1 BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỒNG DẠNG MÀU ÁNH SÁNG[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỒNG DẠNG MÀU ÁNH SÁNG TRẮNG CHO ĐÈN LED ĐA CHÍP BẰNG CÁCH THÊM CÁC LOẠI HẠT TÁN XẠ VÀO LỚP PHOSPHOR Mã số đề tài: 21/1.3CB01 Chủ nhiệm đề tài: TS Đặng Hữu Phúc Đơn vị thực hiện: Khoa khoa học Tp Hồ Chí Minh, 12/2021 LỜI CÁM ƠN Đề tài thực tài trợ Đại học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh với mã số 21/1.3CB01 PHẦN I THÔNG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỒNG DẠNG MÀU ÁNH SÁNG TRẮNG CHO ĐÈN LED ĐA CHÍP BẰNG CÁCH THÊM CÁC LOẠI HẠT TÁN XẠ VÀO LỚP PHOSPHOR 1.2 Mã số: 21/1.3CB01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài Họ tên TT Đơn vị công tác Vai trò thực đề tài (học hàm, học vị) TS Đặng Hữu Phúc Đại học Công Nghiệp Tp Chủ nhiệm HCM ThS Nguyễn Thị Mỹ Hạnh Đại học Công Nghiệp Tp Thành viên chủ chốt HCM ThS Lý Thanh Bình Đại học Cơng Nghiệp Tp Thư ký HCM 1.4 Đơn vị chủ trì: 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng năm 2021 đến tháng năm 2022 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng… năm… 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng năm 2021 đến tháng 12 năm 2021 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 80.000.000 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Mục tiêu a) Mục tiêu tổng quát Cải thiện đồng dạng màu ánh sáng trắng (∆CCT phải thấp 2000 K) quang hiệu (thấp 70 lm/W) 02 đèn LED nhờ sử dụng hỗn hợp phosphorSiO2 mới, phù hợp với 04 tiêu chuẩn: IEC/PAS 62717 Ed.1; IEC 62384:2006; IEC 61347-2-13:2006; TCVN 8781:2011 b) Mục tiêu cụ thể - Tìm tỉ lệ trọng lượng phốt vàng: SiO2: silicone tối ưu - Lựa chọn loại hạt nâng cao tán xạ 04 loại: SiO2, TiO2, CaCO3 CaF2 để có đồng dạng màu quang thông cao - Ứng dụng hạt SiO2 phốt xanh phốt đỏ Phương pháp nghiên cứu Nội dung 1: Nghiên cứu tán xạ hạt SiO2, TiO2, CaCO3 CaF2 - Cách tiếp cận: Sử dụng tài liệu nghiên cứu công bố thư viện điện tử IEEE, OSA tài liệu liên quan đến thiết kế TIR lens - Kết quả: Tỉ lệ trọng lượng phốt vàng: SiO2: silicone tối ưu Hệ số tán xạ loại hạt Hệ số tán xạ suy giảm loại hạt Hàm phase tán xạ trung bình loại hạt Hệ số mặt cắt tán xạ loại hạt Nội dung 2: Ứng dụng hạt SiO2 phốt xanh phốt đỏ - Cách tiếp cận: Sử dụng tài liệu nghiên cứu công bố thư viện điện tử IEEE, OSA tài liệu liên quan đến thiết kế TIR lens - Kết quả: Tỉ lệ trọng lượng phốt SiO2: silicone tối ưu Tổng kết kết nghiên cứu Với mục đích cải thiện chất lượng chiếu sáng cấu hình pc-WLEDs, nghiên cứu báo tập trung vào thay đổi mà SEPs, cụ thể CaF2 SiO2, mang lại đồng màu sắc quang thơng Sau trải qua thí nghiệm xác minh lý thuyết tán xạ Mie với mô Monte Carlo, kết xác nhận việc bổ sung SEP tốt cho việc tăng cường pc-WLED loại SEP có lợi ích khác Bởi hiệu SEP khác hiệu phụ thuộc vào nồng độ phosphor, cài đặt tối ưu, liên quan đến loại SEP nồng độ xác cho ứng dụng, điều cần thiết cho phát triển pc-WLED Trong nghiên cứu này, phát việc thêm CaF2 SiO2 cung cấp khả kiểm soát độ lệch CCT, số ảnh hưởng đến biến động CCT Bằng cách quản lý nồng độ CaF2 phosphor, độ lệch CCT giảm xuống giá trị thấp tránh làm hỏng quang thông nồng độ phosphor mức SiO2 vật liệu phosphor đảm bảo phát triển quang thông nồng độ Đánh giá kết đạt kết luận Các kết sản phẩm đáp ứng yêu cầu đề thuyết minh Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Cơng trình tập trung vào việc nâng cao hiệu chiếu sáng pc-WLED, giải pháp chiếu sáng tiên tiến nhận nhiều quan tâm Để thích ứng với nhu cầu chiếu sáng đại, hiệu suất chiếu sáng pcWLED phải cải thiện, đặc