Analyse av tekniske hovedveier for hvite lysdioder for belysning
Hvite LED-typer: De viktigste tekniske rutene for hvite LED-er for belysning er: 1 blå LED + fosfortype; 2RGB LED-type; 3 ultrafiolette LED + fosfor type
1. Blå LED-brikke + gulgrønn fosfortype inkluderer flerfarget fosforderivat
Det gulgrønne fosforlaget absorberer en del av det blå lyset til LED-brikken for å generere fotoluminescens, og den andre delen av det blå lyset fra LED-brikken overfører fosforlaget og konvergerer med det gulgrønne lyset som sendes ut av fosforet kl. ulike punkter i rommet, og det røde, grønne og blå lyset blandes for å danne hvitt lys; På denne måten vil den høyeste teoretiske verdien av fotoluminescenskonverteringseffektiviteten til en av de eksterne kvanteeffektivitetene ikke overstige 75 %; og utvinningshastigheten til chipluminescensen kan bare nå rundt 70%, så teoretisk sett er det blå lyset hvitt. LED-lyseffektiviteten vil ikke overstige 340 Lm/W, CREE nådde 303Lm/W tidligere år, og det er verdt å feire om testresultatene er nøyaktige.
2, rød, grønn og blå tre primærfargekombinasjoner RGB LED-type inkludert RGBW-LED-type, etc.
R-LED (rød) + G-LED (grønn) + B- LED (blå) De tre lysdiodene kombineres, og det røde, grønne og blå lyset i de tre primærfargene blandes direkte i rommet for å danne hvitt lys. For å produsere høyeffektivt hvitt lys på denne måten, må for det første LED-er i ulike farger, spesielt grønne LED-er, være høyeffektive lyskilder, som er ca. 69 % synlig fra "energihvitt lys". Effektiviteten til blå og røde lysdioder har vært svært høy, og den interne kvanteeffektiviteten er over henholdsvis 90 % og 95 %, men den interne kvanteeffektiviteten til grønne lysdioder er langt bak. Fenomenet at slikt GaN-basert LED-grønt lys ikke er effektivt kalles et "grønt lysgap". Hovedårsaken er at den grønne LED-en ikke har funnet sitt eget epitaksiale materiale. De eksisterende materialene i fosfor-arsen-nitridserien har lav effektivitet i det gulgrønne spekteret, og det epitaksiale materialet med rødt lys eller blått lys brukes til å lage den grønne LED-en. Ved lavere strømtetthetsforhold har grønne lysdioder høyere lyseffekt enn blått + fosforgrønt lys på grunn av ingen fosforkonverteringstap. Det er rapportert at lyseffektiviteten når 291 Lm/W ved 1 mA. Lyseffekten av det grønne lyset forårsaket av Droop-effekten reduseres imidlertid kraftig ved høy strøm, og når strømtettheten økes, er lyseffekten raskt senket. Ved en strøm på 350 mA er lyseffektiviteten 108 Lm/W, og under betingelsen 1 A synker lyseffektiviteten til 66 Lm/W.
For gruppe III-fosfider blir det å sende ut lys til det grønne båndet en grunnleggende barriere for materialsystemet. Endring av sammensetningen av AlInGaP får den til å lyse grønt i stedet for rød, oransje eller gul – noe som forårsaker utilstrekkelig inneslutning av bæreren på grunn av det relativt lave energigapet i materialsystemet, og eliminerer effektiv strålingsrekombinasjon.
Derimot er gruppe III-nitrider vanskeligere å oppnå, men vanskeligheten er ikke uoverkommelig. Med dette systemet er to faktorer som fører til at effektiviteten reduseres på grunn av utvidelsen av lys inn i det grønne båndet: ekstern kvanteeffektivitet og elektrisk effektivitetsforringelse. Nedgangen i ekstern kvanteeffektivitet skyldes det faktum at den grønne LED-en har en høy fremspenning på GaN, noe som fører til at strømkonverteringsraten reduseres. Den andre ulempen er at den grønne LED-en avtar når injeksjonsstrømtettheten øker, noe som fanges opp av hengeeffekten. Droop-effekten vises også i blå lysdioder, men den er enda viktigere i grønne lysdioder, noe som resulterer i lavere driftsstrømmer. Det er imidlertid mange årsaker til årsaken til hengeeffekten, ikke bare Auger-forbindelsen, men også feilplassering, bæreroverløp eller elektronlekkasje. Sistnevnte forsterkes av et internt elektrisk felt med høy spenning.
Derfor, måten å forbedre lyseffekten til grønne lysdioder på: på den ene siden, hvordan redusere Droop-effekten under de eksisterende epitaksiale materialforholdene for å forbedre lyseffektiviteten; det andre aspektet, fotoluminescenskonverteringen av den blå LED pluss den grønne fosforen avgir grønt lys, Metoden kan oppnå høyeffektivt grønt lys, og teoretisk kan oppnå høyere enn den nåværende hvite lyseffekten, som tilhører ikke-spontant grønt lys, og fargerenheten forårsaket av spektral utvidelse avtar, noe som er ugunstig for visning, men for vanlige Det er ingen problemer med belysning. Den grønne lyseffekten oppnådd ved denne metoden har en mulighet på mer enn 340 lm/W, men den overskrider fortsatt ikke 340 lm/W etter å ha kombinert hvitt lys. For det tredje, fortsett å forske og finne sitt eget epitaksiale materiale, bare på denne måten er det et håp om at ved å oppnå mer grønt lys enn 340 Lm/w, kan det hvite lyset kombinert av de røde, grønne og blå tre primærfarge-LED-ene bli høyere enn lyseffektivitetsgrensen for blå chip type hvit LED 340 Lm/W.
3.UV LED-brikke + tre primærfarger fosforlys
Den viktigste iboende feilen til de to hvite lysdiodene ovenfor er den ujevne romlige fordelingen av lysstyrke og kromatisitet. Ultrafiolett lys er ikke synlig for det menneskelige øyet. Derfor, etter at det ultrafiolette lyset er sendt ut fra brikken, absorberes det av de tre primærfargefosforene til det innkapslende laget, og fotoluminescensen til fosforet omdannes til hvitt lys, som deretter sendes ut i rommet. Dette er dens største fordel, akkurat som tradisjonelle lysrør, har den ikke romlige fargeujevnheter. Imidlertid kan den teoretiske lyseffekten til den hvite LED-en av ultrafiolett brikketype ikke være høyere enn den teoretiske verdien til det hvite lyset av blå brikketype, og det er mindre sannsynlig at den er høyere enn den teoretiske verdien til hvitt lys av RGB-typen. Imidlertid er det kun gjennom utviklingen av høyeffektive trikromatiske fosforer som er egnet for ultrafiolett lyseksitasjon at det er mulig å oppnå hvite LED-er av ultrafiolett lys-type som er nær eller enda mer effektive enn dagens to hvite LED-er. Jo nærmere de ultrafiolette lysdiodene med blått lys, muligheten Jo større de hvite lysdiodene av middels og kortbølget ultrafiolett type er, desto mer umulig.