ניתוח מסלולים טכניים עיקריים לתאורת לד לבנה

ניתוח מסלולים טכניים עיקריים ללדים לבנים לתאורה

סוגי לד לבנים: המסלולים הטכניים העיקריים ללדים לבנים לתאורה הם: 1 LED כחול + סוג פוספור; סוג LED 2RGB; 3 LED אולטרה סגול + סוג זרחן

1. שבב LED כחול + סוג זרחן צהוב-ירוק כולל נגזרת זרחן מרובת צבעים

שכבת הזרחן הצהוב-ירוק סופגת חלק מהאור הכחול של שבב ה-LED כדי ליצור פוטו-luminescence, והחלק השני של האור הכחול משבב ה-LED מעביר את שכבת הזרחן ומתכנס עם האור הצהוב-ירוק הנפלט מהזרחן ב- נקודות שונות בחלל, והאור האדום, הירוק והכחול מתערבב ליצירת אור לבן; בדרך זו, הערך התיאורטי הגבוה ביותר של יעילות המרת הפוטו-luminescence של אחת מהיעילות הקוונטית החיצונית לא יעלה על 75%; וקצב החילוץ של זוהר השבב יכול להגיע רק לכ-70%, כך שתיאורטית, האור הכחול הוא לבן. יעילות אור LED לא תעלה על 340 ל"מ/W, CREE הגיע ל-303Lm/W בשנים קודמות, וכדאי לחגוג אם תוצאות הבדיקה מדויקות.

2, אדום, ירוק וכחול שלושה צבעים ראשוניים מסוג RGB LED כולל סוג RGBW-LED וכו'.

R-LED (אדום) + G-LED (ירוק) + B- LED (כחול) שלושת הנוריות משולבות, והאור האדום, הירוק והכחול של שלושת צבעי היסוד מעורבבים ישירות בחלל ליצירת אור לבן. על מנת להפיק בדרך זו אור לבן בעל יעילות גבוהה, קודם כל, נורות לד בצבעים שונים, ובמיוחד נוריות ירוקות, חייבות להיות מקורות אור בעלי יעילות גבוהה, הנראה כ-69% ​​מ"אור לבן אנרגיה". כיום, היעילות של נוריות LED כחולות ואדומות הייתה גבוהה מאוד, והיעילות הקוונטית הפנימית היא מעל 90% ו-95%, בהתאמה, אך היעילות הקוונטית הפנימית של נוריות LED ירוקות נמצאת הרחק מאחור. התופעה שאור LED ירוק כזה מבוסס GaN אינו יעיל נקראת "פער אור ירוק". הסיבה העיקרית היא שה-LED הירוק לא מצא את החומר האפיטקסיאלי שלו. החומרים הקיימים מסדרת ניטריד זרחן-ארסן הינם בעלי יעילות נמוכה בטווח הספקטרום הצהוב-ירוק, והחומר האפיטקסיאלי של האור האדום או האור הכחול משמש לייצור LED הירוק. בתנאי צפיפות זרם נמוכים יותר, ללדים ירוקים יש יעילות זוהרת גבוהה יותר מאשר אור כחול + זרחן ירוק בגלל אי ​​אובדן המרת זרחן. מדווח כי יעילות האור מגיעה ל-291 Lm/W ב-1 mA. עם זאת, השפעת האור של האור הירוק הנגרם על ידי אפקט ה-Drop מופחתת מאוד בזרם גדול, וכאשר צפיפות הזרם מוגברת, השפעת האור היא הוריד במהירות. בזרם של 350 mA, יעילות האור היא 108 Lm/W, ובתנאי של 1 A, יעילות האור יורדת ל-66 Lm/W.

עבור פוספידים מקבוצה III, פליטת אור לרצועה הירוקה הופכת למחסום בסיסי למערכת החומרים. שינוי ההרכב של AlInGaP גורם לו להאיר בירוק במקום אדום, כתום או צהוב - מה שגורם לכליאת נשא לא מספקת בגלל פער האנרגיה הנמוך יחסית של מערכת החומר, ומבטל ריקומבינציה קרינה יעילה.

