თეთრი LED განათების ძირითადი ტექნიკური მარშრუტების ანალიზი

განათებისთვის თეთრი LED-ების ძირითადი ტექნიკური მარშრუტების ანალიზი

თეთრი LED ტიპები: განათებისთვის თეთრი LED-ების ძირითადი ტექნიკური მარშრუტებია: 1 ლურჯი LED + ფოსფორის ტიპი; 2RGB LED ტიპი; 3 ულტრაიისფერი LED + ფოსფორის ტიპის

1. ლურჯი-LED ჩიპი + ყვითელ-მწვანე ფოსფორის ტიპი მოიცავს მრავალფეროვან ფოსფორის წარმოებულს

ყვითელ-მწვანე ფოსფორის ფენა შთანთქავს LED ჩიპის ლურჯი სინათლის ნაწილს ფოტოლუმინესცენციის შესაქმნელად, ხოლო LED ჩიპის ლურჯი შუქის მეორე ნაწილი გადასცემს ფოსფორის ფენას და კონვერგირდება ფოსფორის მიერ გამოსხივებულ ყვითელ-მწვანე შუქთან. სივრცეში სხვადასხვა წერტილები და წითელი, მწვანე და ლურჯი შუქი ერთმანეთში ერწყმის თეთრ შუქს; ამგვარად, ერთ-ერთი გარე კვანტური ეფექტურობის ფოტოლუმინესცენციის გარდაქმნის ეფექტურობის უმაღლესი თეორიული მნიშვნელობა არ აღემატება 75%-ს; და ჩიპის ლუმინესცენციის მოპოვების სიჩქარემ შეიძლება მიაღწიოს მხოლოდ 70%-ს, ასე რომ, თეორიულად, ლურჯი შუქი თეთრია. LED განათების ეფექტურობა არ აღემატება 340 ლმ/ვტ-ს, CREE წინა წლებში აღწევდა 303 ლმ/ვტ-ს და ღირს აღნიშვნა, თუ ტესტის შედეგები ზუსტია.

2, წითელი, მწვანე და ლურჯი სამი ძირითადი ფერის კომბინაცია RGB LED ტიპის ჩათვლით RGBW-LED ტიპის და ა.შ.

R-LED (წითელი) + G-LED (მწვანე) + B- LED (ლურჯი) სამი LED გაერთიანებულია და სამი ძირითადი ფერის წითელი, მწვანე და ლურჯი შუქი პირდაპირ შერეულია სივრცეში, რათა წარმოიქმნას თეთრი შუქი. ამ გზით მაღალი ეფექტურობის თეთრი სინათლის წარმოებისთვის, უპირველეს ყოვლისა, სხვადასხვა ფერის LED-ები, განსაკუთრებით მწვანე LED-ები, უნდა იყოს მაღალი ეფექტურობის სინათლის წყარო, რაც დაახლოებით 69% ჩანს "ენერგეტიკული თეთრი სინათლისგან". ლურჯი და წითელი LED-ების ეფექტურობა ძალიან მაღალია და შიდა კვანტური ეფექტურობა 90% და 95%-ზე მეტია, შესაბამისად, მაგრამ მწვანე LED-ების შიდა კვანტური ეფექტურობა ბევრად ჩამორჩება. ფენომენს, რომ GaN-ზე დაფუძნებული LED მწვანე შუქი არ არის ეფექტური, ეწოდება "მწვანე შუქის უფსკრული". მთავარი მიზეზი ის არის, რომ მწვანე LED-მა ვერ იპოვა საკუთარი ეპიტაქსიური მასალა. ფოსფორ-დარიშხანის ნიტრიდის სერიის არსებულ მასალებს აქვთ დაბალი ეფექტურობა ყვითელ-მწვანე სპექტრის დიაპაზონში, ხოლო წითელი ან ლურჯი სინათლის ეპიტაქსიალური მასალა გამოიყენება მწვანე LED-ის დასამზადებლად. დაბალი დენის სიმკვრივის პირობებში, მწვანე LED-ებს აქვთ უფრო მაღალი მანათობელი ეფექტურობა, ვიდრე ლურჯი + ფოსფორის მწვანე შუქი, ფოსფორის გარდაქმნის დაკარგვის გამო. ცნობილია, რომ მანათობელი ეფექტურობა აღწევს 291 ლმ/ვტ-ს 1 mA-ზე. თუმცა, Droop ეფექტით გამოწვეული მწვანე შუქის სინათლის ეფექტი მნიშვნელოვნად მცირდება დიდი დენის დროს და როდესაც დენის სიმკვრივე იზრდება, სინათლის ეფექტი არის სწრაფად დაეცა. 350 mA დენის დროს, მანათობელი ეფექტურობა არის 108 ლმ/ვტ, ხოლო 1 ა-ს პირობებში, მანათობელი ეფექტურობა ეცემა 66 ლმ/ვტ-მდე.

III ჯგუფის ფოსფიდებისთვის მწვანე ზოლში სინათლის გამოსხივება ხდება მატერიალური სისტემის ფუნდამენტური ბარიერი. AlInGaP-ის შემადგენლობის შეცვლა ხდის მას მწვანედ ანათებს წითელი, ნარინჯისფერი ან ყვითელის ნაცვლად, რაც იწვევს მატარებლის არასაკმარის შეზღუდვას მატერიალური სისტემის შედარებით დაბალი ენერგიის უფსკრულის გამო, რაც გამორიცხავს ეფექტურ რადიაციულ რეკომბინაციას.

