Լուսավորման համար սպիտակ LED-ների հիմնական տեխնիկական ուղիների վերլուծություն
Սպիտակ LED տեսակները. Լուսավորության համար սպիտակ LED-ների հիմնական տեխնիկական ուղիներն են. 1 կապույտ LED + ֆոսֆորի տեսակ; 2RGB LED տեսակը; 3 ուլտրամանուշակագույն LED + ֆոսֆոր տեսակ
1. Կապույտ-LED չիպ + դեղին-կանաչ ֆոսֆորի տեսակը ներառում է բազմագույն ֆոսֆորի ածանցյալ
Դեղին-կանաչ ֆոսֆորի շերտը կլանում է LED չիպի կապույտ լույսի մի մասը՝ ֆոտոլյումինեսցենտ ստեղծելու համար, իսկ LED չիպի կապույտ լույսի մյուս մասը փոխանցում է ֆոսֆորի շերտը և զուգակցվում ֆոսֆորի կողմից արձակված դեղնականաչ լույսի հետ։ Տարածության տարբեր կետեր, և կարմիր, կանաչ և կապույտ լույսը խառնվում է՝ ձևավորելով սպիտակ լույս; Այս կերպ արտաքին քվանտային արդյունավետություններից մեկի ֆոտոլյումինեսցենցիայի փոխակերպման արդյունավետության ամենաբարձր տեսական արժեքը չի գերազանցի 75%-ը. իսկ չիպի լյումինեսցենցիայի արդյունահանման արագությունը կարող է հասնել միայն մոտ 70%-ի, ուստի տեսականորեն կապույտ լույսը սպիտակ է: LED լույսի արդյունավետությունը չի գերազանցի 340 Lm/W, CREE-ն նախորդ տարիներին հասել է 303Lm/W-ի, և արժե նշել, եթե թեստի արդյունքները ճշգրիտ են:
2, կարմիր, կանաչ և կապույտ երեք հիմնական գույների համակցություն RGB LED տիպը, ներառյալ RGBW-LED տեսակը և այլն:
R-LED (կարմիր) + G-LED (կանաչ) + B- LED (կապույտ) Երեք LED-ները համակցված են, և երեք հիմնական գույների կարմիր, կանաչ և կապույտ լույսը ուղղակիորեն խառնվում են տարածության մեջ՝ ձևավորելով սպիտակ լույս: Այս կերպ բարձր արդյունավետությամբ սպիտակ լույս արտադրելու համար, նախևառաջ, տարբեր գույների LED-ները, հատկապես կանաչ LED-ները, պետք է լինեն բարձր արդյունավետության լույսի աղբյուրներ, ինչը մոտ 69%-ով տեսանելի է «էներգետիկ սպիտակ լույսից»: Կապույտ և կարմիր LED-ների արդյունավետությունը շատ բարձր է եղել, և ներքին քվանտային արդյունավետությունը համապատասխանաբար ավելի քան 90% և 95% է, սակայն կանաչ LED-ների ներքին քվանտային արդյունավետությունը շատ հետ է մնում: Երևույթը, որ նման GaN-ի վրա հիմնված LED կանաչ լույսը արդյունավետ չէ, կոչվում է «կանաչ լույսի բաց»: Հիմնական պատճառն այն է, որ կանաչ լուսադիոդը չի գտել իր էպիտաքսիալ նյութը։ Գոյություն ունեցող ֆոսֆոր-մկնդեղի նիտրիդային շարքի նյութերը ցածր արդյունավետություն ունեն դեղին-կանաչ սպեկտրի տիրույթում, իսկ կարմիր լույսի կամ կապույտ լույսի էպիտաքսիալ նյութը օգտագործվում է կանաչ LED-ը պատրաստելու համար: Ավելի ցածր հոսանքի խտության պայմաններում կանաչ լուսադիոդներն ունեն ավելի բարձր լուսային արդյունավետություն, քան կապույտ + ֆոսֆոր կանաչ լույսը, քանի որ ֆոսֆորի փոխակերպման կորուստ չկա: Հաղորդվում է, որ լուսավորության արդյունավետությունը հասնում է 291 Լմ/Վտ-ի 1 մԱ-ի դեպքում: Այնուամենայնիվ, կանաչ լույսի լույսի ազդեցությունը, որը առաջանում է Droop-ի էֆեկտով, մեծ հոսանքի դեպքում զգալիորեն նվազում է, և երբ հոսանքի խտությունը մեծանում է, լույսի էֆեկտը նվազում է: արագորեն իջեցվել է. 350 մԱ հոսանքի դեպքում լուսային արդյունավետությունը 108 Լմ/Վտ է, իսկ 1 Ա-ի պայմաններում լուսավորության արդյունավետությունը իջնում է մինչև 66 Լմ/Վտ։
III խմբի ֆոսֆիդների համար կանաչ գոտի լույս արձակելը դառնում է նյութական համակարգի հիմնարար խոչընդոտ: AlInGaP-ի բաղադրությունը փոխելով կարմիր, նարնջագույն կամ դեղինի փոխարեն կանաչավուն է դառնում, ինչը հանգեցնում է կրիչի անբավարար սահմանափակման՝ նյութական համակարգի համեմատաբար ցածր էներգիայի բացվածքի պատճառով՝ վերացնելով արդյունավետ ճառագայթային վերահամակցումը:
