백색 LED 종류백색 LED 조명의 주요 기술 경로는 다음과 같습니다. ① 청색 LED + 형광체 유형; ②RGB LED 타입③ 자외선 LED + 형광체 타입.

1. 청색광 – LED 칩 + 황록색 형광체 유형(다색 형광체 파생물 및 기타 유형 포함).

황록색 형광체 층은 LED 칩에서 나오는 청색광의 일부를 흡수하여 광발광을 발생시킵니다. LED 칩에서 나오는 나머지 청색광은 형광체 층을 통과하여 공간의 여러 지점에서 형광체에서 방출되는 황록색 빛과 합쳐집니다. 이렇게 적색, 녹색, 청색광이 혼합되어 백색광이 만들어집니다. 이 방식에서 형광체 광발광 변환 효율(외부 양자 효율 중 하나)의 이론적 최대값은 75%를 넘지 않으며, 칩에서 나오는 최대 광 추출률도 약 70%에 불과합니다. 따라서 이론적으로 청색형 백색광 LED의 최대 발광 효율은 340 Lm/W를 넘지 못합니다. 최근 몇 년 동안 CREE는 303 Lm/W를 달성했는데, 시험 결과가 정확하다면 축하할 만한 성과입니다.

2. 빨강, 초록, 파랑 ​​세 가지 기본색 조합RGB LED 유형포함하다RGBW LED 유형, 등.

R-LED(적색) + G-LED(녹색) + B-LED(청색) 세 개의 발광 다이오드가 결합되어 적색, 녹색, 청색의 세 가지 기본색이 공간에서 직접 혼합되어 백색광을 생성합니다. 이러한 방식으로 고효율 백색광을 생성하기 위해서는 무엇보다도 다양한 색상의 LED, 특히 녹색 LED의 효율이 높아야 합니다. 이는 "등에너지 백색광"에서 녹색광이 약 69%를 차지한다는 사실에서 알 수 있습니다. 현재 청색 및 적색 LED의 발광 효율은 내부 양자 효율이 각각 90% 및 95%를 초과하는 매우 높은 수준이지만, 녹색 LED의 내부 양자 효율은 크게 뒤처져 있습니다. GaN 기반 LED의 낮은 녹색광 효율 현상을 "녹색광 갭"이라고 합니다. 주요 원인은 녹색 LED에 적합한 에피택셜 소재가 아직 발견되지 않았기 때문입니다. 기존의 인산비소질화물 계열 소재는 황록색 스펙트럼 영역에서 효율이 매우 낮습니다. 하지만 적색 또는 청색 에피택셜 소재를 사용하여 녹색 LED를 만들면, 낮은 전류 밀도 조건에서 형광체 변환 손실이 없기 때문에 녹색 LED는 청색 + 형광체 녹색광보다 발광 효율이 높습니다. 1mA 전류 조건에서 발광 효율이 291Lm/W에 도달하는 것으로 보고되었습니다. 그러나 전류가 증가함에 따라 드룹 효과로 인해 녹색광의 발광 효율이 크게 떨어집니다. 전류 밀도가 증가할수록 발광 효율은 급격히 감소합니다. 350mA 전류에서 발광 효율은 108Lm/W이고, 1A 조건에서는 66Lm/W까지 떨어집니다.

3족 인화물에서 녹색 대역의 빛을 방출하는 것은 물질 시스템 개발에 있어 근본적인 난관으로 작용해 왔습니다. AlInGaP의 조성을 변경하여 적색, 주황색 또는 황색이 아닌 녹색을 방출하도록 하면, 물질 시스템의 에너지 밴드갭이 상대적으로 낮아 전하 캐리어 가둠이 불충분해지고 효율적인 복사 재결합이 이루어지지 않습니다.

반면, III족 질화물은 고효율을 달성하기가 더 어렵지만, 그 어려움은 극복할 수 없는 것은 아닙니다. 이 시스템을 사용하여 녹색 대역까지 빛을 확장할 때, 효율 저하를 유발하는 두 가지 요인은 외부 양자 효율과 전기 효율의 감소입니다. 외부 양자 효율 감소는 녹색 밴드갭이 더 낮음에도 불구하고 녹색 LED가 GaN의 높은 순방향 전압을 사용하기 때문에 전력 변환율이 감소하는 데서 비롯됩니다. 두 번째 단점은 녹색 LED가 주입 전류 밀도가 증가함에 따라 성능이 저하되는 드룹 현상입니다. 드룹 현상은 청색 LED에서도 발생하지만, 녹색 LED에서 그 영향이 더 커서 일반적인 동작 전류 효율을 저하시킵니다. 그러나 드룹 현상의 원인에 대해서는 오제 재결합 외에도 전위, 캐리어 과잉, 전자 누설 등 다양한 가설이 제시되고 있습니다. 특히 전자 누설은 고전압 내부 전기장에 의해 증폭됩니다.

따라서 녹색 LED의 광효율을 향상시키는 방법은 두 가지입니다. 첫째, 기존 에피택셜 소재 조건에서 드룹 현상을 줄여 광효율을 개선하는 방법을 연구하고, 둘째, 청색 LED와 녹색 형광체의 광발광 변환을 이용하여 녹색광을 방출하는 것입니다. 이 방법을 통해 고효율 녹색광을 얻을 수 있으며, 이론적으로 현재의 백색광보다 높은 광효율을 달성할 수 있습니다. 이는 자발적으로 발생하는 녹색광이 아니므로, 스펙트럼 폭 확대로 인한 색 순도 저하는 디스플레이에는 적합하지 않지만, 일반 가정 조명에는 문제가 없습니다. 이 방법으로 얻은 녹색광의 효율은 340 Lm/W 이상일 가능성이 있지만, 백색광과 결합했을 때 340 Lm/W를 넘지는 못할 것입니다. 셋째, 자체적인 에피택셜 소재를 지속적으로 연구하고 개발해야 합니다. 이러한 방법들만이 녹색 LED의 발전에 희망을 줄 수 있습니다. 340 Lm/w 이상의 녹색광을 얻음으로써, 적색, 녹색, 청색의 세 가지 기본색 LED를 조합하여 만든 백색광은 청색 칩형 백색광 LED의 발광 효율 한계인 340 Lm/w를 초과할 수 있다.

3. 자외선 LED칩과 세 가지 기본 색상 형광체가 빛을 방출합니다.

위의 두 가지 유형의 백색 LED의 주된 내재적 결함은 밝기와 색도의 공간적 분포가 고르지 않다는 것입니다. 자외선은 인간의 눈으로 인지할 수 없습니다. 따라서 자외선이 칩을 통과한 후 패키징 층의 삼원색 형광체에 흡수되어 형광체의 광발광에 의해 백색광으로 변환된 후 공간으로 방출됩니다. 이것이 자외선 백색 LED의 가장 큰 장점이며, 기존 형광등처럼 공간적 색 불균일성이 없습니다. 그러나 자외선 칩 백색 LED의 이론적인 광효율은 청색 칩 백색 LED의 이론값보다 높을 수 없으며, RGB 백색 LED의 이론값과는 더욱 차이가 납니다. 하지만 자외선 여기(excitation)에 적합한 고효율 삼원색 형광체를 개발해야만 현재 단계에서는 위의 두 가지 백색 LED와 비슷하거나 더 높은 효율을 가진 자외선 백색 LED를 얻을 수 있습니다. 청색 자외선 LED에 가까울수록 가능성이 높아집니다. 크기가 클수록 중파장 및 단파장 자외선 계열의 백색 LED는 사용할 수 없습니다.