סוגי LED לבניםהמסלולים הטכניים העיקריים של תאורת LED לבנה הם: ① LED כחול + סוג זרחן; ②סוג LED RGB③ סוג LED אולטרה סגול + זרחן.

1. אור כחול - שבב LED + זרחן צהוב-ירוק כולל נגזרות זרחן רב-צבעוניות וסוגים אחרים.

שכבת הזרחן הצהוב-ירוקה סופגת חלק מהאור הכחול משבב ה-LED כדי לייצר פוטולומינסנציה. החלק השני של האור הכחול משבב ה-LED מועבר דרך שכבת הזרחן ומתמזג עם האור הצהוב-ירוק הנפלט מהזרחן בנקודות שונות בחלל. האור האדום, הירוק והכחול מתערבבים ליצירת אור לבן; בשיטה זו, הערך התיאורטי הגבוה ביותר של יעילות המרת פוטולומינסנציה של זרחן, אחת היעילות הקוונטית החיצונית, לא יעלה על 75%; וקצב חילוץ האור המרבי מהשבב יכול להגיע רק לכ-70%. לכן, תיאורטית, יעילות האור המרבית של אור לבן מסוג כחול לא תעלה על 340 ליטר/ואט. בשנים האחרונות, CREE הגיע ל-303 ליטר/ואט. אם תוצאות הבדיקה מדויקות, ראוי לחגוג.

2. שילוב של שלושה צבעים עיקריים אדום, ירוק וכחולסוגי LED RGBלִכלוֹלסוגי LED RGBWוכו'

שלוש דיודות פולטות אור משולבות יחד, R-LED (אדום) + G-LED (ירוק) + B-LED (כחול), ושלושת צבעי היסוד הנפלטים - אדום, ירוק וכחול - מעורבבים ישירות בחלל ליצירת אור לבן. על מנת לייצר אור לבן יעיל במיוחד בדרך זו, ראשית, נוריות LED בצבעים שונים, ובמיוחד נוריות LED ירוקות, חייבות להיות מקורות אור יעילים. ניתן לראות זאת מהעובדה שאור ירוק מהווה כ-69% ​​מ"אור לבן איזואנרגטי". כיום, יעילות האור של נוריות LED כחולות ואדומות גבוהה מאוד, עם יעילות קוונטית פנימית העולה על 90% ו-95% בהתאמה, אך יעילות הקוונטית הפנימית של נוריות LED ירוקות מפגרת בהרבה מאחור. תופעה זו של יעילות אור ירוק נמוכה של נוריות LED מבוססות GaN נקראת "פער האור הירוק". הסיבה העיקרית לכך היא שנורות LED ירוקות טרם מצאו חומרים אפיטקסיאליים משלהן. לחומרי סדרת זרחן ארסן ניטריד הקיימים יש יעילות נמוכה מאוד בטווח הספקטרום הצהוב-ירוק. עם זאת, שימוש בחומרים אפיטקסיאליים אדומים או כחולים לייצור נורות LED ירוקות. בתנאי צפיפות זרם נמוכה יותר, מכיוון שאין אובדן המרת זרחן, ל-LED ירוק יש יעילות האור גבוהה יותר מאשר אור ירוק כחול + זרחן. דווח כי יעילות האור שלו מגיעה ל-291Lm/W בתנאי זרם של 1mA. עם זאת, יעילות האור של אור ירוק הנגרמת על ידי אפקט ה-Droop יורדת משמעותית בזרמים גדולים יותר. כאשר צפיפות הזרם עולה, יעילות האור יורדת במהירות. בזרם של 350mA, יעילות האור היא 108Lm/W. בתנאי 1A, יעילות האור יורדת ל-66Lm/W.

עבור פוספידים מקבוצה III, פליטת אור לתוך הפס הירוק הפכה למכשול מהותי עבור מערכות חומרים. שינוי הרכב ה-AlInGaP כך שיפלוט ירוק במקום אדום, כתום או צהוב גורם לכליאה לא מספקת של נושאי גל עקב פער אנרגיה נמוך יחסית של מערכת החומר, דבר המונע רקומבינציה קרינתית יעילה.

