illetve 95%, de a zöld LED-ek belső kvantumhatékonysága messze elmarad. Azt a jelenséget, hogy az ilyen GaN-alapú LED zöld fény nem hatékony, "zöld fény résnek" nevezik. Ennek fő oka az, hogy a zöld LED nem találta meg a saját epitaxiális anyagát. A meglévő foszfor-arzén-nitrid sorozatú anyagok a sárga-zöld spektrum tartományban alacsony hatásfokkal rendelkeznek, és a zöld LED készítéséhez vörös fényű vagy kék fényű epitaxiális anyagot használnak. Alacsonyabb áramsűrűség mellett a zöld LED-ek fényhatásfoka nagyobb, mint a kék + foszforzöld fény, mivel nincs foszfor konverziós veszteség. A jelentések szerint a fényhatásfoka 1 mA-en eléri a 291 Lm/W-ot. A Droop-effektus által okozott zöld fény fényhatása azonban nagy áramerősség esetén nagymértékben csökken, és az áramsűrűség növelésével a fényhatás csökken. gyorsan leeresztett. 350 mA áramerősségnél a fényhatásfoka 108 Lm/W, 1 A feltétel mellett pedig 66 Lm/W-ra csökken.
A III. csoportba tartozó foszfidok esetében a zöld sáv fényének kibocsátása az anyagrendszer alapvető akadályává válik. Az AlInGaP összetételének megváltoztatása piros, narancssárga vagy sárga helyett zölden világít – ami az anyagrendszer viszonylag alacsony energiaréséből adódóan elégtelen hordozózárást okoz, kiküszöbölve a hatékony sugárzási rekombinációt.
Ezzel szemben a III. csoportba tartozó nitrideket nehezebb elérni, de a nehézség nem leküzdhetetlen. Ennél a rendszernél két tényező okozza a hatásfok csökkenését a fénynek a zöld sávba való kiterjesztése miatt: a külső kvantumhatékonyság és az elektromos hatásfok csökkenése. A külső kvantumhatásfok csökkenése abból adódik, hogy a zöld LED-nek nagy GaN előremenő feszültsége van, ami a teljesítmény átalakítási sebesség csökkenését okozza. A második hátrány az, hogy a zöld LED a befecskendezési áramsűrűség növekedésével csökken, amit a lelógó hatás csapdába ejt. A kék LED-eknél is megjelenik a Droop effektus, de a zöld LED-eknél még fontosabb, ami alacsonyabb üzemi áramot eredményez. A lelógó hatás oka azonban számos oka lehet, nemcsak az Auger-vegyület, hanem a rossz elhelyezés, a hordozó túlcsordulás vagy az elektronszivárgás is. Ez utóbbit nagyfeszültségű belső elektromos tér fokozza.
Ezért a zöld LED-ek fényhatékonyságának javításának módja: egyrészt hogyan csökkenthető a Droop-effektus a meglévő epitaxiális anyagviszonyok mellett a fényhatékonyság növelése érdekében; a második szempont, a kék LED és a zöld foszfor fotolumineszcencia átalakítása zöld fényt bocsát ki, A módszerrel nagy hatékonyságú zöld fény érhető el, és elméletileg magasabb fehér fényhatás érhető el, amely a nem spontán zöld fényhez tartozik, és a spektrális kiszélesedés okozta színtisztaság csökken, ami nem kedvez a megjelenítésnek, de a hétköznapoknak A megvilágítással nincs gond. Az ezzel a módszerrel kapott zöld fényhatás 340 Lm/W-nál nagyobb lehet, de a fehér fény kombinálása után még mindig nem haladja meg a 340 Lm/W értéket. Harmadszor, folytassa a kutatást és találja meg saját epitaxiális anyagát, csak Ily módon van remény arra, hogy 340 Lm/w-nál több zöld fény megszerzésével a fehér fény a piros, zöld és kék három alapszínű LED-del kombinálva tovább növelhető. magasabb, mint a blue chip típusú fehér LED 340 Lm/W fényhatékonysági határértéke.
3. UV LED chip + három elsődleges színű foszfor fény
A fenti két fehér LED fő hibája a fényerő és a színárnyalat egyenetlen térbeli eloszlása. Az ultraibolya fény az emberi szem számára nem látható. Ezért, miután az ultraibolya fényt a chip kibocsátja, elnyeli a kapszulázó réteg három elsődleges színes fénypora, és a fénypor fotolumineszcenciája fehér fénnyé alakul, amely azután kibocsátódik a térbe. Ez a legnagyobb előnye, a hagyományos fénycsövekhez hasonlóan nincs térbeli színegyenetlensége. Az ultraibolya chip típusú fehér LED elméleti fényhatása azonban nem lehet nagyobb, mint a blue chip típusú fehér fény elméleti értéke, és kevésbé valószínű, hogy nagyobb, mint az RGB típusú fehér fény elméleti értéke. Azonban csak az ultraibolya fény gerjesztésére alkalmas, nagy hatásfokú trikromatikus fényporok kifejlesztésével lehet olyan ultraibolya fény típusú fehér LED-eket előállítani, amelyek közel vagy még hatékonyabbak a jelenlegi két fehér LED-hez. Minél közelebb áll a kék fényű ultraibolya LED-ekhez, annál nagyobb a lehetőség Minél nagyobbak a közép- és rövidhullámú ultraibolya típusú fehér LED-ek, annál lehetetlenebb.