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

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

De geelgroene fosforlaag absorbeert een deel van het blauwe licht van de LED-chip en produceert fotoluminescentie.Het andere deel van het blauwe licht van de LED-chip wordt door de fosforlaag doorgelaten en gaat op verschillende punten in de ruimte samen met het geelgroene licht dat door de fosfor wordt uitgezonden.De rode, groene en blauwe lichten worden gemengd om wit licht te vormen;Bij deze methode zal de hoogste theoretische waarde van de conversie-efficiëntie van fosforfotoluminescentie, een van de externe kwantumefficiënties, niet hoger zijn dan 75%;en de maximale lichtextractiesnelheid van de chip kan slechts ongeveer 70% bereiken.Daarom zal theoretisch wit licht van het blauwe type het maximale LED-lichtrendement niet hoger zijn dan 340 Lm/W.De afgelopen jaren bereikte CREE 303 Lm/W.Als de testresultaten accuraat zijn, is het een feestje waard.

2. Rode, groene en blauwe drie primaire kleurencombinatieRGB LED-typeserbij betrekkenRGBW-LED-types, enz.

R-LED (rood) + G-LED (groen) + B-LED (blauw) drie lichtgevende diodes worden gecombineerd en de drie primaire kleuren rood, groen en blauw uitgestraald licht worden direct in de ruimte gemengd om wit te vormen licht.Om op deze manier wit licht met een hoog rendement te produceren, moeten LED's met verschillende kleuren, vooral groene LED's, in de eerste plaats efficiënte lichtbronnen zijn.Dit blijkt uit het feit dat groen licht ongeveer 69% van het “iso-energie witte licht” uitmaakt.Op dit moment is de lichtefficiëntie van blauwe en rode LED's zeer hoog, met interne kwantumefficiënties van respectievelijk meer dan 90% en 95%, maar de interne kwantumefficiëntie van groene LED's blijft ver achter.Dit fenomeen van lage groene lichtefficiëntie van GaN-gebaseerde LED's wordt de "groene lichtkloof" genoemd.De belangrijkste reden is dat groene LED's hun eigen epitaxiale materialen nog niet hebben gevonden.De bestaande materialen uit de fosfor-arseennitride-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 fosforconversieverlies is, een groene LED een hogere lichtefficiëntie hebben dan blauw + fosforgroen licht.Er wordt gerapporteerd dat de lichtopbrengst 291Lm/W bereikt onder een stroomsterkte van 1mA.De lichtopbrengst van groen licht, veroorzaakt door het Droop-effect, neemt echter aanzienlijk af bij grotere stromen.Wanneer de stroomdichtheid toeneemt, daalt het lichtrendement snel.Bij een stroomsterkte van 350 mA bedraagt ​​de lichtopbrengst 108 Lm/W.Onder 1A-omstandigheden neemt de lichtefficiëntie af.tot 66 lm/W.

Voor fosfiden uit Groep III 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 uitzendt in plaats van rood, oranje of geel resulteert in onvoldoende drageropsluiting vanwege de relatief lage energiekloof van het materiaalsysteem, wat efficiënte stralingsrecombinatie uitsluit.

Daarentegen is het voor III-nitriden moeilijker om een ​​hoog rendement te bereiken, maar de moeilijkheden zijn niet onoverkomelijk.Door dit systeem te gebruiken, waarbij het licht wordt uitgebreid naar de groene lichtband, zijn er twee factoren die een afname van de efficiëntie zullen veroorzaken: de afname van de externe kwantumefficiëntie en de elektrische efficiëntie.De afname van de externe kwantumefficiëntie komt voort uit het feit dat, hoewel de groene bandafstand kleiner is, groene LED's de hoge voorwaartse spanning van GaN gebruiken, waardoor de stroomconversiesnelheid afneemt.Het tweede nadeel is dat de groene LED afneemt naarmate de injectiestroomdichtheid toeneemt en wordt opgevangen door het droop-effect.Het Droop-effect treedt ook op bij blauwe LED's, maar de impact 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 over Auger-recombinatie, maar ook over dislocatie, carrier-overflow of elektronenlekkage.Dit laatste wordt versterkt door een intern elektrisch veld met hoge spanning.

Daarom is de manier om de lichtefficiëntie van groene LED's te verbeteren: aan de ene kant bestuderen hoe het Droop-effect kan worden verminderd onder de omstandigheden van bestaande epitaxiale materialen om de lichtefficiëntie te verbeteren;aan de andere kant, gebruik de fotoluminescentieconversie van blauwe LED's en groene fosforen om groen licht uit te stralen.Met deze methode kan groen licht met een hoog rendement worden verkregen, wat in theorie een hogere lichtefficiëntie kan bereiken dan het huidige witte licht.Het is niet-spontaan groen licht, en de afname van de kleurzuiverheid veroorzaakt door de spectrale verbreding is ongunstig voor beeldschermen, maar niet geschikt voor gewone mensen.Voor de verlichting is er geen probleem.De efficiëntie van groen licht die met deze methode wordt verkregen, kan groter zijn dan 340 Lm/W, maar zal na combinatie met wit licht nog steeds niet hoger zijn dan 340 Lm/W.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 kleur-LED's rood, groen en blauw hoger zijn dan de lichtefficiëntielimiet van 340 Lm/w van blue chip-type witlicht-LED's .W.

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

Het belangrijkste inherente defect van de bovengenoemde twee soorten witte LED's is de ongelijke ruimtelijke verdeling van helderheid en kleurkwaliteit.Ultraviolet licht kan niet door het menselijk oog worden waargenomen.Daarom wordt het ultraviolette licht, nadat het de chip heeft verlaten, geabsorbeerd door de drie primaire kleurfosforen in de verpakkingslaag, en omgezet in wit licht door de fotoluminescentie van de fosforen, en vervolgens in de ruimte uitgezonden.Dit is het grootste voordeel: net als traditionele fluorescentielampen heeft het geen ruimtelijke kleuroneffenheden.De theoretische lichtefficiëntie van LED met ultraviolet chip-wit licht kan echter niet hoger zijn dan de theoretische waarde van blauw chip-wit licht, laat staan ​​de theoretische waarde van RGB-wit licht.Alleen door de ontwikkeling van hoogefficiënte fosforen met drie primaire kleuren die geschikt zijn voor ultraviolette excitatie kunnen we ultraviolette witte LED's verkrijgen die in dit stadium dichtbij of zelfs efficiënter zijn dan de bovengenoemde twee witte LED's.Hoe dichter bij de blauwe ultraviolette LED's, hoe waarschijnlijker het is dat ze ontstaan.Hoe groter deze is, de witte LED's van het middengolf- en kortegolf-UV-type zijn niet mogelijk.