Valkoiset LED-tyypitValkoisten LEDien tärkeimmät tekniset vaihtoehdot valaistukseen ovat: ① Sininen LED + fosforityyppi; ②RGB-LED-tyyppi③ Ultravioletti-LED + fosforityyppi.

1. Sininen valo – LED-siru + keltavihreä fosforityyppi, mukaan lukien moniväriset fosforijohdannaiset ja muut tyypit.

Keltavihreä fosforikerros absorboi osan LED-sirun sinisestä valosta ja tuottaa fotoluminesenssia. Toinen osa LED-sirun sinisestä valosta kulkee fosforikerroksen läpi ja yhdistyy fosforin lähettämään keltavihreään valoon tilan eri pisteissä. Punainen, vihreä ja sininen valo sekoittuvat muodostaen valkoista valoa. Tässä menetelmässä fosforin fotoluminesenssin konversiotehokkuuden korkein teoreettinen arvo, yksi ulkoisista kvanttihyötysuhteista, ei ylitä 75 %:a; ja sirun suurin valon poistonopeus voi olla vain noin 70 %. Siksi sinisen valkoisen valon LED-valon suurin valotehokkuus ei teoreettisesti ylitä 340 Lm/W:ia. Viime vuosina CREE on saavuttanut 303 Lm/W:n. Jos testitulokset pitävät paikkansa, on syytä juhlia.

2. Punainen, vihreä ja sininen kolmen päävärin yhdistelmäRGB-LED-tyypitsisällyttääRGBW-LED-tyypit, jne.

R-LED (punainen) + G-LED (vihreä) + B-LED (sininen) koostuu kolmesta valoa emittoivasta diodista, jotka yhdistävät kolme pääväriä – punaisen, vihreän ja sinisen valon – sekoittuen suoraan avaruudessa muodostaen valkoista valoa. Jotta tällä tavoin voidaan tuottaa tehokasta valkoista valoa, eri väristen LEDien, erityisesti vihreiden LEDien, on oltava tehokkaita valonlähteitä. Tämä voidaan nähdä siitä, että vihreä valo muodostaa noin 69 % "isoenergisestä valkoisesta valosta". Tällä hetkellä sinisten ja punaisten LEDien valotehokkuus on ollut erittäin korkea, sisäisten kvanttihyötysuhteiden ollessa yli 90 % ja 95 %, mutta vihreiden LEDien sisäinen kvanttihyötysuhde on kaukana jäljessä. Tätä GaN-pohjaisten LEDien alhaisen vihreän valon hyötysuhteen ilmiötä kutsutaan "vihreän valon aukoksi". Tärkein syy tähän on se, että vihreät LEDit eivät ole vielä löytäneet omia epitaksiaalisia materiaalejaan. Olemassa olevilla fosforiarseeninitridisarjan materiaaleilla on erittäin alhainen hyötysuhde keltavihreällä spektrialueella. Punaisten tai sinisten epitaksiaalisten materiaalien käyttäminen vihreiden LEDien valmistukseen kuitenkin pienentää virrantiheyttä. Koska fosforimuunnoshäviöitä ei tapahdu, vihreän LEDin valotehokkuus on korkeampi kuin sinisen ja vihreän valon. On raportoitu, että sen valotehokkuus saavuttaa 291 Lm/W 1 mA:n virralla. Vihreän valon valotehokkuus laskee kuitenkin merkittävästi suuremmilla virroilla droop-ilmiön vuoksi. Virrantiheyden kasvaessa valotehokkuus laskee nopeasti. 350 mA:n virralla valotehokkuus on 108 Lm/W. 1 A:n virralla valotehokkuus laskee 66 Lm/W:iin.

Ryhmän III fosfidien kohdalla valon säteileminen vihreälle kaistalle on muodostunut perustavanlaatuiseksi esteeksi materiaalijärjestelmille. AlInGaP:n koostumuksen muuttaminen niin, että se säteilee vihreää punaisen, oranssin tai keltaisen sijaan, johtaa riittämättömään varauksenkuljettajien rajoittumiseen materiaalijärjestelmän suhteellisen pienen energiaraon vuoksi, mikä estää tehokkaan säteilyrekombinaation.

