Analys av de viktigaste tekniska vägarna för vita lysdioder för belysning

1. Blå-LED-chip + gulgrön fosfortyp inklusive flerfärgad fosforderivattyp

 Det gulgröna fosforlagret absorberar en del avblått ljusav LED-chippet för att producera fotoluminescens, och den andra delen av det blå ljuset från LED-chippet transmitteras ut ur fosforlagret och smälter samman med det gul-gröna ljuset som emitteras av fosforn på olika punkter i rymden, och det röda, gröna och blå ljuset blandas för att bilda vitt ljus; På detta sätt kommer det högsta teoretiska värdet för fosforfotoluminescensomvandlingseffektiviteten, vilket är en av de externa kvanteffektiviteterna, inte att överstiga 75%; och den högsta ljusutvinningshastigheten från chipet kan bara nå cirka 70%, så i teorin kommer blåvitt ljuss högsta ljuseffektivitet inte att överstiga 340 Lm/W, och CREE har nått 303 Lm/W under de senaste åren. Om testresultaten är korrekta är det värt att fira.

 

2. Kombinationen av rött, grönt och blåttRGB-LEDtypen inkluderar RGBW-LED-typ etc.

 De tre lysdioderna R-LED (röd) + G-LED (grön) + B-LED (blå) kombineras, och de tre primärfärgerna rött, grönt och blått blandas direkt i rymden för att bilda vitt ljus. För att producera högeffektivt vitt ljus på detta sätt måste för det första lysdioder i olika färger, särskilt gröna lysdioder, vara högeffektiva ljuskällor, vilket kan ses från det "lika energivitt ljus" där grönt ljus står för cirka 69 %. För närvarande har ljuseffektiviteten hos blå och röda lysdioder varit mycket hög, med interna kvanteffektiviteter som överstiger 90 % respektive 95 %. Den interna kvanteffektiviteten hos gröna lysdioder ligger långt efter. Detta fenomen med låg grön ljuseffektivitet hos GaN-baserade lysdioder kallas "grönt ljusgap". Den främsta anledningen är att gröna lysdioder inte har hittat sina egna epitaxiella material. Befintliga material i fosforarseniknitridserien har låg effektivitet i det gulgröna spektrumet. Röda eller blå epitaxiella material används för att tillverka gröna lysdioder. Vid lägre strömtäthet, eftersom det inte finns någon fosforomvandlingsförlust, har grön LED högre ljuseffektivitet än grönt ljus av blå + fosfortyp. Det rapporteras att dess ljuseffektivitet når 291 Lm/W vid 1 mA ström. Emellertid är minskningen av ljuseffektiviteten hos det gröna ljuset, orsakad av droop-effekten, betydande vid högre ström. När strömtätheten ökar sjunker ljuseffektiviteten snabbt. Vid en ström på 350 mA är ljuseffektiviteten 108 Lm/W. Vid 1 A sjunker ljuseffektiviteten till 66 Lm/W.

För III-fosfiner har ljusemissionen till det gröna bandet blivit ett grundläggande hinder för materialsystemet. Att ändra sammansättningen av AlInGaP så att den avger grönt ljus istället för rött, orange eller gult – vilket orsakar otillräcklig begränsning av bärvågorna – beror på materialsystemets relativt låga energigap, vilket utesluter effektiv strålningsrekombination.

Därför är sättet att förbättra ljuseffektiviteten hos gröna lysdioder: å ena sidan, studera hur man kan minska droop-effekten under förhållandena med befintliga epitaxiella material för att förbättra ljuseffektiviteten; å andra sidan, använd fotoluminescensomvandling av blå lysdioder och gröna fosforer för att avge grönt ljus. Denna metod kan erhålla grönt ljus med hög ljuseffektivitet, vilket teoretiskt kan uppnå högre ljuseffektivitet än det nuvarande vita ljuset. Det tillhör icke-spontan grönt ljus. Det finns inga problem med belysningen. Den gröna ljuseffekten som erhålls med denna metod kan vara större än 340 Lm/W, men den kommer fortfarande inte att överstiga 340 Lm/W efter att ha kombinerat vitt ljus; för det tredje, fortsätt att undersöka och hitta ditt eget epitaxiella material, bara på detta sätt finns det en strimma av hopp om att efter att ha erhållit grönt ljus som är mycket högre än 340 Lm/w, kan det vita ljuset kombinerat av de tre primärfärgerna röda, gröna och blå lysdioder vara högre än ljuseffektivitetsgränsen för blåchip vita lysdioder på 340 Lm/W.

 

3. Ultraviolett LEDchip + tre primärfärgsfosforer avger ljus 

Den huvudsakliga inneboende nackdelen hos de två ovanstående typerna av vita lysdioder är den ojämna rumsliga fördelningen av ljusstyrka och kromaticitet. Det ultravioletta ljuset är inte uppfattbart för det mänskliga ögat. Därför absorberas det ultravioletta ljuset, efter att det lämnat chipet, av de tre primärfärgsfosforerna i inkapslingsskiktet, omvandlas till vitt ljus genom fosforns fotoluminescens och sänds sedan ut i rymden. Detta är dess största fördel, precis som med traditionella lysrör har det inga rumsliga färgojämnheter. Emellertid kan den teoretiska ljuseffektiviteten hos den ultravioletta chip-typ vita lysdioden inte vara högre än det teoretiska värdet för det blå chip-typ vita ljuset, än mindre det teoretiska värdet för det RGB-typ vita ljuset. Emellertid är det endast genom utveckling av högeffektiva tre primära fosforer som är lämpliga för excitation av ultraviolett ljus som är möjliga att erhålla ultravioletta vita lysdioder som är nära eller till och med högre än de två ovanstående vita lysdioderna i detta skede. Ju närmare den blå ultravioletta ljus-LED:n är, desto större är möjligheten. Ju större mellanvågs- ​​och kortvågs ultraviolett-typ vita lysdioder.


Publiceringstid: 24 augusti 2021