การวิเคราะห์เส้นทางทางเทคนิคหลักสำหรับไฟ LED สีขาวสำหรับการให้แสงสว่าง
ประเภท LED สีขาว: เส้นทางทางเทคนิคหลักสำหรับไฟ LED สีขาวสำหรับการให้แสงสว่างคือ: LED สีน้ำเงิน 1 ดวง + ประเภทฟอสเฟอร์; ประเภท LED 2RGB; 3 อัลตราไวโอเลต LED + ประเภทฟอสเฟอร์
1. ชิป Blue-LED + ประเภทฟอสเฟอร์สีเหลืองสีเขียวรวมถึงอนุพันธ์ของฟอสเฟอร์หลายสี
ชั้นฟอสเฟอร์สีเหลืองเขียวดูดซับส่วนหนึ่งของแสงสีน้ำเงินของชิป LED เพื่อสร้างโฟโตลูมิเนสเซนซ์ และอีกส่วนหนึ่งของแสงสีน้ำเงินจากชิป LED จะส่งผ่านชั้นฟอสเฟอร์และมาบรรจบกับแสงสีเหลืองเขียวที่ปล่อยออกมาจากฟอสเฟอร์ที่ จุดต่างๆ ในอวกาศ และแสงสีแดง เขียว และน้ำเงินผสมกันจนเกิดเป็นแสงสีขาว ด้วยวิธีนี้ ค่าทางทฤษฎีสูงสุดของประสิทธิภาพการแปลงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกตัวใดตัวหนึ่งจะไม่เกิน 75% และอัตราการสกัดของชิปเรืองแสงสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 70% เท่านั้น ดังนั้นตามทฤษฎีแล้ว แสงสีน้ำเงินจะเป็นสีขาว ประสิทธิภาพแสง LED จะไม่เกิน 340 Lm/W, CREE สูงถึง 303 Lm/W ในปีก่อนๆ และควรค่าแก่การเฉลิมฉลองหากผลการทดสอบถูกต้อง
2, สีแดง, สีเขียวและสีน้ำเงินผสมสีหลักสามสีประเภท RGB LED รวมถึงประเภท RGBW-LED ฯลฯ
R-LED (สีแดง) + G-LED (สีเขียว) + B- LED (สีน้ำเงิน) ไฟ LED ทั้งสามดวงถูกรวมเข้าด้วยกัน และแสงสีแดง เขียว และน้ำเงินของแม่สีทั้งสามสีจะผสมกันโดยตรงในอวกาศเพื่อสร้างแสงสีขาว ในการผลิตแสงสีขาวประสิทธิภาพสูงในลักษณะนี้ อันดับแรก ไฟ LED ที่มีสีต่างๆ โดยเฉพาะไฟ LED สีเขียว จะต้องเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งประมาณ 69% มองเห็นได้จาก "แสงสีขาวพลังงาน" ปัจจุบัน ประสิทธิภาพของ LED สีน้ำเงินและสีแดงนั้นสูงมาก และประสิทธิภาพควอนตัมภายในนั้นมากกว่า 90% และ 95% ตามลำดับ แต่ประสิทธิภาพควอนตัมภายในของ LED สีเขียวนั้นยังตามหลังอยู่มาก ปรากฏการณ์ที่ไฟสีเขียว LED ที่ใช้ GaN ดังกล่าวไม่มีประสิทธิภาพเรียกว่า "ช่องว่างของแสงสีเขียว" สาเหตุหลักคือ LED สีเขียวไม่พบวัสดุ epitaxis ของตัวเอง วัสดุซีรีส์ฟอสฟอรัส-สารหนูไนไตรด์ที่มีอยู่มีประสิทธิภาพต่ำในช่วงสเปกตรัมสีเหลืองสีเขียว และใช้วัสดุ epitaxial แสงสีแดงหรือสีน้ำเงินเพื่อสร้าง LED สีเขียว ที่สภาวะความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า ไฟ LED สีเขียวจะมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่าแสงสีน้ำเงิน + สีเขียวฟอสเฟอร์ เนื่องจากไม่มีการสูญเสียการแปลงฟอสเฟอร์ มีรายงานว่าประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงถึง 291 Lm/W ที่ 1 mA อย่างไรก็ตาม เอฟเฟกต์แสงของแสงสีเขียวที่เกิดจากเอฟเฟกต์ Droop จะลดลงอย่างมากที่กระแสขนาดใหญ่ และเมื่อความหนาแน่นของกระแสเพิ่มขึ้น เอฟเฟกต์แสงจะ ลดลงอย่างรวดเร็ว ที่กระแสไฟฟ้า 350 mA ประสิทธิภาพการส่องสว่างคือ 108 Lm/W และภายใต้สภาวะ 1 A ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะลดลงเหลือ 66 Lm/W
สำหรับฟอสไฟด์กลุ่ม III การเปล่งแสงไปยังแถบสีเขียวจะกลายเป็นอุปสรรคพื้นฐานต่อระบบวัสดุ การเปลี่ยนองค์ประกอบของ AlInGaP จะทำให้เรืองแสงเป็นสีเขียวแทนที่จะเป็นสีแดง สีส้ม หรือสีเหลือง ทำให้เกิดการกักตัวพาหะไม่เพียงพอเนื่องจากช่องว่างพลังงานที่ค่อนข้างต่ำของระบบวัสดุ จึงขจัดการรวมตัวกันใหม่ของรังสีที่มีประสิทธิผล
