白色LEDタイプ: 照明用白色 LED の主な技術ルートは次のとおりです。 ① 青色 LED + 蛍光体タイプ。②RGB LEDタイプ;③紫外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フォトルミネッセンスを生成します。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発せられる黄緑色の光と融合します。赤、緑、青の光が混合されて白色光が形成されます。この方法では、外部量子効率の一つである蛍光体フォトルミネッセンス変換効率の理論上の最高値は75%を超えません。そして、チップからの最大光抽出率は約 70% までしか達しません。したがって、理論上、青色系白色光 LED の最大発光効率は 340 Lm/W を超えることはありません。ここ数年で、CREEは303Lm/Wに達しました。テスト結果が正確であれば、それは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の種類含むRGBW-LEDの種類、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、発光した赤・緑・青の三原色を空間で直接混合して白色を形成します。ライト。このように高効率の白色光を生成するには、まず、さまざまな色の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％を占めることからも分かります。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 の内部量子効率は大きく遅れています。GaN ベース LED の緑色光効率が低いこの現象は、「緑色光ギャップ」と呼ばれます。主な理由は、緑色 LED が独自のエピタキシャル材料をまだ見つけていないことです。既存の窒化リンヒ素シリーズの材料は、黄緑色のスペクトル範囲で効率が非常に低くなります。ただし、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の変換損失がないため、緑色 LED は青色 + 蛍光体の緑色光よりも発光効率が高くなります。1mA電流条件下での発光効率は291Lm/Wに達すると報告されています。ただし、ドループ効果によって生じる緑色光の発光効率は、電流が大きくなると大幅に低下します。電流密度が増加すると、発光効率は急速に低下します。350mA電流時の発光効率は108Lm/Wです。1A条件下では発光効率が低下します。66Lm/Wまで。

III 族リン化物の場合、緑色バンド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ます。赤、オレンジ、黄色ではなく緑色を発光するように AlInGaP の組成を変更すると、材料系のエネルギーギャップが比較的低いためにキャリアの閉じ込めが不十分になり、効率的な発光再結合が妨げられます。

対照的に、III族窒化物が高効率を達成することはより困難ですが、その困難は克服できないわけではありません。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、効率の低下を引き起こす 2 つの要因は、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、緑色のバンドギャップが低いにもかかわらず、緑色 LED が 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という事実に起因します。2 番目の欠点は、注入電流密度が増加すると緑色 LED が減少し、ドループ効果によって捕捉されてしまうことです。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 でより大きく、その結果、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、キャリアのオーバーフロー、電子の漏れなど、多くの推測があります。後者は、高電圧の内部電場によって強化されます。

したがって、緑色LEDの光効率を改善する方法は次のとおりです。一方では、光効率を改善するために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する方法を研究します。一方、青色 LED と緑色蛍光体のフォトルミネッセンス変換を使用して緑色の光を放射します。この方法により高効率の緑色光が得られ、理論的には現在の白色光よりも高い光効率が得られます。これは非自発的な緑色光であり、スペクトルの広がりによる色純度の低下はディスプレイにとっては好ましくありませんが、一般の人には適していません。点灯に関しては問題ありません。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ても 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てください。このようにしてのみ、希望の光が見えてきます。340Lm/w以上の緑色光を得ることで、赤・緑・青の三原色LEDを合わせた白色光が、青色チップ型白色光LEDの発光効率限界である340Lm/wを超えることが可能となります。 。W.

3. 紫外線LEDチップ＋三原色蛍光体が発光。

上記の 2 種類の白色 LED に固有の主な欠点は、輝度と色度の空間分布が不均一であることです。紫外線は人間の目では認識できません。したがって、紫外光はチップを出た後、パッケージング層の三原色蛍光体に吸収され、蛍光体のフォトルミネッセンスによって白色光に変換され、空間に放射されます。これが最大の利点で、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、紫外チップ白色光LEDの理論光効率は、RGB白色光の理論値はおろか、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。しかし、現段階では、紫外励起に適した高効率の三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の紫外白色LEDを得ることができます。青色紫外線LEDに近いほどその可能性が高くなります。大型になると中波・短波UV系白色LEDは使用できなくなります。