1. Blauer LED-Chip + gelbgrüner Leuchtstoff, einschließlich polychromem Leuchtstoffderivat

Die gelbgrüne Leuchtstoffschicht absorbiert teilweise das blaue LichtLED-Chipsum Photolumineszenz zu erzeugen, und das blaue Licht der LED-Chips tritt aus der Leuchtstoffschicht aus und konvergiert mit dem gelbgrünen Licht, das vom Leuchtstoff an verschiedenen Punkten im Raum emittiert wird, und das rotgrüne blaue Licht wird gemischt, um weißes Licht zu bilden; Auf diese Weise wird der maximale theoretische Wert der Photolumineszenz-Umwandlungseffizienz von Leuchtstoff, einer der externen Quanteneffizienzen, 75 % nicht überschreiten; Die höchste Extraktionsrate des Lichts aus dem Chip kann nur etwa 70 % erreichen. Daher wird die maximale Lichtausbeute von blaulichtweißen LEDs theoretisch 340 Lm/W nicht überschreiten, und CREE wird vor einigen Jahren 303 Lm/W erreichen. Wenn die Testergebnisse korrekt sind, ist das ein Grund zum Feiern.

2. Rot, Grün, Blau, drei Primärfarbenkombinationen, RGB-LED-Typ, einschließlich RGB-W-LED-Typ usw

Die dreilichtemittierendDioden, R-LED (rot)+G-LED (grün)+B-LED (blau), werden zu einem weißen Licht kombiniert, indem sie das im Raum emittierte rote, grüne und blaue Licht direkt mischen. Um auf diese Weise weißes Licht mit hoher Lichtausbeute zu erzeugen, müssen zunächst alle farbigen LEDs, insbesondere grüne LEDs, effiziente Lichtquellen sein, die etwa 69 % des „weißen Lichts gleicher Energie“ ausmachen. Derzeit ist die Lichtausbeute der blauen LED und der roten LED sehr hoch, wobei die interne Quanteneffizienz über 90 % bzw. 95 % liegt, die interne Quanteneffizienz der grünen LED liegt jedoch weit zurück. Dieses Phänomen der geringen Effizienz des grünen Lichts von GaN-basierten LEDs wird als „Grünlichtlücke“ bezeichnet. Der Hauptgrund liegt darin, dass die grüne LED noch kein eigenes Epitaxiematerial gefunden hat. Die Effizienz der vorhandenen Materialien der Phosphor-Arsen-Nitrid-Reihe ist im gelbgrünen chromatographischen Bereich sehr gering. Die grüne LED besteht jedoch aus epitaktischen Rotlicht- oder Blaulicht-Materialien. Unter der Bedingung einer niedrigen Stromdichte weist die grüne LED eine höhere Lichtausbeute auf als blaues Licht + grünes Phosphorlicht, da es keinen Phosphorumwandlungsverlust gibt. Es wird berichtet, dass seine Lichtausbeute bei einem Strom von 1 mA 291 Lm/W erreicht. Bei hohem Strom nimmt jedoch die Lichtausbeute von grünem Licht aufgrund des Droop-Effekts erheblich ab. Bei steigender Stromdichte nimmt die Lichtausbeute rapide ab. Bei einem Strom von 350 mA beträgt die Lichtausbeute 108 Lm/W und bei 1 A sinkt die Lichtausbeute auf 66 Lm/W.

Für Phosphide der Gruppe III ist die Emission von Licht in das grüne Band zum grundlegenden Hindernis des Materialsystems geworden. Die Änderung der Zusammensetzung von AlInGaP, sodass es grünes Licht anstelle von rotem, orangefarbenem oder gelbem Licht emittiert – was zu einer unzureichenden Trägerbegrenzung führt – liegt an der relativ geringen Energielücke des Materialsystems, die eine wirksame Strahlungsrekombination ausschließt.

