Witte LED-typen: De belangrijkste technische routes van witte LED voor verlichting zijn: ① Blauwe LED + fosfortype; ②RGB LED-type; ③ Ultraviolet LED + fosfor type.

1. Blauw licht – LED-chip + geelgroene fosfortype inclusief meerkleurige fosforderivaten en andere typen.

De geelgroene fosforlaag absorbeert een deel van het blauwe licht van de ledchip om fotoluminescentie te produceren. Het andere deel van het blauwe licht van de ledchip wordt door de fosforlaag doorgelaten en versmelt met het geelgroene licht dat door de fosfor op verschillende punten in de ruimte wordt uitgezonden. Het rode, groene en blauwe licht worden gemengd om wit licht te vormen; bij deze methode zal de hoogste theoretische waarde van de fosforfotoluminescentie-omzettingsefficiëntie, een van de externe kwantumrendementen, niet hoger zijn dan 75%; en de maximale lichtextractiesnelheid van de chip kan slechts ongeveer 70% bereiken. Daarom zal theoretisch blauwachtig wit licht De maximale led-lichtopbrengst zal niet hoger zijn dan 340 lm/W. In de afgelopen jaren bereikte CREE 303 lm/W. Als de testresultaten nauwkeurig zijn, is het de moeite waard om te vieren.

2. Rood, groen en blauw zijn de drie primaire kleurencombinatiesRGB LED-typenerbij betrekkenRGBW-LED-typen, enz.

R-LED (rood) + G-LED (groen) + B-LED (blauw) drie lichtgevende diodes worden gecombineerd, en de drie primaire kleuren rood, groen en blauw licht die worden uitgezonden, worden direct in de ruimte gemengd om wit licht te vormen. Om op deze manier hoogrenderend wit licht te produceren, moeten leds van verschillende kleuren, met name groene leds, allereerst efficiënte lichtbronnen zijn. Dit blijkt uit het feit dat groen licht ongeveer 69% van het "iso-energetische witte licht" uitmaakt. Momenteel is de lichtopbrengst van blauwe en rode leds zeer hoog, met interne kwantumrendementen van respectievelijk meer dan 90% en 95%, maar de interne kwantumrendement van groene leds blijft ver achter. Dit fenomeen van lage groene lichtopbrengst van GaN-gebaseerde leds wordt de "groene lichtkloof" genoemd. De belangrijkste reden is dat groene leds nog geen eigen epitaxiale materialen hebben gevonden. De bestaande materialen uit de fosfor-arseen-nitride-serie hebben een zeer lage efficiëntie in het geelgroene spectrumbereik. Het gebruik van rode of blauwe epitaxiale materialen om groene LED's te maken, zal echter onder omstandigheden met een lagere stroomdichtheid, omdat er geen verlies is aan fosforconversie, een hogere lichtopbrengst hebben dan blauw + fosforgroen licht. De lichtopbrengst bereikt naar verluidt 291 lm/W bij een stroomsterkte van 1 mA. De lichtopbrengst van groen licht, veroorzaakt door het Droop-effect, neemt echter aanzienlijk af bij hogere stromen. Wanneer de stroomdichtheid toeneemt, daalt de lichtopbrengst snel. Bij een stroomsterkte van 350 mA bedraagt ​​de lichtopbrengst 108 lm/W. Onder 1 A-omstandigheden neemt de lichtopbrengst af tot 66 lm/W.

Voor groep III-fosfiden is het uitzenden van licht in de groene band een fundamenteel obstakel geworden voor materiaalsystemen. Het veranderen van de samenstelling van AlInGaP, zodat het groen in plaats van rood, oranje of geel uitzendt, resulteert in onvoldoende ladingsopsluiting vanwege de relatief lage energiekloof van het materiaalsysteem, wat efficiënte stralingsrecombinatie onmogelijk maakt.

