基于发光二极管(led)的固态照明是高彩色质量白光的最有效来源。然而,它们表现出明显的性能限制,如“效率下降”。在受激辐射中工作的蓝色激光二极管提供了一种潜在的替代方案。
固态照明(SSL)最近已成为传统光源的竞争对手,现在是有史以来最有效的高色质量白光光源。SSL的核心是发光二极管(LED)。SSL的当前标准架构是磷光体转换发光二极管(PCLED),其中高亮度InGaN蓝色LED与一个或多个波长下转换磷光体组合,以产生几乎任何色温和显色质量的复合白光。尽管取得了这一成功,蓝色LED仍存在显著的性能限制,特别是随着输入功率密度的增加,非热效率下降,称为“效率下降”,这将操作限制在相对较低的输入功率密度,与每单位面积的LED芯片产生更多光子,从而使SSL更便宜的愿望相反。另一种选择是蓝色激光二极管(LD)。LDs原则上可以在比LED高得多的输入功率密度下具有高效率。在激光阈值以上,寄生非辐射复合过程,包括那些可能导致LED效率下降的过程,在激光阈值下以其速率钳制。
事实上,在最先进的高输入功率密度下,大功率、蓝色、边缘发光二极管已经有了相当高(30%)的功率转换效率,并有希望在未来有更高的效率。来自阿尔伯克基桑迪亚国家实验室(NM,美国)和康宁公司(NY,美国)的一个团队比较了led和ld,并讨论了它们在实际SSL中的经济性。科学家们指出,这两种设备都取得了巨大的进步,目前最先进的功率转换效率(PCEs), led为70%,led为30%。
这些PCE峰值的输入功率密度在LED约为10 W/cm2和LDs约为25 kW/cm2时相差很大。由于经济照明所需的面积芯片成本随着输入功率密度的增加而增加,因此LDs的面积芯片成本可能比LED高很多。作者得出结论,要使LED的面积芯片成本足够低,似乎比使LDs在其PCE峰值的输入功率密度下工作更具挑战性。
然而,由于受热沉限制的单片白光输出与输入功率密度成反比,所以led受热沉限制的单片白光输出可能比led高得多。对于实际照明应用来说,要实现足够高的白光输出,led要比led更具挑战性。研究人员得出结论,对于led和led来说,解决方案将是改变其pce峰值时的输入功率密度。虽然led需要转向更高的输入功率密度以抵消更高的区域芯片成本,但led需要转向更低的输入功率密度以实现更高的白光输出。换句话说,led和led都将变得更加实用和经济,如果它们可以进入和填补
下垂的“硅谷”。(文本由K. madefessel - herrmann贡献)
参见原始出版:Jonathan J. Wierer Jr., Jeffrey Y. Tsao, Dmitry S. Sizov,《蓝色激光器与未来固态照明发光二极管的比较》,Laser Photonics Rev., 7:6, 963- 993 (2013);DOIhttp://dx.doi.org/10.1002/lpor.201300048