Ի հակադրություն, III խմբի նիտրիդները ավելի դժվար է ձեռք բերել, բայց դժվարությունն անհաղթահարելի չէ: Այս համակարգով երկու գործոն, որոնք հանգեցնում են արդյունավետության նվազմանը, լույսի կանաչ գոտու ընդլայնման պատճառով, հետևյալն են՝ արտաքին քվանտային արդյունավետությունը և էլեկտրական արդյունավետության դեգրադացիան: Արտաքին քվանտային արդյունավետության նվազումը պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ կանաչ LED-ն ունի GaN-ի բարձր առաջնային լարում, ինչը հանգեցնում է էներգիայի փոխակերպման արագության նվազմանը: Երկրորդ թերությունն այն է, որ կանաչ լուսադիոդը նվազում է, քանի որ ներարկման հոսանքի խտությունը մեծանում է, որը թակարդում է ընկած էֆեկտը: Droop-ի էֆեկտը հայտնվում է նաև կապույտ LED-ներում, սակայն այն ավելի կարևոր է կանաչ LED-ներում, ինչը հանգեցնում է գործողության ավելի ցածր հոսանքների: Այնուամենայնիվ, կան բազմաթիվ պատճառներ, որոնք կարող են պատճառ հանդիսանալ անկման էֆեկտի համար, ոչ միայն Auger միացությունը, այլև սխալ տեղադրումը, կրիչի արտահոսքը կամ էլեկտրոնի արտահոսքը: Վերջինս ուժեղանում է բարձր լարման ներքին էլեկտրական դաշտով։
Հետևաբար, կանաչ LED-ների լուսավոր արդյունավետությունը բարելավելու ճանապարհը. մի կողմից՝ ինչպես նվազեցնել Droop-ի էֆեկտը առկա էպիտաքսիալ նյութի պայմաններում՝ լույսի արդյունավետությունը բարձրացնելու համար. Երկրորդ ասպեկտը՝ կապույտ LED-ի ֆոտոլյումինեսցենտային փոխակերպումը գումարած կանաչ ֆոսֆորը արձակում է կանաչ լույս, մեթոդը կարող է ստանալ բարձր արդյունավետության կանաչ լույս, և տեսականորեն կարող է հասնել ավելի բարձր, քան ներկայիս սպիտակ լույսի էֆեկտը, որը պատկանում է ոչ ինքնաբուխ կանաչ լույսին, և սպեկտրային ընդլայնման հետևանքով առաջացած գունային մաքրությունը նվազում է, ինչը անբարենպաստ է ցուցադրման համար, բայց սովորականի համար Լուսավորման խնդիր չկա: Այս մեթոդով ստացված կանաչ լույսի էֆեկտն ունի ավելի քան 340 Լմ/Վտ հնարավորություն, սակայն սպիտակ լույսը համադրելուց հետո այն դեռ չի գերազանցում 340 Լմ/Վտ-ը։ Երրորդ, շարունակեք ուսումնասիրել և գտնել իր էպիտաքսիալ նյութը, միայն այս կերպ հույս կա, որ ստանալով ավելի շատ կանաչ լույս, քան 340 լմ/վտ, սպիտակ լույսը, որը համակցված է կարմիր, կանաչ և կապույտ երեք հիմնական գունավոր LED-ներով, կարող է լինել: ավելի բարձր, քան կապույտ չիպի տիպի սպիտակ LED 340 Lm/W լույսի արդյունավետության սահմանը:
3.UV LED չիպ + երեք հիմնական գույնի ֆոսֆորի լույս
Վերոնշյալ երկու սպիտակ լուսադիոդների հիմնական բնածին թերությունը լուսավորության և գույնի անհավասար տարածական բաշխումն է: Ուլտրամանուշակագույն լույսը չի երևում մարդու աչքին: Հետևաբար, չիպից ուլտրամանուշակագույն լույսն արտանետվելուց հետո այն կլանվում է պարփակող շերտի երեք հիմնական գունավոր ֆոսֆորներով, իսկ ֆոսֆորի ֆոտոլյումինեսցենտությունը վերածվում է սպիտակ լույսի, որն այնուհետև արտանետվում է տարածություն: Սա նրա ամենամեծ առավելությունն է, ճիշտ այնպես, ինչպես ավանդական լյումինեսցենտային լամպերը, այն չունի տարածական գունային անհավասարություն: Այնուամենայնիվ, ուլտրամանուշակագույն չիպի տիպի սպիտակ LED-ի տեսական լույսի ազդեցությունը չի կարող ավելի բարձր լինել, քան կապույտ չիպի տիպի սպիտակ լույսի տեսական արժեքը, և ավելի քիչ հավանական է, որ ավելի բարձր լինի RGB տեսակի սպիտակ լույսի տեսական արժեքից: Այնուամենայնիվ, միայն ուլտրամանուշակագույն լույսի գրգռման համար հարմար բարձր արդյունավետ եռագույն ֆոսֆորների մշակման միջոցով է հնարավոր ձեռք բերել ուլտրամանուշակագույն լույսի տիպի սպիտակ LED-ներ, որոնք մոտ են կամ նույնիսկ ավելի արդյունավետ, քան ներկայիս երկու սպիտակ LED-ները: Որքան մոտ է կապույտ լույսի ուլտրամանուշակագույն LED-ներին, այնքան հավանականությունը, որքան մեծ են միջին և կարճ ալիքների ուլտրամանուշակագույն տիպի սպիտակ LED-ները, այնքան ավելի անհնար է: