Typy bílých LED diodHlavní technické postupy použití bílých LED diod pro osvětlení jsou: 1. Modrá LED dioda + fosfor; 2.Typ RGB LED③ Ultrafialová LED dioda + fosfor.

1. Modré světlo – LED čip + žlutozelený fosforový typ včetně vícebarevných fosforových derivátů a dalších typů.

Žlutozelená fosforová vrstva absorbuje část modrého světla z LED čipu a vytváří fotoluminiscenci. Druhá část modrého světla z LED čipu prochází fosforovou vrstvou a v různých bodech prostoru se mísí se žlutozeleným světlem vyzařovaným fosforem. Červené, zelené a modré světlo se mísí a tvoří bílé světlo. U této metody nejvyšší teoretická hodnota účinnosti konverze fosforové fotoluminiscence, jedna z externích kvantových účinností, nepřekročí 75 % a maximální rychlost extrakce světla z čipu může dosáhnout pouze asi 70 %. Teoreticky tedy maximální světelná účinnost modrobílého světla LED nepřekročí 340 Lm/W. V posledních několika letech dosáhla hodnota CREE 303 Lm/W. Pokud jsou výsledky testů přesné, stojí za to oslavit.

2. Kombinace tří základních barev červené, zelené a modréTypy RGB LEDzahrnoutTypy RGBW LEDatd.

R-LED (červená) + G-LED (zelená) + B-LED (modrá) jsou tři světelné diody, které se spojují dohromady a tři primární barvy vyzařovaného světla – červená, zelená a modrá – se přímo smíchají v prostoru a vytvoří bílé světlo. Aby se tímto způsobem vytvořilo vysoce účinné bílé světlo, musí být LED diody různých barev, zejména zelené LED diody, v první řadě účinnými zdroji světla. To je patrné ze skutečnosti, že zelené světlo tvoří přibližně 69 % „izoenergetického bílého světla“. V současné době je světelná účinnost modrých a červených LED diod velmi vysoká, s vnitřní kvantovou účinností přesahující 90 %, respektive 95 %, ale vnitřní kvantová účinnost zelených LED diod značně zaostává. Tento jev nízké účinnosti zeleného světla LED diod na bázi GaN se nazývá „mezera zeleného světla“. Hlavním důvodem je, že zelené LED diody dosud nenašly své vlastní epitaxní materiály. Stávající materiály řady nitridů fosforu a arsenu mají velmi nízkou účinnost v žlutozeleném spektrálním rozsahu. Použití červených nebo modrých epitaxních materiálů k výrobě zelených LED však za podmínek nižší proudové hustoty dosáhne vyšší světelné účinnosti než modré + fosforové zelené světlo, protože nedochází ke ztrátám konverze fosforu. Uvádí se, že světelná účinnost dosahuje 291 Lm/W při proudu 1 mA. Světelná účinnost zeleného světla způsobená Droopovým efektem však při vyšších proudech výrazně klesá. Se zvyšující se proudovou hustotou světelná účinnost klesá rychle. Při proudu 350 mA je světelná účinnost 108 Lm/W. Za podmínek 1 A světelná účinnost klesá na 66 Lm/W.

U fosfidů skupiny III se emise světla do zeleného pásu stala zásadní překážkou pro materiálové systémy. Změna složení AlInGaP tak, aby emitoval zelenou barvu namísto červené, oranžové nebo žluté, vede k nedostatečnému udržení nosičů náboje v důsledku relativně nízké energetické mezery materiálového systému, což brání efektivní radiační rekombinaci.

Naproti tomu pro III-nitridy je obtížnější dosáhnout vysoké účinnosti, ale tyto obtíže nejsou nepřekonatelné. Při použití tohoto systému, který rozšiřuje světlo do zeleného pásma, dva faktory způsobují snížení účinnosti: snížení externí kvantové účinnosti a elektrické účinnosti. Pokles externí kvantové účinnosti vyplývá ze skutečnosti, že ačkoli je zelený pásmový zakázaný pás menší, zelené LED diody využívají vysoké dopředné napětí GaN, což způsobuje snížení rychlosti konverze výkonu. Druhou nevýhodou je, že zelená LED dioda klesá s rostoucí hustotou vstřikovaného proudu a je zachycena droop efektem. Droop efekt se vyskytuje i u modrých LED diod, ale jeho dopad je u zelených LED diod větší, což má za následek nižší konvenční účinnost provozního proudu. Existuje však mnoho spekulací o příčinách droop efektu, nejen o Augerově rekombinaci – zahrnují dislokaci, přetečení nosičů náboje nebo únik elektronů. Ten je zesílen vnitřním elektrickým polem vysokého napětí.

Způsob, jak zlepšit světelnou účinnost zelených LED diod, je tedy následující: na jedné straně studovat, jak snížit Droopův efekt za podmínek stávajících epitaxních materiálů pro zlepšení světelné účinnosti; na druhé straně využít fotoluminiscenční konverzi modrých LED diod a zelených fosforů k vyzařování zeleného světla. Tato metoda umožňuje získat vysoce účinné zelené světlo, které teoreticky může dosáhnout vyšší světelné účinnosti než současné bílé světlo. Jedná se o nespontánní zelené světlo a snížení čistoty barev způsobené jeho spektrálním rozšířením je nepříznivé pro displeje, ale není vhodné pro běžné lidi. Pro osvětlení to není problém. Účinnost zeleného světla dosažená touto metodou může být vyšší než 340 Lm/W, ale po kombinaci s bílým světlem stále nepřekročí 340 Lm/W. Za třetí, pokračovat ve výzkumu a hledat vlastní epitaxní materiály. Pouze takto existuje jiskřička naděje. Získáním zeleného světla s tokem vyšším než 340 Lm/w může být bílé světlo kombinované třemi primárními barevnými LED diodami (červenou, zelenou a modrou) vyšší než limit světelné účinnosti 340 Lm/w u bílých LED diod s modrým čipem. W.

3. Ultrafialová LEDčip + tři primární barevné fosfory vyzařují světlo.

Hlavní inherentní vadou výše uvedených dvou typů bílých LED diod je nerovnoměrné prostorové rozložení svítivosti a chromatičnosti. Ultrafialové světlo lidské oko nemůže vnímat. Proto je ultrafialové světlo po opuštění čipu absorbováno třemi primárními barevnými fosfory v obalové vrstvě a fotoluminiscencí fosforů je přeměněno na bílé světlo, které je poté emitováno do prostoru. To je jejich největší výhoda, stejně jako u tradičních zářivek, nemá prostorovou barevnou nerovnoměrnost. Teoretická světelná účinnost ultrafialových čipových bílých LED diod však nemůže být vyšší než teoretická hodnota modrého čipového bílého světla, natož teoretická hodnota RGB bílého světla. Pouze vývojem vysoce účinných tří primárních barevných fosforů vhodných pro ultrafialové buzení však můžeme v této fázi získat ultrafialové bílé LED diody, které jsou blízké nebo dokonce účinnější než výše uvedené dvě bílé LED diody. Čím blíže jsou modré ultrafialové LED diody, tím je pravděpodobnější, že budou. Čím větší je, tím méně je možné vyrobit středněvlnné a krátkovlnné UV bílé LED diody.