Типы белых светодиодов: Основные технические направления использования белых светодиодов для освещения: ① Синий светодиод + люминофор; ②Тип светодиода RGB; ③ Ультрафиолетовый светодиод + фосфорный тип.

1. Синий свет – светодиодный чип + желто-зеленый тип люминофора, включая производные многоцветного люминофора и другие типы.

Слой желто-зеленого люминофора поглощает часть синего света от светодиодного чипа для создания фотолюминесценции. Другая часть синего света от светодиодного чипа передается через слой люминофора и сливается с желто-зеленым светом, излучаемым люминофором в различных точках пространства. Красный, зеленый и синий свет смешиваются для образования белого света; При этом методе наивысшее теоретическое значение эффективности преобразования фотолюминесценции люминофора, одного из внешних квантовых КПД, не будет превышать 75%; а максимальная скорость извлечения света из чипа может достигать только около 70%. Поэтому теоретически белый свет синего типа Максимальная световая эффективность светодиода не будет превышать 340 Лм/Вт. За последние несколько лет CREE достигла 303 Лм/Вт. Если результаты испытаний точны, это стоит отпраздновать.

2. Сочетание трех основных цветов: красного, зеленого и синего.Типы светодиодов RGBвключатьRGBW-типы светодиодов, и т. д.

R-LED (красный) + G-LED (зеленый) + B-LED (синий) три светодиода объединяются вместе, и три основных цвета излучаемого красного, зеленого и синего света напрямую смешиваются в пространстве, образуя белый свет. Чтобы производить высокоэффективный белый свет таким образом, прежде всего, светодиоды разных цветов, особенно зеленые светодиоды, должны быть эффективными источниками света. Это видно из того факта, что зеленый свет составляет около 69% «изоэнергетического белого света». В настоящее время световая эффективность синих и красных светодиодов очень высока, с внутренней квантовой эффективностью, превышающей 90% и 95% соответственно, но внутренняя квантовая эффективность зеленых светодиодов значительно отстает. Это явление низкой эффективности зеленого света светодиодов на основе GaN называется «зеленым световым зазором». Основная причина в том, что зеленые светодиоды еще не нашли свои собственные эпитаксиальные материалы. Существующие материалы серии фосфорно-мышьякового нитрида имеют очень низкую эффективность в желто-зеленом диапазоне спектра. Однако использование красных или синих эпитаксиальных материалов для изготовления зеленых светодиодов будет При условиях более низкой плотности тока, поскольку нет потерь на преобразование фосфора, зеленый светодиод имеет более высокую световую эффективность, чем синий + фосфорный зеленый свет. Сообщается, что его световая эффективность достигает 291 Лм/Вт при условии тока 1 мА. Однако световая эффективность зеленого света, вызванная эффектом Друпа, значительно падает при больших токах. Когда плотность тока увеличивается, световая эффективность быстро падает. При токе 350 мА световая эффективность составляет 108 Лм/Вт. При условиях 1 А световая эффективность уменьшается до 66 Лм/Вт.

Для фосфидов III группы излучение света в зеленую полосу стало фундаментальным препятствием для материальных систем. Изменение состава AlInGaP таким образом, чтобы он излучал зеленый, а не красный, оранжевый или желтый, приводит к недостаточному ограничению носителей из-за относительно небольшой энергетической щели материальной системы, что исключает эффективную излучательную рекомбинацию.

Напротив, для III-нитридов сложнее достичь высокой эффективности, но трудности не непреодолимы. При использовании этой системы, расширяющей свет до зеленого диапазона света, два фактора, которые приведут к снижению эффективности, это: снижение внешней квантовой эффективности и электрической эффективности. Снижение внешней квантовой эффективности происходит из-за того, что, хотя зеленая запрещенная зона меньше, зеленые светодиоды используют высокое прямое напряжение GaN, что приводит к снижению скорости преобразования мощности. Вторым недостатком является то, что зеленый светодиод уменьшается по мере увеличения плотности тока инжекции и попадает в ловушку эффекта дропа. Эффект дропа также возникает в синих светодиодах, но его влияние сильнее в зеленых светодиодах, что приводит к снижению эффективности обычного рабочего тока. Однако существует много предположений о причинах эффекта дропа, не только о рекомбинации Оже — они включают дислокацию, переполнение носителей или утечку электронов. Последнее усиливается внутренним электрическим полем высокого напряжения.

Таким образом, способ повышения эффективности света зеленых светодиодов: с одной стороны, изучить, как уменьшить эффект Droop в условиях существующих эпитаксиальных материалов для повышения эффективности света; с другой стороны, использовать фотолюминесцентное преобразование синих светодиодов и зеленых люминофоров для излучения зеленого света. Этот метод может получить высокоэффективный зеленый свет, который теоретически может достичь более высокой эффективности света, чем текущий белый свет. Это не спонтанный зеленый свет, и снижение чистоты цвета, вызванное его спектральным расширением, неблагоприятно для дисплеев, но оно не подходит для обычных людей. Нет никаких проблем для освещения. Эффективность зеленого света, полученная этим методом, может быть больше 340 Лм/Вт, но она все равно не превысит 340 Лм/Вт после объединения с белым светом. В-третьих, продолжать исследования и находить собственные эпитаксиальные материалы. Только таким образом есть проблеск надежды. Получая зеленый свет, интенсивность которого превышает 340 Лм/Вт, белый свет, объединенный тремя основными цветными светодиодами: красным, зеленым и синим, может быть выше предела световой эффективности в 340 Лм/Вт белых светодиодов синего чипового типа. Вт.

3. Ультрафиолетовый светодиодчип + три основных цветных люминофора излучают свет.

Основным врожденным недостатком двух вышеупомянутых типов белых светодиодов является неравномерное пространственное распределение яркости и цветности. Ультрафиолетовый свет не может быть воспринят человеческим глазом. Поэтому после того, как ультрафиолетовый свет выходит из чипа, он поглощается тремя основными цветными люминофорами в упаковочном слое и преобразуется в белый свет фотолюминесценцией люминофоров, а затем излучается в пространство. Это его самое большое преимущество, так как, как и традиционные люминесцентные лампы, он не имеет пространственной цветовой неравномерности. Однако теоретическая световая эффективность ультрафиолетового чипового белого светодиода не может быть выше теоретического значения синего чипового белого света, не говоря уже о теоретическом значении RGB-белого света. Однако только путем разработки высокоэффективных трех основных цветных люминофоров, подходящих для ультрафиолетового возбуждения, мы можем получить ультрафиолетовые белые светодиоды, которые близки или даже более эффективны, чем два вышеупомянутых белых светодиода на данном этапе. Чем ближе к синему ультрафиолетовому светодиоду, тем больше вероятность их появления. Чем он больше, тем менее возможны белые светодиоды средневолнового и коротковолнового УФ-типа.