Tipos de LED branco: As principais rotas técnicas do LED branco para iluminação são: ① LED azul + tipo fósforo; ②Tipo de LED RGB; ③ LED ultravioleta + tipo fósforo.

1. Luz azul – chip de LED + fósforo amarelo-esverdeado, incluindo derivados de fósforo multicoloridos e outros tipos.

A camada de fósforo amarelo-esverdeado absorve parte da luz azul do chip de LED para produzir fotoluminescência. A outra parte da luz azul do chip de LED é transmitida através da camada de fósforo e se funde com a luz amarelo-esverdeada emitida pelo fósforo em vários pontos do espaço. As luzes vermelha, verde e azul são misturadas para formar luz branca; neste método, o valor teórico mais alto da eficiência de conversão de fotoluminescência do fósforo, uma das eficiências quânticas externas, não excederá 75%; e a taxa máxima de extração de luz do chip pode atingir apenas cerca de 70%. Portanto, teoricamente, a luz branca do tipo azul A eficiência luminosa máxima do LED não excederá 340 Lm/W. Nos últimos anos, o CREE atingiu 303 Lm/W. Se os resultados do teste forem precisos, vale a pena comemorar.

2. Combinação de três cores primárias: vermelho, verde e azulTipos de LED RGBincluirTipos de LED RGBW, etc.

R-LED (vermelho) + G-LED (verde) + B-LED (azul) - três diodos emissores de luz são combinados, e as três cores primárias de luz vermelha, verde e azul emitidas são misturadas diretamente no espaço para formar luz branca. Para produzir luz branca de alta eficiência dessa maneira, em primeiro lugar, LEDs de várias cores, especialmente LEDs verdes, devem ser fontes de luz eficientes. Isso pode ser visto pelo fato de que a luz verde representa cerca de 69% da "luz branca isoenergética". Atualmente, a eficiência luminosa dos LEDs azuis e vermelhos tem sido muito alta, com eficiências quânticas internas excedendo 90% e 95%, respectivamente, mas a eficiência quântica interna dos LEDs verdes está muito atrás. Esse fenômeno de baixa eficiência de luz verde dos LEDs baseados em GaN é chamado de "lacuna de luz verde". A principal razão é que os LEDs verdes ainda não encontraram seus próprios materiais epitaxiais. Os materiais da série de nitreto de fósforo e arsênio existentes têm eficiência muito baixa na faixa do espectro amarelo-verde. No entanto, o uso de materiais epitaxiais vermelhos ou azuis para produzir LEDs verdes irá, em condições de menor densidade de corrente, como não há perda de conversão de fósforo, o LED verde tem maior eficiência luminosa do que a luz verde azul + fósforo. Relata-se que sua eficiência luminosa atinge 291 Lm/W sob condições de corrente de 1 mA. No entanto, a eficiência luminosa da luz verde causada pelo efeito Droop cai significativamente em correntes maiores. Quando a densidade de corrente aumenta, a eficiência luminosa cai rapidamente. Em correntes de 350 mA, a eficiência luminosa é de 108 Lm/W. Em condições de 1 A, a eficiência luminosa diminui para 66 Lm/W.

Para os fosfetos do Grupo III, a emissão de luz na faixa verde tornou-se um obstáculo fundamental para os sistemas materiais. Alterar a composição do AlInGaP para que emita verde em vez de vermelho, laranja ou amarelo resulta em confinamento insuficiente do portador devido à lacuna de energia relativamente baixa do sistema material, o que impede a recombinação radiativa eficiente.

Em contraste, é mais difícil para os III-nitretos atingirem alta eficiência, mas as dificuldades não são intransponíveis. Usando este sistema, estendendo a luz para a banda de luz verde, dois fatores que causarão uma diminuição na eficiência são: a diminuição da eficiência quântica externa e a eficiência elétrica. A diminuição da eficiência quântica externa vem do fato de que, embora a lacuna da banda verde seja menor, os LEDs verdes usam a alta tensão direta do GaN, o que faz com que a taxa de conversão de energia diminua. A segunda desvantagem é que o LED verde diminui à medida que a densidade de corrente de injeção aumenta e é aprisionado pelo efeito de queda. O efeito de queda também ocorre em LEDs azuis, mas seu impacto é maior em LEDs verdes, resultando em menor eficiência de corrente operacional convencional. No entanto, há muitas especulações sobre as causas do efeito de queda, não apenas a recombinação Auger – elas incluem deslocamento, transbordamento de portadora ou vazamento de elétrons. Este último é intensificado por um campo elétrico interno de alta tensão.

Portanto, a maneira de melhorar a eficiência luminosa dos LEDs verdes: por um lado, estudar como reduzir o efeito Droop sob as condições dos materiais epitaxiais existentes para melhorar a eficiência luminosa; por outro lado, usar a conversão fotoluminescente de LEDs azuis e fósforos verdes para emitir luz verde. Este método pode obter luz verde de alta eficiência, que teoricamente pode atingir uma eficiência luminosa maior do que a luz branca atual. É uma luz verde não espontânea, e a diminuição da pureza da cor causada por sua ampliação espectral é desfavorável para displays, mas não é adequada para pessoas comuns. Não há problema para a iluminação. A eficácia da luz verde obtida por este método tem a possibilidade de ser superior a 340 Lm/W, mas ainda não excederá 340 Lm/W após a combinação com luz branca. Em terceiro lugar, continue pesquisando e encontre seus próprios materiais epitaxiais. Somente assim, há um vislumbre de esperança. Ao obter luz verde superior a 340 Lm/W, a luz branca combinada pelos três LEDs de cores primárias (vermelho, verde e azul) pode ser superior ao limite de eficiência luminosa de 340 Lm/W dos LEDs de luz branca do tipo blue chip.

3. LED ultravioletachip + três fósforos de cores primárias emitem luz.

A principal desvantagem inerente dos dois tipos de LEDs brancos mencionados acima é a distribuição espacial desigual de luminosidade e cromaticidade. A luz ultravioleta não pode ser percebida pelo olho humano. Portanto, após a luz ultravioleta sair do chip, ela é absorvida pelos três fósforos de cores primárias na camada de encapsulamento e convertida em luz branca pela fotoluminescência dos fósforos, sendo então emitida para o espaço. Esta é a sua maior vantagem, pois, assim como as lâmpadas fluorescentes tradicionais, não apresenta irregularidades de cor espacial. No entanto, a eficiência luminosa teórica do LED de luz branca ultravioleta com chip não pode ser superior ao valor teórico da luz branca azul, muito menos ao valor teórico da luz branca RGB. No entanto, somente por meio do desenvolvimento de fósforos de três cores primárias de alta eficiência adequados para excitação ultravioleta é que podemos obter LEDs brancos ultravioleta que sejam próximos ou até mais eficientes do que os dois LEDs brancos mencionados acima neste estágio. Quanto mais próximos os LEDs ultravioleta azuis estiverem, maior a probabilidade de eles serem. Quanto maior for, os LEDs brancos do tipo UV de onda média e onda curta não são possíveis.