biệt độ đồng màu sắc quang thông, hai số số chất lượng quan trọng pc-WLEDs Thông qua thí nghiệm, cơng trình đề xuất sử dụng hạt tăng cường tán xạ (SEP) CaF2 SiO2 với phosphor vàng Y3Al5O12: Ce3+ cấu hình pc-WLEDs Mơ hình pc-WLEDs tạo cách sử dụng chương trình LightTools đặt nhiệt độ màu tương quan 8500 K, kết thực nghiệm thu từ mô xác minh lý thuyết tán xạ Mie Thông tin từ báo cho thấy hệ số tán xạ SEP bước sóng 455 nm 595 nm Hơn nữa, người ta khẳng định việc sử dụng CaF2 có hiệu việc thúc đẩy màu sắc làm hỏng hiệu suất phát sáng nồng độ cao vật liệu SEP, SiO2, thể hiệu suất phát sáng cao nồng độ Ngoài ra, lớp phosphor đỏ Ca5B2SiO10:Eu3+ để đặt bên lớp phosphor màu vàng hai lớp có thiết kế lồi Sau đó, thí nghiệm phép đo thực để tìm ảnh hưởng phốt đỏ thiết kế phốt từ xa hai lớp lồi lên trình diễn đèn LED Kết đo cho thấy hiệu suất ánh sáng tăng cường đáng kể sử dụng cấu trúc hai lớp lồi thay thiết kế đơn Ngồi ra, nồng độ Ca5B2SiO10:Eu3+ có lợi cho CRI CQS khoảng 6600 K 7700 K nhiệt độ màu tương quan (CCT) Tuy nhiên, sản lượng lumen cho thấy suy giảm nhẹ nồng độ phosphor đỏ vượt qua 26% trọng lượng Qua thí nghiệm, người ta thấy lớp chip kép phốt kép cấu trúc tốt hỗ trợ chất lượng CRI quang thông This article focuses on enhancing the lighting efficiency of pc-WLEDs, a new and advanced lighting solution that has received lots of attention To adapt to the demand of modern lighting, the lighting performance of pcWLEDs must be improved, especially the color homogeneity and luminous flux, two of the most important quality indicators of pcWLEDs Through experiments, this article proposes using the scattering enhancement particles (SEPs) such as CaF2 and SiO2 with yellow phosphor Y3Al5O12:Ce3+ in pcWLEDs configuration The pc-WLEDs model is created by using the LightTools program and set at 8500 K correlated color temperature, while the experimental results yielded from this simulation will be verified by Miescattering theory The information from this article reveals the scattering coefficients of SEPs at 455 nm and 595 nm wavelengths Moreover, it is confirmed that the employment of CaF2 is effective in promoting the color but may damage the luminous efficiency if the concentration is too high while the SEP material, SiO2, exhibits high luminous efficiency at all concentration We use red phosphor Ca5B2SiO10:Eu3+ layer to place above the yellow phosphor one, and both of them have a convex design Then, the experiments and measurements are carried out to figure out the effects of this red phosphor as well as the convex-doublelayer remote phosphor design on the LED’s performances The measured results reveal that the light output is enhanced significantly when using convex-dual-layer structure instead of the singlelayer design Additionally, the Ca5B2SiO10:Eu3+ concentration benefits CRI and CQS at around 6600 K and 7700 K correlated color temperature (CCT) Yet, the lumen output shows a slight decline as this red phosphor concentration surpass 26% wt Through the experiments, it is found that a double layer of chip and double phosphorus is the best structure which could support the quality of CRI and luminous flux III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 3.1 Kết nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3) Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu TT Tên sản phẩm kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt The study of convex-dual- SCOPUS Q2 layer remote SCOPUS Q2 phosphor geometry in upgrading WLEDs color rendering