לעומת זאת, ניטרידים מקבוצה III קשים יותר להשגה, אך הקושי אינו בלתי עביר. עם מערכת זו, שני גורמים הגורמים לירידה ביעילות עקב הרחבת האור לרצועה הירוקה הם: יעילות קוונטית חיצונית ופגיעה ביעילות החשמלית. הירידה ביעילות הקוונטית החיצונית נובעת מהעובדה שללד הירוק יש מתח קדימה גבוה של GaN, מה שגורם לירידה בקצב המרת ההספק. החיסרון השני הוא שהנורית הירוקה פוחתת ככל שצפיפות זרם ההזרקה עולה, הנלכדת באפקט הצניחות. אפקט ה-Drop מופיע גם בנורות LED כחולות, אך הוא חשוב אף יותר בנורות LED ירוקות, וכתוצאה מכך זרמי פעולה נמוכים יותר. עם זאת, ישנן סיבות רבות לגורם להשפעת הצניחה, לא רק תרכובת אוגר, אלא גם חוסר מיקום, הצפת נושא או דליפת אלקטרונים. זה האחרון משופר על ידי שדה חשמלי פנימי במתח גבוה.

לכן, הדרך לשפר את היעילות הזוהרת של נוריות LED ירוקות: מצד אחד, כיצד להפחית את אפקט ה-Drop בתנאי החומר האפיטקסיאלי הקיימים כדי לשפר את יעילות האור; ההיבט השני, המרת הפוטו-luminescence של ה-LED הכחולה בתוספת הזרחן הירוק פולט אור ירוק, השיטה יכולה להשיג אור ירוק ביעילות גבוהה, ותיאורטית יכולה להשיג יותר מאשר אפקט האור הלבן הנוכחי, השייך לאור ירוק לא ספונטני, וטוהר הצבע הנגרם מהרחבה ספקטרלית פוחת, וזה לא חיובי לתצוגה, אבל לרגילים אין בעיה עם תאורה. לאפקט האור הירוק המתקבל בשיטה זו יש אפשרות של יותר מ-340 ל"מ/W, אך הוא עדיין אינו עולה על 340 ל"מ/W לאחר שילוב אור לבן. שלישית, המשך לחקור ולמצוא חומר אפיטקסי משלו, רק שבדרך זו, יש תקווה שבהשגת יותר אור ירוק מ-340 Lm/w, האור הלבן בשילוב של שלושת נוריות צבע עיקריות האדום, הירוק והכחול עשוי להיות גבוה יותר ממגבלת יעילות האור של LED לבן מסוג שבב כחול 340 Lm/W.

3. שבב LED UV + אור זרחן בשלושה צבעים ראשוניים

הפגם המהותי העיקרי של שתי נוריות הלד הלבנות לעיל הוא ההתפלגות המרחבית הלא אחידה של זוהר וצבעוניות. אור אולטרה סגול אינו נראה לעין האנושית. לכן, לאחר שהאור האולטרה סגול נפלט מהשבב, הוא נספג בשלושת הזרחנים הצבעוניים הראשוניים של השכבה העוטפת, והפוטו-לומינצנטיות של הזרחן מומרת לאור לבן, שנפלט לאחר מכן לחלל. זהו היתרון הגדול ביותר שלה, בדיוק כמו מנורות פלורסנט מסורתיות, אין לה אי אחידות צבע מרחבית. עם זאת, אפקט האור התיאורטי של LED הלבן מסוג שבב אולטרה סגול אינו יכול להיות גבוה מהערך התיאורטי של האור הלבן מסוג שבב כחול, וסביר להניח שהוא יהיה גבוה יותר מהערך התיאורטי של האור הלבן מסוג RGB. עם זאת, רק באמצעות פיתוח של זרחנים טריכרומטיים בעלי יעילות גבוהה המתאימים לעירור אור אולטרה סגול, ניתן להשיג נוריות לבנים מסוג אור אולטרה סגול הקרובות או אפילו יותר יעילות משתי הלד הלבנות הנוכחיות. ככל שהנוריות הלבנות האולטרה-סגולות בעלות אור כחול קרובה יותר, ככל שהנוריות הלבנות מסוג אולטרה-סגול בגלים בינוניים וקצרים גדולים יותר, כך בלתי אפשריים יותר.