Аналіз асноўных тэхнічных маршрутаў белых святлодыёдаў для асвятлення

1. Сіні святлодыёдны чып + жоўта-зялёны тып люмінафора, у тым ліку шматколерны тып вытворных люмінафора

 Жоўта-зялёны люмінафорны пласт паглынае часткусіняе святлосвятлодыёднага чыпа для атрымання фоталюмінесцэнцыі, а іншая частка сіняга святла ад святлодыёднага чыпа прапускаецца з люмінесцэнтнага пласта і зліваецца з жоўта-зялёным святлом, якое выпраменьваецца люмінесцэнтам у розных кропках прасторы, і чырвонае, зялёнае і сіняе святло змешваюцца, утвараючы белае святло; Такім чынам, найвышэйшае тэарэтычнае значэнне эфектыўнасці пераўтварэння фоталюмінесцэнцыі люмінесцэнта, якое з'яўляецца адной з знешніх квантавых эфектыўнасцей, не перавышае 75%; а найвышэйшы каэфіцыент здабывання святла з чыпа можа дасягаць толькі каля 70%, таму тэарэтычна найвышэйшая светлавая эфектыўнасць святлодыёда сіне-белага святла не перавышае 340 лм/Вт, а CREE дасягнуў 303 лм/Вт за апошнія некалькі гадоў. Калі вынікі выпрабаванняў дакладныя, варта адзначыць гэта.

 

2. Спалучэнне чырвонага, зялёнага і сінягаRGB-святлодыёдтып уключае тып RGBW-LED і г.д.

 Тры святлодыёды: R-LED (чырвоны) + G-LED (зялёны) + B-LED (сіні) аб'ядноўваюцца разам, і тры асноўныя колеры: чырвоны, зялёны і сіні, непасрэдна змешваюцца ў прасторы, утвараючы белае святло. Каб такім чынам атрымліваць высокаэфектыўнае белае святло, па-першае, святлодыёды розных колераў, асабліва зялёныя, павінны быць высокаэфектыўнымі крыніцамі святла, што відаць з «белага святла з аднолькавай энергіяй», у якім зялёнае святло складае каля 69%. У цяперашні час светлавая эфектыўнасць сініх і чырвоных святлодыёдаў вельмі высокая, з унутранай квантавай эфектыўнасцю, якая перавышае 90% і 95% адпаведна, але ўнутраная квантавая эфектыўнасць зялёных святлодыёдаў значна адстае. Гэта з'ява нізкай эфектыўнасці зялёнага святла святлодыёдаў на аснове GaN называецца «шчылінай зялёнага святла». Асноўная прычына заключаецца ў тым, што зялёныя святлодыёды не знайшлі сваіх уласных эпітаксіяльных матэрыялаў. Існуючыя матэрыялы серыі нітрыду фосфару і мыш'яку маюць нізкую эфектыўнасць у жоўта-зялёным спектры. Для вырабу зялёных святлодыёдаў выкарыстоўваюцца чырвоныя або сінія эпітаксіяльныя матэрыялы. Пры меншай шчыльнасці току, з-за адсутнасці страт пры пераўтварэнні люмінафора, зялёны святлодыёд мае вышэйшую святлоаддачу, чым зялёны святлодыёд з сінім і люмінафорным тыпам. Паведамляецца, што яго святлоаддача дасягае 291 лм/Вт пры току 1 мА. Аднак пры большым току святлоаддача з-за эфекту Друпа значна падае. Пры павелічэнні шчыльнасці току святлоаддача хутка падае. Пры току 350 мА святлоаддача складае 108 лм/Вт. Пры току 1 А святлоаддача падае да 66 лм/Вт.

Для III-фасфінаў выпраменьванне святла ў зялёнай паласе стала фундаментальнай перашкодай для матэрыяльнай сістэмы. Змена складу AlInGaP, каб ён выпраменьваў зялёнае святло замест чырвонага, аранжавага або жоўтага, што прывяло да недастатковага абмежавання носьбітаў зараду, абумоўлена адносна нізкай энергетычнай забароненай шырынёй матэрыяльнай сістэмы, што выключае эфектыўную рэкамбінацыю выпраменьвання.

Такім чынам, спосабы павышэння светлавой эфектыўнасці зялёных святлодыёдаў: з аднаго боку, вывучыць, як паменшыць эфект Друпа ва ўмовах існуючых эпітаксіяльных матэрыялаў для павышэння светлавой эфектыўнасці; з другога боку, выкарыстоўваць фоталюмінесцэнтнае пераўтварэнне сініх святлодыёдаў і зялёных люмінафораў для выпраменьвання зялёнага святла. Гэты метад дазваляе атрымаць зялёнае святло з высокай светлавой эфектыўнасцю, якое тэарэтычна можа дасягнуць больш высокай светлавой эфектыўнасці, чым сучаснае белае святло. Яно адносіцца да неспантаннага зялёнага святла. Няма праблем з асвятленнем. Эфект зялёнага святла, атрыманы гэтым метадам, можа быць большым за 340 лм/Вт, але ён усё роўна не перавысіць 340 лм/Вт пасля аб'яднання белага святла; па-трэцяе, працягваць даследаванні і знаходзіць свой уласны эпітаксіяльны матэрыял, толькі такім чынам ёсць прамень надзеі, што пасля атрымання зялёнага святла, значна вышэйшага за 340 лм/Вт, белае святло, аб'яднанае трыма асноўнымі колерамі: чырвоным, зялёным і сінім святлодыёдамі, можа быць вышэйшым за мяжу светлавой эфектыўнасці сініх белых святлодыёдаў у 340 лм/Вт.

 

3. Ультрафіялетавы святлодыёдчып + тры асноўныя каляровыя люмінафоры выпраменьваюць святло 

Асноўным уласцівым недахопам двух вышэйзгаданых тыпаў белых святлодыёдаў з'яўляецца нераўнамернае прасторавае размеркаванне свяцільнасці і каляровасці. Ультрафіялетавае святло не ўспрымаецца чалавечым вокам. Такім чынам, пасля выхаду з чыпа ультрафіялетавае святло паглынаецца трыма асноўнымі каляровымі люмінафорамі інкапсуляцыйнага пласта, пераўтвараецца ў белае святло пад уздзеяннем фоталюмінесцэнцыі люмінафора і затым выпраменьваецца ў прастору. Гэта яго найбольшая перавага: як і ў традыцыйных люмінесцэнтных лямпаў, ён не мае прасторавай нераўнамернасці колеру. Аднак тэарэтычная светлавая эфектыўнасць белага святлодыёда тыпу ультрафіялетавага чыпа не можа быць вышэйшай за тэарэтычнае значэнне белага святла тыпу сіняга чыпа, не кажучы ўжо пра тэарэтычнае значэнне белага святла тыпу RGB. Аднак толькі дзякуючы распрацоўцы высокаэфектыўных трох асноўных люмінафораў, прыдатных для ўзбуджэння ультрафіялетавым святлом, можна атрымаць ультрафіялетавыя белыя святлодыёды, блізкія або нават вышэйшыя за два вышэйзгаданыя белыя святлодыёды. Чым бліжэй да сіняга ультрафіялетавага святлодыёда, тым большая верагоднасць таго, што белы святлодыёд сярэдня- і кароткахвалевага ультрафіялетавага тыпу немагчымая.


Час публікацыі: 24 жніўня 2021 г.