Typy białych diod LEDGłówne rozwiązania techniczne białych diod LED do oświetlenia to: ① Niebieska dioda LED + typ fosforowy; ②Typ diody LED RGB; ③ Typ LED ultrafioletowy + fosfor.

1. Światło niebieskie – dioda LED + fosfor żółto-zielony, w tym pochodne fosforu wielokolorowego i inne typy.

Żółto-zielona warstwa fosforu pochłania część niebieskiego światła z chipa LED, wytwarzając fotoluminescencję. Pozostała część niebieskiego światła z chipa LED jest przepuszczana przez warstwę fosforu i łączy się z żółto-zielonym światłem emitowanym przez fosfor w różnych punktach przestrzeni. Czerwone, zielone i niebieskie światła są mieszane, tworząc białe światło; W tej metodzie najwyższa teoretyczna wartość wydajności konwersji fotoluminescencji fosforu, jednej z zewnętrznych wydajności kwantowych, nie przekroczy 75%; a maksymalny współczynnik ekstrakcji światła z chipa może osiągnąć jedynie około 70%. Dlatego teoretycznie niebieskie światło białe Maksymalna wydajność świetlna LED nie przekroczy 340 Lm/W. W ciągu ostatnich kilku lat CREE osiągnęło 303 Lm/W. Jeśli wyniki testów są dokładne, warto świętować.

2. Czerwony, zielony i niebieski – trzy podstawowe kombinacje kolorówTypy diod LED RGBwłączaćRGBW- typy diod LEDitp.

R-LED (czerwony) + G-LED (zielony) + B-LED (niebieski) to trzy diody elektroluminescencyjne połączone ze sobą, a trzy emitowane kolory podstawowe: czerwony, zielony i niebieski, mieszają się bezpośrednio w przestrzeni, tworząc światło białe. Aby uzyskać w ten sposób wysokowydajne światło białe, diody LED o różnych kolorach, a zwłaszcza zielone, muszą być przede wszystkim wydajnymi źródłami światła. Świadczy o tym fakt, że światło zielone stanowi około 69% „białego światła izoenergetycznego”. Obecnie wydajność świetlna niebieskich i czerwonych diod LED jest bardzo wysoka, a ich wewnętrzna wydajność kwantowa przekracza odpowiednio 90% i 95%, ale wewnętrzna wydajność kwantowa zielonych diod LED pozostaje daleko w tyle. Zjawisko niskiej wydajności zielonego światła diod LED opartych na GaN nazywane jest „zieloną luką świetlną”. Głównym powodem jest to, że zielone diody LED nie wykształciły jeszcze własnych materiałów epitaksjalnych. Istniejące materiały z serii azotku arsenu i fosforu charakteryzują się bardzo niską wydajnością w zakresie widma żółto-zielonego. Jednakże użycie czerwonych lub niebieskich materiałów epitaksjalnych do produkcji zielonych diod LED będzie… W warunkach niższej gęstości prądu, ze względu na brak strat konwersji fosforu, zielona dioda LED ma wyższą wydajność świetlną niż niebieskie światło z fosforem. Podaje się, że jej wydajność świetlna osiąga 291 lm/W przy natężeniu prądu 1 mA. Jednakże, wydajność świetlna zielonego światła, spowodowana efektem opadania, znacznie spada przy wyższych natężeniach prądu. Wraz ze wzrostem gęstości prądu, wydajność świetlna szybko spada. Przy natężeniu prądu 350 mA wydajność świetlna wynosi 108 lm/W. Przy natężeniu prądu 1 A wydajność świetlna spada do 66 lm/W.

W przypadku fosforków grupy III, emisja światła w paśmie zielonym stała się fundamentalną przeszkodą dla układów materiałowych. Zmiana składu AlInGaP tak, aby emitował on kolor zielony zamiast czerwonego, pomarańczowego lub żółtego, powoduje niewystarczające uwięzienie nośników ze względu na stosunkowo małą przerwę energetyczną układu materiałowego, co uniemożliwia efektywną rekombinację radiacyjną.

