Гэрэлтүүлгийн цагаан LED-ийн техникийн үндсэн чиглэлүүдийн дүн шинжилгээ
Цагаан LED төрлүүд: Гэрэлтүүлгийн цагаан LED-ийн техникийн үндсэн замууд нь: 1 цэнхэр LED + фосфорын төрөл; 2RGB LED төрөл; 3 хэт ягаан туяа LED + фосфорын төрөл
1. Цэнхэр-LED чип + шар-ногоон фосфорын төрөлд олон өнгийн фосфорын дериватив орно.
Шар-ногоон фосфорын давхарга нь LED чипний цэнхэр гэрлийн нэг хэсгийг шингээж фотолюминесценц үүсгэдэг бол LED чипээс гарч буй цэнхэр гэрлийн нөгөө хэсэг нь фосфорын давхаргыг дамжуулж, фосфороос ялгарах шар-ногоон гэрэлтэй нийлдэг. орон зайн янз бүрийн цэгүүд, улаан, ногоон, цэнхэр гэрэл холилдож, цагаан гэрэл үүсгэдэг; Ийм байдлаар гадны квант үр ашгийн аль нэгний фотолюминесценцийн хувиргалтын үр ашгийн онолын хамгийн өндөр утга нь 75% -иас хэтрэхгүй байх болно; чипийн гэрэлтэлтийн олборлолтын хурд нь зөвхөн 70% хүрч чаддаг тул онолын хувьд цэнхэр гэрэл нь цагаан өнгөтэй байна. LED гэрлийн үр ашиг 340 лм/Вт-аас хэтрэхгүй, өмнөх жилүүдэд CREE нь 303 лм/Вт хүрч байсан бөгөөд туршилтын үр дүн үнэн зөв гарсан тохиолдолд тэмдэглэх нь зүйтэй.
2, Улаан, ногоон, цэнхэр гурван үндсэн өнгөний хослол RGB LED төрөл, үүнд RGBW-LED төрөл гэх мэт.
R-LED (улаан) + G-LED (ногоон) + B- LED (цэнхэр) Гурван LED-ийг нэгтгэж, гурван үндсэн өнгөний улаан, ногоон, цэнхэр гэрлийг орон зайд шууд хольж, цагаан гэрэл үүсгэдэг. Ийм аргаар өндөр үр ашигтай цагаан гэрлийг үйлдвэрлэхийн тулд юуны өмнө төрөл бүрийн өнгөт LED, ялангуяа ногоон LED нь өндөр үр ашигтай гэрлийн эх үүсвэр байх ёстой бөгөөд энэ нь "энергийн цагаан гэрэл"-ээс 69% орчим харагддаг.Одоогоор, цэнхэр, улаан LED-ийн үр ашиг маш өндөр байсан бөгөөд дотоод квантын үр ашиг тус тус 90% ба 95% -иас давсан боловч ногоон LED-ийн дотоод квант үр ашиг хол хоцорч байна. Ийм GaN-д суурилсан LED ногоон гэрэл үр ашиггүй байх үзэгдлийг "ногоон гэрлийн цоорхой" гэж нэрлэдэг. Гол шалтгаан нь ногоон LED нь өөрийн эпитаксиаль материалыг олоогүй явдал юм. Одоо байгаа фосфор-хүнцэл нитридын цуврал материалууд нь шар-ногоон спектрийн мужид үр ашиг багатай бөгөөд улаан гэрэл эсвэл цэнхэр гэрлийн эпитаксиаль материалыг ногоон LED хийхэд ашигладаг. Гүйдлийн нягтрал багатай нөхцөлд ногоон LED нь фосфорын хувиргалт алдагддаггүй тул цэнхэр + фосфорын ногоон гэрлээс илүү гэрэлтүүлгийн үр ашигтай байдаг. Гэрэлтүүлгийн үр ашиг 1 мА-д 291 лм/Вт хүрдэг гэж мэдээлсэн. Гэвч Droop эффектийн нөлөөгөөр үүссэн ногоон гэрлийн гэрлийн нөлөө их гүйдлийн үед ихээхэн багасч, гүйдлийн нягтрал ихсэх үед гэрлийн эффект хурдан буурсан. 350 мА гүйдлийн үед гэрлийн үр ашиг нь 108 лм / Вт, 1 А нөхцөлд гэрэлтүүлгийн үр ашиг 66 лм / Вт хүртэл буурдаг.
III бүлгийн фосфидын хувьд ногоон зурваст гэрэл цацрах нь материаллаг системийн үндсэн саад болдог. AlInGaP-ийн найрлагыг өөрчилснөөр улаан, улбар шар, шар өнгийн оронд ногоон өнгөтэй болж гэрэлтдэг бөгөөд энэ нь материаллаг системийн энергийн харьцангуй бага зөрүүгээс болж тээвэрлэгчийг хангалтгүй байлгаж, үр дүнтэй цацрагийн рекомбинацийг арилгадаг.
