ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНОФОРНЫХ СВЕТОДИОДОВ

В последние годы технологии получения источников белого света получила дальнейшее развитие, которое основано на использовании синих светодиодных кристаллов и расположенных над ними желтых люминофоров. Однородность цвета и светоотдача белого светодиода в значительной степени зависят от пространственного расположения люминофоров. Существует несколько вариантов размещения люминофоров внутри источника света: ближний и дальний. Одним из основных недостатков источника света, имеющего в своей конструкции люминофор ближнего поля, является поглощение излучения полупроводниковым кристаллом. Если же люминофор пространственно удалить от кристалла светодиода, то есть создать конструкцию в которой люминофор расположен на некотором удалении, то проблема решается. Для этого люминофор располагается на полимерной матрице, которая устанавливается в светодиоде во время его сборки. На данный момент доминируют светодиоды, основанные на технологии преобразования длины волны.

---

Вы можете найти диссертацию на заказ на Work5.

---

Их главное достоинство низкая стоимость, превосходная светоотдача до 150 лм/Вт и простая схема управления. Основными характеристиками светодиодов изготовленных по схеме «Синий светодиодный люминофор» являются: спектр излучения люминофора и синего светодиодного кристала (λmax=450-465 Нм), содержание люминофора в полимерном спектральном слое и толщиной последнего. У этого подхода есть ряд недостатков: - точный контроль равномерности нанесения люминофора- сложный процесс; - люминофор имеет свойство нагреваться, и в результате светодиод со временем становится мутным. Для повышения эффективности излучения белого светодиода можно использовать выбор оптимальных параметров всех элементов устройства, а это: - спектр излучения полупроводникового кристалла; - спектр возбуждения люминофора; - эмиссионные характеристики и состав люминофора; - физические свойств и состав полупроводникового кристалла; - эмиссионные характеристики и состав люминофора. Одним из важных этапов создания белых светодиодов является подготовка композиционных материалов на основе люминофоров и полимерных материалов, в связи с тем, что это влияет на световые и колориметрические характеристики светодиодов. Частицы люминофора равномерно распределены в полимере и предотвращают его агрегацию, что повышает эффективность преобразования, поскольку почти каждая частица фосфора может возбуждать излучение и увеличивать поверхностное излучение. В то же время люминофорный компонент еще и действует как диффузор. Таким образом, на основании вышеперечисленного сделан вывод, что тема данного исследования является актуальной. Степень разработанности проблемы исследования в имеющихся работах по данной теме исследования. Исследуемая проблема в виду большого интереса, проявляемого к ней, является достаточно изученной, но существует ряд проблем, которые еще предстоит решить, и которые рассматриваются в данной работе. Цель исследования ВКР исследовать и проанализировать спектр излучения люминофорных светодиодов. Исследовать возможности получения света различных цветов и яркого белого света. Гипотезой данного исследования является возможность использования сочетания различных цветов излучения люминофора, для получения яркого белого света и использования его для различных потребительских нужд. А так же снижения расходов на освещение. Это долговечность источника света и низкая энергопотребление источника света. Научная новизна исследования заключается в изучении недавно появившейся технологии получения белого света с использованием люминофора. Объект исследования в данной работе люминофорное свечение, люминофорные светодиоды, экономичные источники света. Предмет исследования анализ спектра излучения люминофорных светодиодов, и технология получения яркого белого света. Задачи исследования выпускной квалификационной работы: - исследовать имеющиеся технологии производства светодиодов и принципы их работы; - проанализировать принципы устройства и функционирования люминофорных светодиодов; - проанализировать особенности различных конструкций люминофорных светодиодов; - представить возможности светодиодов, область применения, перспективы развития люминофорных светодиодов. Методологической базой данного исследования являются работы российских и зарубежных исследователей в данной области. Таких как Ф. Шуберт, С.С. Суслов, В.Е. Бугров, Л.Я. Марковский, А.И. Печников, Н.С. Ван, С.П. Чанг, С.Д. Ли, Х.К. Куо, С.К. Ван и других. Практическое значение. Результаты данного исследования можно использовать в новых исследованиях в этой области. Исследованная проблема дает информацию о приоритетах в области светодиодных технологий и направлению развития данной сферы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения основной части включающих в себя три главы, заключения и списка использованных источников.  