Natomiast azotki III mają większe trudności z osiągnięciem wysokiej wydajności, ale trudności te nie są nie do pokonania. Używając tego systemu, rozszerzając światło do pasma światła zielonego, dwa czynniki, które spowodują spadek wydajności to: spadek zewnętrznej wydajności kwantowej i sprawności elektrycznej. Spadek zewnętrznej wydajności kwantowej wynika z faktu, że chociaż przerwa pasma zielonego jest mniejsza, zielone diody LED wykorzystują wysokie napięcie przewodzenia GaN, co powoduje spadek szybkości konwersji mocy. Drugą wadą jest to, że zielona dioda LED maleje wraz ze wzrostem gęstości prądu wtrysku i jest uwięziona przez efekt opadania. Efekt opadania występuje również w niebieskich diodach LED, ale jego wpływ jest większy w przypadku zielonych diod LED, co skutkuje niższą konwencjonalną wydajnością prądową. Istnieje jednak wiele spekulacji na temat przyczyn efektu opadania, nie tylko rekombinacji Augera - obejmują one dyslokację, przepełnienie nośników lub wyciek elektronów. Ten ostatni jest wzmacniany przez wewnętrzne pole elektryczne wysokiego napięcia.

Dlatego sposobem na poprawę wydajności świetlnej zielonych diod LED jest: z jednej strony zbadanie, jak zmniejszyć efekt Droop w warunkach istniejących materiałów epitaksjalnych w celu poprawy wydajności świetlnej; z drugiej strony wykorzystanie konwersji fotoluminescencji niebieskich diod LED i zielonych luminoforów do emisji zielonego światła. Ta metoda może uzyskać wysokowydajne zielone światło, które teoretycznie może osiągnąć wyższą wydajność świetlną niż obecne białe światło. Jest to niespontaniczne zielone światło, a spadek czystości koloru spowodowany jego poszerzeniem widmowym jest niekorzystny dla wyświetlaczy, ale nie jest odpowiedni dla zwykłych ludzi. Nie ma problemu z oświetleniem. Wydajność zielonego światła uzyskana tą metodą ma szansę być większa niż 340 Lm/W, ale nadal nie przekroczy 340 Lm/W po połączeniu ze światłem białym. Po trzecie, kontynuowanie badań i znalezienie własnych materiałów epitaksjalnych. Tylko w ten sposób jest promyk nadziei. Dzięki uzyskaniu zielonego światła o natężeniu większym niż 340 Lm/W, białe światło w połączeniu z trzema podstawowymi kolorami diod LED: czerwonym, zielonym i niebieskim może być lepsze od limitu wydajności świetlnej wynoszącego 340 Lm/W białych diod LED typu blue chip.

3. Dioda ultrafioletowa LEDchip + trzy podstawowe kolory luminoforów emitują światło.

Główną wadą powyższych dwóch typów białych diod LED jest nierównomierny rozkład przestrzenny jasności i chromatyczności. Światło ultrafioletowe nie jest postrzegane przez ludzkie oko. Dlatego też, po wyjściu z chipa, jest ono absorbowane przez trzy podstawowe luminofory w warstwie obudowy i przekształcane w światło białe poprzez fotoluminescencję luminoforów, a następnie emitowane w przestrzeń. Jest to jego największa zaleta, ponieważ, podobnie jak tradycyjne świetlówki, nie charakteryzuje się przestrzenną nierównomiernością barw. Jednak teoretyczna wydajność świetlna diod LED z białym światłem ultrafioletowym nie może być wyższa niż teoretyczna wartość niebieskiego światła białego, a tym bardziej teoretycznej wartości białego światła RGB. Jednak tylko dzięki opracowaniu wysokowydajnych luminoforów o trzech podstawowych kolorach, odpowiednich do wzbudzania ultrafioletem, możemy uzyskać białe diody LED z ultrafioletem, które na tym etapie są zbliżone, a nawet bardziej wydajne niż dwie powyższe białe diody LED. Im bliżej niebieskiego światła ultrafioletowego znajdują się diody LED, tym bardziej prawdopodobne jest ich pojawienie się. Im większa jest jego wielkość, tym nie jest możliwe zastosowanie białych diod LED typu UV o długości fali średniej i krótkiej.