1. Chip LED blu+fosforo verde giallo, compreso il derivato del fosforo policromo

Lo strato di fosforo giallo-verde assorbe la luce blu di alcuniChip LEDper produrre fotoluminescenza, e la luce blu dei chip LED viene trasmessa dallo strato di fosforo e converge con la luce giallo verde emessa dal fosforo in vari punti nello spazio, e la luce rossa verde blu viene miscelata per formare luce bianca; In questo modo, il valore massimo teorico dell'efficienza di conversione della fotoluminescenza del fosforo, uno dell'efficienza quantistica esterna, non supererà il 75%; Il tasso più elevato di estrazione della luce dal chip può raggiungere solo il 70% circa. Pertanto, teoricamente, l'efficienza luminosa massima dei LED bianchi a luce blu non supererà i 340 Lm/W, mentre il CREE raggiungerà i 303 Lm/W qualche anno fa. Se i risultati del test sono accurati, vale la pena festeggiare.

2. Tipo LED RGB con combinazione di tre colori primari rosso verde blu, incluso il tipo LED RGB W, ecc

I treemettitore di lucei diodi R-LED (rosso)+G-LED (verde)+B-LED (blu), sono combinati per formare una luce bianca mescolando direttamente la luce rossa, verde e blu emessa nello spazio. Per poter generare in questo modo luce bianca ad alta efficienza luminosa, innanzitutto tutti i LED colorati, soprattutto quelli verdi, devono essere sorgenti luminose efficienti, che rappresentano circa il 69% della “luce bianca a parità di energia”. Al momento, l’efficienza luminosa del LED blu e del LED rosso è molto elevata, con l’efficienza quantica interna che supera rispettivamente il 90% e il 95%, ma l’efficienza quantica interna del LED verde è molto indietro. Questo fenomeno di bassa efficienza della luce verde dei LED basati su GaN è chiamato “gap di luce verde”. Il motivo principale è che il LED verde non ha ancora trovato il proprio materiale epitassiale. L'efficienza dei materiali esistenti della serie di nitruro di fosforo e arsenico è molto bassa nell'intervallo cromatografico giallo-verde. Tuttavia, il LED verde è realizzato con materiali epitassiali a luce rossa o blu. In condizioni di bassa densità di corrente, poiché non vi è alcuna perdita di conversione del fosforo, il LED verde ha un'efficienza luminosa maggiore rispetto alla luce blu+luce verde al fosforo. È stato riferito che la sua efficienza luminosa raggiunge 291Lm/W con una corrente di 1 mA. Tuttavia, in condizioni di corrente elevata, l'efficienza luminosa della luce verde causata dall'effetto Droop diminuisce significativamente. Quando la densità di corrente aumenta, l’efficienza luminosa diminuisce rapidamente. Con una corrente di 350 mA, l'efficienza luminosa è di 108 Lm/W e in condizioni di 1 A, l'efficienza luminosa diminuisce a 66 Lm/W.

Per i fosfuri del gruppo III, l'emissione di luce sulla fascia verde è diventata l'ostacolo fondamentale del sistema materiale. La modifica della composizione di AlInGaP in modo che emetta luce verde anziché rossa, arancione o gialla, causando un’insufficiente limitazione del portatore, è dovuta al gap energetico relativamente basso del sistema materiale, che impedisce un’efficace ricombinazione delle radiazioni.

Al contrario, è più difficile per i nitruri del Gruppo III raggiungere un’elevata efficienza, ma la difficoltà non è insormontabile. Quando la luce viene estesa alla banda della luce verde con questo sistema, i due fattori che ridurranno l'efficienza sono l'efficienza quantica esterna e l'efficienza elettrica. La diminuzione dell’efficienza quantistica esterna deriva dal fatto che, sebbene il gap di banda verde sia inferiore, il LED verde utilizza l’elevata tensione diretta del GaN, che riduce il tasso di conversione della potenza. Il secondo svantaggio è quello verdeIl LED diminuiscecon l'aumento della densità di corrente di iniezione ed è intrappolato dall'effetto droop. L'effetto droop appare anche nel LED blu, ma è più grave nel LED verde, con conseguente minore efficienza della corrente di lavoro convenzionale. Tuttavia, ci sono molte ragioni per l'effetto droop, non solo la ricombinazione Auger, ma anche la dislocazione, l'overflow del carrier o la perdita elettronica. Quest'ultimo è potenziato dal campo elettrico interno ad alta tensione.

Pertanto, le modalità per migliorare l'efficienza luminosa del LED verde: da un lato, studiare come ridurre l'effetto Droop per migliorare l'efficienza luminosa nelle condizioni dei materiali epitassiali esistenti; D'altra parte, il LED blu più il fosforo verde viene utilizzato per la conversione della fotoluminescenza per emettere luce verde. Questo metodo può ottenere luce verde con elevata efficienza luminosa, che teoricamente può raggiungere un'efficienza luminosa maggiore rispetto all'attuale luce bianca. Appartiene al semaforo verde non spontaneo. Il calo della purezza del colore causato dall'ampliamento dello spettro è sfavorevole per la visualizzazione, ma non è un problema per l'illuminazione ordinaria. È possibile ottenere un'efficienza luminosa verde superiore a 340 Lm/W, tuttavia la luce bianca combinata non supererà i 340 Lm/W; In terzo luogo, continua a ricercare e a trovare i tuoi materiali epitassiali. Solo in questo modo può esserci un barlume di speranza che, dopo aver ottenuto più luce verde di 340 Lm/w, la luce bianca combinata dai LED a tre colori primari rosso, verde e blu possa essere superiore al limite di efficienza luminosa del blue chip LED bianco da 340 Lm/W.

3. Chip LED ultravioletto + fosforo tricolore

Il principale difetto intrinseco dei due tipi di LED bianchi sopra menzionati è che la distribuzione spaziale della luminosità e del croma non è uniforme. La luce UV è invisibile all'occhio umano. Pertanto, la luce UV emessa dal chip viene assorbita dal fosforo tricolore dello strato di imballaggio, quindi convertita dalla fotoluminescenza del fosforo in luce bianca ed emessa nello spazio. Questo è il suo più grande vantaggio, proprio come la tradizionale lampada fluorescente, non ha colori spaziali irregolari. Tuttavia, l'efficienza luminosa teorica del LED bianco di tipo chip ultravioletto non può essere superiore al valore teorico della luce bianca di tipo chip blu, per non parlare del valore teorico della luce bianca di tipo RGB. Tuttavia, solo sviluppando efficienti fosfori tricolori adatti all'eccitazione della luce UV è possibile ottenere LED bianchi ultravioletti con un'efficienza luminosa simile o addirittura superiore rispetto ai due LED bianchi sopra menzionati in questa fase. Più il LED ultravioletto è vicino alla luce blu, più è probabile che lo sia, e il LED bianco con linee ultraviolette a onde medie e corte sarà impossibile.