ประเภท LED สีขาว:เส้นทางเทคนิคหลักของ LED สีขาวสำหรับการให้แสงสว่างคือ: ① LED สีน้ำเงิน + ชนิดฟอสเฟอร์; ②ประเภท LED RGB; ③ ชนิด LED อุลตราไวโอเลต + ฟอสเฟอร์

1. ไฟสีฟ้า – ชิป LED + ชนิดฟอสเฟอร์สีเหลืองเขียว รวมถึงอนุพันธ์ของฟอสเฟอร์หลากสีและประเภทอื่นๆ

ชั้นฟอสเฟอร์สีเหลือง-เขียวจะดูดซับแสงสีน้ำเงินบางส่วนจากชิป LED เพื่อสร้างแสงเรืองแสง ส่วนแสงสีน้ำเงินอีกส่วนหนึ่งจากชิป LED จะถูกส่งผ่านชั้นฟอสเฟอร์และรวมเข้ากับแสงสีเหลือง-เขียวที่เปล่งออกมาจากฟอสเฟอร์ ณ จุดต่างๆ ในพื้นที่ แสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินจะถูกผสมกันเพื่อสร้างแสงสีขาว ในวิธีนี้ ค่าประสิทธิภาพการแปลงแสงเรืองแสงของฟอสเฟอร์ที่สูงที่สุดตามทฤษฎี ซึ่งเป็นหนึ่งในประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก จะไม่เกิน 75% และอัตราการดึงแสงสูงสุดจากชิปจะอยู่ที่ประมาณ 70% เท่านั้น ดังนั้น ในทางทฤษฎี แสงสีขาวประเภทสีน้ำเงิน ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุดของ LED จะไม่เกิน 340 ลูเมนต่อวัตต์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา CREE มีค่าสูงถึง 303 ลูเมนต่อวัตต์ หากผลการทดสอบมีความแม่นยำ ก็ถือเป็นเรื่องที่น่ายินดี

2. การผสมสีหลักสามสี คือ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินประเภท LED RGBรวมประเภท LED RGBWฯลฯ

R-LED (สีแดง) + G-LED (สีเขียว) + B-LED (สีน้ำเงิน) ไดโอดเปล่งแสงสามตัวถูกรวมเข้าด้วยกัน และแสงสีหลักสามสี ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมา จะถูกผสมกันโดยตรงในอวกาศเพื่อสร้างแสงสีขาว เพื่อผลิตแสงสีขาวที่มีประสิทธิภาพสูงในลักษณะนี้ ก่อนอื่น LED ที่มีสีต่างๆ โดยเฉพาะ LED สีเขียว จะต้องเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพ ดังจะเห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแสงสีเขียวคิดเป็นประมาณ 69% ของ "แสงสีขาวพลังงานไอโซ" ปัจจุบันประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED สีน้ำเงินและสีแดงสูงมาก โดยมีประสิทธิภาพควอนตัมภายในเกิน 90% และ 95% ตามลำดับ แต่ประสิทธิภาพควอนตัมภายในของ LED สีเขียวยังตามหลังอยู่มาก ปรากฏการณ์ประสิทธิภาพแสงสีเขียวต่ำของ LED ที่ใช้ GaN นี้เรียกว่า "ช่องว่างแสงสีเขียว" สาเหตุหลักคือ LED สีเขียวยังไม่พบวัสดุเอพิแทกเซียลของตัวเอง วัสดุซีรีส์ฟอสฟอรัสอาร์เซนิกไนไตรด์ที่มีอยู่ในปัจจุบันมีประสิทธิภาพต่ำมากในช่วงสเปกตรัมสีเหลือง-เขียว อย่างไรก็ตาม การใช้วัสดุเอพิแทกเซียลสีแดงหรือสีน้ำเงินเพื่อสร้าง LED สีเขียวจะ ในสภาวะที่มีความหนาแน่นกระแสต่ำ เนื่องจากไม่มีการสูญเสียการแปลงฟอสเฟอร์ LED สีเขียวจึงมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่าแสงสีน้ำเงิน + ฟอสเฟอร์สีเขียว มีรายงานว่าประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงถึง 291 ลูเมน/วัตต์ ภายใต้สภาวะกระแส 1mA อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการส่องสว่างของแสงสีเขียวที่เกิดจาก Droop Effect จะลดลงอย่างมากที่กระแสสูง เมื่อความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะลดลงอย่างรวดเร็ว ที่กระแส 350mA ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะอยู่ที่ 108 ลูเมน/วัตต์ ภายใต้สภาวะกระแส 1A ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะลดลงเหลือ 66 ลูเมน/วัตต์

สำหรับฟอสไฟด์กลุ่ม III การเปล่งแสงเข้าไปในแถบสีเขียวกลายเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับระบบวัสดุ การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของ AlInGaP ให้เปล่งแสงสีเขียวแทนที่จะเป็นสีแดง สีส้ม หรือสีเหลือง ส่งผลให้การกักเก็บตัวพาแสงไม่เพียงพอ เนื่องจากช่องว่างพลังงานของระบบวัสดุค่อนข้างต่ำ ทำให้การรวมตัวของการแผ่รังสีมีประสิทธิภาพลดลง