В ходе проведенного исследования были решены следующие задачи: - исследованы основные характеристики и технология изготовления белых светодиодов; - исследованы свойства светодиодов с использованием методов спектроскопии; - изучены спектральные характеристики белых светодиодов различных конструкций; - произведен анализ различных конструкций светодиодов; - произведен сравнительный анализ светодиодных источников белого света с другими видами источников белого света. В настоящее время мир озабочен повышением энергоэффективности. Энергоэффективность является одним из ключевых аспектов любой экономической деятельности. В целях защиты ресурсов многие страны даже приняли законы, предусматривающие дополнительные ресурсы. Светодиодное освещение намного эффективнее традиционных источников света, и его внедрение является приоритетом для развития. Появление нового рынка – рынка светодиодных устройств для целей освещения, стало возможным благодаря значительным достижениям в области светодиодных и связанных с ними технологий. В 2007 году эффективность мощных светодиодных и люминофорных светоизлучающих элементов достигла эффективности других существующих энергосберегающих источников белого света эквивалентной величины, а в последующие годы превысила этот показатель. Успешное создание источников питания для светодиодного освещения с КПД 90% и более, обеспечивающих тепловой режим, а также производство эффективных оптических систем привело к созданию новых высокотехнологичных источников света и формированию рынка светодиодного освещения. Также стоит отметить, что успешное развитие полупроводниковых компонентов и технологии изготовления устройств привело к снижению энергопотребления, а также повышению производительности самого устройства и продуктов, созданных на его основе. Технология полупроводниковых межсоединений и устройств станет ключевой новой технологией для беспроводных сетей и различных применений в гражданской и оборонной промышленности.

1. LED: The Light of the Future.2018 №17 – Darmstadt: FGL, 2019. p. 25-39. 2. Айзенберг Ю. Б. Справочная книга по светотехнике / Ю.Б. Азенберг. – М: Знак, 2018. - 972 с. 3. Соррел К. Пространство и свет в современном интерьере / К. Соррел. – М: Кладезь, 2017. - 142 с. 4. А.Н. Пихтин. Квантовая и оптическая электроника / А.Н. Пихтин. – Санкт-Петербург: Абрис, 2018. - 656 с. 5. Ф. Шуберт. Светодиоды / Перевод с английского под редакцией А.Э. Юновича. – Москва: Физматлит, 2-е издание. 2018. - 496 с. 6. Сайт компании «Оптоган» [Электронный ресурс]: www.optogan.ru. Режим доступа – открытый. (Дата обращения: 09.12.2020). 7. С.С. Суслов, К.А. Виноградова, В.Е. Бугров, М.А. Одноблюдов, А.Е. Романов. «Параметрическое моделирование светоизлучающих структур на основе III-нитридов» Materials Physics and Mechanics. 14 (1). 2018. p. 78 - 86. 8. J. Mickevičius, G. Tamulaitis, M. Shur, M. Shatalov, J. Yang et al. «Correlation between carrier localization and efficiency droop in AlGaN epilayers» Applied Physics Letters. 103. 2017.-324 p. 9. C.H. Wang, C.C. Ke, C.Y. Lee, S.P. Chang, W.T. Chang, J.C. Li, Z.Y. Li, H.C. Yang, H.C. Kuo, T.C. Lu, S.C. Wang. «Hole injection and efficiency droop improvement in InGaN/GaN lightemitting diodes by band-engineered electron blocking layer» Applied Physics Letters. 97. 2017.- 237 p. 10. В.Е. Бугров. Физические основы оптимизации нитридных полупроводниковых гетероструктур для их применения в высокоэффективных светодиодных устройствах. Диссертация на соискание ученой степени д.ф.-м.н. (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, 2017. - 309 c. 11. Флип-чип [Электронный ресурс]: http://en.wikipedia.org/wiki/Flip_chip. Режим доступа открытый. (Дата обращения: 11.12.2020). 12. V.E. Bougrov, S.L. Rumiantsev, M.E. Levinshtein, A.S. Zubrilov. Chapter 1 «Gallium Nitride» in «Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AIN, InN, BN, SiC, SiGe» edited by M.E. Levinshtein, S.L. Rumyantsev, M.S. Shur, New York: John Wiley & Sons. 2018.- 216 p. 13. Samples of Market & Technology reports frоm Yole Development: [Electronic source]: http://www.yole.fr/Reports.aspx. Access mode: open. Period of enquiries: 2017–2019. p. 29-37. 14. P.T. Törmä, O. Svensk, M. Ali, S. Suihkonen, M. Sopanen, M.A. Odnoblyudov, V.E. Bougrov. «Maskless roughening of sapphire substrates for enhanced light extraction of nitride based blue LEDs» Solid-State Electronics, 53 (2). 2019. p. 166– 169. 15. Сайт компании «Сree» [Электронный ресурс]: www.cree.com. Режим доступа — открытый. 16. Журнал Compound Semiconductors [Электронный ресурс]: http://compoundsemiconductor.net/. Режим доступа – открытый. (Дата обращения: 09.12.2020). 17. O. Shchekin, D. Sun. «Evolutionary new chip design targets lighting system» Compound Semiconductor. 13 (2). 2007. 18. Спецификации на светодиоды Osram LED LT_CP7P, LB_CP7P, LR_CP7P [Электронный ресурс]: www.osram.com. Режим доступа — открытый. (Дата обращения: 08.12.2020). 19. Журнал LED Magazine [Электронный ресурс]: www.ledsmagazine.com. Режим доступа — открытый. (Дата обращения: 12.12.2020).