1. شريحة LED زرقاء + نوع فوسفور أصفر-أخضر بما في ذلك نوع مشتق من الفوسفور متعدد الألوان
تمتص طبقة الفوسفور الصفراء والخضراء جزءًا منالضوء الأزرقرقاقة LED لإنتاج التألق الضوئي، والجزء الآخر من الضوء الأزرق من رقاقة LED ينتقل من طبقة الفوسفور ويندمج مع الضوء الأصفر والأخضر المنبعث من الفوسفور في نقاط مختلفة في الفضاء، ويتم خلط الضوء الأحمر والأخضر والأزرق لتشكيل الضوء الأبيض؛ وبهذه الطريقة، فإن أعلى قيمة نظرية لكفاءة تحويل التألق الضوئي للفوسفور، وهي إحدى الكفاءة الكمية الخارجية، لن تتجاوز 75٪؛ ويمكن أن يصل أعلى معدل استخراج الضوء من الشريحة إلى حوالي 70٪ فقط، لذلك من الناحية النظرية، الضوء الأبيض الأزرق. لن تتجاوز أعلى كفاءة إضاءة LED 340 لومن/وات، ووصلت CREE إلى 303 لومن/وات في السنوات القليلة الماضية. إذا كانت نتائج الاختبار دقيقة، فإنها تستحق الاحتفال.
2. مزيج من الأحمر والأخضر والأزرقليد RGBيتضمن النوع نوع RGBW-LED، وما إلى ذلك.
يتم دمج الثنائيات الباعثة للضوء الثلاثة R-LED (أحمر) + G-LED (أخضر) + B-LED (أزرق) معًا، ويتم خلط الألوان الأساسية الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق مباشرة في الفضاء لتكوين ضوء أبيض. من أجل إنتاج ضوء أبيض عالي الكفاءة بهذه الطريقة، يجب أولاً أن تكون مصابيح LED بألوان مختلفة، وخاصة مصابيح LED الخضراء، مصادر ضوء عالية الكفاءة، والتي يمكن رؤيتها من "الضوء الأبيض متساوي الطاقة" حيث يمثل الضوء الأخضر حوالي 69٪. في الوقت الحاضر، كانت الكفاءة الضوئية لمصابيح LED الزرقاء والحمراء عالية جدًا، حيث تجاوزت الكفاءات الكمية الداخلية 90٪ و95٪ على التوالي، ولكن الكفاءة الكمية الداخلية لمصابيح LED الخضراء متأخرة كثيرًا. تسمى ظاهرة انخفاض كفاءة الضوء الأخضر لمصابيح LED القائمة على GaN "فجوة الضوء الأخضر". والسبب الرئيسي هو أن مصابيح LED الخضراء لم تجد موادها الفوقية الخاصة بها. تتمتع مواد سلسلة نيتريد الزرنيخ الفوسفوري الحالية بكفاءة منخفضة في الطيف الأصفر والأخضر. تُستخدم مواد حمراء أو زرقاء متراكبة لإنتاج مصابيح LED خضراء. في ظل كثافة تيار منخفضة، ونظرًا لعدم وجود أي فقدان في تحويل الفوسفور، يتمتع مصباح LED الأخضر بكفاءة إضاءة أعلى من الضوء الأخضر الأزرق المضاف إليه الفوسفور. تشير التقارير إلى أن كفاءته الضوئية تصل إلى 291 لومن/واط عند تيار شدته 1 مللي أمبير. ومع ذلك، فإن انخفاض كفاءة إضاءة الضوء الأخضر الناتج عن تأثير التدلي عند زيادة التيار يكون ملحوظًا. مع زيادة كثافة التيار، تنخفض كفاءة الإضاءة بسرعة. عند تيار شدته 350 مللي أمبير، تكون كفاءة الإضاءة 108 لومن/واط. عند تيار شدته 1 أمبير، تنخفض الكفاءة إلى 66 لومن/واط.
بالنسبة للفوسفينات III، أصبح انبعاث الضوء إلى النطاق الأخضر عائقًا أساسيًا أمام نظام المادة. ويعود تغيير تركيب AlInGaP لجعله يُصدر ضوءًا أخضر بدلًا من الأحمر أو البرتقالي أو الأصفر، مما يُسبب قصورًا في تحديد ناقلات الإشعاع، إلى الفجوة الطاقية المنخفضة نسبيًا لنظام المادة، مما يُعيق إعادة التركيب الإشعاعي الفعال.
لذلك، فإن طريقة تحسين كفاءة ضوء مصابيح LED الخضراء هي: من ناحية، دراسة كيفية تقليل تأثير التدلي في ظل ظروف المواد الفوقية الحالية لتحسين كفاءة الضوء؛ ومن ناحية أخرى، استخدام تحويل التألق الضوئي لمصابيح LED الزرقاء والفوسفور الأخضر لإصدار الضوء الأخضر. يمكن لهذه الطريقة الحصول على ضوء أخضر عالي الكفاءة الضوئية، والذي يمكنه نظريًا تحقيق كفاءة ضوئية أعلى من الضوء الأبيض الحالي. ينتمي هذا الضوء إلى الضوء الأخضر غير التلقائي. لا توجد مشكلة في الإضاءة. قد يكون تأثير الضوء الأخضر الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة أكبر من 340 لومن/واط، ولكنه لن يتجاوز 340 لومن/واط بعد دمج الضوء الأبيض. ثالثًا، استمر في البحث وابحث عن المادة الطلائية الخاصة بك، بهذه الطريقة فقط، هناك بصيص أمل أنه بعد الحصول على ضوء أخضر أعلى بكثير من 340 لومن/وات، قد يكون الضوء الأبيض المدمج بالألوان الأساسية الثلاثة للمصابيح LED الحمراء والخضراء والزرقاء أعلى من حد الكفاءة الضوئية للمصابيح LED البيضاء ذات الرقاقة الزرقاء البالغة 340 لومن/وات.
3. مصباح LED بالأشعة فوق البنفسجيةرقاقة + ثلاثة ألوان أساسية من الفوسفور تنبعث منها الضوء
العيب الرئيسي الكامن في النوعين المذكورين أعلاه من مصابيح LED البيضاء هو التوزيع المكاني غير المتساوي للسطوع واللون. لا تُدرك العين البشرية الأشعة فوق البنفسجية. لذلك، بعد خروجها من الشريحة، تمتصها فوسفورات الألوان الأساسية الثلاثة لطبقة التغليف، ثم تتحول إلى ضوء أبيض بفعل التلألؤ الضوئي للفوسفور، ثم تُبعث في الفضاء. هذه هي أهم مزاياها، فكما هو الحال في مصابيح الفلورسنت التقليدية، لا يوجد بها أي تفاوت مكاني في اللون. مع ذلك، لا يمكن أن تكون الكفاءة الضوئية النظرية لمصابيح LED ذات الضوء الأبيض فوق البنفسجي أعلى من القيمة النظرية للضوء الأبيض الأزرق، ناهيك عن القيمة النظرية للضوء الأبيض RGB. مع ذلك، لا يمكن الحصول على مصابيح LED ذات ضوء أبيض فوق بنفسجي قريبة من أو حتى أعلى من فوسفورات الألوان الأساسية الثلاثة المذكورة أعلاه في هذه المرحلة. كلما اقترب ضوء LED الأزرق فوق البنفسجي، كلما كانت إمكانية إنتاج ضوء LED الأبيض من نوع الموجة المتوسطة والموجة القصيرة مستحيلة.
وقت النشر: ٢٤ أغسطس ٢٠٢١
