Beyaz LED türleriAydınlatma için beyaz LED'in başlıca teknik yolları şunlardır: ① Mavi LED + fosfor tipi; ②RGB LED tipi③ 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 fosfor tabakasından geçer ve uzaydaki çeşitli noktalarda fosfor tarafından yayılan sarı-yeşil ışıkla birleşir. Kırmızı, yeşil ve mavi ışıklar karışarak beyaz ışık oluşturur; bu yöntemde, dış kuantum verimliliklerinden biri olan fosfor fotolüminesans dönüşüm verimliliğinin en yüksek teorik değeri %75'i geçmeyecektir; ve çipten maksimum ışık çıkarma oranı yalnızca yaklaşık %70'e ulaşabilir. Bu nedenle, teorik olarak, mavi tip beyaz ışığın maksimum LED ışık verimliliği 340 Lm/W'ı geçmeyecektir. Geçtiğimiz birkaç yılda, CREE 303 Lm/W'a ulaştı. Test sonuçları doğruysa, kutlanmaya değer bir başarıdır.

2. Kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç ana renk kombinasyonuRGB LED türlerikatmakRGBW- LED türleri, vesaire.

Kırmızı (R-LED) + yeşil (G-LED) + mavi (B-LED) olmak üzere üç ışık yayan diyot bir araya getirildiğinde, yayılan kırmızı, yeşil ve mavi ışık doğrudan uzayda karıştırılarak beyaz ışık oluşturulur. Bu şekilde yüksek verimli beyaz ışık üretmek için öncelikle çeşitli renklerdeki LED'lerin, özellikle yeşil LED'lerin, verimli ışık kaynakları olması gerekir. Bu, yeşil ışığın "izoenerjili beyaz ışığın" yaklaşık %69'unu oluşturmasından anlaşılabilir. Şu anda, mavi ve kırmızı LED'lerin ışık verimliliği çok yüksek olup, sırasıyla %90 ve %95'i aşan iç kuantum verimliliklerine sahiptir, ancak yeşil LED'lerin iç kuantum verimliliği çok geride kalmaktadır. GaN tabanlı LED'lerin düşük yeşil ışık verimliliği olgusuna "yeşil ışık açığı" denir. Bunun temel nedeni, yeşil LED'lerin henüz kendi epitaksiyel malzemelerini bulamamış olmalarıdır. Mevcut fosfor arsenik nitrür serisi malzemeler, sarı-yeşil spektrum aralığında çok düşük verimliliğe sahiptir. Ancak, kırmızı veya mavi epitaksiyel malzemeler kullanılarak üretilen yeşil LED'ler, düşük akım yoğunluğu koşullarında fosfor dönüşüm kaybı olmadığı için mavi + fosforlu yeşil ışığa göre daha yüksek ışık verimliliğine sahiptir. 1 mA akım koşulunda ışık verimliliğinin 291 Lm/W'ye ulaştığı bildirilmiştir. Bununla birlikte, Droop etkisi nedeniyle yeşil ışığın ışık verimliliği daha yüksek akımlarda önemli ölçüde düşer. Akım yoğunluğu arttıkça, ışık verimliliği hızla düşer. 350 mA akımda ışık verimliliği 108 Lm/W'dir. 1 A koşullarında ise ışık verimliliği 66 Lm/W'ye düşer.

Grup III fosfitler için, yeşil bantta ışık yaymak, malzeme sistemleri için temel bir engel haline gelmiştir. AlInGaP'nin bileşimini kırmızı, turuncu veya sarı yerine yeşil ışık yayacak şekilde değiştirmek, malzeme sisteminin nispeten düşük enerji aralığı nedeniyle yetersiz taşıyıcı hapsine yol açar ve bu da verimli radyatif rekombinasyonu engeller.

Buna karşılık, III-nitrürlerin yüksek verimliliğe ulaşması daha zordur, ancak zorluklar aşılamaz değildir. Bu sistemi kullanarak, ışığı yeşil ışık bandına genişletirken, verimlilikte azalmaya neden olacak iki faktör vardır: dış kuantum verimliliğindeki ve elektriksel verimlilikteki azalma. 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 ise, enjeksiyon akım yoğunluğu arttıkça yeşil LED'in azalması ve düşüş etkisine yakalanmasıdır. Düşüş etkisi mavi LED'lerde de görülür, ancak yeşil LED'lerdeki etkisi daha büyüktür ve bu da geleneksel çalışma akımı verimliliğinin düşmesine neden olur. Bununla birlikte, düşüş etkisinin nedenleri hakkında sadece Auger rekombinasyonu değil, dislokasyon, taşıyıcı taşması veya elektron sızıntısı gibi birçok spekülasyon vardır. İkincisi, yüksek voltajlı iç elektrik alanı tarafından güçlendirilir.

Bu nedenle, yeşil LED'lerin ışık verimliliğini artırmanın yolu şöyledir: Bir yandan, mevcut epitaksiyel malzemeler koşullarında ışık verimliliğini artırmak için düşüş etkisini nasıl azaltacağımızı araştırmak; diğer yandan, mavi LED'lerin ve yeşil fosforların fotolüminesans dönüşümünü kullanarak yeşil ışık yaymak. Bu yöntem, teorik olarak mevcut beyaz ışıktan daha yüksek ışık verimliliğine ulaşabilen yüksek verimli yeşil ışık elde etmeyi sağlayabilir. Bu kendiliğinden oluşmayan bir yeşil ışıktır ve spektral genişlemeden kaynaklanan renk saflığındaki azalma ekranlar için elverişsizdir, ancak sıradan insanlar için aydınlatmada sorun teşkil etmez. Bu yöntemle elde edilen yeşil ışık verimliliğinin 340 Lm/W'den daha yüksek olma olasılığı vardır, ancak beyaz ışıkla birleştirildikten sonra yine de 340 Lm/W'yi geçmeyecektir. Üçüncüsü, araştırmaya devam etmek ve kendi epitaksiyel malzemelerinizi bulmaktır. Sadece bu şekilde bir umut ışığı vardır. 340 Lm/w'den daha yüksek yeşil ışık elde edilerek, kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç ana renk LED'inin birleşimiyle elde edilen beyaz ışık, mavi çip tipi beyaz ışık LED'lerinin 340 Lm/w'lik ışık verimliliği sınırının üzerine çıkabilir.

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

Yukarıdaki iki tip beyaz LED'in temel kusuru, parlaklık ve renk dağılımının düzensiz olmasıdır. Ultraviyole ışık insan gözüyle algılanamaz. Bu nedenle, ultraviyole ışık çipten çıktıktan sonra, ambalaj 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 düzensizliğine sahip değildir. Bununla birlikte, ultraviyole çipli beyaz ışık LED'inin teorik ışık verimliliği, mavi çipli beyaz ışığın teorik değerinden, hatta RGB beyaz ışığın teorik değerinden daha yüksek olamaz. Ancak, yalnızca ultraviyole uyarımına uygun yüksek verimli üç ana renk fosforunun geliştirilmesiyle, bu aşamada yukarıdaki iki beyaz LED'e yakın veya hatta daha verimli ultraviyole beyaz LED'ler elde edebiliriz. Mavi ultraviyole LED'lere ne kadar yakınlarsa, o kadar başarılı olma olasılıkları yüksektir. Boyut büyüdükçe, orta dalga ve kısa dalga UV tipi beyaz LED'ler kullanılamaz hale gelir.