ประเภท LED สีขาว: เส้นทางทางเทคนิคหลักของ LED สีขาวสำหรับการให้แสงสว่าง ได้แก่: ① LED สีน้ำเงิน + ชนิดฟอสฟอร์; ②ประเภท LED RGB③ LED รังสีอัลตราไวโอเลต + ชนิดฟอสฟอร์

1. แสงสีฟ้า – ชิป LED + สารเรืองแสงสีเหลือง-เขียว รวมถึงอนุพันธ์ของสารเรืองแสงหลายสี และชนิดอื่นๆ

ชั้นฟอสฟอร์สีเหลืองเขียวดูดซับแสงสีฟ้าบางส่วนจากชิป LED เพื่อสร้างการเรืองแสง ส่วนแสงสีฟ้าอีกส่วนหนึ่งจากชิป LED จะส่งผ่านชั้นฟอสฟอร์และรวมกับแสงสีเหลืองเขียวที่เปล่งออกมาจากฟอสฟอร์ในจุดต่างๆ ในพื้นที่ ทำให้เกิดแสงสีแดง สีเขียว และสีฟ้าผสมกันเป็นแสงสีขาว ด้วยวิธีนี้ ค่าประสิทธิภาพการแปลงการเรืองแสงของฟอสฟอร์สูงสุดทางทฤษฎี ซึ่งเป็นหนึ่งในประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก จะไม่เกิน 75% และอัตราการสกัดแสงสูงสุดจากชิปจะอยู่ที่ประมาณ 70% เท่านั้น ดังนั้น ในทางทฤษฎีแล้ว ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุดของ LED แสงสีขาวชนิดสีฟ้าจะไม่เกิน 340 ลูเมน/วัตต์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา CREE ทำได้ถึง 303 ลูเมน/วัตต์ หากผลการทดสอบถูกต้อง ก็ถือว่าน่ายินดี

2. การผสมสีหลักสามสี ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินประเภท LED RGBรวมประเภท LED RGBWเป็นต้น

R-LED (สีแดง) + G-LED (สีเขียว) + B-LED (สีน้ำเงิน) คือไดโอดเปล่งแสงสามชนิดที่รวมกัน โดยแสงสีหลักสามสีคือแดง เขียว และน้ำเงินจะผสมกันโดยตรงในพื้นที่เพื่อสร้างแสงสีขาว เพื่อให้ได้แสงสีขาวที่มีประสิทธิภาพสูงด้วยวิธีนี้ ก่อนอื่น LED สีต่างๆ โดยเฉพาะ LED สีเขียว ต้องเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพสูง เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแสงสีเขียวคิดเป็นประมาณ 69% ของ “แสงสีขาวไอโซเอนเนอร์จี” ในปัจจุบัน ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED สีน้ำเงินและสีแดงสูงมาก โดยมีประสิทธิภาพควอนตัมภายในเกิน 90% และ 95% ตามลำดับ แต่ประสิทธิภาพควอนตัมภายในของ LED สีเขียวยังล้าหลังอยู่มาก ปรากฏการณ์ประสิทธิภาพแสงสีเขียวต่ำของ LED ที่ใช้ GaN นี้เรียกว่า “ช่องว่างแสงสีเขียว” สาเหตุหลักคือ LED สีเขียวยังไม่พบวัสดุเอพิแทกเซียลที่เหมาะสม วัสดุในกลุ่มฟอสฟอรัสอาร์เซนิกไนไตรด์ที่มีอยู่มีประสิทธิภาพต่ำมากในช่วงสเปกตรัมสีเหลือง-เขียว อย่างไรก็ตาม การใช้สารอีพิแท็กเซียลสีแดงหรือสีน้ำเงินในการผลิต LED สีเขียวจะทำให้ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่าแสงสีเขียวที่ผสมสีน้ำเงินและฟอสฟอร์ ภายใต้สภาวะความหนาแน่นกระแสต่ำ เนื่องจากไม่มีการสูญเสียจากการแปลงฟอสฟอร์ มีรายงานว่าประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงถึง 291 ลูเมน/วัตต์ ภายใต้กระแส 1 มิลลิแอมป์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการส่องสว่างของแสงสีเขียวลดลงอย่างมากเมื่อกระแสสูงขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์ดรูป (Droop effect) เมื่อความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะลดลงอย่างรวดเร็ว ที่กระแส 350 มิลลิแอมป์ ประสิทธิภาพการส่องสว่างอยู่ที่ 108 ลูเมน/วัตต์ และภายใต้สภาวะ 1 แอมป์ ประสิทธิภาพการส่องสว่างลดลงเหลือ 66 ลูเมน/วัตต์

สำหรับฟอสไฟด์กลุ่ม III การเปล่งแสงในช่วงสีเขียวกลายเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับระบบวัสดุ การเปลี่ยนองค์ประกอบของ AlInGaP เพื่อให้เปล่งแสงสีเขียวแทนที่จะเป็นสีแดง ส้ม หรือเหลือง ส่งผลให้การกักเก็บพาหะไม่เพียงพอเนื่องจากช่องว่างพลังงานที่ค่อนข้างต่ำของระบบวัสดุ ซึ่งขัดขวางการรวมตัวกันใหม่แบบแผ่รังสีอย่างมีประสิทธิภาพ

