Analiza glavnih tehničnih poti za bele LED za razsvetljavo
Tipi belih LED: glavne tehnične poti za bele LED za razsvetljavo so: 1 modra LED + fosfor; 2RGB tip LED; 3 ultravijolične LED + fosfor tip
1. Modro-LED čip + rumeno-zeleni fosfor tip vključuje večbarvni derivat fosforja
Rumeno-zelena fosforna plast absorbira del modre svetlobe LED-čipa, da ustvari fotoluminiscenco, drugi del modre svetlobe iz LED-čipa pa prepušča fosforno plast in konvergira z rumeno-zeleno svetlobo, ki jo oddaja fosfor pri različne točke v prostoru, rdeča, zelena in modra svetloba pa se mešajo v belo svetlobo; Na ta način najvišja teoretična vrednost učinkovitosti pretvorbe fotoluminiscence ene od zunanjih kvantnih učinkovitosti ne bo presegla 75 %; in stopnja ekstrakcije luminescence čipa lahko doseže le približno 70 %, tako da je teoretično modra svetloba bela. Učinkovitost LED svetlobe ne bo presegla 340 Lm/W, CREE je v prejšnjih letih dosegel 303Lm/W in vredno je praznovanja, če so rezultati testa točni.
2, Rdeča, zelena in modra kombinacija treh primarnih barv RGB LED, vključno z RGBW-LED itd.
R-LED (rdeča) + G-LED (zelena) + B-LED (modra) Tri LED diode so združene in rdeča, zelena in modra svetloba treh primarnih barv se neposredno mešajo v prostoru in tvorijo belo svetlobo. Da bi na ta način proizvedli visoko učinkovito belo svetlobo, morajo biti najprej LED različnih barv, zlasti zelene LED, viri svetlobe z visokim izkoristkom, ki je približno 69% vidna iz "energetsko bele svetlobe". učinkovitost modrih in rdečih LED je bila zelo visoka, notranja kvantna učinkovitost pa je več kot 90 % oziroma 95 %, vendar je notranja kvantna učinkovitost zelenih LED daleč zadaj. Pojav, da takšna zelena svetloba LED na osnovi GaN ni učinkovita, se imenuje "zelena svetlobna vrzel". Glavni razlog je, da zelena LED ni našla lastnega epitaksialnega materiala. Obstoječi materiali serije fosfor-arzenov nitrid imajo nizko učinkovitost v območju rumeno-zelenega spektra, za izdelavo zelene LED pa se uporablja epitaksialni material rdeče svetlobe ali modre svetlobe. Pri nižjih pogojih gostote toka imajo zelene LED večjo svetlobno učinkovitost kot modra + fosfor zelena svetloba, ker ni izgube pri pretvorbi fosforja. Poroča se, da svetlobni izkoristek doseže 291 Lm/W pri 1 mA. Vendar pa je svetlobni učinek zelene svetlobe, ki ga povzroča učinek Droop, močno zmanjšan pri velikem toku, in ko se gostota toka poveča, je svetlobni učinek hitro znižala. Pri toku 350 mA je svetlobni izkoristek 108 Lm/W, pri pogoju 1 A pa pade svetlobni izkoristek na 66 Lm/W.
Za fosfide skupine III oddajanje svetlobe v zeleni pas postane temeljna ovira za materialni sistem. Spreminjanje sestave AlInGaP povzroči, da sveti zeleno namesto rdeče, oranžno ali rumeno, kar povzroči nezadostno omejitev nosilca zaradi relativno nizke energijske vrzeli materialnega sistema, kar odpravlja učinkovito sevalno rekombinacijo.
V nasprotju s tem je nitride skupine III težje doseči, vendar težava ni nepremostljiva. Pri tem sistemu sta dva dejavnika, ki povzročita zmanjšanje učinkovitosti zaradi razširitve svetlobe v zeleni pas: zunanja kvantna učinkovitost in poslabšanje električne učinkovitosti. Zmanjšanje zunanje kvantne učinkovitosti je posledica dejstva, da ima zelena LED visoko napetost GaN, kar povzroči zmanjšanje stopnje pretvorbe moči. Druga pomanjkljivost je, da se zelena LED zmanjša, ko se poveča gostota vbrizgalnega toka, kar ujame učinek padanja. Učinek Droop se pojavlja tudi pri modrih LED, vendar je še pomembnejši pri zelenih LED, kar povzroči nižje obratovalne tokove. Vendar obstaja veliko razlogov za vzrok za učinek padanja, ne le Augerjeva spojina, ampak tudi napačna namestitev, prelivanje nosilca ali uhajanje elektronov. Slednji je okrepljen z visokonapetostnim notranjim električnim poljem.
Torej, način za izboljšanje svetlobne učinkovitosti zelenih LED: na eni strani, kako zmanjšati Droop učinek pod obstoječimi epitaksialnimi materialnimi pogoji za povečanje svetlobne učinkovitosti; drugi vidik, pretvorba fotoluminiscence modre LED in zelenega fosforja oddaja zeleno svetlobo. Metoda lahko pridobi visoko učinkovito zeleno svetlobo in teoretično lahko doseže učinek bele svetlobe, višji od trenutnega, ki pripada nespontani zeleni svetlobi, in barvna čistost, ki jo povzroči spektralna širitev, se zmanjša, kar je neugodno za zaslon, vendar za navadno. Z osvetlitvijo ni težav. Učinek zelene svetlobe, pridobljen s to metodo, ima možnost več kot 340 Lm/W, vendar še vedno ne preseže 340 Lm/W po kombiniranju bele svetlobe. Tretjič, nadaljujte z raziskovanjem in poiščite lasten epitaksialni material, samo na ta način obstaja upanje, da bo bela svetloba, ki jo kombinirajo rdeče, zelene in modre tri primarne barve LED, lahko pridobila več zelene svetlobe kot 340 Lm/w. višja od meje svetlobne učinkovitosti bele LED LED tipa blue chip 340 Lm/W.
3.UV LED čip + tri osnovne barve fosforne luči
Glavna inherentna napaka zgornjih dveh belih LED je neenakomerna prostorska porazdelitev svetilnosti in barvnosti. Ultravijolična svetloba ni vidna človeškemu očesu. Torej, ko ultravijolično svetlobo odda čip, jo absorbirajo trije primarni barvni fosforji inkapsulacijske plasti, fotoluminiscenca fosforja pa se pretvori v belo svetlobo, ki se nato oddaja v prostor. To je njena največja prednost, saj tako kot klasične fluorescenčne sijalke nima prostorske barvne neenakomernosti. Vendar pa teoretični svetlobni učinek ultravijolične bele LED svetlobe tipa čipa ne more biti višji od teoretične vrednosti bele svetlobe tipa modrega čipa in je manj verjetno, da bo višji od teoretične vrednosti bele svetlobe tipa RGB. Vendar pa je le z razvojem visoko učinkovitih trikromatskih fosforjev, primernih za vzbujanje ultravijolične svetlobe, mogoče pridobiti bele LED diode ultravijolične svetlobe, ki so blizu ali celo bolj učinkovite od trenutnih dveh belih LED. Bližje kot so ultravijolične LED diode z modro svetlobo, večja kot so srednjevalovne in kratkovalovne ultravijolične bele LED diode, tem bolj je nemogoče.