თეთრი LED-ების ტიპებითეთრი LED-ის განათების ძირითადი ტექნიკური მარშრუტებია: ① ლურჯი LED + ფოსფორის ტიპი; ②RGB LED ტიპი; ③ ულტრაიისფერი LED + ფოსფორის ტიპი.

1. ლურჯი შუქი – LED ჩიპი + ყვითელ-მწვანე ფოსფორის ტიპი, მათ შორის მრავალფეროვანი ფოსფორის წარმოებულები და სხვა ტიპები.

ყვითელ-მწვანე ფოსფორის ფენა შთანთქავს LED ჩიპიდან ლურჯი სინათლის ნაწილს ფოტოლუმინესცენციის წარმოსაქმნელად. LED ჩიპიდან ლურჯი სინათლის დანარჩენი ნაწილი გადაიცემა ფოსფორის ფენის გავლით და ერწყმის ფოსფორის მიერ სივრცის სხვადასხვა წერტილში გამოსხივებულ ყვითელ-მწვანე სინათლეს. წითელი, მწვანე და ლურჯი სინათლე შერეულია თეთრი სინათლის წარმოსაქმნელად; ამ მეთოდით, ფოსფორის ფოტოლუმინესცენციის გარდაქმნის ეფექტურობის უმაღლესი თეორიული მნიშვნელობა, რომელიც გარე კვანტური ეფექტურობაა, არ აღემატება 75%-ს; ხოლო ჩიპიდან სინათლის მაქსიმალური გამოყოფის სიჩქარე მხოლოდ დაახლოებით 70%-ს აღწევს. ამიტომ, თეორიულად, ლურჯი ტიპის თეთრი სინათლის LED-ის მაქსიმალური მანათობელი ეფექტურობა არ აღემატება 340 ლმ/ვტ-ს. ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში CREE-მ მიაღწია 303 ლმ/ვტ-ს. თუ ტესტის შედეგები ზუსტია, ეს აღნიშვნის ღირსია.

2. წითელი, მწვანე და ლურჯი სამი ძირითადი ფერის კომბინაციაRGB LED-ების ტიპებიჩართვაRGBW- LED ტიპებიდა ა.შ.

R-LED (წითელი) + G-LED (მწვანე) + B-LED (ლურჯი) სამი სინათლის გამოსხივების დიოდი გაერთიანებულია ერთად და სამი ძირითადი ფერი - წითელი, მწვანე და ლურჯი - პირდაპირ ერწყმის სივრცეს თეთრი სინათლის წარმოსაქმნელად. ამ გზით მაღალი ეფექტურობის თეთრი სინათლის წარმოსაქმნელად, უპირველეს ყოვლისა, სხვადასხვა ფერის LED-ები, განსაკუთრებით მწვანე LED-ები, უნდა იყოს ეფექტური სინათლის წყაროები. ეს ჩანს იქიდან, რომ მწვანე სინათლე „იზოენერგიული თეთრი სინათლის“ დაახლოებით 69%-ს შეადგენს. ამჟამად, ლურჯი და წითელი LED-ების სინათლის ეფექტურობა ძალიან მაღალია, შიდა კვანტური ეფექტურობა შესაბამისად 90%-ს და 95%-ს აღემატება, მაგრამ მწვანე LED-ების შიდა კვანტური ეფექტურობა მნიშვნელოვნად ჩამორჩება. GaN-ზე დაფუძნებული LED-ების მწვანე სინათლის დაბალი ეფექტურობის ამ ფენომენს „მწვანე სინათლის უფსკრული“ ეწოდება. მთავარი მიზეზი ის არის, რომ მწვანე LED-ებს ჯერ არ უპოვიათ საკუთარი ეპიტაქსიური მასალები. არსებულ ფოსფორის დარიშხანის ნიტრიდის სერიის მასალებს ძალიან დაბალი ეფექტურობა აქვთ ყვითელ-მწვანე სპექტრის დიაპაზონში. თუმცა, მწვანე LED-ების დასამზადებლად წითელი ან ლურჯი ეპიტაქსიური მასალების გამოყენება უფრო მაღალი დენის სიმკვრივის პირობებში, რადგან ფოსფორის გარდაქმნის დანაკარგი არ არის, მწვანე LED-ს უფრო მაღალი სინათლის ეფექტურობა აქვს, ვიდრე ლურჯ + ფოსფორის მწვანე შუქს. ცნობილია, რომ მისი სინათლის ეფექტურობა 1mA დენის პირობებში 291Lm/W-ს აღწევს. თუმცა, Droop ეფექტით გამოწვეული მწვანე შუქის სინათლის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად მცირდება უფრო მაღალი დენების დროს. როდესაც დენის სიმკვრივე იზრდება, სინათლის ეფექტურობა სწრაფად ეცემა. 350mA დენის დროს, სინათლის ეფექტურობა 108Lm/W-ია. 1A პირობებში, სინათლის ეფექტურობა მცირდება 66Lm/W-მდე.

