Nghiên ứu hế tạo hệ đo á thông số quang họ ủa led dùng quả ầu tíh phân

44CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG H Ệ ĐO CÁC THÔNG SỐQUANG HỌC CỦA LED S D NG QU CỬ ỤẢ ẦU TÍCH PHÂN .... Trang 92 Tài liệu tham kh o ả[1] Color Measurement Theme and Variations c a D.L..

Nguy  c Anh- CB130565 Page 1

M c l c ụ ụ

L 4

Danh mục các bảng biểu 5

Lời nói đầu 7

Tóm tt 9

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 11

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14

2.1 Cơ sở lý thuyết về LED 14

2.1.1 Hoạ ộ t đ ng c a LED 14ủ 2.1.2 Lớp tráng phủ của LED 15

2.1.3 Màu s c của LED 16

2.1.4 Tnh cht của LED 18

2.1.5 Các tham số cơ bả n của LED 19

2.1.6 Phân loại các LED. 20

2.1.7 LED hồng ngoại 21

2.1.8 Phương pháp tạo ra LED sáng trng 23

2.1.9 Các tnh cht ph c a LED 27ổ ủ 2.1.10 Ứ ng dụng của đèn LED. 29

2.2 Khái niệm và phương pháp tnh các tọa độ màu của LED 32

2.2.1 Khái niệm về tọa độ màu. 32

2.2.2 Không gian màu XYZ 33

2.2.3 Giản đồ kết tủa màu sc CIE xyY 35

2.2.4 Những hạn ch c a giế ủ ả n đ ồ k t tế ủa màu sc CIE xyY 1931 37

2.2.5 Giả n đ màu ồ CIE Luv 38

2.2.6 Phương pháp tnh tọa độ màu 39

2.3 Khái niệm và phương pháp tnh nhiệt độ màu tương quan CCT 41

2.3.1 Khái niệm về nhiệt độ màu 41

2.3.2 Tnh nhiệ ộ t đ màu tương quan CCT 42

2.4 Khái niệm và phương pháp tnh độ hoàn màu 43

2.4.1 Khái niệm độ hoàn màu 43

2.4.2 Tnh hệ ố hoàn màu CRI s 44

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG H Ệ ĐO CÁC THÔNG SỐ QUANG HỌ C CỦA LED S D NG QU CỬ Ụ Ả ẦU TÍCH PHÂN 49

3.1 Sơ đồ khối hệ thống đo 49

3.2 Quả ầu tch phân 50 c 3.2.1 C u trúc quả ầu tch phân c 50

3.2.2 Các thông số ủ c a qu cả ầu tch phân. 52

3.2.3 L p đ ặt qu cả ầu và thiế t bị 53

3.2.4 Gn đèn LED vào quả ầ c u tch phân 53

3.3 Quang ph k USB 4000ổ ế 55

3.3.1 Khái niệm quang ph k 55ổ ế 3.3.2 Giới thiệu v quang ph k USB 4000 56ề ổ ế 3.3.3 Hoạt động của quang phổ kế USB 4000 57

3.3.4 Các thông số ỹ k thu t ch yậ ủ ếu của quang ph k USB 4000 59ổ ế 3.3.5 Kết nối USB 4000 với máy tnh 60

3.4 B ộ phần mềm đo lường SpectraSuite 61

3.4.1 Giới thiệu phần mềm đo lường SpectraSuite 61

3.4.2 Các tnh năng của SpectraSuite 61

3.4.3 Các chức năng của b ộ phần m m SpectraSuite 62ề 3.5 B ộ phần mềm tnh toán 63

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QU Ả ĐO BỨ C X TUY T Đ I Ạ Ệ Ố C A LEDỦ 64 4.1 Cơ sở lý thuyết tnh toán bức xạ ủa đèn 64 c 4.2 Các bước đo bứ c xạ tuyệ t đ ố i bằng ph n mầ ềm đo Spectra Suites 65

