1. ლურჯი LED ჩიპი+ყვითელი მწვანე ფოსფორი, პოლიქრომული ფოსფორის წარმოებულის ჩათვლით

ყვითელი მწვანე ფოსფორის ფენა შთანთქავს ზოგიერთის ლურჯ შუქსLED ჩიპებიწარმოქმნის ფოტოლუმინესცენციას, ხოლო LED ჩიპების ცისფერი შუქი გადადის ფოსფორის ფენიდან და გადადის ფოსფორის მიერ გამოსხივებულ ყვითელ მწვანე შუქთან სივრცის სხვადასხვა წერტილში, ხოლო წითელი მწვანე ლურჯი შუქი შერეულია თეთრი სინათლის წარმოქმნით; ამგვარად, ფოსფორის, ერთ-ერთი გარე კვანტური ეფექტურობის ფოტოლუმინესცენციის გარდაქმნის ეფექტურობის მაქსიმალური თეორიული მნიშვნელობა არ აღემატება 75%-ს; ჩიპიდან სინათლის მოპოვების ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი მხოლოდ 70%-ს აღწევს. ამიტომ, თეორიულად, ლურჯი სინათლის თეთრი LED-ის მაქსიმალური მანათობელი ეფექტურობა არ აღემატება 340 ლმ/ვტ-ს, ხოლო CREE რამდენიმე წლის წინ მიაღწევს 303 ლმ/ვტ-ს. თუ ტესტის შედეგები ზუსტია, ღირს აღნიშვნა.

2. წითელი მწვანე ლურჯი სამი ძირითადი ფერის კომბინაცია RGB LED ტიპის, მათ შორის RGB W LED ტიპის და ა.შ

სამისინათლის გამოსხივებადიოდები, R-LED (წითელი) + G-LED (მწვანე) + B-LED (ლურჯი), გაერთიანებულია და ქმნის თეთრ შუქს სივრცეში გამოსხივებული წითელი, მწვანე და ლურჯი სინათლის პირდაპირ შერევით. ამ გზით მაღალი მანათობელი ეფექტურობის თეთრი შუქის წარმოქმნის მიზნით, უპირველეს ყოვლისა, ყველა ფერადი LED-ები, განსაკუთრებით მწვანე LED-ები, უნდა იყოს ეფექტური სინათლის წყარო, რომელიც შეადგენს "თანაბარი ენერგიის თეთრი სინათლის" დაახლოებით 69%-ს. ამჟამად, ლურჯი LED და წითელი LED-ის სინათლის ეფექტურობა ძალიან მაღალია, შიდა კვანტური ეფექტურობა აღემატება შესაბამისად 90% და 95%-ს, მაგრამ მწვანე LED-ის შიდა კვანტური ეფექტურობა ბევრად ჩამორჩება. GaN-ზე დაფუძნებული LED-ის დაბალი მწვანე სინათლის ეფექტურობის ამ ფენომენს ეწოდება "მწვანე შუქის უფსკრული". მთავარი მიზეზი ის არის, რომ მწვანე LED-ს ჯერ არ უპოვია საკუთარი ეპიტაქსიური მასალა. ფოსფორის დარიშხანის ნიტრიდის სერიის არსებული მასალების ეფექტურობა ძალიან დაბალია ყვითელი მწვანე ქრომატოგრაფიული დიაპაზონში. თუმცა, მწვანე LED დამზადებულია წითელი სინათლის ან ლურჯი სინათლის ეპიტაქსიალური მასალებისგან. დაბალი დენის სიმკვრივის პირობებში, რადგან არ არის ფოსფორის გარდაქმნის დაკარგვა, მწვანე LED-ს აქვს უფრო მაღალი მანათობელი ეფექტურობა, ვიდრე ლურჯი შუქი + ფოსფორის მწვანე შუქი. ცნობილია, რომ მისი მანათობელი ეფექტურობა 1mA დენის ქვეშ აღწევს 291Lm/W. თუმცა, მაღალი დენის პირობებში, Droop ეფექტით გამოწვეული მწვანე შუქის მანათობელი ეფექტურობა მნიშვნელოვნად მცირდება. როდესაც დენის სიმკვრივე იზრდება, მანათობელი ეფექტურობა სწრაფად მცირდება. 350mA დენის ქვეშ, მანათობელი ეფექტურობა არის 108Lm/W, ხოლო 1A პირობებში, მანათობელი ეფექტურობა მცირდება 66Lm/W.

III ჯგუფის ფოსფიდებისთვის მწვანე ზოლში სინათლის გამოსხივება მატერიალური სისტემის ძირითად დაბრკოლებად იქცა. AlInGaP-ის შემადგენლობის შეცვლა ისე, რომ იგი ასხივებს მწვანე შუქს წითელი, ნარინჯისფერი ან ყვითელის ნაცვლად - იწვევს არასაკმარისი მატარებლის შეზღუდვას, გამოწვეულია მატერიალური სისტემის შედარებით დაბალი ენერგეტიკული უფსკრულით, რაც გამორიცხავს გამოსხივების ეფექტურ რეკომბინაციას.

