1. Blauwe LED-chip + geelgroene fosfor, inclusief meerkleurige fosforvarianten

 De geelgroene fosforlaag absorbeert een deel van deblauw lichtDe LED-chip produceert fotoluminescentie, en het andere deel van het blauwe licht van de LED-chip wordt door de fosforlaag heen geleid en vermengt zich met het geelgroene licht dat door de fosfor op verschillende punten in de ruimte wordt uitgezonden. Zo ontstaat een mengsel van rood, groen en blauw licht dat wit licht vormt. Op deze manier zal de hoogste theoretische waarde van de fotoluminescentieconversie-efficiëntie van de fosfor, oftewel de externe kwantumefficiëntie, niet hoger zijn dan 75%. De hoogste lichtopbrengst van de chip kan slechts ongeveer 70% bereiken, waardoor de hoogste lichtopbrengst van een LED in theorie niet hoger zal zijn dan 340 Lm/W. De CREE-waarde bereikte de afgelopen jaren echter 303 Lm/W. Als deze testresultaten kloppen, is dat zeker iets om te vieren.

2. De combinatie van rood, groen en blauwRGB-LEDHet type omvat onder andere RGBW-LED's.

 De drie lichtemitterende diodes (LED's) van R-LED (rood) + G-LED (groen) + B-LED (blauw) worden gecombineerd, waardoor de drie primaire kleuren rood, groen en blauw direct in de ruimte worden gemengd en wit licht vormen. Om op deze manier hoogefficiënt wit licht te produceren, moeten LED's van verschillende kleuren, met name groene LED's, allereerst hoogefficiënte lichtbronnen zijn. Dit blijkt uit het "gelijke-energie wit licht", waarbij groen licht ongeveer 69% van het totale vermogen uitmaakt. Momenteel is de lichtopbrengst van blauwe en rode LED's zeer hoog, met interne kwantumrendementen van respectievelijk meer dan 90% en 95%, maar de interne kwantumrendementen van groene LED's blijven hier ver bij achter. Dit fenomeen van de lage groene lichtopbrengst van GaN-gebaseerde LED's wordt de "groene-lichtkloof" genoemd. De belangrijkste reden hiervoor is dat er nog geen geschikte epitaxiale materialen voor groene LED's zijn gevonden. Bestaande fosforarseennitride-materialen hebben een lage opbrengst in het geelgroene spectrum. Rode of blauwe epitaxiale materialen worden gebruikt om groene LED's te maken. Bij een lagere stroomdichtheid, omdat er geen fosforconversieverlies optreedt, heeft een groene LED een hogere lichtopbrengst dan een blauw + fosfor groene LED. Er wordt gerapporteerd dat de lichtopbrengst 291 Lm/W bereikt bij een stroom van 1 mA. De afname van de lichtopbrengst van het groene licht als gevolg van het 'droop'-effect bij een hogere stroomsterkte is echter significant. Naarmate de stroomdichtheid toeneemt, daalt de lichtopbrengst snel. Bij een stroom van 350 mA is de lichtopbrengst 108 Lm/W. Bij een stroom van 1 A daalt de lichtopbrengst tot 66 Lm/W.

Voor III-fosfines is de emissie van licht in het groene spectrum een ​​fundamenteel obstakel voor het materiaalsysteem. Het veranderen van de samenstelling van AlInGaP om groen licht in plaats van rood, oranje of geel licht te laten uitzenden – wat leidt tot onvoldoende beperking van de ladingsdragers – is te wijten aan de relatief lage bandafstand van het materiaalsysteem, waardoor effectieve stralingsrecombinatie wordt uitgesloten.

De manieren om de lichtopbrengst van groene LED's te verbeteren zijn daarom als volgt: enerzijds, onderzoek doen naar hoe het 'droop'-effect onder de omstandigheden van bestaande epitaxiale materialen kan worden verminderd om de lichtopbrengst te verbeteren; anderzijds, fotoluminescentieconversie van blauwe LED's en groene fosforen gebruiken om groen licht uit te zenden. Deze methode kan groen licht met een hoge lichtopbrengst opleveren, theoretisch zelfs hoger dan het huidige witte licht. Het betreft niet-spontaan groen licht, wat geen problemen met de verlichting oplevert. Het groene lichteffect dat met deze methode wordt verkregen, kan hoger zijn dan 340 Lm/W, maar zal na combinatie met wit licht nog steeds niet hoger zijn dan 340 Lm/W; ten derde, doorgaan met onderzoek naar en het vinden van een eigen epitaxiaal materiaal. Alleen op deze manier bestaat de hoop dat, na het verkrijgen van groen licht met een veel hogere lichtopbrengst dan 340 Lm/W, het witte licht dat wordt gecombineerd met de drie primaire kleuren rood, groen en blauw (LED's) een hogere lichtopbrengst kan bereiken dan de lichtopbrengstlimiet van blauwe chip-LED's van 340 Lm/W.

3. Ultraviolet-LEDchip + drie primaire kleurenfosforen zenden licht uit 

Het belangrijkste inherente defect van de bovenstaande twee typen witte LED's is de ongelijkmatige ruimtelijke verdeling van helderheid en kleur. Ultraviolet licht is niet waarneembaar voor het menselijk oog. Daarom wordt het ultraviolette licht, nadat het de chip heeft verlaten, geabsorbeerd door de drie primaire kleurenfosforen van de inkapselingslaag, omgezet in wit licht door fotoluminescentie van de fosfor en vervolgens de ruimte in gestraald. Dit is het grootste voordeel: net als traditionele fluorescentielampen is er geen sprake van ruimtelijke kleurongelijkmatigheid. De theoretische lichtopbrengst van een ultraviolette chip-LED kan echter niet hoger zijn dan die van een blauwe chip-LED, laat staan ​​die van een RGB-LED. Alleen door de ontwikkeling van zeer efficiënte fosforen met drie primaire kleuren die geschikt zijn voor excitatie met ultraviolet licht, kan het echter mogelijk zijn om ultraviolette witte LED's te verkrijgen die qua lichtopbrengst de bovenstaande twee typen witte LED's benaderen of zelfs overtreffen. Hoe dichter de LED bij het blauwe ultraviolette licht komt, hoe kleiner de kans dat het witte licht van een middengolf- of kortgolf-ultraviolette LED mogelijk is.