Beyaz LED türleri: Beyaz LED'in aydınlatma için ana teknik yolları şunlardır: ① Mavi LED + fosfor tipi; ②RGB LED türü; ③ Ultraviyole LED + fosfor tipi.

1. Mavi ışık – LED çip + sarı-yeşil fosfor tipi, çok renkli fosfor türevleri ve diğer tipler dahil.

Sarı-yeşil fosfor tabakası, fotolüminesans üretmek için LED çipinden gelen mavi ışığın bir kısmını emer. LED çipinden gelen mavi ışığın diğer kısmı fosfor tabakasından geçerek uzaydaki çeşitli noktalarda fosforun yaydığı sarı-yeşil ışıkla birleşir. Kırmızı, yeşil ve mavi ışıklar karıştırılarak beyaz ışık oluşturulur; Bu yöntemde, dış kuantum verimliliklerinden biri olan fosfor fotolüminesans dönüşüm verimliliğinin en yüksek teorik değeri %75'i geçmeyecektir; ve çipten maksimum ışık çıkarma oranı ancak yaklaşık %70'e ulaşabilir. Bu nedenle, teorik olarak, mavi tip beyaz ışık Maksimum LED ışık verimliliği 340 Lm/W'ı geçmeyecektir. Son birkaç yılda, CREE 303Lm/W'a ulaşmıştır. Test sonuçları doğruysa, kutlamaya değer.

2. Kırmızı, yeşil ve mavi üç temel renk kombinasyonuRGB LED türlerikatmakRGBW-LED tipleri, vesaire.

R-LED (kırmızı) + G-LED (yeşil) + B-LED (mavi) üç ışık yayan diyot bir araya getirilir ve yayılan kırmızı, yeşil ve mavi ışığın üç ana rengi doğrudan uzayda karıştırılarak beyaz ışık oluşturulur. Bu şekilde yüksek verimli beyaz ışık üretebilmek için öncelikle çeşitli renklerdeki LED'lerin, özellikle yeşil LED'lerin verimli ışık kaynakları olması gerekir. Bu, yeşil ışığın “izoenerji beyaz ışığının” yaklaşık %69'unu oluşturmasından da anlaşılabilir. Şu anda mavi ve kırmızı LED'lerin ışık verimliliği çok yüksek olup, iç kuantum verimlilikleri sırasıyla %90 ve %95'i aşmaktadır, ancak yeşil LED'lerin iç kuantum verimliliği çok geride kalmaktadır. GaN tabanlı LED'lerin düşük yeşil ışık verimliliği fenomenine “yeşil ışık boşluğu” denir. Bunun başlıca nedeni, yeşil LED'lerin henüz kendi epitaksiyel malzemelerini bulamamış olmasıdır. Mevcut fosfor arsenik nitrür serisi malzemeler, sarı-yeşil spektrum aralığında çok düşük verimliliğe sahiptir. Ancak, yeşil LED'leri yapmak için kırmızı veya mavi epitaksiyel malzemeler kullanmak, daha düşük akım yoğunluğu koşullarında, fosfor dönüşüm kaybı olmadığından, yeşil LED'in mavi + fosfor yeşil ışıktan daha yüksek ışık verimliliğine sahip olduğunu gösterir. 1mA akım koşulu altında ışık verimliliğinin 291Lm/W'a ulaştığı bildirilmektedir. Ancak, Droop etkisinin neden olduğu yeşil ışığın ışık verimliliği daha büyük akımlarda önemli ölçüde düşer. Akım yoğunluğu arttığında, ışık verimliliği hızla düşer. 350mA akımda, ışık verimliliği 108Lm/W'dır. 1A koşulları altında, ışık verimliliği azalır. 66Lm/W'a.

Grup III fosfitler için, yeşil bantta ışık yaymak, malzeme sistemleri için temel bir engel haline gelmiştir. AlInGaP'ın bileşimini, kırmızı, turuncu veya sarı yerine yeşil yayması için değiştirmek, malzeme sisteminin nispeten düşük enerji boşluğu nedeniyle yetersiz taşıyıcı sınırlamasıyla sonuçlanır ve bu da verimli radyatif rekombinasyonu engeller.