III ჯგუფის ფოსფიდებისთვის, მწვანე ზოლში სინათლის გამოსხივება მატერიალური სისტემებისთვის ფუნდამენტურ დაბრკოლებად იქცა. AlInGaP-ის შემადგენლობის შეცვლა ისე, რომ ის ასხივებს მწვანეს წითელი, ნარინჯისფერი ან ყვითელი ფერის ნაცვლად, იწვევს მატარებლების არასაკმარის შეკავებას მატერიალური სისტემის შედარებით დაბალი ენერგეტიკული უფსკრულის გამო, რაც ხელს უშლის ეფექტურ გამოსხივებით რეკომბინაციას.

ამის საპირისპიროდ, III-ნიტრიდებისთვის მაღალი ეფექტურობის მიღწევა უფრო რთულია, თუმცა სირთულეები გადაულახავი არ არის. ამ სისტემის გამოყენებით, რომელიც სინათლეს მწვანე შუქის ზოლამდე აფართოებს, ეფექტურობის შემცირებას ორი ფაქტორი გამოიწვევს: გარე კვანტური ეფექტურობის და ელექტრული ეფექტურობის შემცირება. გარე კვანტური ეფექტურობის შემცირება განპირობებულია იმით, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მწვანე ზოლის უფსკრული უფრო დაბალია, მწვანე LED-ები იყენებენ GaN-ის მაღალ პირდაპირი ძაბვას, რაც იწვევს სიმძლავრის გარდაქმნის სიჩქარის შემცირებას. მეორე ნაკლი ის არის, რომ მწვანე LED მცირდება ინექციური დენის სიმკვრივის ზრდასთან ერთად და იჭედება დახრილობის ეფექტით. დახრილობის ეფექტი ასევე გვხვდება ლურჯ LED-ებში, მაგრამ მისი გავლენა უფრო დიდია მწვანე LED-ებში, რაც იწვევს ტრადიციული ოპერაციული დენის ეფექტურობის შემცირებას. თუმცა, დახრილობის ეფექტის მიზეზებზე მრავალი ვარაუდი არსებობს, არა მხოლოდ აუგერის რეკომბინაცია - ისინი მოიცავს დისლოკაციას, მატარებლის გადავსებას ან ელექტრონების გაჟონვას. ეს უკანასკნელი ძლიერდება მაღალი ძაბვის შიდა ელექტრული ველით.