index, International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE) Applying calcium fluoride SCOPUS Q2 and silica particles: SCOPUS Q2 A solution to improve color homogeneity WLEDS, of pc- International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE) Ghi chú: - Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chấp nhận có ghi nhận địa cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp HCM cấp kính phí thực nghiên cứu theo quy định - Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm phần phụ lục minh chứng cuối báo cáo (đối với ấn phẩm sách, giáo trình cần có photo trang bìa, trang trang cuối kèm thông tin định số hiệu xuất bản) 3.2 Kết đào tạo Tên đề tài Thời gian TT Họ tên thực đề tài Tên chuyên đề NCS Đã bảo vệ Tên luận văn Cao học Nghiên cứu sinh Học viên cao học Sinh viên Đại học Ghi chú: - Kèm photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận bằng/giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ học viên bảo vệ thành công luận án/ luận văn;( thể phần cuối báo cáo khoa học) IV Tình hình sử dụng kinh phí T T Kinh Nội dung chi A Chi phí trực tiếp Th khốn chun mơn Ngun, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Công tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phịng phẩm Chi phí khác B Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước Tổng số phí Kinh phí duyệt thực (triệu đồng) (triệu đồng) 76,288,000 76,288,000 3,712,000 3,712,000 80.000.000 80.000.000 Ghi V Kiến nghị (về phát triển kết nghiên cứu đề tài) VI Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng sản phẩm nêu Phần III) 02 công bố scopus Q2 Tp HCM, ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Trưởng (đơn vị) (Họ tên, chữ ký) PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (báo cáo tổng kết sau nghiệm thu, bao gồm nội dung góp ý hội đồng nghiệm thu) MỤC LỤC DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 12 DANH SÁCH HÌNH ẢNH 13 DANH SÁCH BẢNG 15 LỜI GIỚI THIỆU 16 Chương 1: TỔNG QUAN 17 1.1 Hiệu việc chiếu sáng dùng đèn LED 17 1.2 Tính cấp thiết đề tài 18 1.3 Các nghiên cứu liên quan 20 1.3.1 Ảnh hưởng hạt nâng cao tán xạ CaCO lên tính đồng dạng màu đèn LED [7] 20 1.3.2 Ảnh hưởng hạt nâng cao tán xạ TiO2 lên đồng dạng màu đèn LED [8] 21 1.3.3 Ảnh hưởng hạt nâng cao tán xạ SiO lên đồng dạng màu đèn LED [6] 24 1.3.4 Cải thiện chất lượng màu quang thông đèn LED cách thêm phốt đỏ phốt xanh với phốt vàng [9-26] 26 1.3.5 Ưu điểm nhược điểm nghiên cứu liên quan ý tưởng đề tài 34 1.3.6 Mục tiêu đề tài 35 Chương 2: THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG 36 2.1 Đo lường vật liệu 36 2.2 Mô 37 2.3 Lý thuyết tán xạ Mie 38 2.4 Các mơ hình LED đa chip 41 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Kết cải thiện đồng dạng màu ứng dụng hạt SiO2 CaF2 44 HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ XÃ HỘI KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MANG LẠI 50 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 10 ... CHUNG I Thơng tin tổng qt 1.1 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỒNG DẠNG MÀU ÁNH SÁNG TRẮNG CHO ĐÈN LED ĐA CHÍP BẰNG CÁCH THÊM CÁC LOẠI HẠT TÁN XẠ VÀO LỚP PHOSPHOR 1.2 Mã số: 21/1.3CB01 1.3 Danh... lượng màu đèn LED ánh sáng trắng Cho đến có nhiều nghiên cứu cải thiện đồng dạng màu, tức giảm độ lệch màu đèn LED ánh sáng trắng Nhiều cách để giảm độ lệch màu: thêm hạt nâng cao tán xạ, sử... tiếp tục nghiên cứu nâng cao chất lượng đèn LED 19 1.3 Các nghiên cứu liên quan 1.3.1 Ảnh hưởng hạt nâng cao tán xạ CaCO3 lên tính đồng dạng màu đèn LED [7] Đồng dạng màu yếu tố quan trọng ? ?ánh giá