1. Modri LED čip + rumeno-zeleni fosfor, vključno z večbarvnim fosfornim derivatom
Rumeno-zelena fosforna plast absorbira delmodra svetlobaLED čipa za proizvodnjo fotoluminiscence, drugi del modre svetlobe iz LED čipa pa se prepušča iz fosforne plasti in se združuje z rumeno-zeleno svetlobo, ki jo oddaja fosfor na različnih točkah v prostoru, rdeča, zelena in modra svetloba pa se mešajo v belo svetlobo; na ta način najvišja teoretična vrednost učinkovitosti pretvorbe fosforne fotoluminiscence, ki je ena od zunanjih kvantnih učinkovitosti, ne bo presegla 75 %; najvišja stopnja ekstrakcije svetlobe iz čipa pa lahko doseže le približno 70 %, zato teoretično najvišja svetlobna učinkovitost modro-bele svetlobe LED ne bo presegla 340 Lm/W, CREE pa je v zadnjih nekaj letih dosegel 303 Lm/W. Če so rezultati testov točni, je vredno praznovati.
2. Kombinacija rdeče, zelene in modreRGB LEDtip vključuje tip RGBW-LED itd.
Tri svetleče diode R-LED (rdeča) + G-LED (zelena) + B-LED (modra) so združene skupaj, tri primarne barve rdeča, zelena in modra pa se neposredno mešajo v prostoru, da tvorijo belo svetlobo. Da bi na ta način ustvarili visoko učinkovito belo svetlobo, morajo biti najprej LED diode različnih barv, zlasti zelene LED diode, visoko učinkoviti svetlobni viri, kar je razvidno iz "enakoenergijske bele svetlobe", v kateri zelena svetloba predstavlja približno 69 %. Trenutno je svetlobna učinkovitost modrih in rdečih LED diod zelo visoka, z notranjo kvantno učinkovitostjo, ki presega 90 % oziroma 95 %, vendar notranja kvantna učinkovitost zelenih LED diod močno zaostaja. Ta pojav nizke učinkovitosti zelene svetlobe LED diod na osnovi GaN se imenuje "vrzel zelene svetlobe". Glavni razlog je, da zelene LED diode niso našle lastnih epitaksialnih materialov. Obstoječi materiali serije fosforjevega arzenovega nitrida imajo nizko učinkovitost v rumeno-zelenem spektru. Za izdelavo zelenih LED diod se uporabljajo rdeči ali modri epitaksialni materiali. Pri nižji gostoti toka ima zelena LED dioda večji svetlobni izkoristek kot modra zelena svetloba s fosforjem, ker ni izgube pri pretvorbi fosforja. Poroča se, da njen svetlobni izkoristek doseže 291 Lm/W pri toku 1 mA. Vendar pa je padec svetlobnega izkoristka zelene svetlobe zaradi Droop efekta pri večjem toku znaten. Ko se gostota toka poveča, svetlobni izkoristek hitro pade. Pri toku 350 mA je svetlobni izkoristek 108 Lm/W. Pri toku 1 A se svetlobni izkoristek zmanjša na 66 Lm/W.
Za III fosfine je oddajanje svetlobe v zeleni pas postalo temeljna ovira za materialni sistem. Spreminjanje sestave AlInGaP, da bi oddajal zeleno svetlobo namesto rdeče, oranžne ali rumene, povzroča nezadostno omejitev nosilcev naboja, je posledica relativno nizke energijske vrzeli materialnega sistema, kar izključuje učinkovito rekombinacijo sevanja.
Zato je način za izboljšanje svetlobne učinkovitosti zelenih LED diod naslednji: po eni strani preučiti, kako zmanjšati Droopov učinek v pogojih obstoječih epitaksialnih materialov za izboljšanje svetlobne učinkovitosti; po drugi strani uporabiti fotoluminiscenčno pretvorbo modrih LED diod in zelenih fosforjev za oddajanje zelene svetlobe. S to metodo lahko dosežemo zeleno svetlobo z visokim svetlobnim izkoristkom, ki teoretično lahko doseže višji svetlobni izkoristek kot trenutna bela svetloba. Spada med ne-spontane zelene svetlobe. Z osvetlitvijo ni težav. Učinek zelene svetlobe, dosežen s to metodo, je lahko večji od 340 Lm/W, vendar po združitvi bele svetlobe še vedno ne bo presegel 340 Lm/W; po tretjič, nadaljevati z raziskovanjem in najti lasten epitaksialni material, saj le na ta način obstaja žarek upanja, da bo po pridobitvi zelene svetlobe, ki je precej višja od 340 Lm/W, bela svetloba, kombinirana s tremi osnovnimi barvami rdeče, zelene in modre LED diode, morda višja od meje svetlobne učinkovitosti modrih belih LED diod, ki znaša 340 Lm/W.
3. Ultravijolična LED-diodačip + trije osnovni barvni fosforji oddajajo svetlobo
Glavna inherentna pomanjkljivost zgornjih dveh vrst belih LED diod je neenakomerna prostorska porazdelitev svetilnosti in kromatičnosti. Človeško oko ne zazna ultravijolične svetlobe. Zato jo po izstopu iz čipa absorbirajo trije primarni barvni fosforji enkapsulacijske plasti, nato pa jo fotoluminiscenca fosforja pretvori v belo svetlobo in nato odda v prostor. To je njena največja prednost, saj tako kot tradicionalne fluorescenčne sijalke nima prostorske barvne neenakomernosti. Vendar pa teoretična svetlobna učinkovitost ultravijolične bele LED diode tipa čipa ne more biti višja od teoretične vrednosti modre bele svetlobe tipa čipa, kaj šele teoretične vrednosti bele svetlobe tipa RGB. Vendar pa je le z razvojem visoko učinkovitih treh primarnih fosforjev, primernih za vzbujanje ultravijolične svetlobe, mogoče dobiti ultravijolične bele LED diode, ki so blizu ali celo višje od zgornjih dveh belih LED diod. Bližje kot je modri ultravijolični LED diodi, večja je verjetnost, da bo večja, kot je bela LED dioda srednjevalovnega in kratkovalovnega ultravijoličnega tipa.
Čas objave: 24. avg. 2021