Typy bielych LED diódHlavné technické postupy použitia bielych LED diód na osvetlenie sú: 1. Modrá LED dióda + fosforový typ; 2.Typ RGB LED diódy③ Ultrafialová LED dióda + fosforový typ.

1. Modré svetlo – LED čip + žltozelený fosforový typ vrátane viacfarebných fosforových derivátov a iných typov.

Žltozelená fosforová vrstva absorbuje časť modrého svetla z LED čipu a vytvára fotoluminiscenciu. Druhá časť modrého svetla z LED čipu prechádza cez fosforovú vrstvu a zlučuje sa so žltozeleným svetlom vyžarovaným fosforom v rôznych bodoch priestoru. Červené, zelené a modré svetlo sa zmiešavajú a vytvárajú biele svetlo. Pri tejto metóde najvyššia teoretická hodnota účinnosti konverzie fosforovej fotoluminiscencie, ktorá je jednou z externých kvantových účinností, nepresiahne 75 % a maximálna miera extrakcie svetla z čipu môže dosiahnuť iba približne 70 %. Preto teoreticky maximálna svetelná účinnosť modrého bieleho svetla LED nepresiahne 340 Lm/W. V posledných rokoch dosiahla hodnota CREE 303 Lm/W. Ak sú výsledky testov presné, stojí za to oslavovať.

2. Kombinácia troch základných farieb červenej, zelenej a modrejTypy RGB LED diódzahŕňajúTypy RGBW LED diódatď.

R-LED (červená) + G-LED (zelená) + B-LED (modrá) sú tri diódy emitujúce svetlo, ktoré sa kombinujú a tri základné farby vyžarovaného svetla – červená, zelená a modrá – sa priamo zmiešajú v priestore a vytvoria biele svetlo. Aby sa týmto spôsobom vytvorilo vysokoúčinné biele svetlo, musia byť v prvom rade LED diódy rôznych farieb, najmä zelené LED diódy, účinnými zdrojmi svetla. To je zrejmé zo skutočnosti, že zelené svetlo tvorí približne 69 % „izoenergetického bieleho svetla“. V súčasnosti je svetelná účinnosť modrých a červených LED diód veľmi vysoká, pričom vnútorná kvantová účinnosť presahuje 90 % a 95 %, ale vnútorná kvantová účinnosť zelených LED diód výrazne zaostáva. Tento jav nízkej účinnosti zeleného svetla LED diód na báze GaN sa nazýva „medzera zeleného svetla“. Hlavným dôvodom je, že zelené LED diódy ešte nenašli svoje vlastné epitaxné materiály. Existujúce materiály série nitridu fosforu a arzénu majú veľmi nízku účinnosť v žltozelenom spektre. Použitie červených alebo modrých epitaxných materiálov na výrobu zelených LED diód však za podmienok nižšej hustoty prúdu dosiahne vyššiu svetelnú účinnosť ako zelená LED dióda s modrým a fosforovým zeleným svetlom. Uvádza sa, že jej svetelná účinnosť dosahuje 291 Lm/W pri prúde 1 mA. Svetelná účinnosť zeleného svetla spôsobená Droopovým efektom však pri vyšších prúdoch výrazne klesá. Keď sa hustota prúdu zvýši, svetelná účinnosť rýchlo klesá. Pri prúde 350 mA je svetelná účinnosť 108 Lm/W. Pri prúde 1 A sa svetelná účinnosť znižuje na 66 Lm/W.

Pre fosfidy skupiny III sa vyžarovanie svetla do zeleného pásma stalo základnou prekážkou pre materiálové systémy. Zmena zloženia AlInGaP tak, aby vyžaroval zelené svetlo namiesto červeného, ​​oranžového alebo žltého, vedie k nedostatočnému obmedzeniu nosičov náboja v dôsledku relatívne nízkej energetickej medzery materiálového systému, čo bráni efektívnej radiačnej rekombinácii.

