Tipos de LED blancos:Las principales rutas técnicas del LED blanco para iluminación son: ① LED azul + tipo fósforo; ②Tipo de LED RGB; ③ LED ultravioleta + tipo fósforo.

1. Luz azul – chip LED + tipo fósforo amarillo-verde incluyendo derivados de fósforo multicolor y otros tipos.

La capa de fósforo amarillo-verde absorbe parte de la luz azul del chip LED para producir fotoluminiscencia. La otra parte de la luz azul del chip LED se transmite a través de la capa de fósforo y se fusiona con la luz amarillo-verde emitida por el fósforo en varios puntos del espacio. Las luces roja, verde y azul se mezclan para formar luz blanca; en este método, el valor teórico más alto de la eficiencia de conversión de fotoluminiscencia del fósforo, una de las eficiencias cuánticas externas, no superará el 75%; y la tasa máxima de extracción de luz del chip solo puede alcanzar alrededor del 70%. Por lo tanto, teóricamente, la luz blanca de tipo azul La eficiencia luminosa máxima del LED no superará los 340 Lm/W. En los últimos años, CREE alcanzó los 303 Lm/W. Si los resultados de las pruebas son precisos, vale la pena celebrar.

2. Combinación de tres colores primarios: rojo, verde y azul.Tipos de LED RGBincluirTipos de LED RGBW, etc.

R-LED (rojo) + G-LED (verde) + B-LED (azul) tres diodos emisores de luz se combinan entre sí, y los tres colores primarios de luz emitida de rojo, verde y azul se mezclan directamente en el espacio para formar luz blanca. Para producir luz blanca de alta eficiencia de esta manera, en primer lugar, los LED de varios colores, especialmente los LED verdes, deben ser fuentes de luz eficientes. Esto se puede ver en el hecho de que la luz verde representa aproximadamente el 69% de la "luz blanca de isoenergía". En la actualidad, la eficiencia luminosa de los LED azules y rojos ha sido muy alta, con eficiencias cuánticas internas superiores al 90% y 95% respectivamente, pero la eficiencia cuántica interna de los LED verdes está muy por detrás. Este fenómeno de baja eficiencia de luz verde de los LED basados ​​en GaN se llama "brecha de luz verde". La razón principal es que los LED verdes aún no han encontrado sus propios materiales epitaxiales. Los materiales de la serie de nitruro de fósforo y arsénico existentes tienen una eficiencia muy baja en el rango del espectro amarillo-verde. Sin embargo, el uso de materiales epitaxiales rojos o azules para fabricar LED verdes... En condiciones de menor densidad de corriente, debido a que no hay pérdida de conversión de fósforo, el LED verde tiene una mayor eficiencia luminosa que la luz verde azul + fósforo. Se informa que su eficiencia luminosa alcanza los 291 Lm/W en condiciones de corriente de 1 mA. Sin embargo, la eficiencia luminosa de la luz verde causada por el efecto Droop disminuye significativamente a corrientes mayores. Cuando la densidad de corriente aumenta, la eficiencia luminosa disminuye rápidamente. A una corriente de 350 mA, la eficiencia luminosa es de 108 Lm/W. En condiciones de 1 A, la eficiencia luminosa disminuye a 66 Lm/W.

Para los fosfuros del Grupo III, la emisión de luz en la banda verde se ha convertido en un obstáculo fundamental para los sistemas materiales. Modificar la composición de AlInGaP para que emita luz verde en lugar de roja, naranja o amarilla resulta en un confinamiento insuficiente de portadores debido a la brecha energética relativamente baja del sistema material, lo que impide una recombinación radiativa eficiente.

Por el contrario, es más difícil para los nitruros III lograr una alta eficiencia, pero las dificultades no son insuperables. Usando este sistema, extendiendo la luz a la banda de luz verde, dos factores que causarán una disminución en la eficiencia son: la disminución de la eficiencia cuántica externa y la eficiencia eléctrica. La disminución de la eficiencia cuántica externa proviene del hecho de que aunque la brecha de banda verde es menor, los LED verdes utilizan el alto voltaje directo de GaN, lo que hace que la tasa de conversión de energía disminuya. La segunda desventaja es que el LED verde disminuye a medida que aumenta la densidad de corriente de inyección y es atrapado por el efecto de caída. El efecto de caída también ocurre en los LED azules, pero su impacto es mayor en los LED verdes, lo que resulta en una menor eficiencia de la corriente de operación convencional. Sin embargo, hay muchas especulaciones sobre las causas del efecto de caída, no solo la recombinación Auger; incluyen dislocación, desbordamiento de portadores o fuga de electrones. Este último es potenciado por un campo eléctrico interno de alto voltaje.

Por lo tanto, la forma de mejorar la eficiencia lumínica de los LED verdes: por un lado, estudiar cómo reducir el efecto Droop bajo las condiciones de los materiales epitaxiales existentes para mejorar la eficiencia lumínica; por otro lado, utilizar la conversión de fotoluminiscencia de LED azules y fósforos verdes para emitir luz verde. Este método puede obtener luz verde de alta eficiencia, que teóricamente puede lograr una mayor eficiencia lumínica que la luz blanca actual. Es luz verde no espontánea, y la disminución en la pureza del color causada por su ensanchamiento espectral es desfavorable para las pantallas, pero no es adecuada para la gente común. No hay problema para la iluminación. La eficacia de la luz verde obtenida por este método tiene la posibilidad de ser superior a 340 Lm/W, pero aún no superará los 340 Lm/W después de combinarse con luz blanca. En tercer lugar, continuar investigando y encontrar sus propios materiales epitaxiales. Solo de esta manera, hay un rayo de esperanza. Al obtener una luz verde superior a 340 Lm/w, la luz blanca combinada por los tres LED de colores primarios (rojo, verde y azul) puede superar el límite de eficiencia luminosa de 340 Lm/w de los LED de luz blanca de tipo chip azul.

3. LED ultravioletachip + tres fósforos de colores primarios emiten luz.

El principal defecto inherente de los dos tipos de LED blancos mencionados anteriormente reside en la distribución espacial desigual de la luminosidad y la cromaticidad. La luz ultravioleta no es perceptible para el ojo humano. Por lo tanto, tras salir del chip, es absorbida por los fósforos de tres colores primarios de la capa de encapsulado, convertida en luz blanca por la fotoluminiscencia de estos fósforos y emitida al espacio. Esta es su mayor ventaja: al igual que las lámparas fluorescentes tradicionales, no presenta irregularidades de color en el espacio. Sin embargo, la eficiencia luminosa teórica de los LED de luz blanca con chip ultravioleta no puede superar el valor teórico de la luz blanca con chip azul, y mucho menos el valor teórico de la luz blanca RGB. No obstante, solo mediante el desarrollo de fósforos de tres colores primarios de alta eficiencia, adecuados para la excitación ultravioleta, podremos obtener LED blancos ultravioleta con una eficiencia similar o incluso superior a la de los dos LED blancos mencionados anteriormente. Cuanto más cercanos sean los LED ultravioleta azules, mayor será su probabilidad. Cuanto más grande sea, los LED blancos de tipo UV de onda media y onda corta no son posibles.