Im Gegensatz dazu ist es für Nitride der Gruppe III schwieriger, eine hohe Effizienz zu erreichen, aber die Schwierigkeit ist nicht unüberwindbar. Wenn das Licht mit diesem System auf das grüne Lichtband erweitert wird, sind die beiden Faktoren, die den Wirkungsgrad verringern, der externe Quantenwirkungsgrad und der elektrische Wirkungsgrad. Der Rückgang der externen Quanteneffizienz ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die grüne Bandlücke zwar geringer ist, die grüne LED jedoch die hohe Durchlassspannung von GaN nutzt, was die Leistungsumwandlungsrate verringert. Der zweite Nachteil ist das GrünLED nimmt abmit zunehmender Injektionsstromdichte und wird durch den Droop-Effekt eingefangen. Der Droop-Effekt tritt auch bei blauen LEDs auf, ist jedoch bei grünen LEDs schwerwiegender, was zu einer geringeren Effizienz des herkömmlichen Arbeitsstroms führt. Es gibt jedoch viele Gründe für den Droop-Effekt, nicht nur die Auger-Rekombination, sondern auch Dislokation, Ladungsträgerüberlauf oder elektronische Leckage. Letzteres wird durch das interne elektrische Hochspannungsfeld verstärkt.

Daher gibt es Möglichkeiten, die Lichtausbeute grüner LEDs zu verbessern: Einerseits untersuchen wir, wie der Droop-Effekt reduziert werden kann, um die Lichtausbeute unter den Bedingungen vorhandener Epitaxiematerialien zu verbessern. Andererseits wird die blaue LED plus grüner Leuchtstoff für die Photolumineszenzumwandlung verwendet, um grünes Licht zu emittieren. Mit dieser Methode kann grünes Licht mit hoher Lichtausbeute erhalten werden, das theoretisch eine höhere Lichtausbeute als das derzeitige weiße Licht erreichen kann. Es gehört zum nicht spontanen grünen Licht. Der durch die spektrale Verbreiterung verursachte Rückgang der Farbreinheit ist für die Anzeige ungünstig, stellt jedoch bei normaler Beleuchtung kein Problem dar. Es ist möglich, eine grüne Lichtausbeute von mehr als 340 Lm/W zu erreichen. Das kombinierte weiße Licht wird jedoch 340 Lm/W nicht überschreiten; Drittens: Forschen Sie weiter und finden Sie Ihre eigenen Epitaxiematerialien. Nur so kann ein Hoffnungsschimmer bestehen, dass nach Erhalt von mehr grünem Licht als 340 Lm/W das weiße Licht der drei Primärfarben-LEDs Rot, Grün und Blau möglicherweise höher ist als die Lichteffizienzgrenze des blauen Chips weiße LED mit 340 Lm/W.

3. Ultravioletter LED-Chip + dreifarbiger Leuchtstoff

Der Hauptfehler der beiden oben genannten Arten weißer LEDs besteht darin, dass die räumliche Verteilung von Leuchtkraft und Farbsättigung ungleichmäßig ist. Das UV-Licht ist für das menschliche Auge unsichtbar. Daher wird das vom Chip emittierte UV-Licht vom dreifarbigen Leuchtstoff der Verpackungsschicht absorbiert, dann von der Photolumineszenz des Leuchtstoffs in weißes Licht umgewandelt und in den Weltraum emittiert. Dies ist ihr größter Vorteil, da sie genau wie die herkömmliche Leuchtstofflampe keine ungleichmäßige Raumfarbe aufweist. Die theoretische Lichtausbeute der weißen LED vom Ultraviolett-Chip-Typ kann jedoch nicht höher sein als der theoretische Wert des weißen Lichts vom Blue-Chip-Typ, geschweige denn der theoretische Wert des weißen Lichts vom RGB-Typ. Allerdings kann es nur durch die Entwicklung effizienter dreifarbiger Leuchtstoffe, die für die UV-Lichtanregung geeignet sind, zum jetzigen Zeitpunkt möglich sein, ultraviolettweiße LEDs mit ähnlicher oder sogar höherer Lichteffizienz als die beiden oben genannten weißen LEDs zu erhalten. Je näher die ultraviolette LED am blauen Licht liegt, desto wahrscheinlicher ist dies, und die weiße LED mit mittelwelligen und kurzwelligen ultravioletten Linien ist unmöglich.