Naproti tomu pre III-nitridy je ťažšie dosiahnuť vysokú účinnosť, ale ťažkosti nie sú neprekonateľné. Pri použití tohto systému, ktorý rozširuje svetlo do zeleného pásma, dva faktory spôsobujú zníženie účinnosti: zníženie externej kvantovej účinnosti a elektrickej účinnosti. Pokles externej kvantovej účinnosti pramení zo skutočnosti, že hoci je zelený pásmový medzera nižšia, zelené LED diódy používajú vysoké napätie v priamej smere GaN, čo spôsobuje zníženie rýchlosti konverzie výkonu. Druhou nevýhodou je, že zelená LED dióda klesá so zvyšujúcou sa hustotou vstrekovacieho prúdu a je zachytená efektom poklesu. Efekt poklesu sa vyskytuje aj u modrých LED diód, ale jeho vplyv je väčší u zelených LED diód, čo má za následok nižšiu účinnosť bežného prevádzkového prúdu. Existuje však veľa špekulácií o príčinách efektu poklesu, nielen o Augerovej rekombinácii – zahŕňajú dislokáciu, pretečenie nosičov náboja alebo únik elektrónov. Ten je zosilnený vnútorným elektrickým poľom vysokého napätia.

Preto spôsob, ako zlepšiť svetelnú účinnosť zelených LED diód: na jednej strane študovať, ako znížiť Droopov efekt za podmienok existujúcich epitaxných materiálov, aby sa zlepšila svetelná účinnosť; na druhej strane použiť fotoluminiscenčnú konverziu modrých LED diód a zelených fosforov na vyžarovanie zeleného svetla. Táto metóda umožňuje získať vysokoúčinné zelené svetlo, ktoré teoreticky môže dosiahnuť vyššiu svetelnú účinnosť ako súčasné biele svetlo. Je to nespontánne zelené svetlo a zníženie čistoty farieb spôsobené jeho spektrálnym rozšírením je nepriaznivé pre displeje, ale nie je vhodné pre bežných ľudí. Pre osvetlenie to nie je problém. Účinnosť zeleného svetla dosiahnutá touto metódou môže byť vyššia ako 340 Lm/W, ale po kombinácii s bielym svetlom stále nepresiahne 340 Lm/W. Po tretie, pokračovať vo výskume a hľadať vlastné epitaxné materiály. Len tak existuje záblesk nádeje. Získaním zeleného svetla s svietivosťou vyššou ako 340 Lm/w môže byť biele svetlo kombinované tromi primárnymi farebnými LED diódami – červenou, zelenou a modrou – vyššie ako limit svetelnej účinnosti 340 Lm/w bielych LED diód s modrým čipom. W.

3. Ultrafialová LED diódačip + tri primárne farebné fosfory vyžarujú svetlo.

Hlavnou inherentnou chybou vyššie uvedených dvoch typov bielych LED diód je nerovnomerné priestorové rozloženie svietivosti a chromatičnosti. Ľudské oko nedokáže vnímať ultrafialové svetlo. Preto po opustení čipu je ultrafialové svetlo absorbované tromi primárnymi farebnými fosformi v obalovej vrstve a fotoluminiscenciou fosforov sa premení na biele svetlo, ktoré sa potom vyžaruje do priestoru. To je jej najväčšia výhoda, pretože rovnako ako tradičné žiarivky, nemá priestorovú nerovnomernosť farieb. Teoretická svetelná účinnosť ultrafialového čipového bieleho svetla LED diódy však nemôže byť vyššia ako teoretická hodnota modrého čipového bieleho svetla, nieto ešte teoretická hodnota RGB bieleho svetla. Avšak iba vývojom vysokoúčinných troch primárnych farebných fosforov vhodných na ultrafialové budenie môžeme v tejto fáze získať ultrafialové biele LED diódy, ktoré sú blízke alebo dokonca účinnejšie ako vyššie uvedené dve biele LED diódy. Čím bližšie sú k modrému ultrafialovému žiareniu LED diódy, tým je pravdepodobnejšie, že budú účinné. Čím je svetlo väčšie, tým nie je možné dosiahnuť strednovlnné a krátkovlnné UV biele LED diódy.