4.3 K t qu ế ả đo 65

4.3.1 LED trng sáng 66

4.3.2 OLED vàng m (da cam) 67

4.3.3 LED tm 68

4.3.4 LED vàng 68

4.3.5 LED đỏ 69

4.4 Kết luận chương 69

 PH N M   LI U 71

5.1 X ử lý dữ liệ u đ ầu vào 71

5.2 Tnh toán thông số LED 72

5.2.1 Nhập dữ liệ u đ ầu vào và các dữ u tham chi u 72liệ ế 5.2.2 Tnh tọa độ màu 74

5.2.3 Tnh nhiệ t đ màu tương quan CCT ộ 75

5.2.4 Tnh hệ ố hoàn màu CRI. s 75

5.3 Phần mềm tnh toán và kết qu ả thông số ỹ k thuậ t của LED 81

5.4 K t qu ế ả và đánh giá 82

5.4.1 LED trng sáng 83

5.4.2 OLED sáng vàng m 84

5.4.3 LED tm 85

5.4.4 LED vàng 86

5.4.5 LED đỏ 87

5.4.6 Nhận xét chung 88

CHƯƠNG VI: K T LU N 91Ế Ậ

L 

c h t, em xin g i l i c    i t p th  n

n t vi    i h      o ra m  ng thu    n l i v v t ch em th c hi

ti Em  i h n

u kiu ki n thu n l     h c t

c bi t em xin g i l i c   n thn Thng        b ng khoa h  ng d n, s a ch a cho n i    dung ca lu

Danh mục các bảng biểu

Bc, vt liu ci LED 18

Bn th  c thu n c a LED 18

B ng 2.3  20

B ng 2.4: B ng s u   li    40

B ng 2.5: B ng ph m vi ng d ng c      44

B ng 2.6: B ng s u bi u di  li   ng t i t  45

B ng 2.7: B ng s u bi u di n ph ph n x t   li      m phi x  ph n x    47

B ng 5.1: T ng h   c t i LED 89

Danh mục các hình vẽ 2.1 : c tuy n Von Ampe c a LED    19 2.2 21 2.3 22 2.4 22 2.5 23 2.6: Ph c n 25 2.7 ph c     27 2.8 30 2.9 31  34 2.11: Gi   k t t c CRI xyY 35 2.12: Nhi  ng gi  CIE xyY 37 2.13: H n ch c a gi      k t t c CIE xyY 1931 37 [1] 38 2.15: Gi CIE Luv[1] 39 nh 3.1 kh i h th    49 3.2: 2 qu c c ch t   51

Lời nói đầu

Tóm tắt

LED (Light Emitting Diode- Diot phát quang) là các điot có khả năng phát ra ánh sáng, hay tia hồ ng ngo i, t ngo i Hi ạ ử ạ ện nay, trên thế gi ới công nghệ chi ếu sáng LED được coi là công nghệ chi ếu sáng cho thế ỷ k 21 v i nhi ớ ều ưu điểm vượ t tr i ộ Đèn LED đang dầ n d n thay th ầ ế đèn huỳnh quang, đèn sợi tóc vốn là nhữ ng lo ại đèn chi ếu sáng cơ bản và phổ ến trước đây Ngoài ra, LED còn đượ bi c ứ ng d ụng vào vô

s ố các lĩnh vực khác Do đó, việc nghiên cứ u v ề LED và nguồn ánh sáng LED phát

ra là rấ t th c t ự ế, phù hợ p v i nhu c u c a n n kinh t ớ ầ ủ ề ế đang ngày càng phát triể n Trong lu ận văn này, ph ần 1 là phầ n gi i thi u v ớ ệ ề ý nghĩa củ a vi c th c hi n ận văn ệ ự ệ lu

v i nhu c u th c t ớ ầ ự ế Sau đó trong ph n 2, ầ em trình bày cơ sở lý thuyế ề đèn LED và t v các khái niệm cơ bả n v ề ánh sáng Cơ sở lý thuyế ề đèn LED t v bao g m t t c các ồ ấ ả khía cạ nh c ủa đèn LED cơ ản như: b ho ạt độ ng c a LED, ủ màu sắ c của LED, tính chất

c a LED v v V ph n c ủ ề ầ ác khái niệm cơ bả n v ề ánh sáng, em đề ập đế các khái c n

