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

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

Желто-зеленый слой люминофора поглощает часть синего света от светодиодного чипа для создания фотолюминесценции. Другая часть синего света от светодиодного чипа проходит через слой люминофора и сливается с желто-зеленым светом, излучаемым люминофором в различных точках пространства. Красный, зеленый и синий свет смешиваются, образуя белый свет; При этом методе наивысшее теоретическое значение эффективности преобразования фотолюминесценции люминофора, одного из внешних квантовых КПД, не будет превышать 75%; а максимальный коэффициент извлечения света из чипа может достигать только около 70%. Таким образом, теоретически, синий тип белого света 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 трёх основных цветов: красного, зелёного и синего.Типы светодиодов RGBвключатьТипы светодиодов RGBW, и т. д.

R-LED (красный) + G-LED (зеленый) + B-LED (синий) – три светодиода объединены вместе, и три основных цвета излучаемого света – красный, зеленый и синий – непосредственно смешиваются в пространстве, образуя белый свет. Для получения высокоэффективного белого света таким образом, прежде всего, светодиоды различных 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 заключается 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 при более низкой плотности тока, поскольку нет потерь на преобразование люминофора, имеет более высокую световую эффективность, чем синий + люминофор зеленый свет. Сообщается, что его световая эффективность достигает 291 Лм/Вт при токе 1 мА. Однако световая эффективность зеленого света, вызванная эффектом дропа, значительно падает при больших токах. С увеличением плотности тока световая эффективность быстро падает. При токе 350 мА световая эффективность составляет 108 Лм/Вт. При токе 1 А световая эффективность снижается до 66 Лм/Вт.

Для фосфидов III группы излучение света в зелёной области спектра стало фундаментальным препятствием для создания материальных систем. Изменение состава AlInGaP таким образом, чтобы он излучал зелёный, а не красный, оранжевый или жёлтый, приводит к недостаточному ограничению носителей заряда из-за относительно малой ширины запрещённой зоны материальной системы, что препятствует эффективной излучательной рекомбинации.

Напротив, для III-нитридов сложнее достичь высокой эффективности, но трудности не непреодолимы. При использовании этой системы, расширяющей световой диапазон до зеленого 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 ширина запрещенной зоны зеленого светодиода меньше, зеленые светодиоды используют высокое прямое напряжение GaN, что приводит к снижению коэффициента преобразования мощности. Вторым недостатком является то, что зеленый светодиод уменьшается с увеличением плотности тока инжекции и захватывается эффектом дропа. Эффект дропа также возникает в синих светодиодах, но его влияние сильнее в зеленых светодиодах, что приводит к снижению обычной эффективности рабочего тока. Однако существует много предположений о причинах эффекта дропа, не только оже-рекомбинации, но и о дислокациях, переполнении носителей заряда или утечке электронов. Последняя усиливается внутренним электрическим полем высокого напряжения.

Таким образом, способ повышения световой эффективности зеленых светодиодов: с одной стороны, изучить, как уменьшить эффект дропа в условиях существующих эпитаксиальных материалов для повышения световой эффективности; 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 световой эффективности, чем текущий белый свет. Это не спонтанный зеленый свет, и снижение чистоты цвета, вызванное его спектральным уширением, неблагоприятно для дисплеев, но он не подходит для обычных людей. Нет проблем с освещением. Эффективность зеленого света, полученная этим методом, может быть более 340 Лм/Вт, но она все еще не превысит 340 Лм/Вт после комбинирования с белым светом. В-третьих, продолжать исследования и находить собственные эпитаксиальные материалы. Только так есть проблеск надежды. Получая зеленый свет с интенсивностью более 340 Лм/Вт, белый свет, объединенный тремя основными цветными светодиодами — красным, зеленым и синим, может превысить предел световой эффективности в 340 Лм/Вт белых светодиодов синего чипового типа.

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

Основным неотъемлемым недостатком двух вышеупомянутых типов белых светодиодов является неравномерное пространственное распределение яркости и цветности. Ультрафиолетовый свет не воспринимается человеческим глазом. Поэтому после выхода из кристалла ультрафиолетовый свет поглощается тремя основными цветными люминофорами в упаковочном слое и преобразуется в белый свет посредством фотолюминесценции люминофоров, а затем излучается в пространство. Это его самое большое преимущество: как и у традиционных люминесцентных ламп, у него нет пространственной неравномерности цвета. Однако теоретическая световая эффективность ультрафиолетового белого светодиода не может быть выше теоретического значения синего белого света, не говоря уже о теоретическом значении RGB-белого света. Однако только благодаря разработке высокоэффективных трёх основных цветных люминофоров, подходящих для ультрафиолетового возбуждения, мы можем получить ультрафиолетовые белые светодиоды, которые на данном этапе близки или даже более эффективны, чем два вышеупомянутых белых светодиода. Чем ближе ультрафиолетовые светодиоды к синему, тем больше вероятность их появления. Чем он больше, тем менее возможны белые светодиоды средневолнового и коротковолнового УФ-типа.