ในทางตรงกันข้าม การที่จะทำให้สารประกอบ III-nitrides มีประสิทธิภาพสูงนั้นทำได้ยากกว่า แต่ความยากลำบากนั้นก็ไม่ได้เกินเอาชนะ การใช้ระบบนี้ โดยขยายช่วงแสงไปยังแถบแสงสีเขียว ปัจจัยสองประการที่จะทำให้ประสิทธิภาพลดลงคือ การลดลงของประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การลดลงของประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า แม้ว่าช่องว่างพลังงานของแถบสีเขียวจะต่ำกว่า แต่ LED สีเขียวใช้แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าสูงของ GaN ซึ่งทำให้ความเร็วในการแปลงพลังงานลดลง ข้อเสียประการที่สองคือ ประสิทธิภาพของ LED สีเขียวจะลดลงเมื่อความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่ฉีดเข้าไปเพิ่มขึ้น และถูกดักจับโดยปรากฏการณ์ดรูป (droop effect) ปรากฏการณ์ดรูปนี้เกิดขึ้นใน LED สีน้ำเงินด้วย แต่ผลกระทบจะมากกว่าใน LED สีเขียว ส่งผลให้ประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าในการทำงานแบบดั้งเดิมลดลง อย่างไรก็ตาม มีการคาดเดามากมายเกี่ยวกับสาเหตุของปรากฏการณ์ดรูป ไม่ใช่แค่การรวมตัวของ Auger เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเคลื่อนที่ของอะตอม การไหลล้นของพาหะ หรือการรั่วไหลของอิเล็กตรอน ซึ่งอย่างหลังนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีสนามไฟฟ้าภายในที่มีแรงดันสูง

ดังนั้น วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED สีเขียวจึงมีอยู่ 3 วิธี คือ วิธีแรก ศึกษาหาวิธีลดปรากฏการณ์ Droop ภายใต้เงื่อนไขของวัสดุเอพิแทกเซียลที่มีอยู่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่องสว่าง วิธีที่สอง ใช้การแปลงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของ LED สีน้ำเงินและฟอสฟอร์สีเขียวเพื่อเปล่งแสงสีเขียว วิธีนี้สามารถสร้างแสงสีเขียวที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วอาจมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่าแสงสีขาวในปัจจุบัน แสงสีเขียวที่ได้นั้นไม่ใช่แสงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และการลดลงของความบริสุทธิ์ของสีที่เกิดจากการขยายสเปกตรัมนั้นไม่เหมาะสมสำหรับจอแสดงผล แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับคนทั่วไป ไม่มีปัญหาสำหรับการให้แสงสว่าง ประสิทธิภาพของแสงสีเขียวที่ได้จากวิธีนี้มีโอกาสที่จะมากกว่า 340 ลูเมน/วัตต์ แต่ก็ยังไม่เกิน 340 ลูเมน/วัตต์หลังจากรวมกับแสงสีขาว วิธีที่สาม คือ ค้นคว้าและหาวัสดุเอพิแทกเซียลของตนเองต่อไป มีเพียงวิธีนี้เท่านั้นที่ยังมีแสงแห่งความหวังอยู่ ด้วยการทำให้แสงสีเขียวมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่า 340 ลูเมน/วัตต์ แสงสีขาวที่ผสมผสานจาก LED สามสีหลัก ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน จึงสามารถสูงกว่าขีดจำกัดประสิทธิภาพการส่องสว่างที่ 340 ลูเมน/วัตต์ของ LED สีขาวชนิดชิปสีน้ำเงินได้

3. ไฟ LED รังสีอัลตราไวโอเลตชิป + สารเรืองแสงสีหลักสามชนิดเปล่งแสง

ข้อเสียหลักของ LED สีขาวสองประเภทข้างต้นคือการกระจายความสว่างและสีที่ไม่สม่ำเสมอ แสงอัลตราไวโอเลตนั้นตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ ดังนั้นหลังจากที่แสงอัลตราไวโอเลตออกจากชิปแล้ว มันจะถูกดูดซับโดยสารเรืองแสงสามสีหลักในชั้นบรรจุภัณฑ์ และถูกแปลงเป็นแสงสีขาวโดยการเรืองแสงของสารเรืองแสง จากนั้นจึงปล่อยออกมาในอากาศ นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของมัน เช่นเดียวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบดั้งเดิม คือไม่มีความไม่สม่ำเสมอของสีในพื้นที่ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพแสงตามทฤษฎีของ LED สีขาวชิปอัลตราไวโอเลตนั้นไม่สามารถสูงกว่าค่าตามทฤษฎีของ LED สีขาวชิปสีน้ำเงินได้เลย นับประสาอะไรกับค่าตามทฤษฎีของ LED สีขาว RGB แต่ด้วยการพัฒนาสารเรืองแสงสามสีหลักที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งเหมาะสมกับการกระตุ้นด้วยอัลตราไวโอเลตเท่านั้น เราถึงจะได้ LED สีขาวอัลตราไวโอเลตที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงหรือสูงกว่า LED สีขาวสองประเภทข้างต้นในปัจจุบัน ยิ่งใกล้เคียงกับ LED อัลตราไวโอเลตสีน้ำเงินมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีโอกาสมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าไหร่ ก็ยิ่งไม่สามารถใช้ LED สีขาวชนิด UV คลื่นกลางและคลื่นสั้นได้