Үүний эсрэгээр III бүлгийн нитридүүд нь хүрэхэд илүү хэцүү байдаг ч бэрхшээлийг даван туулах боломжгүй юм. Энэхүү системтэй бол гэрлийг ногоон зурвас руу сунгаснаар үр ашиг буурахад хүргэдэг хоёр хүчин зүйл нь гадаад квант үр ашиг ба цахилгаан үр ашгийн бууралт юм. Гадны квантын үр ашгийн бууралт нь ногоон LED нь GaN-ийн өндөр хүчдэлтэй байдаг тул цахилгаан хувиргах хурд буурахад хүргэдэг. Хоёр дахь сул тал нь тарилгын гүйдлийн нягтрал нэмэгдэхийн хэрээр ногоон LED багасдаг бөгөөд энэ нь уналтын нөлөөнд баригддаг. Droop эффект нь цэнхэр LED-д харагдах боловч ногоон LED-д илүү чухал байдаг тул ажиллах гүйдлийг бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч унжсан эффектийн шалтгаан нь зөвхөн Auger нэгдэл төдийгүй буруу байрлал, зөөвөрлөгч халих эсвэл электрон алдагдахаас олон шалтгаантай байдаг. Сүүлийнх нь өндөр хүчдэлийн дотоод цахилгаан талбараар нэмэгддэг.
Тиймээс ногоон LED-ийн гэрэлтүүлгийн үр ашгийг дээшлүүлэх арга зам: нэг талаас, гэрлийн үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд одоо байгаа эпитаксиаль материалын нөхцөлд уналтын нөлөөг хэрхэн бууруулах; Хоёрдахь тал нь цэнхэр LED ба ногоон фосфорын фотолюминесценцийн хувиргалт нь ногоон гэрлийг ялгаруулдаг. Энэ арга нь өндөр үр ашигтай ногоон гэрлийг олж авах боломжтой бөгөөд онолын хувьд аяндаа гардаггүй ногоон гэрэлд хамаарах одоогийн цагаан гэрлийн эффектээс илүү өндөр үр дүнд хүрэх боломжтой. мөн спектрийн тэлэлтээс үүдэлтэй өнгөний цэвэршилт буурч, энэ нь дэлгэцэнд тааламжгүй боловч энгийн гэрэлтүүлгийн хувьд ямар ч асуудал байхгүй. Энэ аргаар олж авсан ногоон гэрлийн нөлөө нь 340 лм/Вт-аас их байх боломжтой боловч цагаан гэрлийг нэгтгэсний дараа 340 лм/Вт-аас хэтрэхгүй байна. Гуравдугаарт, үргэлжлүүлэн судалж, өөрийн эпитаксиаль материалыг олох, зөвхөн ийм байдлаар 340 Lm/w-ээс илүү ногоон гэрлийг олж авснаар цагаан гэрлийг улаан, ногоон, цэнхэр гурван үндсэн өнгөт LED-ээр нэгтгэж болно гэж найдаж байна. цэнхэр чип төрлийн цагаан LED 340 Lm/W гэрлийн үр ашгийн хязгаараас өндөр.
3.UV LED чип + гурван үндсэн өнгөт фосфорын гэрэл
Дээрх хоёр цагаан LED-ийн гол согог нь гэрэлтүүлэг ба өнгөний орон зайн жигд бус хуваарилалт юм. Хэт ягаан туяа нь хүний нүдэнд харагдахгүй. Тиймээс чипээс хэт ягаан туяа ялгарсны дараа капсуллах давхаргын гурван үндсэн өнгөт фосфорд шингэж, фосфорын фотолюминесценц нь цагаан гэрэл болж хувирч, дараа нь орон зайд цацагдана. Энэ бол түүний хамгийн том давуу тал бөгөөд уламжлалт флюресцент чийдэнгийн нэгэн адил орон зайн өнгөний тэгш бус байдал байдаггүй. Гэсэн хэдий ч хэт ягаан туяаны чип төрлийн цагаан LED-ийн онолын гэрлийн нөлөө нь цэнхэр чип төрлийн цагаан гэрлийн онолын утгаас өндөр байх боломжгүй бөгөөд RGB төрлийн цагаан гэрлийн онолын утгаас өндөр байх магадлал багатай юм. Гэсэн хэдий ч хэт ягаан туяаны өдөөлтөд тохиромжтой, өндөр үр ашигтай трихроматик фосфорыг хөгжүүлснээр л одоогийн хоёр цагаан LED-тэй ойролцоо эсвэл түүнээс ч илүү үр дүнтэй хэт ягаан туяаны төрлийн цагаан LED авах боломжтой. Цэнхэр гэрлийн хэт ягаан туяаны LED-д ойртох тусам боломжтой Дунд болон богино долгионы хэт ягаан туяаны төрлийн цагаан LED нь том байх тусам боломжгүй юм.