ამის საპირისპიროდ, III ჯგუფის ნიტრიდებისთვის უფრო რთულია მაღალი ეფექტურობის მიღწევა, მაგრამ სირთულე არ არის გადაულახავი. როდესაც შუქი ვრცელდება ამ სისტემით მწვანე შუქის ზოლზე, ორი ფაქტორი, რომელიც შეამცირებს ეფექტურობას, არის გარე კვანტური ეფექტურობა და ელექტრული ეფექტურობა. გარე კვანტური ეფექტურობის დაქვეითება გამომდინარეობს იქიდან, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მწვანე ზოლის უფსკრული უფრო დაბალია, მწვანე LED იყენებს GaN-ის მაღალ წინა ძაბვას, რაც ამცირებს დენის კონვერტაციის სიჩქარეს. მეორე მინუსი არის მწვანეLED მცირდებასაინექციო დენის სიმკვრივის მატებასთან ერთად და ჩაკეტილია დრეოპის ეფექტით. Droop ეფექტი ასევე ჩნდება ლურჯ LED-ში, მაგრამ უფრო სერიოზულია მწვანე LED-ში, რაც იწვევს ჩვეულებრივი სამუშაო დენის ეფექტურობას. თუმცა, დრეოპის ეფექტის მრავალი მიზეზი არსებობს, არა მხოლოდ აუგერის რეკომბინაცია, არამედ დისლოკაცია, გადამზიდის გადინება ან ელექტრონული გაჟონვა. ეს უკანასკნელი გაძლიერებულია მაღალი ძაბვის შიდა ელექტრული ველით.

მაშასადამე, მწვანე LED-ის მანათობელი ეფექტურობის გაუმჯობესების გზები: ერთის მხრივ, შეისწავლეთ როგორ შევამციროთ Droop ეფექტი მანათობელი ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად არსებული ეპიტაქსიური მასალების პირობებში; მეორეს მხრივ, ლურჯი LED პლუს მწვანე ფოსფორი გამოიყენება ფოტოლუმინესცენციის კონვერტაციისთვის მწვანე შუქის გამოსასხივებლად. ამ მეთოდს შეუძლია მიიღოს მწვანე შუქი მაღალი მანათობელი ეფექტურობით, რაც თეორიულად შეუძლია მიაღწიოს უფრო მაღალ მანათობელ ეფექტურობას, ვიდრე მიმდინარე თეთრი შუქი. ის ეკუთვნის არასპონტანურ მწვანე შუქს. ფერების სისუფთავის დაქვეითება, რომელიც გამოწვეულია მისი სპექტრული გაფართოებით, არახელსაყრელია ჩვენებისთვის, მაგრამ ეს არ არის პრობლემა ჩვეულებრივი განათებისთვის. შესაძლებელია 340 ლმ/ვტ-ზე მეტი მწვანე მანათობელი ეფექტურობის მიღება, თუმცა კომბინირებული თეთრი შუქი არ აღემატება 340 ლმ/ვტ-ს; მესამე, გააგრძელეთ კვლევა და იპოვნეთ საკუთარი ეპიტაქსიური მასალები. მხოლოდ ამ გზით შეიძლება იყოს იმედი, რომ 340 ლმ/ვტ-ზე მეტი მწვანე შუქის მიღების შემდეგ, წითელი, მწვანე და ლურჯი სამი ძირითადი ფერის LED-ებით შერწყმული თეთრი შუქი შეიძლება იყოს ლურჯი ჩიპის სინათლის ეფექტურობის ზღვარზე მაღალი. თეთრი LED 340 Lm/W.

3. ულტრაიისფერი LED ჩიპი+ტრი ფერადი ფოსფორი

ზემოაღნიშნული ორი სახის თეთრი LED-ის მთავარი თანდაყოლილი ნაკლი არის ის, რომ სიკაშკაშისა და ქრომის სივრცითი განაწილება არათანაბარია. ულტრაიისფერი გამოსხივება უხილავია ადამიანის თვალისთვის. მაშასადამე, ჩიპიდან გამოსხივებული ულტრაიისფერი შუქი შეიწოვება შეფუთვის ფენის სამი ფერის ფოსფორით, შემდეგ კი ფოსფორის ფოტოლუმინესცენციიდან გარდაიქმნება თეთრ შუქზე და გამოიყოფა კოსმოსში. ეს მისი ყველაზე დიდი უპირატესობაა, ისევე როგორც ტრადიციული ფლუორესცენტური ნათურა, მას არ აქვს არათანაბარი სივრცის ფერი. თუმცა, ულტრაიისფერი ჩიპის ტიპის თეთრი LED-ის თეორიული მანათობელი ეფექტურობა არ შეიძლება იყოს უფრო მაღალი ვიდრე ლურჯი ჩიპის ტიპის თეთრი სინათლის თეორიული მნიშვნელობა, რომ აღარაფერი ვთქვათ RGB ტიპის თეთრი სინათლის თეორიულ მნიშვნელობაზე. თუმცა, მხოლოდ ეფექტური სამფეროვანი ფოსფორების შემუშავებით, რომლებიც შესაფერისია ულტრაიისფერი შუქის აგზნებისთვის, შესაძლებელია მიიღოთ ულტრაიისფერი თეთრი LED მსგავსი ან თუნდაც უფრო მაღალი სინათლის ეფექტურობით, ვიდრე ამ ეტაპზე ზემოთ ნახსენები ორი თეთრი LED. რაც უფრო ახლოს არის ულტრაიისფერი LED ლურჯ შუქთან, მით უფრო სავარაუდოა, რომ ეს იქნება, ხოლო თეთრი LED საშუალო ტალღის და მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი ხაზებით შეუძლებელი იქნება.