روشنی کے لیے سفید ایل ای ڈی کے لیے اہم تکنیکی راستوں کا تجزیہ
سفید ایل ای ڈی کی اقسام: روشنی کے لیے سفید ایل ای ڈی کے اہم تکنیکی راستے یہ ہیں: 1 نیلی ایل ای ڈی + فاسفر قسم؛ 2RGB ایل ای ڈی کی قسم؛ 3 الٹرا وایلیٹ ایل ای ڈی + فاسفر کی قسم
1. بلیو ایل ای ڈی چپ + پیلے سبز فاسفر کی قسم میں ملٹی کلر فاسفر ڈیریویٹیو شامل ہے
پیلے رنگ کی سبز فاسفر کی تہہ ایل ای ڈی چپ کی نیلی روشنی کے ایک حصے کو جذب کرتی ہے تاکہ فوٹو لومینیسینس پیدا ہو، اور ایل ای ڈی چپ سے نکلنے والی نیلی روشنی کا دوسرا حصہ فاسفر کی تہہ کو منتقل کرتا ہے اور فاسفر کے ذریعے خارج ہونے والی پیلے رنگ کی سبز روشنی کے ساتھ مل جاتا ہے۔ خلا میں مختلف پوائنٹس، اور سرخ، سبز اور نیلی روشنی مل کر سفید روشنی بناتی ہے۔ اس طرح، بیرونی کوانٹم افادیت میں سے کسی ایک کی فوٹولومینیسینس کنورژن افادیت کی اعلیٰ ترین نظریاتی قدر 75% سے زیادہ نہیں ہوگی۔ اور چپ luminescence کے نکالنے کی شرح صرف 70% تک پہنچ سکتی ہے، لہذا نظریاتی طور پر، نیلی روشنی سفید ہے۔ LED لائٹ کی کارکردگی 340 Lm/W سے زیادہ نہیں ہوگی، CREE پچھلے سالوں میں 303Lm/W تک پہنچ گئی ہے، اور اگر ٹیسٹ کے نتائج درست ہیں تو یہ جشن منانے کے قابل ہے۔
2، سرخ، سبز اور نیلے رنگ کے تین بنیادی رنگوں کا مجموعہ RGB LED قسم بشمول RGBW-LED قسم وغیرہ۔
R-LED (سرخ) + G-LED (سبز) + B- LED (نیلے) تینوں LEDs کو ملایا جاتا ہے، اور تین بنیادی رنگوں کی سرخ، سبز اور نیلی روشنی کو براہ راست خلا میں ملا کر سفید روشنی بنتی ہے۔ اس طرح اعلیٰ کارکردگی والی سفید روشنی پیدا کرنے کے لیے، سب سے پہلے، مختلف رنگوں کی ایل ای ڈیز، خاص طور پر سبز ایل ای ڈی، اعلیٰ کارکردگی والے روشنی کے ذرائع ہونے چاہئیں، جو تقریباً 69 فیصد "انرجی وائٹ لائٹ" سے دکھائی دیتی ہے۔ نیلے اور سرخ ایل ای ڈی کی افادیت بہت زیادہ رہی ہے، اور اندرونی کوانٹم کارکردگی بالترتیب 90% اور 95% سے زیادہ ہے، لیکن سبز ایل ای ڈی کی اندرونی کوانٹم کارکردگی بہت پیچھے ہے۔ یہ رجحان کہ اس طرح کی GaN پر مبنی ایل ای ڈی گرین لائٹ موثر نہیں ہے اسے "گرین لائٹ گیپ" کہا جاتا ہے۔ اس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ سبز ایل ای ڈی کو اپنا اپیٹیکسیل مواد نہیں ملا ہے۔ موجودہ فاسفورس آرسینک نائٹرائڈ سیریز کے مواد کی کارکردگی پیلے سبز رنگ کے اسپیکٹرم کی حد میں کم ہے، اور سبز ایل ای ڈی بنانے کے لیے سرخ روشنی یا نیلی روشنی کے ایپیٹیکسیل مواد کا استعمال کیا جاتا ہے۔ کم موجودہ کثافت کے حالات میں، سبز ایل ای ڈی میں فاسفر کی تبدیلی کے نقصان کی وجہ سے نیلی + فاسفور سبز روشنی سے زیادہ چمکیلی افادیت ہوتی ہے۔ یہ اطلاع دی جاتی ہے کہ برائٹ کارکردگی 1 mA پر 291 Lm/W تک پہنچ جاتی ہے۔ تاہم، Droop اثر کی وجہ سے ہونے والی سبز روشنی کا روشنی کا اثر بڑے کرنٹ پر بہت کم ہو جاتا ہے، اور جب کرنٹ کی کثافت بڑھ جاتی ہے تو روشنی کا اثر ہوتا ہے۔ تیزی سے کم. 350 mA کے کرنٹ پر، برائٹ کارکردگی 108 Lm/W ہے، اور 1 A کی حالت میں، چمکیلی کارکردگی 66 Lm/W تک گر جاتی ہے۔
گروپ III فاسفائیڈز کے لیے، سبز بینڈ میں روشنی کا اخراج مادی نظام کے لیے ایک بنیادی رکاوٹ بن جاتا ہے۔ AlInGaP کی ترکیب کو تبدیل کرنے سے یہ سرخ، نارنجی یا پیلے رنگ کی بجائے سبز ہو جاتا ہے — جس کی وجہ سے مادی نظام کے نسبتاً کم توانائی کے فرق کی وجہ سے کیریئر کی ناکافی قید ہوتی ہے، جس سے موثر ریڈی ایٹو دوبارہ ملاپ کا خاتمہ ہوتا ہے۔
