众所都知，绿光LED的功能水平达不到平等红光和蓝光led。但能够经过下降电流密度、运用一个更大的芯片以及优化成长条件来削减黑点，能够尽或许缩小在100mA驱动电流条件下，到达190lm/W的LED之间的间隔。欧司朗的AndreasL？ffler和MichaelBinder如是说。
LED灯泡最大的诟病仅次于价格的是不抱负的颜色。这个缺陷是由制造白光LED的进程中发生的：GaN基蓝光芯片激起黄色荧光粉，混合这两种颜色发生白光。用这种办法，可见光谱的红光区域并没有对光输出有多大奉献。
白光LED照明产品制造的更高档办法—也是固态投影显现的一种办法—即以红、绿、蓝为原料的LED，混合而发生白光。这种办法的长处是不会局限于更高的显色指数，一起也能够到达更高的光效和灵敏的操控颜色。
用混合颜色的办法发生高能效的体系，有必要选用高效光源。蓝光和红光LED的功能现已很明显，近期的技能改善，促进峰值功率转化功率超越81%和70%，可是绿光LED的功能却远远落后。这种以GaN为主的LED效能不高的现象被称为“绿光缺口”。
绿光波长波段
进步绿光LED的功率面对很大应战，由于无法运用抱负老练的资料体系。用来发明高效蓝光LED的III-N系列，在波长更长的情况下功率会变低，而在红光的波段规模内功率很高的III族磷化物也面对相同的苦恼;延伸这一类LED的光发射更短的波长，功率会下降，简而言之，资料体系在黄绿色谱规模里功率很低。
图一：在不同的波长下，III族氮化物（绿色数据点）和III族磷化物LED（红光数据点）的发光功率。蓝线代表世界照明委员会 （CIE）1924年的光度函数乘以电光转化功率（WPE）相应的值。用黄颜色标示的是黄绿规模，既没有被II族氮化物也没被III族磷化物充沛掩盖。这便是绿色缺口问题的实质。
关于III族磷化物而言，发射光到绿色波段成为了资料体系的根底妨碍。改动AlInGaP的成分让它发绿光，而不是红光、橙色或许黄色—形成载波约束不充沛，是由于资料体系相对低的能隙，扫除有用的辐射复合。
比较之下，III族氮化物要到达高效难度更大，但困难并不是无法跨越的。用这个体系，将光延伸到绿光波段，会形成功率下降的两个要素是：外部量子功率和电功率的下降。
外部量子功率下降来源于绿光LED需求选用高正向电压。这些设备有着很高的内部电压场。因此在给定电压下，尽管带隙更低，但使用于此类LED的电压会更高。更高的驱动电压使得电源转化率下降。第二个缺陷是绿光LED随注入电流密度增大而下降，被droop效应所困。Droop效应也呈现在蓝光 LED中，但在绿色LED中影响更甚，导致惯例的操作电流功率更低。
（图二）在波长为442nm和530nm的1mm2蓝光InGaN和绿色GaN，外部量子功率比照
droop效应的成因在氮化物职业中引起了剧烈的评论。由于形成droop效应的损失率在电致发光和光致发光影响下对电荷载体密度有着立方依靠，大部分猜想都指向俄歇复合是droop效应的成因。
但是，形成droop效应成因猜想许多，不仅仅只要俄歇复合这一种—其间包含了错位、载体溢出或许电子走漏。后者是由高压内部电场增强的。
绿光的发展方向
坐落德国雷根斯堡的欧司朗光电半导体公司，一直在稳定地进步绿光LED的发光功率。2008年，在MatthiasPeter的带领下，搭档报导了1mm2，527nmThinGaN基芯片在350mA电流条件下，光通量为100lm.发光功率等于73lm/W.两年后，选用 GoldenDragonPlus封装的优化1mm2芯片，可将发光效能进步到100lm/W。在这种驱动电流条件下，光通量为117lm，当投入1A的电流时可获得224lm的光通量。
近来，咱们使绿光LED的功能再次更上一层楼。依据c平面蓝宝石衬底MOCVD成长的LED，效果区域有5-7个InGaN量子阱嵌在GaN垒层，这样做或许会有更高的效能。5μm厚的硅掺杂缓冲层稳固效果区域，这个效果区域被30nm厚的镁掺杂p型AlGaN电子阻挡层和140nm厚的镁掺杂 GaN触摸层所掩盖。
咱们比照这个结构和由出产线上取下的设备，发现它们的效果区所发生的光致发光（见图3）。经过大容量设备，光致发光显微图发现了强度上的不均匀，有黑点图画的呈现。黑点的密度相当于六角晶体缺陷（V-pits）密度，使咱们有理由猜想这些黑点和V-pits之间的强关联性。已有一些研讨支撑这个观念，证明点对点的相关性。
图3：（a）是从出产线取来器材的光致发光的微型图，（b）是研讨样品的光致发光的微型图。为了更好的比照，图片的低处部分只用灰色显现。