ამის საპირისპიროდ, III ჯგუფის ნიტრიდები უფრო რთული მისაღწევია, მაგრამ სირთულე არ არის გადაულახავი. ამ სისტემით, ორი ფაქტორი, რომელიც იწვევს ეფექტურობის შემცირებას სინათლის მწვანე ზოლში გაფართოების გამო, არის: გარე კვანტური ეფექტურობა და ელექტრული ეფექტურობის დეგრადაცია. გარე კვანტური ეფექტურობის დაქვეითება გამოწვეულია იმით, რომ მწვანე LED-ს აქვს GaN-ის მაღალი წინა ძაბვა, რაც იწვევს დენის კონვერტაციის სიჩქარის შემცირებას. მეორე მინუსი არის ის, რომ მწვანე LED მცირდება ინექციის დენის სიმკვრივის მატებასთან ერთად, რომელიც ჩაკეტილია ვარდნის ეფექტით. Droop ეფექტი ასევე ჩნდება ლურჯ LED-ებში, მაგრამ ის უფრო მნიშვნელოვანია მწვანე LED-ებში, რის შედეგადაც მცირდება სამუშაო დენები. თუმცა, დრეოპის ეფექტის გამომწვევი მრავალი მიზეზი არსებობს, არა მხოლოდ აუგერის ნაერთი, არამედ არასწორი განლაგება, მატარებლის გადინება ან ელექტრონის გაჟონვა. ეს უკანასკნელი გაძლიერებულია მაღალი ძაბვის შიდა ელექტრული ველით.

მაშასადამე, მწვანე LED-ების მანათობელი ეფექტურობის გაუმჯობესების გზა: ერთის მხრივ, როგორ შევამციროთ Droop ეფექტი არსებული ეპიტაქსიური მასალის პირობებში სინათლის ეფექტურობის გასაზრდელად; მეორე ასპექტი, ლურჯი LED-ის ფოტოლუმინესცენციის გარდაქმნა პლუს მწვანე ფოსფორი ასხივებს მწვანე შუქს. და სპექტრული გაფართოებით გამოწვეული ფერის სისუფთავე მცირდება, რაც არახელსაყრელია ჩვენებისთვის, მაგრამ ჩვეულებრივისთვის პრობლემა არ არის განათებასთან დაკავშირებით. ამ მეთოდით მიღებულ მწვანე სინათლის ეფექტს აქვს 340 ლმ/ვტ-ზე მეტის შესაძლებლობა, მაგრამ თეთრი სინათლის შერწყმის შემდეგ მაინც არ აღემატება 340 ლმ/ვტ-ს. მესამე, გააგრძელეთ კვლევა და იპოვნეთ საკუთარი ეპიტაქსიური მასალა, მხოლოდ ამ გზით, არსებობს იმედი, რომ 340 ლმ/ვტზე მეტი მწვანე შუქის მიღებით, წითელი, მწვანე და ლურჯი სამი ძირითადი ფერის LED-ებით შერწყმული თეთრი შუქი შეიძლება იყოს ლურჯი ჩიპის ტიპის თეთრი LED 340 Lm/W სინათლის ეფექტურობის ზღვარზე მაღალი.

3.UV LED ჩიპი + სამი ძირითადი ფერის ფოსფორის შუქი

ზემოაღნიშნული ორი თეთრი LED-ის მთავარი თანდაყოლილი დეფექტი არის სიკაშკაშისა და ფერადობის არათანაბარი სივრცითი განაწილება. ულტრაიისფერი შუქი არ ჩანს ადამიანის თვალით. მაშასადამე, მას შემდეგ, რაც ულტრაიისფერი შუქი გამოიყოფა ჩიპიდან, ის შეიწოვება ინკაფსულირებული ფენის სამი ძირითადი ფერის ფოსფორით, ხოლო ფოსფორის ფოტოლუმინესცენცია გარდაიქმნება თეთრ შუქად, რომელიც შემდეგ გამოიყოფა სივრცეში. ეს არის მისი ყველაზე დიდი უპირატესობა, ისევე როგორც ტრადიციული ფლუორესცენტური ნათურები, მას არ აქვს სივრცითი ფერის უთანასწორობა. თუმცა, ულტრაიისფერი ჩიპის ტიპის თეთრი LED-ის თეორიული სინათლის ეფექტი არ შეიძლება იყოს უფრო მაღალი ვიდრე ლურჯი ჩიპის ტიპის თეთრი სინათლის თეორიული მნიშვნელობა და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იყოს RGB ტიპის თეთრი სინათლის თეორიულ მნიშვნელობაზე. თუმცა, მხოლოდ მაღალი ეფექტურობის ტრიქრომატული ფოსფორების შემუშავებით, რომლებიც შესაფერისია ულტრაიისფერი შუქის აღგზნებისთვის, არის შესაძლებელი ულტრაიისფერი სინათლის ტიპის თეთრი LED-ების მიღება, რომლებიც ახლოსაა ან უფრო ეფექტურია, ვიდრე ამჟამინდელი ორი თეთრი LED. რაც უფრო ახლოს არის ლურჯი სინათლის ულტრაიისფერი LED-ები, რაც უფრო დიდია საშუალო ტალღის და მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი ტიპის თეთრი LED-ები, მით უფრო შეუძლებელია.