ni m v ệ ề màu sắc như tọa độ màu, độ hoàn màu, nhiệt độ màu ừ các khái niệm đó, T

em p t tiế ục trình bày về ệ tính toán các thông số ỹ h k thu t c ậ ủa LED Đầu tiên là cách tính tọa độ màu, sau đó là nhiệt độ màu tương quan và hệ ố hoàn màu CRI Phầ s n 3

là phần trình bày chi tiế ề ệc xây dự t v vi ng h th ệ ống đo các thô ng s quang h c c a ố ọ ủ đèn LED Hệ th ống đo gồm 4 thành phần chính là ngu ồn nuôi LED, quả ầu tích c phân, máy đo quang phổ và phầ n m ềm điề u khi n ể Sau khi đo và lấ y k t qu , k t qu ế ả ế ả

s ẽ được đưa vào phầ n m ềm tính toán để có thể tính ra được các thông số ầ c n thi ết để đánh giá chất lượ ng c a LED Vi ủ ệc thí nghiệ m s d ng h th n ử ụ ệ ố g đo bằ ng quang ph ổ

k ế được miêu tả ạ t i ph n 4 ầ bài thí nghiệm cụ thể là đo bứ ạ tuyệt đố ủa đèn LED c x i c

V i m ớ ỗi bài thí nghiệm, em ử ụ s d ng nhi u lo ề ại đèn LED khác nhau như led trắ ng, vàng ấ và các loại màu khác Trong phầ m n 5, k t qu ế ả đo thu được qua các bài thí nghi m s ệ ẽ được tính toán bằng các công thức đã được nêu tạ i ph ần II, cơ sở lý thuy ết Và sau đó, ta sẽ đưa ra được các thông số ủa LED như bứ c c x ạ tuy ệt đố i, t a ọ

độ màu, nhi ệt độ màu, độ hoàn màu Từ các chỉ ố đó, ta có thể đưa ra được các s khuyế n ngh s d ị để ử ụng đèn LED cũng như đánh giá đượ c ch ất lượng các loạ i LED trên th trư ị ờng

Abstract

LED (Light Emitting Diode) is the diode which is capable of emitting light,

infrared, and ultraviolet Currently, LED lighting technology is considered the lighting technology for the 21 st century with many outstanding features LEDs are gradually replacing fluorescent lamps, incandescent lamps which are the basic and popular types of lights before In addition, LEDs are also applied in numerous applications in other fields Therefore, studying about LED s and light source emit ted from LEDs is very realistic, consistent with the needs of the developing economy In this project, part 1 an introduction to the significance of the implementation of the is scheme with the actual needs.After that in part 2, I present the theoretical basis of LEDs and the basic concepts of light Theoretical Foundations of LEDs covering all aspects of LEDs such as basic operation of LEDs, the color of the LEDs, characteristic of LEDs, etc As for the basic concepts of light, I am referring to the the concepts of color such as color coordinates, color rendering, color temperature From these concepts, I continually present the method to calculate the technical parameters of LEDs The first is how to calculate the coordinates of color, then the correlated color temperature and coefficient of color rendering CRI Part 3 is a detailed presentation about the construction of the system for measuring the optical parameters of LEDs The measurement system consists of four main components which are the power supply, integrating sphere, spectrometers and software After measuring and retrieve the results, the results will be taken into calculation software that can calculate the necessary parameters to assess the quality of the LED The experiment using the spectro meter is described in part 4 with a specific experiment which are measuring absolute radiation For each experiment, I use different types of LEDs such as white LED, white warm LE D and other kinds of color In part 5, the measurement results obtained from these experiments will be calculated by the formula laid down in Part 2, the theoretical basis And then, we will come up with the parameters of the LED such as absolute radiation, color temperature, color rendering From these indicators, we can come up with recommendations to use LED lights as well as evaluate the quality of the LED on the market

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Cơ sở lý thuyết về LED[10]



SiO2 

Gallium(III) phosphide (GaP)

Gallium(III) phosphide (GaP)

Gallium(III) phosphide (GaP)

Aluminium gallium phosphide (AlGaP)

