Видове бели светодиодиОсновните технически подходи за използване на бели светодиоди за осветление са: ① Син светодиод + фосфорен тип; ②Тип RGB LED③ Ултравиолетов LED + фосфорен тип.

1. Синя светлина – LED чип + жълто-зелен фосфорен тип, включително многоцветни фосфорни производни и други видове.

Жълто-зеленият фосфорен слой абсорбира част от синята светлина от LED чипа, за да произведе фотолуминесценция. Другата част от синята светлина от LED чипа преминава през фосфорния слой и се слива с жълто-зелената светлина, излъчвана от фосфора, в различни точки от пространството. Червената, зелената и синята светлина се смесват, за да образуват бяла светлина. При този метод най-високата теоретична стойност на ефективността на преобразуване на фосфорна фотолуминесценция, една от външните квантови ефективности, няма да надвишава 75%; а максималната скорост на извличане на светлина от чипа може да достигне само около 70%. Следователно, теоретично, максималната светлинна ефективност на синьо-бялата светлина от LED няма да надвишава 340 Lm/W. През последните няколко години CREE достигна 303 Lm/W. Ако резултатите от тестовете са точни, си струва да се отпразнува.

2. Комбинация от три основни цвята - червено, зелено и синьоВидове RGB LEDвключватRGBW-видове LEDи др.

R-LED (червен) + G-LED (зелен) + B-LED (син) - три светодиода се комбинират заедно и трите основни цвята на излъчваната светлина - червен, зелен и син, се смесват директно в пространството, за да образуват бяла светлина. За да се произведе високоефективна бяла светлина по този начин, на първо място, светодиодите с различни цветове, особено зелените светодиоди, трябва да бъдат ефективни източници на светлина. Това може да се види от факта, че зелената светлина представлява около 69% от „изоенергийната бяла светлина“. В момента светлинната ефективност на сините и червените светодиоди е много висока, като вътрешната квантова ефективност надхвърля съответно 90% и 95%, но вътрешната квантова ефективност на зелените светодиоди изостава значително. Това явление с ниска ефективност на зелената светлина на светодиодите на базата на GaN се нарича „зелена светлинна празнина“. Основната причина е, че зелените светодиоди все още не са открили свои собствени епитаксиални материали. Съществуващите материали от серията фосфор-арсенов нитрид имат много ниска ефективност в жълто-зеления спектър. Въпреки това, използването на червени или сини епитаксиални материали за направата на зелени светодиоди ще доведе до по-ниска плътност на тока. Тъй като няма загуба от преобразуване на фосфор, зеленият светодиод има по-висока светлинна ефективност от синьо-фосфорната зелена светлина. Съобщава се, че светлинната му ефективност достига 291Lm/W при ток от 1mA. Светлинната ефективност на зелената светлина, причинена от ефекта на спадане, обаче спада значително при по-големи токове. Когато плътността на тока се увеличи, светлинната ефективност спада бързо. При ток от 350mA светлинната ефективност е 108Lm/W. При ток от 1A светлинната ефективност намалява до 66Lm/W.

За фосфидите от група III, излъчването на светлина в зелената лента се е превърнало в основна пречка за материалните системи. Промяната на състава на AlInGaP, така че да излъчва зелено, а не червено, оранжево или жълто, води до недостатъчно ограничаване на носителите поради относително ниската енергийна междина на материалната система, което изключва ефективна радиационна рекомбинация.

За разлика от това, за III-нитридите е по-трудно да постигнат висока ефективност, но трудностите не са непреодолими. Използвайки тази система, разширяваща светлината до зелената светлинна лента, два фактора, които ще доведат до намаляване на ефективността, са: намаляване на външната квантова ефективност и електрическата ефективност. Намаляването на външната квантова ефективност идва от факта, че въпреки че зелената забранена зона е по-малка, зелените светодиоди използват високото напрежение на GaN, което води до намаляване на скоростта на преобразуване на мощността. Вторият недостатък е, че зеленият светодиод намалява с увеличаване на плътността на инжектиращия ток и е уловен от ефекта на спадане. Ефектът на спадане се среща и при сините светодиоди, но въздействието му е по-голямо при зелените светодиоди, което води до по-ниска конвенционална ефективност на работния ток. Съществуват обаче много спекулации за причините за ефекта на спадане, не само за Оже рекомбинация – те включват дислокация, препълване на носители или изтичане на електрони. Последното се усилва от вътрешно електрическо поле с високо напрежение.

Следователно, начинът за подобряване на светлинната ефективност на зелените светодиоди е следният: от една страна, проучване как да се намали ефектът на спадане при условията на съществуващи епитаксиални материали, за да се подобри светлинната ефективност; от друга страна, използване на фотолуминесцентно преобразуване на сини светодиоди и зелени фосфори за излъчване на зелена светлина. Този метод може да получи високоефективна зелена светлина, която теоретично може да постигне по-висока светлинна ефективност от сегашната бяла светлина. Това е неспонтанна зелена светлина и намаляването на чистотата на цвета, причинено от нейното спектрално разширяване, е неблагоприятно за дисплеите, но не е подходящо за обикновени хора. Няма проблем за осветлението. Ефективността на зелената светлина, получена чрез този метод, може да бъде по-голяма от 340 Lm/W, но все пак няма да надвишава 340 Lm/W след комбиниране с бяла светлина. Трето, продължаване на изследванията и намиране на свои собствени епитаксиални материали. Само по този начин има лъч надежда. Чрез получаване на зелена светлина, която е по-висока от 340 Lm/w, бялата светлина, комбинирана от трите основни цветни светодиода - червен, зелен и син, може да бъде по-висока от границата на светлинна ефективност от 340 Lm/w на сините чип светодиоди с бяла светлина. W.

3. Ултравиолетов светодиодчип + три основни цветни фосфора излъчват светлина.

Основният присъщ дефект на горните два вида бели светодиоди е неравномерното пространствено разпределение на светимостта и цветността. Ултравиолетовата светлина не може да се възприеме от човешкото око. Следователно, след като ултравиолетовата светлина излезе от чипа, тя се абсорбира от трите основни цветни фосфора в опаковъчния слой и се преобразува в бяла светлина чрез фотолуминесценцията на фосфора, след което се излъчва в пространството. Това е най-голямото му предимство, точно както традиционните флуоресцентни лампи, той няма пространствена неравномерност на цветовете. Теоретичната светлинна ефективност на ултравиолетовия чип бял светодиод обаче не може да бъде по-висока от теоретичната стойност на синята бяла светлина, камо ли от теоретичната стойност на RGB бялата светлина. Само чрез разработването на високоефективни три основни цветни фосфори, подходящи за ултравиолетово възбуждане, обаче, можем да получим ултравиолетови бели светодиоди, които са близки или дори по-ефективни от горните два бели светодиода на този етап. Колкото по-близо са до сините ултравиолетови светодиоди, толкова по-вероятно е да са. Колкото по-голям е той, толкова по-невъзможен е UV бял светодиод със средни и къси вълни.