ในทางตรงกันข้าม III-ไนไตรด์นั้นยากที่จะบรรลุประสิทธิภาพสูง แต่ความยากลำบากนั้นก็ไม่ใช่ว่าจะเอาชนะไม่ได้ การใช้ระบบนี้ การขยายแสงไปยังแถบแสงสีเขียว มีสองปัจจัยที่จะทำให้ประสิทธิภาพลดลง ได้แก่ ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกที่ลดลงและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การลดลงของประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าแม้ว่าช่องว่างแถบสีเขียวจะต่ำกว่า แต่ LED สีเขียวใช้แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าสูงของ GaN ซึ่งทำให้อัตราการแปลงพลังงานลดลง ข้อเสียประการที่สองคือ LED สีเขียวจะลดลงเมื่อความหนาแน่นของกระแสฉีดเพิ่มขึ้นและถูกกักไว้โดยปรากฏการณ์ดร็อป ปรากฏการณ์ดร็อปเกิดขึ้นใน LED สีน้ำเงินเช่นกัน แต่ผลกระทบจะรุนแรงกว่าใน LED สีเขียว ส่งผลให้ประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าทำงานแบบเดิมลดลง อย่างไรก็ตาม มีการคาดเดามากมายเกี่ยวกับสาเหตุของปรากฏการณ์ดร็อป ไม่ใช่แค่การรวมตัวของออเกอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเคลื่อนตัว การล้นของพาหะ หรือการรั่วไหลของอิเล็กตรอน ซึ่งสาเหตุหลังนี้ได้รับการปรับปรุงโดยสนามไฟฟ้าภายในแรงดันสูง

ดังนั้น วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพแสงของ LED สีเขียว: ในด้านหนึ่ง ศึกษาวิธีการลด Droop effect ภายใต้เงื่อนไขของวัสดุ epitaxial ที่มีอยู่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพแสง ในอีกด้าน ใช้การแปลงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของ LED สีน้ำเงินและฟอสเฟอร์สีเขียวเพื่อเปล่งแสงสีเขียว วิธีการนี้สามารถให้แสงสีเขียวประสิทธิภาพสูง ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถบรรลุประสิทธิภาพแสงที่สูงกว่าแสงสีขาวในปัจจุบันได้ แสงสีเขียวไม่ใช่แสงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และความบริสุทธิ์ของสีที่ลดลงอันเนื่องมาจากการขยายสเปกตรัมนั้นไม่เอื้ออำนวยต่อการแสดงผล แต่ไม่เหมาะสำหรับคนทั่วไป ไม่มีปัญหาในการให้แสงสว่าง ประสิทธิภาพแสงสีเขียวที่ได้จากวิธีการนี้มีความเป็นไปได้ที่จะมากกว่า 340 ลูเมนต่อวัตต์ แต่จะยังคงไม่เกิน 340 ลูเมนต่อวัตต์หลังจากรวมกับแสงสีขาว ประการที่สาม ค้นคว้าและค้นหาวัสดุ epitaxial ของคุณเองต่อไป เพียงเท่านี้ก็ยังมีความหวังอยู่บ้าง การได้รับแสงสีเขียวที่มีค่าสูงกว่า 340 ลูเมนต่อวัตต์ ทำให้แสงสีขาวที่รวมเข้ากับหลอด LED สีหลักสามสี ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน สามารถมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่าขีดจำกัดประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอด LED สีขาวชนิดชิปสีน้ำเงินที่ 340 ลูเมนต่อวัตต์

3. ไฟ LED อัลตราไวโอเลตชิป + ฟอสเฟอร์สีหลักสามสีเปล่งแสง

ข้อบกพร่องหลักโดยธรรมชาติของหลอด LED สีขาวสองประเภทข้างต้นคือการกระจายความส่องสว่างและความเข้มของสีที่ไม่สม่ำเสมอในเชิงพื้นที่ แสงอัลตราไวโอเลตไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดังนั้น หลังจากที่แสงอัลตราไวโอเลตออกจากชิปแล้ว แสงจะถูกดูดซับโดยฟอสเฟอร์สีหลักสามสีในชั้นบรรจุภัณฑ์ และถูกเปลี่ยนเป็นแสงสีขาวโดยการเรืองแสงของฟอสเฟอร์ จากนั้นจึงถูกปล่อยออกสู่อวกาศ นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุด เช่นเดียวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป แสงอัลตราไวโอเลตไม่มีความไม่สม่ำเสมอของสีในเชิงพื้นที่ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพแสงตามทฤษฎีของหลอด LED สีขาวชิปอัลตราไวโอเลตไม่สามารถสูงกว่าค่าทางทฤษฎีของแสงสีขาวชิปสีน้ำเงินได้ ยิ่งมีค่าทางทฤษฎีของแสงสีขาว RGB มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีโอกาสสูงเท่านั้นที่จะได้หลอด LED สีขาวอัลตราไวโอเลตที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงหรือสูงกว่าหลอด LED สีขาวสองประเภทข้างต้นในขั้นตอนนี้ ยิ่งใกล้แสงอัลตราไวโอเลตสีน้ำเงินมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีโอกาสมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่าใด การใช้ LED สีขาวประเภท UV คลื่นปานกลางและคลื่นสั้นก็ยิ่งเป็นไปไม่ได้