Aydınlatma için beyaz LED'lere yönelik ana teknik rotaların analizi
Beyaz LED türleri: Aydınlatma amaçlı beyaz LED'lerin ana teknik yolları şunlardır: 1 mavi LED + fosfor türü; 2RGB LED tipi; 3 ultraviyole LED + fosfor tipi
1. Mavi-LED çip + sarı-yeşil fosfor tipi çok renkli fosfor türevi içerir
Sarı-yeşil fosfor katmanı, fotolüminesans oluşturmak için LED çipinin mavi ışığının bir kısmını emer ve LED çipinden gelen mavi ışığın diğer kısmı, fosfor katmanını iletir ve fosforun yaydığı sarı-yeşil ışıkla birleşir. uzayın çeşitli noktalarında kırmızı, yeşil ve mavi ışık karışarak beyaz ışığı oluşturur; Bu sayede dış kuantum verimlerinden birinin fotolüminesans dönüşüm veriminin en yüksek teorik değeri %75'i geçmeyecektir; ve çip lüminesansının ekstraksiyon oranı yalnızca yaklaşık %70'e ulaşabilir, dolayısıyla teorik olarak mavi ışık beyazdır. LED ışık verimliliği 340 Lm/W'ı geçmeyecek, CREE önceki yıllarda 303 Lm/W'a ulaşmıştı ve test sonuçlarının doğru olup olmadığını kutlamaya değer.
2, Kırmızı, yeşil ve mavi üç ana renk kombinasyonu RGBW-LED tipi vb. dahil olmak üzere RGB LED tipi.
R-LED (kırmızı) + G-LED (yeşil) + B- LED (mavi) Üç LED birleştirilir ve üç ana rengin kırmızı, yeşil ve mavi ışığı, beyaz ışık oluşturmak üzere uzayda doğrudan karıştırılır. Bu şekilde yüksek verimli beyaz ışık üretebilmek için öncelikle çeşitli renkteki LED'lerin, özellikle de yeşil LED'lerin, "enerji beyaz ışığı"ndan yaklaşık %69'u görülebilen yüksek verimli ışık kaynakları olması gerekir. mavi ve kırmızı LED'lerin etkinliği çok yüksek olmuştur ve dahili kuantum verimliliği sırasıyla %90 ve %95'in üzerindedir, ancak yeşil LED'lerin dahili kuantum verimliliği çok geridedir. Bu tür GaN tabanlı LED yeşil ışığın verimli olmaması olgusuna "yeşil ışık boşluğu" adı verilir. Bunun temel nedeni yeşil LED'in kendi epitaksiyel malzemesini bulamamasıdır. Mevcut fosfor-arsenik nitrür serisi malzemeler sarı-yeşil spektrum aralığında düşük verimliliğe sahiptir ve yeşil LED'i yapmak için kırmızı ışık veya mavi ışık epitaksiyel malzemesi kullanılır. Düşük akım yoğunluğu koşullarında, yeşil LED'ler, fosfor dönüşüm kaybı olmadığından mavi + fosfor yeşil ışığa göre daha yüksek ışık verimliliğine sahiptir. Işık veriminin 1 mA'de 291 Lm/W'a ulaştığı bildiriliyor. Ancak büyük bir akımda Droop etkisinden kaynaklanan yeşil ışığın ışık etkisi büyük ölçüde azalıyor, akım yoğunluğu arttığında ise ışık etkisi azalıyor. hızla indirildi. 350 mA akımda ışık verimliliği 108 Lm/W olup, 1 A koşulunda ışık verimliliği 66 Lm/W'a düşer.
Grup III fosfitler için yeşil banda ışık yayan malzeme sistemi için temel bir engel haline gelir. AlInGaP'nin bileşiminin değiştirilmesi, onun kırmızı, turuncu veya sarı yerine yeşil renkte parlamasına neden olur; malzeme sisteminin nispeten düşük enerji boşluğu nedeniyle yetersiz taşıyıcı hapsine neden olur ve etkili ışınımsal rekombinasyonu ortadan kaldırır.
