照明用白光LED主要技术路线分析

1.蓝光LED芯片+黄绿荧光粉型,包括多色荧光粉衍生型

 黄绿色荧光粉层吸收部分蓝光LED芯片发出光致发光,另一部分来自LED芯片的蓝光透射出荧光粉层,与荧光粉在空间各点发出的黄绿光融合,而红、绿光和蓝光混合形成白光;这样,作为外量子效率之一的荧光粉光致发光转换效率最高理论值不会超过75%;而芯片的最高光提取率只能达到70%左右,所以理论上来说,蓝白光LED发光效率最高不会超过340Lm/W,而CREE前几年达到了303Lm/W。如果检测结果准确,那是值得庆祝的。

 

2、红、绿、蓝的组合RGB LED类型包括RGBW-LED类型等。

 R-LED(红)+G-LED(绿)+B-LED(蓝)三个发光二极管组合在一起,红绿蓝三基色直接在空间混合形成白色光。要这样产生高效率的白光,首先各种颜色的LED,尤其是绿光LED必须是高效率的光源,这一点从绿光占的“等能量白光”就可以看出。约69%。目前蓝光和红光LED的发光效率已经很高,内量子效率分别超过90%和95%,但绿光LED的内量子效率却远远落后。GaN基LED的这种绿光效率低的现象被称为“绿光间隙”。主要原因是绿光LED还没有找到自己的外延材料。现有的磷氮化砷系列材料在黄绿光谱中效率较低。红色或蓝色外延材料用于制造绿色 LED。在较低电流密度的条件下,由于没有荧光粉转换损耗,绿光LED比蓝光+荧光粉型绿光具有更高的发光效率。据悉,其在1mA电流条件下发光效率达到291Lm/W。然而,较大电流下Droop效应导致的绿光光效下降较为显着。当电流密度增加时,光效率迅速下降。350mA电流下,光效为108Lm/W。1A条件下,光效下降。至 66 流明/瓦。

对于III膦来说,绿光波段的光发射已成为材料系统的根本障碍。改变AlInGaP的成分,使其发出绿光,而不是红光、橙光或黄光——导致载流子限制不足的原因是材料系统的能隙相对较低,排除了有效的辐射复合。

因此,提高绿光LED光效的途径:一方面,研究如何在现有外延材料条件下降低Droop效应,以提高光效;第二种是利用蓝色LED和绿色荧光粉的光致发光转换来发出绿光。这种方法可以获得高发光效率的绿光,理论上可以达到比目前白光更高的发光效率。属于非自发绿光。照明没有问题。这种方法得到的绿光效果可能大于340Lm/W,但与白光组合后仍然不会超过340Lm/W;第三,继续研究,找到自己的外延材料,只有这样,才有一线希望,在获得远高于340 Lm/w的绿光后,由红色三基色组合而成的白光,绿色和蓝色 LED 可能高于蓝色芯片白光 LED 340 Lm/W 的发光效率极限。

 

3. 紫外线LED芯片+三基色荧光粉发光 

上述两类白光LED的主要固有缺陷是光度和色度的空间分布不均匀。人眼无法感知紫外线。因此,紫外光离开芯片后,被封装层的三基色荧光粉吸收,通过荧光粉的光致发光转换成白光,然后发射到空间中。这是它最大的优点,就像传统荧光灯一样,没有空间颜色不均匀的现象。然而,紫外芯片型白光LED的理论发光效率不可能高于蓝光芯片型白光的理论值,更不用说RGB型白光的理论值了。但现阶段只有开发出适合紫外光激发的高效三基色荧光粉,才有可能获得接近甚至高于上述两种白光LED的紫外白光LED。越接近蓝光的紫外光LED,可能性越大的中波和短波紫外光型的白光LED是不可能的。


发布时间:2021年8月24日