Analyse van de belangrijkste technische routes voor witte LED's voor verlichting
Witte LED-typen: De belangrijkste technische routes voor witte LED's voor verlichting zijn: 1 blauwe LED + fosfortype; 2RGB LED-type; 3 ultraviolette LED + fosfortype
1. Blauw-LED-chip + geelgroen fosfortype bevat meerkleurig fosforderivaat
De geelgroene fosforlaag absorbeert een deel van het blauwe licht van de LED-chip om fotoluminescentie te genereren, en het andere deel van het blauwe licht van de LED-chip laat de fosforlaag door en convergeert met het geelgroene licht dat door de fosfor wordt uitgezonden. verschillende punten in de ruimte, en het rode, groene en blauwe licht vermengt zich tot wit licht; Op deze manier zal de hoogste theoretische waarde van de fotoluminescentie-omzettingsefficiëntie van een van de externe kwantumefficiënties niet hoger zijn dan 75%; en de extractiesnelheid van de chipluminescentie kan slechts ongeveer 70% bereiken, dus theoretisch is het blauwe licht wit. De LED-lichtefficiëntie zal niet hoger zijn dan 340 Lm/W, CREE bereikte in voorgaande jaren 303 Lm/W, en het is de moeite waard om te vieren als de testresultaten accuraat zijn.
2, Rood, groen en blauw drie primaire kleurencombinatie RGB LED-type inclusief RGBW-LED-type, enz.
R-LED (rood) + G-LED (groen) + B-LED (blauw) De drie LED's worden gecombineerd en het rode, groene en blauwe licht van de drie primaire kleuren worden direct in de ruimte gemengd om wit licht te vormen. Om op deze manier hoogefficiënt wit licht te produceren, moeten LED's van verschillende kleuren, vooral groene LED's, hoogefficiënte lichtbronnen zijn, die voor ongeveer 69% zichtbaar zijn door "energiewit licht". Momenteel zijn de efficiëntie van blauwe en rode LED's is zeer hoog en de interne kwantumefficiëntie bedraagt respectievelijk meer dan 90% en 95%, maar de interne kwantumefficiëntie van groene LED's blijft ver achter. Het fenomeen dat dergelijk GaN-gebaseerd groen LED-licht niet efficiënt is, wordt een "groenlichtkloof" genoemd. De belangrijkste reden is dat de groene LED geen eigen epitaxiaal materiaal heeft gevonden. De bestaande materialen uit de fosfor-arseennitride-serie hebben een lage efficiëntie in het geelgroene spectrumbereik, en het epitaxiale materiaal met rood of blauw licht wordt gebruikt om de groene LED te maken. Bij omstandigheden met een lagere stroomdichtheid hebben groene LED's een hogere lichtopbrengst dan blauw + fosforgroen licht omdat er geen fosforconversieverlies optreedt. Er wordt gerapporteerd dat de lichtopbrengst 291 Lm/W bereikt bij 1 mA. Het lichteffect van het groene licht veroorzaakt door het Droop-effect wordt echter sterk verminderd bij een grote stroomsterkte, en wanneer de stroomdichtheid wordt verhoogd, wordt het lichteffect snel verlaagd. Bij een stroomsterkte van 350 mA bedraagt de lichtopbrengst 108 Lm/W en onder de voorwaarde van 1 A daalt de lichtopbrengst tot 66 Lm/W.
Voor fosfiden uit Groep III wordt het uitzenden van licht naar de groene band een fundamentele barrière voor het materiaalsysteem. Door de samenstelling van AlInGaP te veranderen, gaat het groen gloeien in plaats van rood, oranje of geel, waardoor er onvoldoende drageropsluiting ontstaat vanwege de relatief lage energiekloof van het materiaalsysteem, waardoor effectieve stralingsrecombinatie wordt geëlimineerd.