اس کے برعکس، گروپ III نائٹرائڈز کو حاصل کرنا زیادہ مشکل ہے، لیکن مشکل ناقابل تسخیر نہیں ہے۔ اس نظام کے ساتھ، گرین بینڈ میں روشنی کی توسیع کی وجہ سے کارکردگی میں کمی کا سبب بننے والے دو عوامل ہیں: بیرونی کوانٹم کارکردگی اور برقی کارکردگی کا انحطاط۔ بیرونی کوانٹم کارکردگی میں کمی کا نتیجہ اس حقیقت سے نکلتا ہے کہ سبز ایل ای ڈی میں GaN کا زیادہ فارورڈ وولٹیج ہوتا ہے، جس کی وجہ سے بجلی کی تبدیلی کی شرح کم ہوتی ہے۔ دوسرا نقصان یہ ہے کہ انجیکشن کرنٹ کی کثافت بڑھنے کے ساتھ ہی سبز ایل ای ڈی کم ہو جاتی ہے، جو ڈراپ اثر سے پھنس جاتی ہے۔ ڈراپ اثر نیلے ایل ای ڈی میں بھی ظاہر ہوتا ہے، لیکن یہ سبز ایل ای ڈی میں اور بھی زیادہ اہم ہے، جس کے نتیجے میں آپریٹنگ کرنٹ کم ہوتے ہیں۔ تاہم، ڈراپ اثر کی وجہ کی بہت سی وجوہات ہیں، نہ صرف Auger کمپاؤنڈ، بلکہ غلط جگہ، کیریئر اوور فلو یا الیکٹران کا رساو بھی۔ مؤخر الذکر کو ہائی وولٹیج کے اندرونی برقی میدان سے بڑھایا جاتا ہے۔
لہذا، سبز ایل ای ڈی کی چمکیلی افادیت کو بہتر بنانے کا طریقہ: ایک طرف، روشنی کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے موجودہ ایپیٹیکسیل مادی حالات کے تحت ڈراپ اثر کو کیسے کم کیا جائے؛ دوسرا پہلو، نیلی ایل ای ڈی کے فوٹو لومینیسینس کی تبدیلی کے علاوہ سبز فاسفر سبز روشنی کو خارج کرتا ہے، یہ طریقہ اعلی کارکردگی والی سبز روشنی حاصل کر سکتا ہے، اور نظریاتی طور پر موجودہ سفید روشنی کے اثر سے زیادہ حاصل کر سکتا ہے، جس کا تعلق غیر بے ساختہ سبز روشنی سے ہے، اور اسپیکٹرل وسیع ہونے کی وجہ سے رنگ کی پاکیزگی کم ہو جاتی ہے، جو ڈسپلے کے لیے ناگوار ہے، لیکن عام کے لیے روشنی میں کوئی مسئلہ نہیں ہے۔ اس طریقہ سے حاصل ہونے والے سبز روشنی کے اثر میں 340 Lm/W سے زیادہ ہونے کا امکان ہے، لیکن یہ سفید روشنی کو ملانے کے بعد بھی 340 Lm/W سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔ تیسرا، تحقیق جاری رکھیں اور اس کے اپنے اپیٹیکسیل مواد کو تلاش کریں، صرف اس طرح سے، امید ہے کہ 340 Lm/w سے زیادہ سبز روشنی حاصل کرنے سے، سرخ، سبز اور نیلے رنگ کے تین بنیادی رنگوں کے ساتھ مل کر سفید روشنی ہو سکتی ہے۔ نیلی چپ قسم کی سفید ایل ای ڈی 340 Lm/W کی روشنی کی کارکردگی کی حد سے زیادہ۔
3. یووی ایل ای ڈی چپ + تین بنیادی رنگ فاسفر لائٹ
مندرجہ بالا دو سفید ایل ای ڈی کی بنیادی موروثی خرابی روشنی اور رنگت کی غیر مساوی مقامی تقسیم ہے۔ الٹرا وائلٹ روشنی انسانی آنکھ سے نظر نہیں آتی۔ لہٰذا، چپ سے الٹرا وائلٹ روشنی کے خارج ہونے کے بعد، یہ انکیپسولیٹنگ پرت کے تین بنیادی رنگ کے فاسفورس کے ذریعے جذب ہو جاتی ہے، اور فاسفور کی فوٹولومینیسینس سفید روشنی میں تبدیل ہو جاتی ہے، جو پھر خلا میں خارج ہوتی ہے۔ یہ اس کا سب سے بڑا فائدہ ہے، بالکل روایتی فلوروسینٹ لیمپ کی طرح، اس میں مقامی رنگ کی ناہمواری نہیں ہے۔ تاہم، الٹرا وائلٹ چپ قسم کی سفید ایل ای ڈی کی نظریاتی روشنی کا اثر نیلی چپ قسم کی سفید روشنی کی نظریاتی قدر سے زیادہ نہیں ہو سکتا، اور یہ آر جی بی قسم کی سفید روشنی کی نظریاتی قدر سے کم ہونے کا امکان کم ہے۔ تاہم، یہ صرف الٹرا وائلٹ لائٹ ایکسائٹیشن کے لیے موزوں اعلیٰ کارکردگی والے ٹرائی کرومیٹک فاسفورس کی ترقی کے ذریعے ہی ہے کہ الٹرا وائلٹ لائٹ قسم کی سفید ایل ای ڈی حاصل کرنا ممکن ہے جو موجودہ دو سفید ایل ای ڈیز کے قریب یا اس سے بھی زیادہ کارآمد ہیں۔ بلیو لائٹ الٹرا وائلٹ ایل ای ڈیز کے جتنا قریب، امکان اتنا ہی زیادہ درمیانی لہر اور شارٹ ویو الٹراوائلٹ قسم کی سفید ایل ای ڈیز زیادہ ناممکن ہیں۔