依据光致发光的微型图能够看到，在效果区域下降成长率能够大幅度进步量子阱资料的质量，黑点的密度，结果与出产线上的样品类似，受影响的规模却更小。所以添加了亮堂区域的份额，就会得到更多均匀的发光图画像。
经过进步资料质量来增强内部量子功率和传送才能，然后使得LED发挥更佳的功能。近期用Dragon封装方式制造的球面透镜封装的样品，在 350mA的电流驱动下，光通量到达114lm，发光功率为100lm/W（见图4）。经过比照，在相同的驱动电流条件下，出产线上的器材光通量仅为 108ml.假如去除对光奉献不高的量子阱，效果会更好。在这个比如中，调整量子阱的数量，从7个削减到5个，以此进步载体运输才能。经过调整，532nm1mm2ThinGaN芯片在350mA电流驱动下，光通量为134lm，发光功率为108lm/W。
图4：Dragon封装1mm2ThinGaN芯片的电光参数：出产线的设备（蓝线），进步传送才能的设备（黑线），优化外延结构的设备（橙线）。
进步绿光LED的要害办法是经过下降载体浓度来应对droop效应。能够运用更大的芯片，或添加发光的量子阱数量。从图4的功率曲线能够预估，经过下降电流密度，功率可添加25%或60%。
采纳这个办法，添加芯片尺度到2mm2。为绿光LED进步输出功率，在350mA的电流条件下，光通量为150lm，发光功率是135lm/W–而1mm2的芯片发光功率仅是108lm/W。
增大电流值，在稍短的波段里输出更大光通量：在700mA电流驱动下，芯片在峰值波长为531nm条件下，输出248lm和480mW;增大电流到1A，光输出到达313lm和620mW，峰值波长变成529nm.后边的数据，比较，在50Acm-2的电流密度下，光通量超越 310lm（600mW）等值，这是依据红、绿、蓝LED的高功能投影体系的促进技能。光转化功率在驱动电源很低的情况下尤为明显。在100mA条件下超越190lm，低于2mA条件下，超越300lm。
图5，进步了载子传送才能、优化外延结构的OSLON封装的2mm2ThinGaN芯片的电光特性
激起荧光粉
制造绿色LED的另一种办法是用蓝光LED加绿色荧光粉。这种激起办法有着天壤之别的绿光发射特色：运用LuAG荧光粉的陶瓷板，激起的光的是 531nm峰值波长，525nm高斯峰和33nm半峰宽（FWHM），而芯片-荧光粉法制造的合成物的峰值波长是529nm，中心波长为557nm，半峰宽（FWHM）为99nm.（见图6）
更宽的发光剖面是有利也有弊。它本身供给的显色指数高，合适于一般照明。但较窄的发光合适于投影使用等。例如，天然绿光LED具有较小的光谱带宽，能够防止串扰，进步体系功率。假如天然绿光LED能够用于投影，比较转化的绿光解决计划，天然绿光LED能够掩盖更宽的颜色规模。
图6：采纳不同办法的绿光LED光谱。由荧光粉发生的光射比由天然绿光：InGaN基LED发生的光射更广。
但是，蓝光LED和绿色荧光粉仍然是个很具吸引力的挑选计划，由于这个计划防止了绿色缺口等问题。尽管由于斯托克斯位移发生的损耗是不可防止的，用蓝光芯片激起荧光粉将发生更高的功率，由于droop效应在较短波长段影响不大（见图8）。由于蓝光LED的内部电场不强，电损耗较低，咱们以 1mm2ThinGaN芯片为例，比较这两种不同办法的光通量和光效。在较低的电流密度条件下，绿光LED比蓝光光效更高，没有转化损耗，发光功率在 1mA电流条件下到达291lm/W。但是当电流密度添加，光效下降很快，在350mA电流下，光效是108lm/W，在1A条件下，光效是66lm /W。蓝光LED正好相反，跟着电流密度的添加，功率也相应进步。在20mA电流下，转化功率到达最高值。在350mA电流驱动下，蓝光LED和绿色荧光粉结合物，光通量为194lm，光效为191lm/W，在1A电流条件下，光通量是462lm，光效是145lm/W。
图七 依据CIE1931颜色空间色度图，比照红绿蓝混合计划，与由荧光粉改变而来的绿光法，或直接绿光InGaN基，天然绿光InGaN基比照由荧光粉改变计划，发现发射光谱越窄的器材，越合适投影使用。
进步天然绿光LED功能的途径有多种：能够是添加更多阱的增大效果区的容量，来下降载流子密度;也能够经过进步资料质量来进步内部量子功率;还能够优化芯片规划和尺度来添加效果区域。但以咱们的观念，优化外延成长进程的办法最具潜力，由于能够下降正向电压和进步载子传送才能。
图8：两种发生绿光的不同办法的光通量和发光功率。绿光InGaN/GaNLED在高电流条件下，droop效应影响很大，由蓝光LED和荧光粉转化而来的合成物在规范驱动电流下的功率和光通量都很高。
