白色LEDタイプ照明用白色LEDの主な技術ルートは、以下のとおりです。 ①青色LED＋蛍光体型 ②RGB LEDタイプ; ③紫外線LED＋蛍光体タイプ。

1. 青色光 - LEDチップ＋黄緑色蛍光体タイプ（多色蛍光体誘導体およびその他のタイプを含む）。

黄緑色の蛍光体層は、LEDチップからの青色光の一部を吸収して発光します。LEDチップからの青色光の残りの部分は蛍光体層を透過し、空間内のさまざまな点で蛍光体から放出された黄緑色の光と結合します。赤、緑、青の光が混ざり合って白色光が形成されます。この方法では、外部量子効率の1つである蛍光体の発光変換効率の理論上の最高値は75％を超えず、チップからの最大光抽出率は約70％にしか達しません。したがって、理論的には、青色型白色光の最大LED発光効率は340 Lm / Wを超えることはありません。過去数年間、CREEは303Lm / Wに達しました。テスト結果が正確であれば、祝う価値があります。

2. 赤、緑、青の三原色の組み合わせRGB LEDタイプ含むRGBW-LEDタイプなど

R-LED（赤）+ G-LED（緑）+ B-LED（青）の3つの発光ダイオードを組み合わせ、放出された赤、緑、青の3原色光を空間で直接混合して白色光を作ります。このように高効率の白色光を生成するためには、まず各色のLED、特に緑色LEDが効率的な光源でなければなりません。これは、緑色光が「等エネルギー白色光」の約69％を占めているという事実からも明らかです。現在、青色LEDと赤色LEDの発光効率は非常に高く、内部量子効率はそれぞれ90％と95％を超えていますが、緑色LEDの内部量子効率ははるかに遅れています。GaN系LEDの緑色光効率が低いこの現象は「緑色光ギャップ」と呼ばれています。主な理由は、緑色LEDがまだ独自のエピタキシャル材料を見つけていないことです。既存のリン窒化ヒ素系材料は、黄緑色のスペクトル範囲で非常に低い効率を持っています。しかし、赤色または青色のエピタキシャル材料を使用して緑色 LED を製造すると、低電流密度条件下では蛍光体変換損失がないため、緑色 LED は青色 + 蛍光体緑色光よりも高い発光効率を持ちます。1mA 電流条件下では、その発光効率は 291Lm/W に達すると報告されています。ただし、ドループ効果により緑色光の発光効率は、大電流では大幅に低下します。電流密度が増加すると、発光効率は急速に低下します。350mA 電流では、発光効率は 108Lm/W です。1A 条件下では、発光効率は 66Lm/W に低下します。

III族リン化物にとって、緑色帯域への発光は材料システムにとって根本的な障害となっている。AlInGaPの組成を、赤、オレンジ、黄色ではなく緑色に発光するように変更すると、材料システムのエネルギーギャップが比較的低いためキャリアの閉じ込めが不十分となり、効率的な発光再結合が阻害される。

対照的に、III族窒化物で​​は高効率を達成するのがより困難ですが、困難は克服できないものではありません。 このシステムを使用して光を緑色光帯域まで拡張すると、効率低下を引き起こす2つの要因が、外部量子効率と電気効率の低下です。 外部量子効率の低下は、緑色バンドギャップが低いにもかかわらず、緑色LEDはGaNの高い順方向電圧を使用するため、電力変換率が低下することに起因します。 2つ目の欠点は、注入電流密度が増加すると緑色LEDが低下し、ドループ効果にトラップされることです。 ドループ効果は青色LEDでも発生しますが、その影響は緑色LEDの方が大きく、従来の動作電流効率が低下します。 ただし、ドループ効果の原因については、オージェ再結合だけでなく、転位、キャリアオーバーフロー、電子リークなど、多くの推測があります。 後者は、高電圧内部電界によって強化されます。

したがって、緑色LEDの光効率を向上させる方法は、一方では、既存のエピタキシャル材料の条件下でドループ効果を低減して光効率を向上させる方法を研究し、他方では、青色LEDと緑色蛍光体の発光変換を利用して緑色光を放出する。 この方法は高効率の緑色光を得ることができ、理論的には現在の白色光よりも高い光効率を達成できる。 これは非自発的な緑色光であり、そのスペクトル広がりによって引き起こされる色純度の低下はディスプレイには不利ですが、一般の人には適していません。 照明には問題ありません。 この方法で得られる緑色光の効率は340 Lm / Wを超える可能性がありますが、白色光と組み合わせた後でも340 Lm / Wを超えることはありません。 第三に、研究を続けて独自のエピタキシャル材料を見つけます。 この方法でのみ、希望の光があります。赤・緑・青の三原色LEDを組み合わせた白色光は、340Lm/w以上の緑色光が得られるため、青色チップ型白色LEDの発光効率限界340Lm/wを超える白色光を実現できます。

3. 紫外線LEDチップ＋三原色蛍光体が発光します。

上記2種類の白色LEDの主な固有の欠陥は、輝度と色度の空間分布が不均一であることです。紫外線は人間の目には認識できません。そのため、紫外線はチップから出射した後、パッケージ層内の3原色蛍光体に吸収され、蛍光体の発光によって白色光に変換され、空間に放出されます。これが最大の利点であり、従来の蛍光灯と同様に、空間的な色ムラがありません。しかし、紫外線チップ白色LEDの理論的な光効率は、RGB白色光の理論値はもちろんのこと、青色チップ白色光の理論値よりも高くすることはできません。現段階では、紫外線励起に適した高効率3原色蛍光体の開発によってのみ、上記2種類の白色LEDに近い、あるいはそれ以上の効率を持つ紫外線白色LEDを実現することができます。青色紫外線LEDに近いほど実現可能性は高くなりますが、中波・短波紫外線型白色LEDのようにサイズが大きいものは実現できません。