白光LED种类:照明用白光LED的主要技术路线有:①蓝光LED+荧光粉型;②RGBLED型;③紫外光LED+荧光粉型1、蓝光-LED芯片+黄绿荧光粉型还包括多色荧光粉派生等型黄绿荧光粉层吸取一部分LED芯片的蓝光产生光致发光,另一部分来自LED芯片的蓝光入射出有荧光粉层后与荧光粉收到的黄绿光在空间各点汇入,红绿蓝三色光混合构成白光;这种方式中,外量子效率之一的荧光粉光致发光切换效率的最低理论值将不多达75%;而芯片出光的萃取亲率最低也不能超过70%左右,所以,理论上蓝光型白光LED光效最低将不多达340Lm/W,前几年CREE超过303Lm/W,如果测试结果精确的话是有一点祝贺的。2、红绿蓝三基色人组RGBLED型还包括RGBW-LED型等R-LED(白)+G-LED(蓝)+B-LED(蓝)三个发光二极管人组在一起,所收到的红绿蓝三基色光在空间必要混合构成白光。要想要这种方式产生低光效白光,首先各色LED尤其是绿色LED必需是高效光源,这从“等能白光”中绿光大约占到69%可见。而目前,蓝光和红光LED的光效早已做很高了,内量子效率分别多达90%和95%,但是绿光LED的内量子效率却相比之下领先。
这种以GaN居多的LED绿光效率不高的现象被称作“绿光缺口”。其主要原因是绿光LED还没有寻找专属自己的外延材料,现有磷砷氮化物系列材料在黄绿色序范围里效率都很低,而使用红光或蓝光的外延材料制作绿光LED,在较低的电流密度条件下,因为没荧光粉切换损耗,绿光LED要比蓝光+荧光粉型绿光的光效更高,据报导在1mA电流条件下其闪烁效率超过291Lm/W。但在较小电流下Droop效应造成的绿光的光效上升很明显,当电流密度减少,光效上升迅速,在350mA电流下,光效是108Lm/W,在1A条件下,光效上升到66Lm/W。对于III族磷化物而言,升空光到绿色波段沦为了材料系统的基础障碍。
转变AlInGaP的成分让它放绿光,而不是红光、橙色或者黄色—导致载波容许不充份,是由于材料系统比较较低的能隙,回避有效地的电磁辐射填充。相比之下,III族氮化物要超过高效可玩性更大,但艰难并不是无法容忍的。用这个系统,将光伸延到绿光波段,不会导致效率减少的两个因素是:外部量子效率和电效率的上升。外部量子效率上升源于尽管绿光带上隙更加较低,但绿光LED使用GaN的高相反电压,使得电源转换率上升。
第二个缺点是绿光LED随流经电流密度减小而上升,被droop效应所困。Droop效应也经常出现在蓝光LED中,但在绿色LED中影响更加颇,造成常规的工作电流效率更加较低。然而,导致droop效应原因猜测很多,某种程度只有俄歇填充这一种一其中还包括了错位、载体阻塞或者电子外泄。后者是由高压内部电场强化的。
因此,提升绿光LED光效的途径:一方面研究现有外延材料条件下如何增大Droop效应来提高光效;第二方面,用蓝光LED特绿色荧光粉的光致发光切换收到绿光,该方法可以获得低光效绿光,理论上来说可超过低于目前的白光光效,它归属于非自发性绿光,其光谱展宽所造成的色纯度上升,对于表明来说是有利的,但对于普通灯光来说没问题,该方式取得的绿光光效有小于340Lm/W的可能性,但人组白光后依然会多达340Lm/W;第三,之后研究找寻专属自己的外延材料,只有这样才有一线希望通过取得比340Lm/w低较多的绿光后,再行由红绿蓝三个三基色LED人组后的白光才有可能低于蓝光芯片型白光LED的光效无限大340Lm/W。3、紫外光LED芯片+三基色荧光粉闪烁上述两种白光LED的主要固有缺失是光度和色度空间产于不均匀分布。
而紫外光是人眼无法感官看见的,因此,紫外光出射芯片后被PCB层的三基色荧光粉吸取,由荧光粉的光致发光转换成白光,再行向空间升空。这是它的仅次于优点,就像传统荧光灯一样,它不不存在空间颜色不均匀分布。
但紫外光芯片型白光LED的理论光效不有可能低于蓝光芯片型白光的理论值,更加不有可能低于RGB型白光的理论值。但是只有通过研发合适紫外光唤起的高效三基色荧光粉才有可能获得相似甚至比上述两种白光LED现阶段光效更高的紫外光型白光LED,就越附近蓝光的紫外光型LED其可能性越大,中波和短波紫外线型的白光LED就不有可能了。
李自力,教授级高级工程师,广东省市场监管局缺失产品管理中心主持人日常工作副主任(广东质检院电器部副部长)。2018年获得《中国标准创意贡献三等奖》,联合制订了11项灯光国家标准,作为国际IEC智能灯光标准专家组成员参予国际IEC标准制订,参与国家重点研发计划和“863”科研项目评审,并参予全国CCC灯光登录实验室核查。
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