Vrste bijelih LED diodaGlavni tehnički putevi bijele LED diode za rasvjetu su: 1. Plava LED dioda + fosfor; 2.Vrsta RGB LED-a; ③ Ultraljubičasta LED dioda + fosfor.

1. Plavo svjetlo – LED čip + žuto-zeleni fosfor, uključujući višebojne derivate fosfora i druge vrste.

Žuto-zeleni sloj fosfora apsorbira dio plavog svjetla iz LED čipa kako bi proizveo fotoluminiscenciju. Drugi dio plavog svjetla iz LED čipa prolazi kroz sloj fosfora i spaja se sa žuto-zelenim svjetlom koje emitira fosfor na raznim točkama u prostoru. Crveno, zeleno i plavo svjetlo se miješaju kako bi se formiralo bijelo svjetlo; U ovoj metodi, najviša teorijska vrijednost učinkovitosti pretvorbe fosforne fotoluminiscencije, jedna od vanjskih kvantnih učinkovitosti, neće prelaziti 75%; a maksimalna brzina ekstrakcije svjetlosti iz čipa može doseći samo oko 70%. Stoga, teoretski, maksimalna svjetlosna učinkovitost plavog tipa bijelog svjetla LED-a neće prelaziti 340 Lm/W. U posljednjih nekoliko godina, CREE je dosegao 303 Lm/W. Ako su rezultati ispitivanja točni, vrijedi slaviti.

2. Kombinacija tri osnovne boje: crvene, zelene i plaveVrste RGB LED diodauključujuVrste RGBW LED diodaitd.

R-LED (crvena) + G-LED (zelena) + B-LED (plava) tri svjetleće diode kombiniraju se zajedno, a tri primarne boje emitirane crvene, zelene i plave svjetlosti izravno se miješaju u prostoru kako bi se formirala bijela svjetlost. Kako bi se na ovaj način proizvela visokoučinkovita bijela svjetlost, prije svega, LED diode različitih boja, posebno zelene LED diode, moraju biti učinkoviti izvori svjetlosti. To se može vidjeti iz činjenice da zelena svjetlost čini oko 69% „izoenergetske bijele svjetlosti“. Trenutno je svjetlosna učinkovitost plavih i crvenih LED dioda vrlo visoka, s unutarnjom kvantnom učinkovitošću većom od 90% odnosno 95%, ali unutarnja kvantna učinkovitost zelenih LED dioda znatno zaostaje. Ovaj fenomen niske učinkovitosti zelene svjetlosti LED dioda na bazi GaN naziva se „jaz zelene svjetlosti“. Glavni razlog je taj što zelene LED diode još nisu pronašle vlastite epitaksijalne materijale. Postojeći materijali serije fosfor-arsen nitrida imaju vrlo nisku učinkovitost u žuto-zelenom spektru. Međutim, korištenje crvenih ili plavih epitaksijalnih materijala za izradu zelenih LED dioda će u uvjetima niže gustoće struje, budući da nema gubitka pretvorbe fosfora, zelena LED dioda ima veću svjetlosnu učinkovitost od plave + fosforne zelene svjetlosti. Izvješteno je da njezina svjetlosna učinkovitost doseže 291 Lm/W pod strujom od 1 mA. Međutim, svjetlosna učinkovitost zelene svjetlosti uzrokovana Droop efektom značajno pada pri većim strujama. Kada se gustoća struje poveća, svjetlosna učinkovitost brzo pada. Pri struji od 350 mA, svjetlosna učinkovitost je 108 Lm/W. Pod uvjetima od 1 A, svjetlosna učinkovitost se smanjuje na 66 Lm/W.

Za fosfide III. skupine, emitiranje svjetlosti u zeleni pojas postalo je temeljna prepreka za materijalne sustave. Promjena sastava AlInGaP tako da emitira zelenu umjesto crvene, narančaste ili žute boje rezultira nedovoljnim ograničenjem nosioca naboja zbog relativno niskog energetskog jaza materijalnog sustava, što sprječava učinkovitu radijacijsku rekombinaciju.