Buna karşılık, III-nitrürlerin yüksek verime ulaşması daha zordur, ancak zorluklar aşılmaz değildir. Bu sistemi kullanarak, ışığı yeşil ışık bandına uzatarak, verimlilikte azalmaya neden olacak iki faktör vardır: dış kuantum verimliliğindeki azalma ve elektriksel verimlilik. Dış kuantum verimliliğindeki azalma, yeşil bant aralığı daha düşük olmasına rağmen yeşil LED'lerin GaN'nin yüksek ileri voltajını kullanmasından kaynaklanır, bu da güç dönüşüm oranının azalmasına neden olur. İkinci dezavantaj, yeşil LED'in enjeksiyon akımı yoğunluğu arttıkça azalması ve sarkma etkisi tarafından yakalanmasıdır. Sarkma etkisi mavi LED'lerde de meydana gelir, ancak etkisi yeşil LED'lerde daha büyüktür ve daha düşük geleneksel çalışma akımı verimliliği ile sonuçlanır. Ancak, sarkma etkisinin nedenleri hakkında sadece Auger rekombinasyonu değil, birçok spekülasyon vardır - bunlar arasında yer değiştirme, taşıyıcı taşması veya elektron sızıntısı bulunur. İkincisi, yüksek voltajlı bir iç elektrik alanı tarafından güçlendirilir.

Bu nedenle, yeşil LED'lerin ışık verimliliğini artırmanın yolu: bir yandan, ışık verimliliğini artırmak için mevcut epitaksiyel malzemelerin koşulları altında Düşme etkisinin nasıl azaltılacağını incelemek; diğer yandan, yeşil ışık yaymak için mavi LED'lerin ve yeşil fosforların fotolüminesans dönüşümünü kullanmak. Bu yöntem, teorik olarak mevcut beyaz ışıktan daha yüksek bir ışık verimliliği elde edebilen yüksek verimli yeşil ışık elde edebilir. Bu kendiliğinden olmayan yeşil ışıktır ve spektral genişlemesinden kaynaklanan renk saflığındaki azalma ekranlar için elverişsizdir, ancak sıradan insanlar için uygun değildir. Aydınlatma için bir sorun yoktur. Bu yöntemle elde edilen yeşil ışık etkinliğinin 340 Lm/W'den büyük olma olasılığı vardır, ancak beyaz ışıkla birleştirildikten sonra yine de 340 Lm/W'yi aşmayacaktır. Üçüncüsü, araştırmaya devam edin ve kendi epitaksiyel malzemelerinizi bulun. Sadece bu şekilde, bir umut ışığı vardır. 340 Lm/w'dan daha yüksek yeşil ışık elde edilerek, kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç ana renk LED'inin bir araya getirdiği beyaz ışık, mavi çip tipi beyaz ışık LED'lerinin 340 Lm/w'lık ışık verimliliği sınırından daha yüksek olabilir.

3. Ultraviyole LEDçip + üç ana renk fosforu ışık yayar.

Yukarıdaki iki tip beyaz LED'in temel içsel kusuru, parlaklık ve kromatikliğin eşit olmayan mekansal dağılımıdır. Ultraviyole ışık insan gözü tarafından algılanamaz. Bu nedenle, ultraviyole ışık çipten çıktıktan sonra, paketleme katmanındaki üç birincil renk fosforu tarafından emilir ve fosforların fotolüminesansı ile beyaz ışığa dönüştürülür ve ardından uzaya yayılır. Bu, en büyük avantajıdır, tıpkı geleneksel floresan lambalar gibi, mekansal renk eşitsizliğine sahip değildir. Ancak, ultraviyole çip beyaz ışık LED'inin teorik ışık verimliliği, RGB beyaz ışığın teorik değerinden bahsetmeye bile gerek yok, mavi çip beyaz ışığının teorik değerinden daha yüksek olamaz. Ancak, yalnızca ultraviyole uyarımı için uygun yüksek verimli üç birincil renk fosforlarının geliştirilmesi yoluyla, bu aşamada yukarıdaki iki beyaz LED'e yakın veya daha da verimli ultraviyole beyaz LED'ler elde edebiliriz. Mavi ultraviyole LED'lere ne kadar yakınsa, olasılıkları o kadar yüksektir. Daha büyük olması durumunda orta dalga ve kısa dalga UV tipi beyaz LED'lerin kullanılması mümkün olmaz.