ในทางตรงกันข้าม ไนไตรด์กลุ่มที่ 3 นั้นทำได้ยากกว่า แต่ความยากลำบากนั้นก็ผ่านไม่ได้ ด้วยระบบนี้ ปัจจัยสองประการที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงเนื่องจากการขยายแสงเข้าไปในแถบสีเขียว ได้แก่ ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกและการเสื่อมประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกที่ลดลงเป็นผลมาจากการที่ LED สีเขียวมีแรงดันไปข้างหน้าสูงของ GaN ซึ่งทำให้อัตราการแปลงพลังงานลดลง ข้อเสียประการที่สองคือ LED สีเขียวจะลดลงเมื่อความหนาแน่นของกระแสการฉีดเพิ่มขึ้น ซึ่งถูกกักไว้โดยเอฟเฟกต์การตก เอฟเฟ็กต์ Droop ยังปรากฏใน LED สีน้ำเงิน แต่จะมีความสำคัญมากกว่าใน LED สีเขียว ส่งผลให้กระแสไฟในการทำงานลดลง อย่างไรก็ตาม มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้เกิดเอฟเฟกต์การตก ไม่เพียงแต่สารประกอบของสว่านเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการวางผิดตำแหน่ง สารพาหะล้น หรือการรั่วไหลของอิเล็กตรอน หลังได้รับการปรับปรุงด้วยสนามไฟฟ้าแรงสูงภายใน
ดังนั้น วิธีปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของไฟ LED สีเขียว: ในด้านหนึ่ง วิธีลดเอฟเฟกต์ Droop ภายใต้สภาวะวัสดุ epitaxis ที่มีอยู่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแสง ด้านที่สองการแปลงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของ LED สีน้ำเงินบวกกับสารเรืองแสงสีเขียวจะปล่อยแสงสีเขียว วิธีการนี้สามารถได้รับแสงสีเขียวที่มีประสิทธิภาพสูง และในทางทฤษฎีสามารถบรรลุผลที่สูงกว่าเอฟเฟกต์แสงสีขาวในปัจจุบันซึ่งเป็นของแสงสีเขียวที่ไม่เกิดขึ้นเอง และความบริสุทธิ์ของสีที่เกิดจากการขยายสเปกตรัมลดลงซึ่งไม่เป็นผลดีต่อการแสดงผล แต่สำหรับธรรมดา ไม่มีปัญหาเรื่องแสงสว่าง เอฟเฟกต์แสงสีเขียวที่ได้จากวิธีนี้มีความเป็นไปได้ที่จะมีมากกว่า 340 Lm/W แต่ก็ยังไม่เกิน 340 Lm/W หลังจากรวมแสงสีขาวแล้ว ประการที่สาม ดำเนินการวิจัยต่อไปและค้นหาวัสดุ epitaxis ของตัวเองเท่านั้น ด้วยวิธีนี้ มีความหวังว่าเมื่อได้รับแสงสีเขียวมากกว่า 340 Lm/w แสงสีขาวที่รวมกับไฟ LED สีหลักสามสีแดง เขียว และน้ำเงินอาจเป็น สูงกว่าขีดจำกัดประสิทธิภาพแสงของ LED สีขาวชนิดชิปสีน้ำเงิน 340 Lm/ W
3.UV LED ชิป + แสงฟอสเฟอร์สีหลักสามสี
ข้อบกพร่องหลักโดยธรรมชาติของไฟ LED สีขาวสองตัวข้างต้นคือการกระจายความส่องสว่างและความเป็นสีเชิงพื้นที่ไม่สม่ำเสมอ แสงอัลตราไวโอเลตไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ ดังนั้น หลังจากที่แสงอัลตราไวโอเลตถูกปล่อยออกมาจากชิป มันจะถูกดูดซับโดยฟอสเฟอร์สีหลักสามตัวของชั้นที่ห่อหุ้ม และโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของฟอสเฟอร์จะถูกแปลงเป็นแสงสีขาว ซึ่งจากนั้นจะถูกปล่อยออกสู่อวกาศ นี่เป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุด เช่นเดียวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป ที่ไม่มีสีเชิงพื้นที่ไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เอฟเฟกต์แสงทางทฤษฎีของไฟ LED สีขาวประเภทชิปอัลตราไวโอเลตไม่สามารถสูงกว่าค่าทางทฤษฎีของแสงสีขาวประเภทชิปสีน้ำเงินได้ และมีโอกาสน้อยที่จะสูงกว่าค่าทางทฤษฎีของแสงสีขาวประเภท RGB อย่างไรก็ตาม มีเพียงการพัฒนาฟอสเฟอร์ไตรโครมาติกประสิทธิภาพสูงที่เหมาะสำหรับการกระตุ้นแสงอัลตราไวโอเลตเท่านั้นจึงจะเป็นไปได้ที่จะได้รับไฟ LED สีขาวประเภทแสงอัลตราไวโอเลตที่ใกล้เคียงหรือมีประสิทธิภาพมากกว่าไฟ LED สีขาวสองตัวในปัจจุบัน ยิ่งใกล้กับไฟ LED อัลตราไวโอเลตแสงสีฟ้า ความเป็นไปได้ ยิ่งไฟ LED สีขาวประเภทอัลตราไวโอเลตคลื่นกลางและคลื่นสั้นมีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งเป็นไปไม่ได้มากขึ้นเท่านั้น