Daarentegen is het voor III-nitrides moeilijker om een ​​hoge efficiëntie te bereiken, maar de moeilijkheden zijn niet onoverkomelijk. Bij gebruik van dit systeem, waarbij het licht wordt uitgebreid naar de groene lichtband, zullen twee factoren een afname van de efficiëntie veroorzaken: de afname van de externe kwantumefficiëntie en de elektrische efficiëntie. De afname van de externe kwantumefficiëntie komt doordat, hoewel de groene band gap kleiner is, groene LED's de hoge doorlaatspanning van GaN gebruiken, waardoor de vermogensconversie afneemt. Het tweede nadeel is dat de groene LED afneemt naarmate de injectiestroomdichtheid toeneemt en wordt gevangen door het droop-effect. Het droop-effect treedt ook op bij blauwe LED's, maar de impact ervan is groter bij groene LED's, wat resulteert in een lagere conventionele bedrijfsstroomefficiëntie. Er zijn echter veel speculaties over de oorzaken van het droop-effect, niet alleen Auger-recombinatie - ze omvatten dislocatie, ladingsdrageroverloop of elektronenlekkage. Dit laatste wordt versterkt door een intern hoogspanningsveld.

De manier om de lichtopbrengst van groene leds te verbeteren, is daarom: enerzijds bestuderen hoe het Droop-effect kan worden verminderd onder de omstandigheden van bestaande epitaxiale materialen om de lichtopbrengst te verbeteren; anderzijds de fotoluminescentieconversie van blauwe leds en groene fosfor gebruiken om groen licht uit te stralen. Deze methode kan hoogrenderend groen licht verkrijgen, wat theoretisch een hogere lichtopbrengst kan bereiken dan het huidige witte licht. Het is niet-spontaan groen licht en de afname in kleurzuiverheid veroorzaakt door de spectrale verbreding is ongunstig voor beeldschermen, maar het is niet geschikt voor gewone mensen. Er is geen probleem voor verlichting. De groene lichtopbrengst die met deze methode wordt verkregen, kan groter zijn dan 340 Lm/W, maar zal nog steeds niet hoger zijn dan 340 Lm/W na combinatie met wit licht. Ten derde, blijf onderzoek doen en vind je eigen epitaxiale materialen. Alleen op deze manier is er een sprankje hoop. Door groen licht te verkrijgen dat hoger is dan 340 Lm/w, kan het witte licht gecombineerd door de drie primaire kleuren LED's (rood, groen en blauw) hoger zijn dan de lichtrendementlimiet van 340 Lm/w van blauwe chip-type witte licht LED's. W.

3. Ultraviolette LEDchip + drie primaire kleurenfosforen zenden licht uit.

Het belangrijkste inherente defect van de bovengenoemde twee typen witte leds is de ongelijkmatige ruimtelijke verdeling van lichtsterkte en kleurkwaliteit. Ultraviolet licht kan niet door het menselijk oog worden waargenomen. Daarom wordt het ultraviolette licht, nadat het de chip verlaat, geabsorbeerd door de drie primaire kleurenfosforen in de verpakkingslaag en door de fotoluminescentie van de fosforen omgezet in wit licht, waarna het de ruimte in wordt uitgezonden. Dit is het grootste voordeel: net als bij traditionele fluorescentielampen is er geen sprake van ruimtelijke kleurongelijkheid. De theoretische lichtopbrengst van een wit-led met ultraviolette chip kan echter niet hoger zijn dan de theoretische waarde van wit licht met blauwe chips, laat staan ​​de theoretische waarde van wit licht met RGB-licht. Alleen door de ontwikkeling van hoogefficiënte drie-primaire kleurenfosforen, geschikt voor ultraviolet-excitatie, kunnen we in dit stadium ultraviolet-witte leds verkrijgen die de bovengenoemde twee witte leds benaderen of zelfs efficiënter zijn. Hoe dichter bij blauwe ultraviolette leds, hoe waarschijnlijker ze zijn. Hoe groter de leds zijn, hoe onmogelijk het is om witte leds met middengolf- en kortegolf UV-licht te produceren.