1. ชิป LED สีฟ้า + ฟอสเฟอร์สีเขียวสีเหลือง รวมถึงอนุพันธ์ของโพลีโครมฟอสเฟอร์

ชั้นฟอสเฟอร์สีเหลืองสีเขียวดูดซับแสงสีน้ำเงินบางส่วนชิป LEDเพื่อผลิตโฟโตลูมิเนสเซนซ์ และแสงสีน้ำเงินจากชิป LED ส่งออกมาจากชั้นฟอสเฟอร์และมาบรรจบกับแสงสีเหลืองสีเขียวที่ปล่อยออกมาจากฟอสเฟอร์ที่จุดต่างๆ ในอวกาศ และแสงสีแดงเขียวสีน้ำเงินผสมกันจนกลายเป็นแสงสีขาว ด้วยวิธีนี้ ค่าทางทฤษฎีสูงสุดของประสิทธิภาพการแปลงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของฟอสเฟอร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก จะไม่เกิน 75% อัตราการสกัดแสงจากชิปสูงสุดสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 70% เท่านั้น ดังนั้น ตามทฤษฎีแล้ว ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุดของไฟ LED สีขาวแสงสีน้ำเงินจะไม่เกิน 340 Lm/W และ CREE จะสูงถึง 303 Lm/W เมื่อไม่กี่ปีก่อน หากผลการทดสอบแม่นยำก็ควรค่าแก่การเฉลิมฉลอง

2. สีแดงสีเขียวสีน้ำเงินสามสีหลักผสมประเภท RGB LED รวมถึงประเภท RGB W LED ฯลฯ

ทั้งสามเปล่งแสงไดโอด R-LED (สีแดง)+G-LED (สีเขียว)+B-LED (สีน้ำเงิน) ถูกนำมารวมกันเป็นแสงสีขาวโดยการผสมแสงสีแดง เขียว และน้ำเงินที่ปล่อยออกมาในอวกาศโดยตรง ในการสร้างแสงสีขาวที่มีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงในลักษณะนี้ ประการแรก LED สีทั้งหมด โดยเฉพาะ LED สีเขียว จะต้องเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 69% ของ "แสงสีขาวที่มีพลังงานเท่ากัน" ปัจจุบันประสิทธิภาพแสงของ LED สีน้ำเงินและ LED สีแดงสูงมาก โดยประสิทธิภาพควอนตัมภายในเกิน 90% และ 95% ตามลำดับ แต่ประสิทธิภาพควอนตัมภายในของ LED สีเขียวยังตามหลังอยู่มาก ปรากฏการณ์ประสิทธิภาพแสงสีเขียวต่ำของ LED ที่ใช้ GaN นี้เรียกว่า "ช่องว่างแสงสีเขียว" สาเหตุหลักคือ LED สีเขียวยังไม่พบวัสดุ epitaxis ของตัวเอง ประสิทธิภาพของวัสดุซีรีส์สารหนูไนไตรด์ฟอสฟอรัสที่มีอยู่นั้นต่ำมากในช่วงโครมาโตกราฟีสีเหลืองเขียว อย่างไรก็ตาม ไฟ LED สีเขียวทำจากวัสดุแสงสีแดงหรือแสงสีน้ำเงิน ภายใต้สภาวะความหนาแน่นกระแสต่ำ เนื่องจากไม่มีการสูญเสียการแปลงฟอสเฟอร์ ไฟ LED สีเขียวจึงมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่าแสงสีน้ำเงิน+แสงสีเขียวฟอสเฟอร์ มีรายงานว่าประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงถึง 291Lm/W ภายใต้กระแส 1mA อย่างไรก็ตาม ภายใต้กระแสไฟสูง ประสิทธิภาพการส่องสว่างของแสงสีเขียวที่เกิดจากเอฟเฟกต์ Droop จะลดลงอย่างมาก เมื่อความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะลดลงอย่างรวดเร็ว ภายใต้กระแสไฟ 350mA ประสิทธิภาพการส่องสว่างคือ 108Lm/W และภายใต้สภาวะ 1A ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะลดลงเหลือ 66Lm/W

สำหรับฟอสไฟด์กลุ่ม III การเปล่งแสงไปยังแถบสีเขียวกลายเป็นอุปสรรคพื้นฐานของระบบวัสดุ การเปลี่ยนองค์ประกอบของ AlInGaP เพื่อให้ปล่อยแสงสีเขียวแทนที่จะเป็นสีแดง สีส้ม หรือสีเหลือง ซึ่งทำให้เกิดข้อจำกัดของพาหะไม่เพียงพอ เนื่องมาจากช่องว่างพลังงานที่ค่อนข้างต่ำของระบบวัสดุ ซึ่งทำให้การรวมตัวกันของรังสีที่มีประสิทธิผลไม่ได้