H ng  multiple

types V ~ 3.3

Blue with one or two phosphor layers:

yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards,

or white with pink pigment or dye

Hình 2.1 : Đặc tuy n Von Ampe c a LED ế – ủ

2.1.5 Các tham số cơ bản của LED

s  t

   r h trong kho ng gi    nh ph n m   n, v y

t ph c a b c x t       i v n xu t trong thi   t k

t    c c        Illumination (CIE) 1931 Gm cng tha gi cho ta

2.2 Khái niệm và phương pháp tnh các tọa độ màu của LED

2.2.1 Khái niệm về tọa độ màu



 

X x





Z Y X

Y y







3) (2

     c t s c bi t, 

 c thi t k      ng th i ph 

c (brightness) [7]

Hình 2.10: Không gian màu XYZ [1]

= 380780 , (2.10) 2.2.3 Giản đồ kết tủa màu sc CIE xyY

        v s c k t t

              

ng tuy

Hình 2.12: Nhiệt độ màu bằng giản đồ CIE xyY[1]

2.2.4 Những hạn ch c a giế ủ ả n đ ồ k t tế ủa màu sc CIE xyY 1931

Gi  c  hai h n ch l n Th    nhp cn, ch 

m vi quan

            uy i gi  th

Hình 2.13: H n ch c a giạ ế ủ ản đồ ế ủa màu s k t t c CIE xyY 1931[1]

H n ch  th a gi 

gi   hi n m thng m 

s c c         i m 

c c m B 1 khong v i kho  t

              nhing th ng 



-    m  t ca ngu

- x y  z  nh y c a m  i v    

b n (blue, green, red) 

* W u u

)(

2.3 Khái niệm và phương pháp tnh nhiệt độ màu tương quan CCT

2.3.1 Khái niệm về nhiệt độ màu

3320.0







y x

ng t 2000K

             n 12500K, tu hng

2.4 Khái niệm và phương pháp tnh độ hoàn màu

2.4.1 Khái niệm độ hoàn màu

Bảng 2.5: B ng phả ạ m vi ứng dụng của các nhóm hoàn màu[10]

2.4.2 Tnh hệ ố hoàn màu CRI s

D D

y

x x y

M

7341 0 2562

0 0241 0

9114 5 7703

1 3515

1

D D

D D

y x

y x

M

7341 0 2562

0 0241 0

0717 30 4424

31 03

02

244063

0 /

11 99 /

2967800 /

10 607

0 /

48 247 /

1901800 /

10 0064

.2

  



 I y d R

  



 I z d R

r i k k r

i k k

r i k k r i

k

d d

d c c c

d d

d c

c

c u

, 0 ,

0 , , 0 ,

0 ,

, 0 ,

0 , ,

0 ,

0 ,

,

481 1 518 16

4 404

0 872 10 '

r i k k r i

k

d d

d c c c v

, 0 ,

0 , , 0 ,

0 ,

,

481 1 518 16

520 5 '

u v

YChu r,i k,i sao cho Yr,0 = Yk,0 = 100

(

25 1 / 3 ,

* ,i  r i 

) (

13 * , ,0,

* ,i r i r i r

) (

13 * , ,0,

25 1 / 3 ,

* ,i  k i 

) '

(

13 * , ,0,

* ,i k i k i r

) '

(

13 * , ,0,

* 2

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨ XÂY DỰU NG H Ệ ĐO CÁC THÔNG SỐ

QUANG HỌ C CỦA LED S D NG QU CỬ Ụ Ả ẦU TÍCH PHÂN

N i dung  cng h   

pha h thng s l   t chi ti  d ng, k t n i t  n

3.1 Sơ đồ kh i h thố ệ ống đo

H  th ph  k USB4000, phn mSpectc cung c p b   c

i ngu u khip ngu n 

   g c n x trong qu c  

c d n ra the ng g m gi a qu c  n quang ph k  USB4000 Quang ph k   u quang h c t s  

ng USB Ph n m u khi Suites  

 c t USB4000  i s d ng s th c hi     

ph n m  i h th ph n m    k t qu mong mu n 

Hình 3.16: Sơ đồ kh i h thố ệ ống đo thông số đèn LED





