Beyaz LED türleri: Beyaz LED'in aydınlatma için ana teknik yolları şunlardır: ① Mavi LED + fosfor tipi; ②RGB LED tipi; 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, LED çipinden gelen mavi ışığın bir kısmını emerek fotolüminesans üretir. LED çipinden gelen mavi ışığın diğer kısmı ise fosfor tabakasından geçerek, fosforun yaydığı sarı-yeşil ışıkla uzayın çeşitli noktalarında birleşir. Kırmızı, yeşil ve mavi ışıklar karıştırılarak beyaz ışık oluşturulur. Bu yöntemde, harici kuantum verimliliklerinden biri olan fosfor fotolüminesans dönüşüm verimliliğinin en yüksek teorik değeri %75'i geçmeyecektir ve çipten maksimum ışık çekme oranı yalnızca yaklaşık %70'e ulaşabilir. Bu nedenle, teorik olarak mavi tip beyaz ışık LED'lerinin maksimum ışık verimliliği 340 Lm/W'ı geçmeyecektir. Son birkaç yılda CREE 303 Lm/W'a ulaşmıştır. Test sonuçları doğruysa, kutlamaya değer.

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

R-LED (kırmızı) + G-LED (yeşil) + B-LED (mavi) üç ışık yayan diyot bir araya getirilerek, yayılan kırmızı, yeşil ve mavi ışığın üç ana rengi uzayda doğrudan 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 görülebilir. 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 olgusuna “yeşil ışık boşluğu” denir. Bunun temel 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'ler üretmek 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 olmasını sağlar. 1mA akım koşulunda ışık verimliliğinin 291Lm/W'a ulaştığı bildirilmektedir. Ancak, Droop etkisinden kaynaklanan yeşil ışığın ışık verimliliği, daha yüksek akımlarda önemli ölçüde düşer. Akım yoğunluğu arttığında, ışık verimliliği hızla düşer. 350mA akımda ışık verimliliği 108Lm/W'dır. 1A koşullarında ise ışık verimliliği 66Lm/W'a düşer.

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 ışık yayacak şekilde değiştirmek, malzeme sisteminin nispeten düşük enerji aralığı nedeniyle yetersiz taşıyıcı sınırlamasına yol açarak verimli radyatif rekombinasyonu engellemektedir.

Buna karşılık, III-nitrürlerin yüksek verime ulaşması daha zordur, ancak zorluklar aşılmaz değildir. Bu sistemi kullanarak, ışığı yeşil ışık bandına uzatarak, verimlilikte düşüşe neden olacak iki faktör vardır: dış kuantum verimliliğindeki düşüş ve elektriksel verimlilik. Dış kuantum verimliliğindeki düşüş, yeşil bant aralığının daha düşük olmasına rağmen yeşil LED'lerin GaN'nin yüksek ileri voltajını kullanmasından kaynaklanır, bu da güç dönüşüm oranının düşmesine neden olur. İkinci dezavantaj, enjeksiyon akımı yoğunluğu arttıkça yeşil LED'in azalması ve düşüş etkisi tarafından yakalanmasıdır. Düşüş etkisi mavi LED'lerde de meydana gelir, ancak etkisi yeşil LED'lerde daha büyüktür ve bu da daha düşük geleneksel çalışma akımı verimliliğine neden olur. Ancak, düşüş 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 artar.

Bu nedenle, yeşil LED'lerin ışık verimliliğini artırmanın yolu: bir yandan, ışık verimliliğini artırmak için mevcut epitaksiyel malzemelerin koşulları altında Düşüş 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 verimliliğine ulaşabilen 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'dan büyük olma olasılığı vardır, ancak beyaz ışıkla birleştirildiğinde yine de 340 Lm/W'ı geçmeyecektir. Üçüncüsü, araştırmaya devam edin ve kendi epitaksiyel malzemelerinizi bulun. Ancak bu şekilde, bir umut ışığı vardır. 340 Lm/w'dan daha yüksek yeşil ışık elde edildiğinde, kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç ana renk LED'inin bir araya getirdiği beyaz ışık, mavi çipli 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 beyaz LED türünün 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 ana renk fosforu tarafından emilir ve fosforların fotolüminesansı ile beyaz ışığa dönüştürülerek uzaya yayılır. Bu, en büyük avantajıdır, tıpkı geleneksel floresan lambalar gibi, mekansal renk eşitsizliğine sahip değildir. Ancak, ultraviyole çip beyaz ışık LED'lerinin teorik ışık verimliliği, mavi çip beyaz ışığının teorik değerinden, hatta RGB beyaz ışığının teorik değerinden daha yüksek olamaz. Ancak, yalnızca ultraviyole uyarıma uygun yüksek verimli üç ana renk fosforlarının geliştirilmesiyle, bu aşamada yukarıdaki iki beyaz LED'e yakın veya daha da verimli ultraviyole beyaz LED'ler elde edebiliriz. Mavi ultraviyole LED'ler ne kadar maviye yakınsa, o kadar olasıdırlar. Daha büyük olması nedeniyle orta dalga ve kısa dalga UV tipi beyaz LED'lerin kullanılması mümkün değildir.