LED-Effizienz
Die Lichtausbeute von COB-LEDs ist von Natur aus geringer als die von Mid-Power-LEDs, die hochreflektierende Hohlräume haben, um eine effiziente Lichtextraktion zu ermöglichen. Die interne Quanteneffizienz (IQE) von InGaN-LEDs hängt stark vom Wafermaterial ab. Die große Fehlanpassung (13 Prozent) zwischen der Kristallgitterstruktur von Saphir und der von InGaN erzeugt eine hohe Dichte von Fadenversetzungen. Die Rekombination elektronischer Ladungsträger (Elektronen und Löcher), die an solchen Stellen auftritt, ist hauptsächlich strahlungslos. SiC-Substrate haben einen wesentlich niedrigeren GaN-Mism3). Daher ist die Wahrscheinlichkeit der Photonenerzeugung in GaN-auf-SiC-LEDs von Natur aus höher als die in GaN-auf-Saphir-LEDs. Dennoch führt das Aufwachsen von GaN oder InGaN auf fremden Substraten unweigerlich zu epitaxialen Defekten und Versetzungen, die alle die IQE beeinträchtigen. Auf homoepitaxial gewachsenen GaN-Substraten hergestellte LEDs sind ein überlegener Ansatz zur Verbesserung der internen Quanteneffizienz. GaN-auf-GaN-LEDs weisen keine Gitterfehlanpassung und CTE-Fehlanpassung zwischen dem Substrat und der GaN-Schicht vom n-Typ auf und induzieren daher keine strahlungslosen Rekombinationen aufgrund von Fadenversetzungen.
Der Effizienzverlust auf Gehäuseebene von LEDs tritt an der Phosphorschicht auf. Breite Emissionslinienbreiten der roten und grünen Leuchtstoffbänder bewirken, dass die Umwandlung eines Teils der kürzeren Wellenlängen in längere Wellenlängen mit einer schlechten spektralen Effizienz stattfindet. Typischerweise werden etwa –25 Prozent des vom Breitband-Phosphor absorbierten blauen Lichts in Stokes-Wärme umgewandelt. Die Lösung besteht darin, Leuchtstoffe mit schmaler Halbwertsbreite (FWHM) für die roten und grünen Bänder zu formulieren oder Quantenpunkte (QDs) als schmalbandige Abwärtswandler zu verwenden. Lichtstreuung und interne Totalreflexion (TIR) sind zwei weitere Hauptfaktoren, die zur Verpackungsineffizienz beim Pulver-in-Polymer-Ansatz beitragen. Das Aufrechterhalten einer engen Brechungsindexübereinstimmung zwischen der Polymermatrix und den Phosphorpartikeln wird den Streu-TIR-bezogenen Lichtverlust reduzieren. Auf die Kapselung kann eine Antireflexionsbeschichtung (ARC) aufgebracht werden, um die interne Totalreflexion weiter abzuschwächen. Das Remote-Phosphor-Konzept wurde entwickelt, um signifikante Gewinne bei der Paketeffizienz zu erzielen und gleichzeitig eine spektakulär optimierte Ausgabe von einem einheitlichen, pixelierungsfreien LES zu liefern.
