我們都知道,LED芯片芯片由于不同的材質(zhì)、不同摻雜的元素以及不同的摻雜濃度,可以制造不同顏色的LED芯片,我們只用一種顏色的芯片,能制造出不同顏色的LED產(chǎn)品嗎?
答案當(dāng)然是肯定的,因為我們無所不能,答案馬上揭曉:白轉(zhuǎn)色光的方案,即紫光或藍光+熒光粉的方案。
這樣可以做的到嗎,理論上行的通嗎?我們都知道RGB三原色,通過調(diào)整三原色的配比和亮度值,就可以得到不同顏色的光,同樣,不同的熒光粉經(jīng)過激發(fā)也可以發(fā)射不同的波長和光譜(如下圖),選擇不同的熒光粉,調(diào)整其配比,經(jīng)過紫光或藍光LED芯片的激發(fā)混光,就可以得到不同顏色光的產(chǎn)品。
▲ 三原色混光示意圖
▲ 不同熒光粉受激發(fā)后的光譜示意圖
全系列EMC3030白轉(zhuǎn)色光的開發(fā):
▲不同白轉(zhuǎn)色光的光譜
除了上述波長,其他色光波長可以做嗎,我可以很負(fù)責(zé)任的告訴你,當(dāng)然可以,我們歡迎定制波長和光譜的。
有人一定會問,性能如何呢?
▲ 由上圖曲線來看,白轉(zhuǎn)黃與單色黃光的性能相比,隨著溫度的升高,冷熱比(105℃/25℃),單色光的亮度維持率僅為40%左右,白轉(zhuǎn)黃光的維持率高達 83% 左右,波長與色坐標(biāo)偏移,白轉(zhuǎn)黃的更小,綜上所述,白轉(zhuǎn)黃產(chǎn)品熱穩(wěn)定更好。
與單色光相比,為什么白轉(zhuǎn)色光的冷熱比更高呢,原理如下:LED的發(fā)光原理是處于激發(fā)態(tài)的電子/空從高能級向低能級躍遷,與空穴/電子復(fù)合而發(fā)射光子,載流子的平均總壽命由輻射復(fù)合(發(fā)射光子)和非輻射復(fù)合(缺陷處產(chǎn)生熱量)的平均壽命決定的,隨著溫度的升高,半導(dǎo)體的晶格振動幅度增加,當(dāng)原子的振動能量高于一定值時,電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時,會與晶格原子交換能量,發(fā)生非輻射復(fù)合,產(chǎn)生熱量,這種過程的幾率隨著溫度的增加而呈指數(shù)式增加,另外,隨著溫度的升高,晶格震動加劇,雜質(zhì)缺陷增多,導(dǎo)致半導(dǎo)體光吸收增加,內(nèi)量子效率隨著溫度的升高而降低,導(dǎo)致芯片的發(fā)光強度降低。
白轉(zhuǎn)色光采用藍光LED芯片,外延材質(zhì)為GaInN,而單色光芯片外延材質(zhì)為AlGaInP,由于外延材質(zhì)的不同,與材質(zhì)GaInN相比,AlGaInP晶格振動、雜質(zhì)缺陷等,隨著溫度的升高,更加敏感,隨著溫度的升高,內(nèi)量子效率降低的幅度更高,發(fā)光強度更低。因而白轉(zhuǎn)色光產(chǎn)品的冷熱態(tài),光通量的維持率更高,熱穩(wěn)定更好。
▲半導(dǎo)體的能級躍遷示意圖
與單色光產(chǎn)品,白轉(zhuǎn)色光只有這些優(yōu)點嗎,NO,NO,NO,它們的亮度還更高,成本也會大大降低。但白轉(zhuǎn)色光也存在一定的缺點,如光譜的半波寬較寬等,這主要與熒光粉激發(fā)光譜有關(guān)。
▲ 白轉(zhuǎn)黃與單色黃光的光譜對比
大家肯定很關(guān)心這些產(chǎn)品應(yīng)用在什么地方呢?
目前,白轉(zhuǎn)色光以其獨特的性能,如高功率、高熱穩(wěn)定性以及高可靠性的優(yōu)點,在汽車轉(zhuǎn)向燈、尾燈、植物照明、洗墻燈燈以及舞臺燈等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,你以為它的應(yīng)用僅限于此是吧,那就太low了。
Mini Led和Micro LED才是它的未來,說到這里,首先要說一下LED Display應(yīng)用的發(fā)展趨勢,近年來,我們看到Mini-LED和Micro LED在顯示領(lǐng)域已嶄露頭角,三星在第51屆國際消費電子產(chǎn)品展覽會上推出了全球首款146英寸家用模塊化電視—The Wall,采用無邊框的Micro LED模塊化技術(shù),使得其呈現(xiàn)絢麗的色彩,極高的分辨率,高品質(zhì)的畫面,給電視畫面的觀感帶來了極高的提升。
Mini LED和Micro LED的混光設(shè)計是其中一個重要組成部分,它的的實現(xiàn)方法有:
1、RGB三色LED法, RGB三原色通過一定的配比,施以不同的不同電流,控制其亮度值,從而實現(xiàn)三原色的組合,達到全彩顯示的效果。
▲ RGB三原色的組合和RGB全彩色顯示驅(qū)動原理示意圖
2、白轉(zhuǎn)色光的方案——紫光或藍色LED芯片+量子點熒光粉,紫外或藍色Mini-LED、Micro LED激發(fā)紅色、綠色量子點熒光粉,即將藍色轉(zhuǎn)為紅色、綠色,從而實現(xiàn)RGB三色配比,達到全彩顯示的效果。
量子點的粒徑一般介于1-10nm之間,化學(xué)成分多樣,由II-VI族或III-V族元素組成的納米顆粒,具有高能力的吸光—發(fā)光效率,很窄的半高寬,寬吸收頻譜等特性,擁有很高的色彩純度與飽和度,結(jié)構(gòu)簡單、薄型化、可卷曲。開發(fā)量子點技術(shù),解決紅、綠、藍三色分離與各色均勻性成為量子點開發(fā)技術(shù)的重要難題之一,目前采用的技術(shù)有旋轉(zhuǎn)涂布、霧狀噴涂技術(shù)開發(fā)量子點技術(shù)。
▲ 量子點噴涂技術(shù)示意圖
盡管現(xiàn)在傳統(tǒng)熒光粉的半波寬光譜比較寬,量子點熒光粉存在材料穩(wěn)定不好、對散熱的要求高,需要密封、壽命短的缺點,但其與單色光相比,具有更高的熱穩(wěn)定性,更高的激發(fā)效率,更低的成本,隨著技術(shù)的進步和成熟,紫外或藍色芯片+熒光粉的白轉(zhuǎn)色的方案一定會在LED應(yīng)用的各個領(lǐng)域大放異彩,白轉(zhuǎn)色光的時代不會太遠(yuǎn)。