Ак LED төрләреАк LED яктыртуның төп техник юллары: 1 Зәңгәр LED + фосфор төре; 2RGB LED төре; ③ Ультрафиолет светодиод + фосфор тибындагы.

1. Зәңгәр яктылык – LED чип + сары-яшел фосфор тибы, шул исәптән күп төсле фосфор туындылары һәм башка төрләр.

Сары-яшел фосфор катламы LED чиптан зәңгәр яктылыкның бер өлешен йотып, фотолюминесценция барлыкка китерә. LED чиптан зәңгәр яктылыкның икенче өлеше фосфор катламы аша үтә һәм төрле нокталарда фосфор чыгарган сары-яшел яктылык белән кушыла. Кызыл, яшел һәм зәңгәр яктылык ак яктылык барлыкка китерү өчен кушыла; бу ысулда фосфор фотолюминесценциясен үзгәртү нәтиҗәлелегенең иң югары теоретик кыйммәте, тышкы квант нәтиҗәлелегенең берсе, 75% тан артмаячак; һәм чиптан яктылыкны максималь чыгару тизлеге якынча 70% ка гына җитә ала. Шуңа күрә, теоретик яктан, зәңгәр типтагы ак яктылыкның максималь LED яктылык нәтиҗәлелеге 340 лм/Вт тан артмаячак. Соңгы берничә елда CREE 303 лм/Вт га җитте. Әгәр сынау нәтиҗәләре төгәл булса, моны бәйрәм итәргә кирәк.

2. Кызыл, яшел һәм зәңгәр өч төп төс кушылмасыRGB LED төрләрекертергәRGBW- LED төрләре, һ.б.

R-LED (кызыл) + G-LED (яшел) + B-LED (зәңгәр) өч яктылык чыгаручы диод бергә кушыла, һәм чыгарылган өч төп төс - кызыл, яшел һәм зәңгәр яктылык - турыдан-туры киңлектә кушылып, ак яктылык барлыкка китерә. Югары нәтиҗәле ак яктылыкны шулай итеп җитештерү өчен, беренче чиратта, төрле төстәге светодиодлар, бигрәк тә яшел светодиодлар, нәтиҗәле яктылык чыганаклары булырга тиеш. Моны яшел яктылык "изоэнергетик ак яктылыкның" якынча 69% тәшкил итүеннән күрергә мөмкин. Хәзерге вакытта зәңгәр һәм кызыл светодиодларның яктылык нәтиҗәлелеге бик югары булды, эчке квант нәтиҗәлелеге 90% һәм 95% тан артып китте, ләкин яшел светодиодларның эчке квант нәтиҗәлелеге бик артта кала. GaN нигезендәге светодиодларның түбән яшел яктылык нәтиҗәлелеге күренеше "яшел яктылык аралыгы" дип атала. Төп сәбәп - яшел светодиодлар әле үзләренең эпитаксиаль материалларын тапмаганнар. Фосфор мышьяк нитрид сериясе материалларының сары-яшел спектр диапазонында нәтиҗәлелеге бик түбән. Шулай да, кызыл яки зәңгәр эпитаксиаль материаллар кулланып, яшел светодиодлар ясау түбән ток тыгызлыгы шартларында, фосфор конверсиясе югалтулары булмагач, яшел светодиодның яктылык нәтиҗәлелеге зәңгәр + фосфор яшел яктылыкка караганда югарырак. Аның яктылык нәтиҗәлелеге 1 мА ток шартларында 291 лм/Вт га җитә дип хәбәр ителә. Ләкин, зуррак токларда Дрооп эффекты аркасында яшел яктылыкның яктылык нәтиҗәлелеге сизелерлек кими. Ток тыгызлыгы артканда, яктылык нәтиҗәлелеге тиз кими. 350 мА токта яктылык нәтиҗәлелеге 108 лм/Вт тәшкил итә. 1 А шартларында яктылык нәтиҗәлелеге 66 лм/Вт га кадәр кими.

III төркем фосфидлары өчен яшел полосага яктылык чыгару материал системалары өчен төп киртәгә әйләнде. AlInGaP составын кызыл, кызгылт сары яки сары түгел, ә яшел төс чыгарырлык итеп үзгәртү, материал системасының чагыштырмача түбән энергия аермасы аркасында йөртүчеләрнең җитәрлек дәрәҗәдә чикләнмәвенә китерә, бу исә нәтиҗәле нурланыш рекомбинациясен булдырмый.