לעומת זאת, קשה יותר לניטרידים מסוג III להשיג יעילות גבוהה, אך הקשיים אינם בלתי עבירים. באמצעות מערכת זו, בהרחבת האור לפס האור הירוק, שני גורמים שיגרמו לירידה ביעילות הם: הירידה ביעילות הקוונטית החיצונית והיעילות החשמלית. הירידה ביעילות הקוונטית החיצונית נובעת מהעובדה שלמרות שפער הפס הירוק נמוך יותר, נורות LED ירוקות משתמשות במתח הקדמי הגבוה של GaN, מה שגורם לירידה בקצב המרת ההספק. החיסרון השני הוא שנורית ה-LED הירוקה פוחתת ככל שצפיפות זרם ההזרקה עולה ונלכדת על ידי אפקט ה-droop. אפקט ה-droop מתרחש גם ב-LED כחולות, אך השפעתו גדולה יותר ב-LED ירוקות, וכתוצאה מכך יעילות זרם פעולה קונבנציונלית נמוכה יותר. עם זאת, ישנן ספקולציות רבות לגבי הגורמים לאפקט ה-droop, לא רק רקומבינציה של אוגר - הן כוללות תזוזה, גלישת נושאי מטען או דליפת אלקטרונים. האחרונה מוגברת על ידי שדה חשמלי פנימי במתח גבוה.

לכן, הדרך לשיפור יעילות האור של נורות LED ירוקות: מצד אחד, ללמוד כיצד להפחית את אפקט ה-Droop בתנאים של חומרים אפיטקסיאליים קיימים כדי לשפר את יעילות האור; מצד שני, להשתמש בהמרת פוטולומינסנציה של נורות LED כחולות וזרחן ירוק כדי לפלוט אור ירוק. שיטה זו יכולה להשיג אור ירוק ביעילות גבוהה, אשר תיאורטית יכול להשיג יעילות אור גבוהה יותר מאשר האור הלבן הנוכחי. זהו אור ירוק לא ספונטני, והירידה בטוהר הצבע הנגרמת עקב הרחבת הספקטרלים שלו אינה טובה לתצוגות, אך היא אינה מתאימה לאנשים רגילים. אין בעיה לתאורה. יעילות האור הירוק המתקבלת בשיטה זו עשויה להיות גדולה מ-340 Lm/W, אך היא עדיין לא תעלה על 340 Lm/W לאחר שילוב עם אור לבן. שלישית, להמשיך לחקור ולמצוא חומרים אפיטקסיאליים משלכם. רק בדרך זו, יש ניצוץ של תקווה. על ידי קבלת אור ירוק גבוה מ-340 לומן/וואט, האור הלבן בשילוב של שלושת צבעי ה-LED העיקריים - אדום, ירוק וכחול - יכול להיות גבוה ממגבלת יעילות האור של 340 לומן/וואט של נוריות LED לבנות מסוג Blue Chip.

3. לד אולטרה סגולשבב + שלושה זרחנים בצבעי יסוד פולטים אור.

הפגם הטבוע העיקרי בשני סוגי נורות הלד הלבנות הנ"ל הוא פיזור מרחבי לא אחיד של עוצמת האור והצבעוניות. אור אולטרה סגול אינו ניתן לזיהוי על ידי העין האנושית. לכן, לאחר שאור אולטרה סגול יוצא מהשבב, הוא נספג על ידי שלושת הזרחנים בצבעי היסוד בשכבת האריזה, ומומר לאור לבן על ידי פוטולומינסנציה של הזרחנים, ואז נפלט לחלל. זהו היתרון הגדול ביותר שלה, בדיוק כמו מנורות פלורסנט מסורתיות, אין לה אי אחידות בצבעי המרחב. עם זאת, יעילות האור התיאורטית של נורות לד לבנות מסוג אולטרה סגול אינה יכולה להיות גבוהה מהערך התיאורטי של אור לבן מסוג שבב כחול, שלא לדבר על הערך התיאורטי של אור לבן מסוג RGB. עם זאת, רק באמצעות פיתוח של נורות לד לבנות בעלות שלושה צבעים עיקריים יעילות גבוהה המתאימים לעירור אולטרה סגול, נוכל להשיג נורות לד לבנות אולטרה סגולות הקרובות או אפילו יעילות יותר משתי נורות הלד הלבנות הנ"ל בשלב זה. ככל שהנורות קרובות יותר לנורות הלד האולטרה סגולות כחולות, כך גדל הסיכוי שהן יהיו. ככל שהן גדולות יותר, נורות לד לבנות מסוג UV בגל בינוני וקצר אינן אפשריות.