Nitriden uit groep III zijn daarentegen moeilijker te verwezenlijken, maar de moeilijkheid is niet onoverkomelijk. Met dit systeem zijn er twee factoren die ervoor zorgen dat de efficiëntie afneemt als gevolg van de uitbreiding van licht naar de groene band: externe kwantumefficiëntie en verslechtering van de elektrische efficiëntie. De afname van de externe kwantumefficiëntie is het gevolg van het feit dat de groene LED een hoge voorwaartse spanning van GaN heeft, waardoor de stroomconversiesnelheid afneemt. Het tweede nadeel is dat de groene LED afneemt naarmate de injectiestroomdichtheid toeneemt, wat wordt opgevangen door het droop-effect. Het Droop-effect treedt ook op bij blauwe LED's, maar is nog belangrijker bij groene LED's, wat resulteert in lagere bedrijfsstromen. Er zijn echter veel redenen voor de oorzaak van het droop-effect, niet alleen de Auger-verbinding, maar ook de verkeerde plaatsing, overloop van de drager of elektronenlekkage. Dit laatste wordt versterkt door een intern elektrisch veld met hoge spanning.
Daarom is de manier om de lichtefficiëntie van groene LED's te verbeteren: enerzijds hoe het Droop-effect onder de bestaande epitaxiale materiaalomstandigheden te verminderen om de lichtefficiëntie te verbeteren; het tweede aspect, de fotoluminescentie-conversie van de blauwe LED plus de groene fosfor, straalt groen licht uit. De methode kan groen licht met een hoog rendement verkrijgen en kan theoretisch een hoger bereik bereiken dan het huidige witte lichteffect, dat behoort tot niet-spontaan groen licht, en de kleurzuiverheid veroorzaakt door spectrale verbreding neemt af, wat ongunstig is voor weergave, maar voor gewone verlichting is er geen probleem. Het groene lichteffect dat met deze methode wordt verkregen, heeft een mogelijkheid van meer dan 340 Lm/W, maar komt na combinatie van wit licht nog steeds niet boven de 340 Lm/W. Ten derde: blijf onderzoek doen en zoek naar eigen epitaxiaal materiaal. Op deze manier bestaat er hoop dat door het verkrijgen van meer groen licht dan 340 Lm/w, het witte licht gecombineerd door de rode, groene en blauwe drie primaire kleuren-LED's kan worden gebruikt. hoger dan de lichtefficiëntielimiet van de witte LED van het blue chip-type, 340 Lm/W.
3.UV LED-chip + drie primaire kleuren fosforlicht
Het belangrijkste inherente defect van de bovengenoemde twee witte LED's is de ongelijkmatige ruimtelijke verdeling van helderheid en kleurkwaliteit. Ultraviolet licht is niet zichtbaar voor het menselijk oog. Daarom wordt het ultraviolette licht, nadat het door de chip is uitgezonden, geabsorbeerd door de drie primaire kleurfosforen van de inkapselende laag, en wordt de fotoluminescentie van de fosfor omgezet in wit licht, dat vervolgens in de ruimte wordt uitgezonden. Dit is het grootste voordeel: net als traditionele fluorescentielampen heeft het geen ruimtelijke kleuroneffenheden. Het theoretische lichteffect van de witte LED van het ultraviolette chip-type kan echter niet hoger zijn dan de theoretische waarde van het witte licht van het blue-chip-type, en het is minder waarschijnlijk dat dit hoger is dan de theoretische waarde van het witte licht van het RGB-type. Het is echter alleen door de ontwikkeling van zeer efficiënte trichromatische fosforen die geschikt zijn voor excitatie van ultraviolet licht dat het mogelijk is om witte LED's van het ultraviolet-lichttype te verkrijgen die dichtbij of zelfs efficiënter zijn dan de huidige twee witte LED's. Hoe dichter bij de blauwlicht-ultraviolette LED's, de mogelijkheid. Hoe groter de middengolf- en kortegolf-ultraviolet-type witte LED's zijn, des te onmogelijker.