Các loại đèn LED trắng: Các tuyến kỹ thuật chính của đèn LED trắng dùng để chiếu sáng là: ① Đèn LED xanh + loại phốt pho; ②Loại đèn LED RGB; ③ Loại đèn LED cực tím + phốt pho.

1. Ánh sáng xanh – Chip LED + loại phốt pho vàng-xanh lá cây bao gồm các dẫn xuất phốt pho nhiều màu và các loại khác.

Lớp phốt pho vàng-xanh lá cây hấp thụ một phần ánh sáng xanh từ chip LED để tạo ra quang phát quang. Phần ánh sáng xanh còn lại từ chip LED được truyền qua lớp phốt pho và hòa trộn với ánh sáng vàng-xanh lá cây do phốt pho phát ra tại nhiều điểm khác nhau trong không gian. Ánh sáng đỏ, xanh lá cây và xanh lam được trộn lẫn để tạo thành ánh sáng trắng; Trong phương pháp này, giá trị lý thuyết cao nhất của hiệu suất chuyển đổi quang phát quang của phốt pho, một trong những hiệu suất lượng tử bên ngoài, sẽ không vượt quá 75%; và tốc độ trích xuất ánh sáng tối đa từ chip chỉ có thể đạt khoảng 70%. Do đó, về mặt lý thuyết, hiệu suất phát sáng LED tối đa của ánh sáng trắng loại xanh sẽ không vượt quá 340 Lm/W. Trong vài năm qua, CREE đã đạt 303Lm/W. Nếu kết quả thử nghiệm là chính xác, thì rất đáng để ăn mừng.

2. Sự kết hợp ba màu cơ bản đỏ, xanh lá cây và xanh lamCác loại đèn LED RGBbao gồmRGBW- Các loại đèn LED, vân vân.

R-LED (đỏ) + G-LED (xanh lá cây) + B-LED (xanh lam) ba điốt phát quang được kết hợp với nhau và ba màu cơ bản là đỏ, xanh lá cây và xanh lam phát ra được trộn trực tiếp trong không gian để tạo thành ánh sáng trắng. Để tạo ra ánh sáng trắng hiệu suất cao theo cách này, trước hết, các đèn LED có nhiều màu khác nhau, đặc biệt là đèn LED xanh lá cây, phải là nguồn sáng hiệu quả. Điều này có thể thấy từ thực tế là ánh sáng xanh lá cây chiếm khoảng 69% "ánh sáng trắng đẳng năng". Hiện nay, hiệu suất phát sáng của đèn LED xanh lam và đỏ đã rất cao, với hiệu suất lượng tử bên trong lần lượt vượt quá 90% và 95%, nhưng hiệu suất lượng tử bên trong của đèn LED xanh lá cây lại tụt hậu rất xa. Hiện tượng hiệu suất ánh sáng xanh lá cây thấp của đèn LED nền GaN này được gọi là "khoảng cách ánh sáng xanh lá cây". Lý do chính là đèn LED xanh lá cây vẫn chưa tìm ra vật liệu epitaxial riêng. Các vật liệu thuộc dòng nitride asen phốt pho hiện có có hiệu suất rất thấp trong dải quang phổ vàng-xanh lá cây. Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu epitaxy đỏ hoặc xanh lam để chế tạo đèn LED xanh lục sẽ có hiệu suất phát sáng cao hơn đèn LED xanh lam + phốt pho trong điều kiện mật độ dòng điện thấp hơn, do không có tổn thất chuyển đổi phốt pho. Đèn LED xanh lục được báo cáo là có hiệu suất phát sáng đạt 291Lm/W ở điều kiện dòng điện 1mA. Tuy nhiên, hiệu suất phát sáng của đèn LED xanh lục do hiệu ứng Droop gây ra giảm đáng kể ở dòng điện lớn hơn. Khi mật độ dòng điện tăng, hiệu suất phát sáng giảm nhanh chóng. Ở dòng điện 350mA, hiệu suất phát sáng là 108Lm/W. Ở điều kiện 1A, hiệu suất phát sáng giảm xuống còn 66Lm/W.

Đối với photphua Nhóm III, việc phát xạ ánh sáng vào dải màu xanh lá cây đã trở thành một trở ngại cơ bản đối với các hệ vật liệu. Việc thay đổi thành phần của AlInGaP sao cho nó phát xạ màu xanh lá cây thay vì màu đỏ, cam hoặc vàng sẽ dẫn đến việc hạn chế hạt tải điện không đủ do khoảng cách năng lượng tương đối thấp của hệ vật liệu, ngăn cản sự tái hợp bức xạ hiệu quả.

