Vrste bijelih LED diodaGlavni tehnički pravci korištenja bijelih LED dioda za osvjetljenje su: 1. Plava LED dioda + fosforni tip; 2.Tip RGB LED diode; ③ Ultraljubičasta LED dioda + fosforni tip.

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

Žuto-zeleni sloj fosfora apsorbira dio plave svjetlosti iz LED čipa kako bi proizveo fotoluminiscenciju. Drugi dio plave svjetlosti iz LED čipa prolazi kroz sloj fosfora i spaja se sa žuto-zelenom svjetlošću koju emituje fosfor na različitim tačkama u prostoru. Crvena, zelena i plava svjetlost se miješaju i formiraju bijelu svjetlost; Kod ove metode, najviša teorijska vrijednost efikasnosti konverzije fosforne fotoluminiscencije, jedna od vanjskih kvantnih efikasnosti, neće prelaziti 75%; a maksimalna stopa ekstrakcije svjetlosti iz čipa može dostići samo oko 70%. Stoga, teoretski, maksimalna svjetlosna efikasnost plavo-bijele svjetlosti LED diode neće prelaziti 340 Lm/W. U posljednjih nekoliko godina, CREE je dostigao 303 Lm/W. Ako su rezultati ispitivanja tačni, 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 su kombinovane zajedno, a tri primarne boje emitovane crvene, zelene i plave svjetlosti se direktno miješaju u prostoru kako bi se formirala bijela svjetlost. Da bi se na ovaj način proizvela visokoefikasna bijela svjetlost, prije svega, LED diode različitih boja, posebno zelene LED diode, moraju biti efikasni izvori svjetlosti. To se može vidjeti iz činjenice da zelena svjetlost čini oko 69% "izoenergetske bijele svjetlosti". Trenutno je svjetlosna efikasnost plavih i crvenih LED dioda vrlo visoka, s unutrašnjom kvantnom efikasnošću većom od 90% odnosno 95%, ali unutrašnja kvantna efikasnost zelenih LED dioda znatno zaostaje. Ovaj fenomen niske efikasnosti zelene svjetlosti LED dioda baziranih na GaN-u 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 efikasnost u žuto-zelenom spektru. Međutim, korištenje crvenih ili plavih epitaksijalnih materijala za izradu zelenih LED dioda će se dogoditi pod uslovima niže gustine struje, jer nema gubitka konverzije fosfora, zelena LED dioda ima veću svjetlosnu efikasnost od plave + fosforne zelene svjetlosti. Izvještava se da njena svjetlosna efikasnost dostiže 291 Lm/W pod uslovima struje od 1 mA. Međutim, svjetlosna efikasnost zelene svjetlosti uzrokovana Droop efektom značajno opada pri većim strujama. Kada se gustina struje poveća, svjetlosna efikasnost brzo opada. Pri struji od 350 mA, svjetlosna efikasnost je 108 Lm/W. Pod uslovima od 1 A, svjetlosna efikasnost se smanjuje na 66 Lm/W.

Za fosfide III grupe, emitovanje svjetlosti u zelenom pojasu postalo je fundamentalna prepreka za materijalne sisteme. Promjena sastava AlInGaP tako da emituje zelenu umjesto crvene, narandžaste ili žute boje rezultira nedovoljnim ograničenjem nosioca naboja zbog relativno niskog energetskog jaza materijalnog sistema, što onemogućava efikasnu radijacijsku rekombinaciju.

Nasuprot tome, III-nitridima je teže postići visoku efikasnost, ali poteškoće nisu nepremostive. Korištenjem ovog sistema, proširujući svjetlost na zeleni svjetlosni pojas, dva faktora koja će uzrokovati smanjenje efikasnosti su: smanjenje vanjske kvantne efikasnosti i električne efikasnosti. Smanjenje vanjske kvantne efikasnosti dolazi iz činjenice da, iako je zeleni pojas manji, zelene LED diode koriste visoki direktan napon GaN-a, što uzrokuje smanjenje brzine konverzije energije. Drugi nedostatak je što se zelena LED dioda smanjuje kako se gustoća struje ubrizgavanja povećava i biva zarobljena efektom opadanja. Efekat opadanja se javlja i kod plavih LED dioda, ali njegov utjecaj je veći kod zelenih LED dioda, što rezultira nižom konvencionalnom efikasnošću radne struje. Međutim, postoje mnoga nagađanja o uzrocima efekta opadanja, ne samo o Augerovoj rekombinaciji - oni uključuju dislokaciju, prelijevanje nosioca ili curenje elektrona. Potonje je pojačano visokim naponom unutrašnjeg električnog polja.

Dakle, način za poboljšanje svjetlosne efikasnosti zelenih LED dioda: s jedne strane, proučiti kako smanjiti Droop efekat pod uslovima postojećih epitaksijalnih materijala kako bi se poboljšala svjetlosna efikasnost; s druge strane, koristiti fotoluminiscencijsku konverziju plavih LED dioda i zelenih fosfora za emitovanje zelene svjetlosti. Ovom metodom se može dobiti visokoefikasna zelena svjetlost, koja teoretski može postići veću svjetlosnu efikasnost od trenutne bijele svjetlosti. To je nespontana zelena svjetlost, a smanjenje čistoće boje uzrokovano njenim spektralnim širenjem je nepovoljno za ekrane, ali nije pogodno za obične ljude. Nema problema za osvjetljenje. Efikasnost zelene svjetlosti dobijena ovom metodom ima mogućnost da bude veća od 340 Lm/W, ali i dalje neće prelaziti 340 Lm/W nakon kombinovanja sa bijelom svjetlošću. Treće, nastaviti istraživanje i pronaći vlastite epitaksijalne materijale. Samo na taj način postoji tračak nade. Dobijanjem zelenog svjetla većeg od 340 Lm/w, bijelo svjetlo kombinovano od strane tri primarne LED diode u boji: crvene, zelene i plave, može biti veće od granice svjetlosne efikasnosti od 340 Lm/w plavih LED dioda bijelog svjetla tipa čipa. W.

3. Ultraljubičasta LED diodaČip + tri primarna fosfora u boji emituju svjetlost.

Glavni inherentni nedostatak gore navedene dvije vrste bijelih LED dioda je neravnomjerna prostorna raspodjela luminoznosti i hromatičnosti. 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, a fotoluminiscencija fosfora pretvara je u bijelu svjetlost, a zatim emituje u prostor. To je njena najveća prednost, baš kao i tradicionalne fluorescentne lampe, nema prostornu neravnomjernost boja. Međutim, teorijska svjetlosna efikasnost 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 visokoefikasnih trostrukih primarnih fosfora pogodnih za ultraljubičastu ekscitaciju možemo dobiti ultraljubičaste bijele LED diode koje su blizu ili čak efikasnije od gore navedene dvije bijele LED diode u ovoj fazi. Što su bliže plavim ultraljubičastim LED diodama, to je veća vjerovatnoća da će biti. Što je veća, srednjevalne i kratkovalne bijele UV LED diode nisu moguće.