Sitä vastoin III-nitridien on vaikeampi saavuttaa korkea hyötysuhde, mutta vaikeudet eivät ole ylitsepääsemättömiä. Tätä järjestelmää käytettäessä, jossa valo laajennetaan vihreälle valokaistalle, kaksi tekijää, jotka aiheuttavat hyötysuhteen laskua, ovat ulkoisen kvanttihyötysuhteen ja sähköisen hyötysuhteen lasku. Ulkoisen kvanttihyötysuhteen lasku johtuu siitä, että vaikka vihreän energiavälin arvo on pienempi, vihreät LEDit käyttävät GaN:n korkeaa eteenpäin suuntautuvaa jännitettä, mikä aiheuttaa tehonmuunnosnopeuden laskun. Toinen haittapuoli on, että vihreän LEDin valovoima heikkenee injektiovirran tiheyden kasvaessa ja jää loukkuun droop-ilmiöön. Droop-ilmiötä esiintyy myös sinisissä LEDeissä, mutta sen vaikutus on suurempi vihreissä LEDeissä, mikä johtaa alhaisempaan perinteiseen käyttövirran hyötysuhteeseen. Droop-ilmiön syistä on kuitenkin monia spekulaatioita, ei pelkästään Auger-rekombinaatiosta – niihin kuuluvat dislokaatio, varauksenkuljettajien ylivuoto tai elektronivuoto. Jälkimmäistä vahvistaa korkeajännitteinen sisäinen sähkökenttä.

Siksi vihreiden LEDien valotehokkuuden parantamiseksi on tutkittava, miten Droop-ilmiötä voidaan vähentää olemassa olevien epitaksiaalisten materiaalien olosuhteissa valotehokkuuden parantamiseksi; toisaalta, sinisten LEDien ja vihreiden fosforien fotoluminesenssimuunnosta voidaan käyttää vihreän valon tuottamiseen. Tällä menetelmällä voidaan saada aikaan tehokasta vihreää valoa, joka teoriassa voi saavuttaa korkeamman valotehokkuuden kuin nykyinen valkoinen valo. Se on ei-spontaania vihreää valoa, ja sen spektrin laajenemisesta johtuva värin puhtauden heikkeneminen on epäedullista näytöille, mutta se ei sovellu tavallisille ihmisille. Valaistuksessa ei ole ongelmia. Tällä menetelmällä saavutettava vihreän valon tehokkuus voi olla yli 340 Lm/W, mutta se ei silti ylitä 340 Lm/W:tä valkoisen valon kanssa yhdistettynä. Kolmanneksi, jatketaan tutkimusta ja löydetään omat epitaksiaaliset materiaalit. Vain tällä tavalla on toivonkipinä. Kun vihreän valon teho on yli 340 Lm/w, kolmen pääväri-LEDin – punaisen, vihreän ja sinisen – yhdistetty valkoinen valo voi ylittää blue chip -tyyppisten valkoisten LEDien valotehokkuuden rajan 340 Lm/w. W.

3. Ultravioletti-LEDsiru + kolme päävärifosforia lähettävät valoa.

Edellä mainittujen kahden valkoisen LED-tyypin tärkein luontainen haittapuoli on valoisuuden ja värikylläisyyden epätasainen alueellinen jakautuminen. Ihmissilmä ei pysty havaitsemaan ultraviolettivaloa. Siksi, kun ultraviolettivalo poistuu sirusta, se absorboituu pakkauskerroksen kolmeen päävärifosforiin, ja fosforien fotoluminesenssi muuntaa sen valkoiseksi valoksi ja sitten säteilee avaruuteen. Tämä on sen suurin etu, aivan kuten perinteisillä loistelampuilla, siinä ei ole alueellista väriepätasaisuutta. Ultraviolettivalkoisen LED-valon teoreettinen valotehokkuus ei kuitenkaan voi olla korkeampi kuin sinisen valkoisen valon teoreettinen arvo, puhumattakaan RGB-valkoisen valon teoreettisesta arvosta. Kuitenkin vain kehittämällä tehokkaita kolmen päävärifosforeita, jotka soveltuvat ultraviolettiviritykseen, voimme saada ultraviolettivalkoisia LED-valkoisia LED-valkoisia valoja, jotka ovat lähellä tai jopa tehokkaampia kuin edellä mainitut kaksi valkoista LEDiä tässä vaiheessa. Mitä lähempänä sinisiä ultravioletti-LED-valkoisia LED ...