Ngược lại, III-nitride khó đạt được hiệu suất cao hơn, nhưng những khó khăn không phải là không thể vượt qua. Sử dụng hệ thống này, mở rộng ánh sáng đến dải ánh sáng xanh lá cây, hai yếu tố sẽ gây ra sự giảm hiệu suất là: giảm hiệu suất lượng tử bên ngoài và hiệu suất điện. Sự giảm hiệu suất lượng tử bên ngoài xuất phát từ thực tế là mặc dù khoảng cách dải xanh lá cây thấp hơn, đèn LED xanh lá cây sử dụng điện áp thuận cao của GaN, khiến tốc độ chuyển đổi công suất giảm. Nhược điểm thứ hai là đèn LED xanh lá cây giảm khi mật độ dòng điện tiêm tăng và bị giữ lại bởi hiệu ứng droop. Hiệu ứng Droop cũng xảy ra trong đèn LED xanh lam, nhưng tác động của nó lớn hơn trong đèn LED xanh lá cây, dẫn đến hiệu suất dòng điện hoạt động thông thường thấp hơn. Tuy nhiên, có nhiều suy đoán về nguyên nhân của hiệu ứng droop, không chỉ là sự tái hợp Auger - chúng bao gồm sự sai lệch, tràn hạt tải điện hoặc rò rỉ electron. Rò rỉ electron được tăng cường bởi điện trường bên trong có điện áp cao.

Do đó, cách để cải thiện hiệu suất ánh sáng của đèn LED xanh lá cây: một mặt, nghiên cứu cách giảm hiệu ứng Droop trong điều kiện vật liệu epitaxial hiện có để cải thiện hiệu suất ánh sáng; mặt khác, sử dụng chuyển đổi quang phát quang của đèn LED xanh lam và phốt pho xanh lá cây để phát ra ánh sáng xanh lá cây. Phương pháp này có thể thu được ánh sáng xanh lá cây hiệu suất cao, về mặt lý thuyết có thể đạt được hiệu suất ánh sáng cao hơn ánh sáng trắng hiện tại. Đây là ánh sáng xanh lá cây không tự phát và độ tinh khiết màu giảm do sự mở rộng quang phổ của nó không có lợi cho màn hình hiển thị, nhưng không phù hợp với người bình thường. Không có vấn đề gì đối với ánh sáng. Hiệu suất ánh sáng xanh lá cây thu được bằng phương pháp này có khả năng lớn hơn 340 Lm/W, nhưng vẫn không vượt quá 340 Lm/W sau khi kết hợp với ánh sáng trắng. Thứ ba, tiếp tục nghiên cứu và tìm vật liệu epitaxial của riêng bạn. Chỉ bằng cách này, mới có một tia hy vọng. Bằng cách thu được ánh sáng xanh lá cây cao hơn 340 Lm/w, ánh sáng trắng kết hợp bởi ba đèn LED màu cơ bản là đỏ, xanh lá cây và xanh lam có thể cao hơn giới hạn hiệu suất phát sáng 340 Lm/w của đèn LED ánh sáng trắng loại chip xanh lam. W.

3. Đèn LED cực tímchip + ba chất phát quang màu cơ bản phát ra ánh sáng.

Nhược điểm cố hữu chính của hai loại đèn LED trắng nói trên là độ sáng và sắc độ phân bố không đồng đều trong không gian. Mắt người không thể cảm nhận được tia cực tím. Do đó, sau khi tia cực tím thoát ra khỏi chip, nó bị hấp thụ bởi ba loại phốt pho màu cơ bản trong lớp đóng gói, và được chuyển đổi thành ánh sáng trắng nhờ hiện tượng phát quang của các phốt pho, sau đó được phát xạ vào không gian. Đây là ưu điểm lớn nhất của nó, giống như đèn huỳnh quang truyền thống, nó không có hiện tượng không đồng đều về màu sắc trong không gian. Tuy nhiên, hiệu suất phát sáng lý thuyết của đèn LED trắng chip cực tím không thể cao hơn giá trị lý thuyết của đèn LED trắng chip xanh lam, chứ đừng nói đến giá trị lý thuyết của đèn LED trắng RGB. Tuy nhiên, chỉ thông qua việc phát triển các loại phốt pho ba màu cơ bản hiệu suất cao phù hợp với việc kích thích tia cực tím, chúng ta mới có thể thu được đèn LED trắng cực tím có hiệu suất gần bằng hoặc thậm chí cao hơn hai loại đèn LED trắng nói trên ở giai đoạn này. Đèn LED cực tím càng gần màu xanh lam thì khả năng này càng cao. Kích thước càng lớn thì đèn LED trắng loại UV sóng trung và sóng ngắn là không thể.