Киресенчә, III-нитридлар өчен югары нәтиҗәлелеккә ирешү авыррак, ләкин кыенлыклар җиңел түгел. Бу системаны кулланып, яктылыкны яшел яктылык полосасына кадәр сузып, нәтиҗәлелекнең кимүенә китерәчәк ике фактор бар: тышкы квант нәтиҗәлелеге һәм электр нәтиҗәлелегенең кимүе. Тышкы квант нәтиҗәлелегенең кимүе яшел полоса арасы түбәнрәк булса да, яшел светодиодлар GaN югары алга көчәнешен куллануыннан килә, бу исә көчне үзгәртү тизлегенең кимүенә китерә. Икенче кимчелек - инъекция ток тыгызлыгы арткан саен яшел светодиод кими һәм төшү эффекты белән тоткарлана. Төшү эффекты зәңгәр светодиодларда да очрый, ләкин аның йогынтысы яшел светодиодларда зуррак, бу гадәти эш ток нәтиҗәлелегенең кимүенә китерә. Ләкин, төшү эффектының сәбәпләре турында күп фаразлар бар, Оже рекомбинациясе генә түгел - алар дислокация, ташучының артык тулуы яки электрон агып чыгуны үз эченә ала. Соңгысы югары көчәнешле эчке электр кыры белән көчәйтелә.

Шуңа күрә, яшел светодиодларның яктылык нәтиҗәлелеген арттыру ысулы: бер яктан, яктылык нәтиҗәлелеген арттыру өчен, булган эпитаксиаль материаллар шартларында Дрооп эффектын ничек киметергә өйрәнү; икенче яктан, яшел яктылык чыгару өчен зәңгәр светодиодларның һәм яшел фосфорларның фотолюминесценция конверсиясен куллану. Бу ысул югары нәтиҗәле яшел яктылык алырга мөмкин, ул теоретик яктан хәзерге ак яктылыкка караганда югарырак яктылык нәтиҗәлелегенә ирешә ала. Бу үзеннән-үзе барлыкка килмәгән яшел яктылык, һәм аның спектраль киңәюе аркасында төс сафлыгы кимүе дисплейлар өчен уңайсыз, ләкин гади кешеләр өчен яраклы түгел. Яктырту өчен проблема юк. Бу ысул белән алынган яшел яктылык нәтиҗәлелеге 340 лм/Вт тан артык булырга мөмкин, ләкин ак яктылык белән кушылганнан соң ул барыбер 340 лм/Вт тан артмаячак. Өченчедән, тикшеренүләрне дәвам итегез һәм үзегезнең эпитаксиаль материалларыгызны табыгыз. Шулай гына, өмет чаткысы бар. 340 Lm/w тан югарырак яшел яктылык алу нәтиҗәсендә, кызыл, яшел һәм зәңгәр төстәге өч төп төсле светодиод белән берләштерелгән ак яктылык зәңгәр чиплы ак яктылык светодиодларының 340 Lm/w яктылык нәтиҗәлелеге чигеннән югарырак була ала.

3. Ультрафиолет светодиодчип + өч төп төсле фосфор яктылык чыгара.

Югарыда телгә алынган ике төр ак светодиодларның төп кимчелеге - яктылык һәм хроматиклыкның тигез булмаган киңлек бүленеше. Ультрафиолет яктылыкны кеше күзе белән сизә алмый. Шуңа күрә, ультрафиолет яктылык чиптан чыкканнан соң, ул төргәк катламындагы өч төп төсле фосфор тарафыннан сеңдерелә һәм фосфорларның фотолюминесценциясе белән ак яктылыкка әйләнә, аннары киңлеккә чыгарыла. Бу аның иң зур өстенлеге, гадәти флуоресцент лампалар кебек үк, аның киңлек төс тигезсезлеге юк. Ләкин, ультрафиолет чиплы ак яктылык светодиодының теоретик яктылык нәтиҗәлелеге зәңгәр чиплы ак яктылыкның теоретик кыйммәтеннән югарырак була алмый, RGB ак яктылыкның теоретик кыйммәтен әйтеп тә тормыйк. Ләкин, ультрафиолет кузгату өчен яраклы югары нәтиҗәле өч төп төсле фосфорларны эшләү аша гына без бу этапта югарыдагы ике ак светодиодка якын яки хәтта нәтиҗәлерәк булган ультрафиолет ак светодиодларны ала алабыз. Зәңгәр ультрафиолет светодиодларга якынрак булган саен, аларның ихтималы да арта. Зуррак булган саен, урта дулкынлы һәм кыска дулкынлы ультрафиолет тибындагы ак светодиодларны алу мөмкин түгел.