Аналіз основних технічних маршрутів білих світлодіодів для освітлення
Типи білих світлодіодів: основні технічні маршрути для білих світлодіодів для освітлення: 1 синій світлодіод + тип люмінофора; світлодіодний тип 2RGB; 3 ультрафіолетові світлодіоди + люмінофор типу
1. Синій світлодіодний чіп + жовто-зелений тип люмінофора включає багатоколірну похідну люмінофору
Жовто-зелений шар люмінофора поглинає частину синього світла світлодіодного чіпа для створення фотолюмінесценції, а інша частина синього світла від світлодіодного чіпа пропускає люмінофорний шар і зближується з жовто-зеленим світлом, випромінюваним люмінофором на різні точки в просторі, а червоне, зелене та синє світло змішується, утворюючи біле світло; Таким чином, найвище теоретичне значення ефективності перетворення фотолюмінесценції однієї із зовнішніх квантових ефективностей не перевищуватиме 75%; і швидкість вилучення люмінесценції чіпа може досягати лише близько 70%, тому теоретично синє світло є білим. Ефективність світлодіодів не перевищуватиме 340 Лм/Вт, CREE досягав 303 Лм/Вт у попередні роки, і це варто відсвяткувати, якщо результати випробувань точні.
2, комбінація трьох основних кольорів червоного, зеленого та синього типу RGB LED, включаючи тип RGBW-LED тощо.
R-LED (червоний) + G-LED (зелений) + B-LED (синій) Три світлодіоди поєднуються, і червоний, зелений і синій світло трьох основних кольорів безпосередньо змішуються в просторі, утворюючи біле світло. Щоб виробляти високоефективне біле світло таким чином, перш за все, світлодіоди різних кольорів, особливо зелені світлодіоди, повинні бути високоефективними джерелами світла, яке становить близько 69% видимості від «енергетичного білого світла». На даний момент ефективність синіх і червоних світлодіодів була дуже високою, а внутрішня квантова ефективність становить понад 90% і 95% відповідно, але внутрішня квантова ефективність зелених світлодіодів значно відстає. Явище, коли таке світлодіодне зелене світло на основі GaN є неефективним, називається «проміжком зеленого світла». Основна причина полягає в тому, що зелений світлодіод не знайшов власного епітаксійного матеріалу. Існуючі матеріали серії нітриду фосфору та миш’яку мають низьку ефективність у жовто-зеленому діапазоні спектру, і для виготовлення зеленого світлодіода використовується епітаксіальний матеріал червоного або синього світла. За умов нижчої щільності струму зелені світлодіоди мають вищу світловіддачу, ніж синє + люмінофорне зелене світло, оскільки немає втрат при перетворенні люмінофора. Повідомляється, що світлова ефективність досягає 291 Лм/Вт при 1 мА. Однак світловий ефект зеленого світла, спричинений ефектом Дропа, значно зменшується при великому струмі, а коли щільність струму збільшується, світловий ефект є швидко опускається. При струмі 350 мА світлова ефективність становить 108 Лм/Вт, а за умови 1 А світлова ефективність падає до 66 Лм/Вт.
Для фосфідів III групи випромінювання світла до зеленої смуги стає фундаментальним бар’єром для матеріальної системи. Зміна складу AlInGaP змушує його світитися зеленим, а не червоним, помаранчевим або жовтим, що спричиняє недостатнє утримання носіїв через відносно низьку енергетичну щілину матеріальної системи, усуваючи ефективну радіаційну рекомбінацію.
Навпаки, нітриди групи III отримати складніше, але труднощі не є непереборними. У цій системі два фактори, які спричиняють зниження ефективності через поширення світла в зелену смугу: зовнішня квантова ефективність і погіршення електричної ефективності. Зменшення зовнішньої квантової ефективності є наслідком того, що зелений світлодіод має високу пряму напругу GaN, що спричиняє зниження швидкості перетворення потужності. Другий недолік полягає в тому, що зелений світлодіод зменшується зі збільшенням щільності інжекційного струму, який затримується ефектом падіння. Ефект падіння також проявляється в синіх світлодіодах, але він ще більш важливий у зелених світлодіодах, що призводить до менших робочих струмів. Однак існує багато причин, що зумовлюють ефект спаду, не лише сполука Оже, але й неправильне розташування, переповнення носія або витік електронів. Останнє посилюється внутрішнім електричним полем високої напруги.
Таким чином, шляхи покращення світлової ефективності зелених світлодіодів: з одного боку, як зменшити ефект падіння за існуючих умов епітаксійного матеріалу для підвищення світлової ефективності; другий аспект, перетворення фотолюмінесценції синього світлодіода плюс зелений люмінофор випромінює зелене світло. Метод може отримати високоефективне зелене світло, і теоретично можна досягти більшого, ніж поточний ефект білого світла, який належить до неспонтанного зеленого світла, і чистота кольору, викликана спектральним розширенням, зменшується, що є несприятливим для дисплея, але для звичайного. Проблеми з освітленням відсутні. Ефект зеленого світла, отриманий цим методом, може перевищувати 340 Лм/Вт, але він все ще не перевищує 340 Лм/Вт після комбінування білого світла. По-третє, продовжуйте дослідження та знаходьте власний епітаксіальний матеріал, лише таким чином є надія, що, отримавши більше зеленого світла, ніж 340 Лм/Вт, біле світло, поєднане червоним, зеленим і синім світлодіодами трьох основних кольорів, може бути вище межі світлової ефективності білого світлодіода типу блакитного чіпа 340 Лм/Вт.
3. УФ-світлодіодний чіп + три основні кольори фосфорного світла
Основним властивим недоліком вищевказаних двох білих світлодіодів є нерівномірний просторовий розподіл яскравості та кольоровості. Ультрафіолетове світло не видно людському оку. Таким чином, після випромінювання ультрафіолетового світла чіпом воно поглинається трьома основними кольоровими люмінофорами інкапсулюючого шару, а фотолюмінесценція люмінофора перетворюється на біле світло, яке потім випромінюється в простір. Це його найбільша перевага, як і традиційні люмінесцентні лампи, він не має просторової нерівномірності кольору. Проте теоретичний світловий ефект білого світлодіода типу ультрафіолетового чіпа не може бути вищим за теоретичне значення білого світла типу синього чіпа, і менш імовірно, що він буде вищим за теоретичне значення білого світла типу RGB. Однак лише завдяки розробці високоефективних трихроматичних люмінофорів, придатних для збудження ультрафіолетового світла, можна отримати білі світлодіоди типу ультрафіолетового світла, які є близькими або навіть більш ефективними, ніж два нинішніх білих світлодіоди. Чим ближче до ультрафіолетових світлодіодів із синім світлом, тим більше неможливо.