Buna karşılık, Grup III nitrürlerin elde edilmesi daha zordur, ancak bu zorluk aşılamaz değildir. Bu sistemle ışığın yeşil banda yayılması nedeniyle verimliliğin düşmesine neden olan iki faktör şunlardır: dış kuantum verimliliği ve elektriksel verimin bozulması. Dış kuantum verimliliğindeki azalma, yeşil LED'in yüksek GaN ileri voltajına sahip olmasından kaynaklanmaktadır, bu da güç dönüşüm oranının düşmesine neden olmaktadır. İkinci dezavantaj, düşüş etkisi tarafından sıkışan enjeksiyon akımı yoğunluğu arttıkça yeşil LED'in azalmasıdır. Droop etkisi mavi LED'lerde de görülür, ancak yeşil LED'lerde daha da önemlidir ve daha düşük çalışma akımlarına neden olur. Ancak sarkma etkisinin nedeninin sadece Auger bileşiği değil aynı zamanda yanlış yerleşim, taşıyıcı taşması veya elektron sızıntısı gibi birçok nedeni vardır. İkincisi, yüksek voltajlı bir dahili elektrik alanı ile güçlendirilir.
Bu nedenle, yeşil LED'lerin ışıksal etkinliğini artırmanın yolu: Bir yandan, ışık verimliliğini artırmak için mevcut epitaksiyel malzeme koşulları altında Droop etkisinin nasıl azaltılacağı; ikinci özellik, mavi LED artı yeşil fosforun fotolüminesans dönüşümü yeşil ışık yayar, Yöntem yüksek verimli yeşil ışık elde edebilir ve teorik olarak kendiliğinden olmayan yeşil ışığa ait mevcut beyaz ışık etkisinden daha yüksek sonuçlar elde edebilir, ve spektral genişlemeden kaynaklanan renk saflığı azalır, bu da görüntü açısından sakıncalıdır ancak sıradan aydınlatmada herhangi bir sorun yoktur. Bu yöntemle elde edilen yeşil ışık efektinin 340 Lm/W'dan fazla olma ihtimali vardır ancak beyaz ışık birleştirildiğinde yine de 340 Lm/W'ı geçmemektedir. Üçüncüsü, araştırmaya devam edin ve kendi epitaksiyel malzemesini bulun, ancak bu şekilde 340 Lm/w'den daha fazla yeşil ışık elde ederek kırmızı, yeşil ve mavi üç ana renkli LED'lerin bir araya getirdiği beyaz ışığın elde edilebileceği umudu vardır. mavi çip tipi beyaz LED'in ışık verimliliği sınırından daha yüksek 340 Lm/ W.
3.UV LED çipi + üç ana renkli fosfor ışığı
Yukarıdaki iki beyaz LED'in ana doğal kusuru, parlaklık ve renkliliğin eşit olmayan uzaysal dağılımıdır. Ultraviyole ışık insan gözüyle görülmez. Bu nedenle, ultraviyole ışık çipten yayıldıktan sonra, kapsülleyici katmanın üç ana renk fosforu tarafından emilir ve fosforun fotolüminesansı beyaz ışığa dönüştürülür ve bu daha sonra boşluğa yayılır. Bu onun en büyük avantajıdır, tıpkı geleneksel floresan lambalar gibi mekansal renk eşitsizliğine sahip değildir. Ancak ultraviyole çip tipi beyaz LED'in teorik ışık etkisi, mavi çip tipi beyaz ışığın teorik değerinden daha yüksek olamaz ve RGB tipi beyaz ışığın teorik değerinden daha yüksek olma ihtimali daha azdır. Bununla birlikte, mevcut iki beyaz LED'e yakın veya hatta ondan daha verimli olan ultraviyole ışık tipi beyaz LED'lerin elde edilmesi, yalnızca ultraviyole ışık uyarımına uygun yüksek verimli trikromatik fosforların geliştirilmesi yoluyla mümkündür. Mavi ışıklı ultraviyole LED'lere ne kadar yakınsa olasılık Orta dalga ve kısa dalga ultraviyole tipi beyaz LED'ler ne kadar büyükse o kadar imkansızdır.