Nasuprot tome, III-nitridi teže postižu visoku učinkovitost, ali poteškoće nisu nepremostive. Korištenjem ovog sustava, proširujući svjetlost na zeleni svjetlosni pojas, dva faktora koja će uzrokovati smanjenje učinkovitosti su: smanjenje vanjske kvantne učinkovitosti i električne učinkovitosti. Smanjenje vanjske kvantne učinkovitosti proizlazi iz činjenice da iako je zeleni pojas manji, zelene LED diode koriste visoki napon naprijed GaN-a, što uzrokuje smanjenje brzine pretvorbe snage. Drugi nedostatak je što se zelena LED dioda smanjuje kako se gustoća struje ubrizgavanja povećava i biva zarobljena efektom pada. Efekt pada javlja se i kod plavih LED dioda, ali njegov utjecaj je veći kod zelenih LED dioda, što rezultira nižom konvencionalnom učinkovitošću radne struje. Međutim, postoje mnoga nagađanja o uzrocima efekta pada, ne samo o Augerovoj rekombinaciji - uključuju dislokaciju, prelijevanje nosioca ili curenje elektrona. Potonje je pojačano unutarnjim električnim poljem visokog napona.

Stoga, način poboljšanja svjetlosne učinkovitosti zelenih LED dioda: s jedne strane, proučiti kako smanjiti Droop efekt pod uvjetima postojećih epitaksijalnih materijala kako bi se poboljšala svjetlosna učinkovitost; s druge strane, koristiti fotoluminiscencijsku konverziju plavih LED dioda i zelenih fosfora za emitiranje zelene svjetlosti. Ovom metodom može se dobiti visokoučinkovita zelena svjetlost, koja teoretski može postići veću svjetlosnu učinkovitost od trenutne bijele svjetlosti. To je nespontana zelena svjetlost, a smanjenje čistoće boje uzrokovano njenim spektralnim širenjem nepovoljno je za zaslone, ali nije prikladno za obične ljude. Nema problema za rasvjetu. Učinkovitost zelene svjetlosti dobivena ovom metodom može biti veća od 340 Lm/W, ali i dalje neće prelaziti 340 Lm/W nakon kombiniranja s bijelom svjetlošću. Treće, nastaviti istraživanje i pronaći vlastite epitaksijalne materijale. Samo na taj način postoji tračak nade. Dobivanjem zelenog svjetla većeg od 340 Lm/w, bijelo svjetlo kombinirano s tri primarne LED diode u boji: crvenom, zelenom i plavom, može biti veće od granice svjetlosne učinkovitosti od 340 Lm/w plavih LED dioda s bijelim svjetlom. W.

3. Ultraljubičasta LED diodačip + tri primarna fosfora u boji emitiraju svjetlost.

Glavni inherentni nedostatak gore navedene dvije vrste bijelih LED dioda je neravnomjerna prostorna raspodjela luminoznosti i kromatičnosti. Ljudsko oko ne može percipirati ultraljubičastu svjetlost. Stoga, nakon što ultraljubičasta svjetlost izađe iz čipa, apsorbiraju je tri primarna fosfora u boji u sloju pakiranja, te se fotoluminiscencijom fosfora pretvara u bijelu svjetlost, a zatim emitira u prostor. To je njezina najveća prednost, baš kao i tradicionalne fluorescentne lampe, nema prostornu neravnomjernost boja. Međutim, teorijska svjetlosna učinkovitost ultraljubičaste bijele LED diode ne može biti veća od teorijske vrijednosti plave bijele svjetlosti čipa, a kamoli teorijske vrijednosti RGB bijele svjetlosti. Međutim, samo razvojem visokoučinkovitih trostrukih primarnih fosfora pogodnih za ultraljubičasto pobuđivanje možemo dobiti ultraljubičaste bijele LED diode koje su blizu ili čak učinkovitije od gore navedene dvije bijele LED diode u ovoj fazi. Što su bliže plavim ultraljubičastim LED diodama, to je vjerojatnije da su. Što je veća, srednjevalne i kratkovalne bijele UV LED diode nisu moguće.