Tipi di LED bianchi: I principali percorsi tecnici dei LED bianchi per l'illuminazione sono: ① LED blu + tipo fosforo; ②Tipo di LED RGB; ③ LED ultravioletto + tipo fosforo.

1. Luce blu: chip LED + tipo fosforo giallo-verde, compresi derivati ​​del fosforo multicolore e altri tipi.

Lo strato di fosforo giallo-verde assorbe parte della luce blu dal chip LED per produrre fotoluminescenza. L'altra parte della luce blu dal chip LED viene trasmessa attraverso lo strato di fosforo e si fonde con la luce giallo-verde emessa dal fosforo in vari punti dello spazio. Le luci rossa, verde e blu vengono miscelate per formare luce bianca; con questo metodo, il valore teorico più alto dell'efficienza di conversione della fotoluminescenza del fosforo, una delle efficienze quantiche esterne, non supererà il 75%; e la massima velocità di estrazione della luce dal chip può raggiungere solo circa il 70%. Pertanto, teoricamente, la luce bianca di tipo blu. L'efficienza luminosa massima del LED non supererà i 340 Lm/W. Negli ultimi anni, CREE ha raggiunto i 303 Lm/W. Se i risultati dei test saranno accurati, vale la pena festeggiare.

2. Combinazione di tre colori primari: rosso, verde e bluTipi di LED RGBincludereTipi di LED RGBW, ecc.

Tre diodi a emissione luminosa (LED R (rosso) + LED G (verde) + LED B (blu) sono combinati insieme e i tre colori primari, rosso, verde e blu, emessi dalla luce vengono miscelati direttamente nello spazio per formare luce bianca. Per produrre luce bianca ad alta efficienza in questo modo, innanzitutto, i LED di vari colori, in particolare i LED verdi, devono essere sorgenti luminose efficienti. Ciò è evidente dal fatto che la luce verde rappresenta circa il 69% della "luce bianca isoenergetica". Attualmente, l'efficienza luminosa dei LED blu e rossi è molto elevata, con efficienze quantiche interne superiori rispettivamente al 90% e al 95%, ma l'efficienza quantica interna dei LED verdi è molto inferiore. Questo fenomeno di bassa efficienza della luce verde dei LED a base di GaN è chiamato "gap della luce verde". Il motivo principale è che i LED verdi non hanno ancora trovato i propri materiali epitassiali. I materiali esistenti della serie di nitruro di fosforo e arsenico hanno un'efficienza molto bassa nell'intervallo dello spettro giallo-verde. Tuttavia, l'utilizzo di materiali epitassiali rossi o blu per realizzare LED verdi in condizioni di densità di corrente inferiore, poiché non vi è alcuna perdita di conversione del fosforo, il LED verde ha un'efficienza luminosa maggiore rispetto alla luce verde blu + fosforo. È stato riportato che la sua efficienza luminosa raggiunge 291 Lm/W in condizioni di corrente di 1 mA. Tuttavia, l'efficienza luminosa della luce verde causata dall'effetto Droop diminuisce significativamente a correnti maggiori. Quando la densità di corrente aumenta, l'efficienza luminosa diminuisce rapidamente. A una corrente di 350 mA, l'efficienza luminosa è di 108 Lm/W. In condizioni di 1 A, l'efficienza luminosa diminuisce a 66 Lm/W.

Per i fosfuri del Gruppo III, l'emissione di luce nella banda verde è diventata un ostacolo fondamentale per i sistemi materiali. Modificare la composizione di AlInGaP in modo che emetta luce verde anziché rossa, arancione o gialla si traduce in un confinamento dei portatori insufficiente a causa del gap energetico relativamente basso del sistema materiale, che impedisce un'efficiente ricombinazione radiativa.

Al contrario, è più difficile per i nitruri III raggiungere un'elevata efficienza, ma le difficoltà non sono insormontabili. Utilizzando questo sistema, estendendo la luce alla banda verde, due fattori che causano una diminuzione dell'efficienza sono: la diminuzione dell'efficienza quantica esterna e l'efficienza elettrica. La diminuzione dell'efficienza quantica esterna deriva dal fatto che, sebbene il gap di banda verde sia inferiore, i LED verdi utilizzano l'elevata tensione diretta del GaN, che causa una diminuzione della velocità di conversione della potenza. Il secondo svantaggio è che la corrente del LED verde diminuisce all'aumentare della densità di corrente di iniezione e viene intrappolata dall'effetto droop. L'effetto droop si verifica anche nei LED blu, ma il suo impatto è maggiore nei LED verdi, con conseguente riduzione dell'efficienza della corrente operativa convenzionale. Tuttavia, ci sono molte speculazioni sulle cause dell'effetto droop, non solo la ricombinazione Auger, ma includono dislocazione, overflow di portatori o perdita di elettroni. Quest'ultima è amplificata da un campo elettrico interno ad alta tensione.

Pertanto, il modo per migliorare l'efficienza luminosa dei LED verdi è: da un lato, studiare come ridurre l'effetto Droop nelle condizioni dei materiali epitassiali esistenti per migliorare l'efficienza luminosa; dall'altro, utilizzare la conversione della fotoluminescenza dei LED blu e dei fosfori verdi per emettere luce verde. Questo metodo può ottenere una luce verde ad alta efficienza, che teoricamente può raggiungere un'efficienza luminosa superiore a quella dell'attuale luce bianca. Si tratta di luce verde non spontanea e la diminuzione della purezza del colore causata dal suo ampliamento spettrale è sfavorevole per i display, ma non è adatta alle persone comuni. Non vi è alcun problema per l'illuminazione. L'efficienza della luce verde ottenuta con questo metodo ha la possibilità di essere superiore a 340 Lm/W, ma non supererà comunque i 340 Lm/W dopo la combinazione con la luce bianca. In terzo luogo, continuare la ricerca e trovare i propri materiali epitassiali. Solo in questo modo si apre un barlume di speranza. Ottenendo una luce verde superiore a 340 Lm/w, la luce bianca combinata dai tre LED di colori primari, rosso, verde e blu, può essere superiore al limite di efficienza luminosa di 340 Lm/w dei LED a luce bianca di tipo chip blu. W.

3. LED ultraviolettichip + tre fosfori di colori primari emettono luce.

Il principale difetto intrinseco dei due tipi di LED bianchi sopra menzionati è la distribuzione spaziale non uniforme di luminosità e cromaticità. La luce ultravioletta non può essere percepita dall'occhio umano. Pertanto, una volta uscita dal chip, la luce ultravioletta viene assorbita dai tre fosfori di colore primario presenti nello strato di packaging, convertita in luce bianca dalla fotoluminescenza dei fosfori e quindi emessa nello spazio. Questo è il suo principale vantaggio: proprio come le lampade fluorescenti tradizionali, non presenta irregolarità di colore nello spazio. Tuttavia, l'efficienza luminosa teorica dei LED a luce bianca ultravioletta con chip non può essere superiore al valore teorico della luce bianca blu con chip, per non parlare del valore teorico della luce bianca RGB. Tuttavia, solo attraverso lo sviluppo di fosfori a tre colori primari ad alta efficienza adatti all'eccitazione ultravioletta possiamo ottenere LED bianchi ultravioletti che siano simili o addirittura più efficienti dei due LED bianchi sopra menzionati in questa fase. Più i LED ultravioletti sono vicini al blu, maggiore è la loro probabilità. Più sono grandi, più i LED bianchi di tipo UV a onde medie e corte non sono possibili.