ამიტომ, მწვანე LED-ების სინათლის ეფექტურობის გაუმჯობესების გზა: ერთი მხრივ, შეისწავლეთ, თუ როგორ შევამციროთ Droop ეფექტი არსებული ეპიტაქსიური მასალების პირობებში სინათლის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად; მეორე მხრივ, ლურჯი LED-ების და მწვანე ფოსფორების ფოტოლუმინესცენციის გარდაქმნის გამოყენება მწვანე სინათლის გამოსასხივებლად. ამ მეთოდით შესაძლებელია მაღალეფექტური მწვანე სინათლის მიღება, რომელსაც თეორიულად შეუძლია მიაღწიოს უფრო მაღალ სინათლის ეფექტურობას, ვიდრე ამჟამინდელი თეთრი სინათლე. ეს არის არასპონტანური მწვანე სინათლე და მისი სპექტრული გაფართოებით გამოწვეული ფერის სისუფთავის შემცირება არახელსაყრელია დისპლეებისთვის, მაგრამ ის არ არის შესაფერისი ჩვეულებრივი ადამიანებისთვის. განათებისთვის პრობლემა არ არსებობს. ამ მეთოდით მიღებული მწვანე სინათლის ეფექტურობა შესაძლოა იყოს 340 Lm/W-ზე მეტი, მაგრამ თეთრ სინათლესთან შერწყმის შემდეგ ის მაინც არ გადააჭარბებს 340 Lm/W-ს. მესამე, განაგრძეთ კვლევა და მოძებნეთ თქვენი საკუთარი ეპიტაქსიური მასალები. მხოლოდ ამ გზით არის იმედის სხივი. 340 ლმ/წთ-ზე მეტი მწვანე სინათლის მიღებით, სამი ძირითადი ფერის - წითელი, მწვანე და ლურჯი - LED-ების მიერ შერწყმული თეთრი სინათლე შეიძლება აღემატებოდეს ლურჯი ჩიპის ტიპის თეთრი სინათლის LED-ების 340 ლმ/წთ სინათლის ეფექტურობის ზღვარს. W.

3. ულტრაიისფერი LEDჩიპი + სამი ძირითადი ფერის ფოსფორი ასხივებს სინათლეს.

ზემოთ ჩამოთვლილი ორი ტიპის თეთრი LED-ების მთავარი თანდაყოლილი დეფექტი არის სიკაშკაშისა და ფერადობის არათანაბარი სივრცითი განაწილება. ულტრაიისფერი სინათლე ადამიანის თვალით არ აღიქმება. ამიტომ, ჩიპიდან გამოსვლის შემდეგ, ის შეიწოვება შეფუთვის ფენაში არსებული სამი ძირითადი ფერის ფოსფორის მიერ და ფოსფორების ფოტოლუმინესცენციის გზით გარდაიქმნება თეთრ სინათლედ და შემდეგ კოსმოსში გამოიყოფა. ეს მისი უდიდესი უპირატესობაა, ისევე როგორც ტრადიციული ფლუორესცენტური ნათურები, მას არ აქვს სივრცითი ფერის არათანაბარი ვარიაციები. თუმცა, ულტრაიისფერი ჩიპის თეთრი სინათლის LED-ების თეორიული სინათლის ეფექტურობა არ შეიძლება იყოს უფრო მაღალი, ვიდრე ლურჯი ჩიპის თეთრი სინათლის თეორიული მნიშვნელობა, რომ აღარაფერი ვთქვათ RGB თეთრი სინათლის თეორიულ მნიშვნელობაზე. თუმცა, მხოლოდ ულტრაიისფერი აგზნებისთვის შესაფერისი მაღალეფექტური სამძირიანი ფერის ფოსფორების შემუშავებით შეგვიძლია მივიღოთ ულტრაიისფერი თეთრი LED-ები, რომლებიც ამ ეტაპზე ახლოს არიან ან კიდევ უფრო ეფექტურია, ვიდრე ზემოთ ჩამოთვლილი ორი თეთრი LED. რაც უფრო ახლოს არიან ლურჯ ულტრაიისფერი LED-ები, მით უფრო სავარაუდოა, რომ ისინი იქნებიან. რაც უფრო დიდია ის, მით უფრო დიდია საშუალო ტალღის და მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი ტიპის თეთრი LED-ები შეუძლებელია.