ในทางตรงกันข้าม ไนไตรด์กลุ่ม III เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงนั้นยากกว่า แต่ความยากลำบากนั้นก็ผ่านไม่ได้ เมื่อแสงถูกขยายไปยังแถบแสงสีเขียวด้วยระบบนี้ ปัจจัยสองประการที่จะลดประสิทธิภาพคือประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกที่ลดลงนั้นมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าแม้ว่าช่องว่างของแถบสีเขียวจะลดลง แต่ LED สีเขียวจะใช้แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าสูงของ GaN ซึ่งจะช่วยลดอัตราการแปลงพลังงาน ข้อเสียประการที่สองคือสีเขียวไฟ LED ลดลงด้วยความหนาแน่นของกระแสฉีดที่เพิ่มขึ้นและถูกดักจับด้วยเอฟเฟกต์การตกต่ำ เอฟเฟกต์การตกต่ำยังปรากฏใน LED สีน้ำเงิน แต่จะรุนแรงกว่าใน LED สีเขียว ส่งผลให้ประสิทธิภาพของกระแสไฟฟ้าในการทำงานแบบเดิมลดลง อย่างไรก็ตาม มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้เกิดอาการตกหล่น ไม่เพียงแต่การรวมตัวกันของสว่านเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเคลื่อนที่ การล้นของพาหะ หรือการรั่วไหลทางอิเล็กทรอนิกส์ หลังได้รับการปรับปรุงโดยสนามไฟฟ้าแรงสูงภายใน

ดังนั้น วิธีปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED สีเขียว: ในด้านหนึ่ง ให้ศึกษาวิธีลดเอฟเฟกต์ Droop เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างภายใต้เงื่อนไขของวัสดุเยื่อบุผิวที่มีอยู่ ในทางกลับกัน ไฟ LED สีน้ำเงินบวกกับสารเรืองแสงสีเขียวใช้สำหรับการแปลงแสงเรืองแสงเพื่อปล่อยแสงสีเขียว วิธีนี้จะได้แสงสีเขียวที่มีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูง ซึ่งตามทฤษฎีแล้วสามารถบรรลุประสิทธิภาพการส่องสว่างได้สูงกว่าแสงสีขาวในปัจจุบัน มันเป็นของแสงสีเขียวที่ไม่เกิดขึ้นเอง ความบริสุทธิ์ของสีที่ลดลงซึ่งเกิดจากการขยายสเปกตรัมนั้นไม่เอื้ออำนวยต่อการแสดงผล แต่ก็ไม่ใช่ปัญหาสำหรับแสงธรรมดา เป็นไปได้ที่จะได้รับประสิทธิภาพการส่องสว่างสีเขียวมากกว่า 340 Lm/W อย่างไรก็ตาม แสงสีขาวรวมจะไม่เกิน 340 Lm/W; ประการที่สาม ค้นคว้าและค้นหาวัสดุ epitaxis ของคุณเองต่อไป ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่จะมีความหวังริบหรี่ว่าหลังจากได้รับแสงสีเขียวมากกว่า 340 Lm/w แล้ว แสงสีขาวที่รวมกันโดยไฟ LED สีหลักสามดวงสีแดง เขียว และน้ำเงินอาจสูงกว่าขีดจำกัดประสิทธิภาพแสงของชิปสีน้ำเงิน LED สีขาว 340 ลูเมน/วัตต์

3. ชิป LED อัลตราไวโอเลต + สารเรืองแสงสามสี

ข้อบกพร่องหลักโดยธรรมชาติของ LED สีขาวสองประเภทข้างต้นคือการกระจายความส่องสว่างและสีเชิงพื้นที่ไม่สม่ำเสมอ แสงยูวีไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ ดังนั้นแสงยูวีที่ปล่อยออกมาจากชิปจะถูกดูดซับโดยฟอสเฟอร์สามสีของชั้นบรรจุภัณฑ์ จากนั้นจึงเปลี่ยนจากโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของฟอสเฟอร์เป็นแสงสีขาวและปล่อยออกสู่อวกาศ นี่เป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุด เช่นเดียวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป คือไม่มีสีของพื้นที่ไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการส่องสว่างทางทฤษฎีของไฟ LED สีขาวประเภทชิปอัลตราไวโอเลตไม่สามารถสูงกว่าค่าทางทฤษฎีของแสงสีขาวประเภทชิปสีน้ำเงิน ไม่ต้องพูดถึงค่าทางทฤษฎีของแสงสีขาวประเภท RGB อย่างไรก็ตาม มีเพียงการพัฒนาฟอสเฟอร์ไตรรงค์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งเหมาะสำหรับการกระตุ้นแสง UV เท่านั้นจึงจะสามารถได้รับ LED สีขาวอัลตราไวโอเลตที่มีประสิทธิภาพแสงใกล้เคียงกันหรือสูงกว่า LED สีขาวสองตัวที่กล่าวถึงข้างต้นในขั้นตอนนี้ ยิ่งไฟ LED อัลตราไวโอเลตอยู่ใกล้แสงสีน้ำเงินมากเท่าไรก็ยิ่งมีแนวโน้มมากขึ้นเท่านั้น และไฟ LED สีขาวที่มีคลื่นปานกลางและเส้นอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นจะเป็นไปไม่ได้