Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ (tỷ lệ phosphor/silicone)

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu quy trình công nghệ phủ bột huỳnh quang chế tạo trong nước lên chip LED (Trang 41)

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ (tỷ lệ phosphor/silicone)

Hình 3.5 trình bày quang phổ và tọa độ màu của LED chế tạo đƣợc với nồng độ bột huỳnh quang lần lƣợt là 5% (a), 10% (b), 20% (c), 30% (d), 40% (e), 50% (f), 53% (g). Khi nồng độ bột huỳnh quang tăng thì cƣờng độ phổ xanh giảm và cƣờng độ phổ đỏ tăng. Tọa độ màu của LED dịch chuyển từ góc xanh về góc đỏ.

Mẫu Quang phổ Tọa độ màu

S2

S3

S4

S5

S7

Hình 3.6: Quang phổ và tọa độ màu của LED với các nồng độ phosphor khác nhau

Hình 3.7 trình bày so sánh quang phổ của LED phụ thuộc vào nồng độ bột huỳnh quang. Với nồng độ bột huỳnh quang khoảng 50% thì độ cao đỉnh đỏ bằng độ cao đỉnh xanh.

Hình 3.7: Quang phổ của LED với các nồng độ khác nhau

Hiệu suất chuyển đổi và tỷ lệ phổ xanh/đỏ đƣợc tính toán chi tiết và trình bày đầy đủ trong Bảng 3.2. Khi nồng độ tăng thì hiệu suất chuyển đổi giảm và dần đạt trạng thái bão hòa. Khi nồng độ tăng từ 5%-53% thì tỷ lệ phổ xanh/đỏ giảm từ 9.6 về 1.9. Do đó, chúng ta có thể điều khiển và lựa chọn tỷ lệ phổ xanh/đỏ thông qua điều chỉnh nồng độ phosphor.

Bảng 3.2: Tham số quang của LED với nồng độ phosphor khác nhau

400-500 nm 500-600nm Bo =154.0mW

Mẫu Nồng độ Blue (B1) Red (R)

Tổng (mW) Blue/Red H% S1 5% 135.3 14.1 149.4 9.6 75.5% S2 10% 131.4 16.1 147.5 8.2 71.2% S3 20% 122.5 21.3 143.8 5.7 67.8% S4 30% 109.6 28.5 138.1 3.8 64.3% S5 40% 102.4 32.2 134.6 3.2 62.4% S6 50% 94.8 37.6 132.4 2.5 63.6% S7 53% 85.5 44.0 129.5 1.9 64.2%

3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của độ dày (thể t ch) lớp phosphor+silicone

Trong mục này, cố định nồng độ bột huỳnh quang là 43% và khảo sát sự ảnh hƣởng của thể tích

Hình 3.7 trình bày mẫu LED và quang phổ của LED với các thể tích lớp phosphor/silicone lần lƣợt là 1.8 uL (a), 2.0 uL (b), 2.2 uL (c), 2.4 uL (d), 2.6 uL (e) Mẫu Quang phổ M1 M2 M3 M4 M5

Hình 3.9 trình bày quang phổ của LED với các thể tích hỗn hợp phosphor/silicone khác nhau. Khi thể tích tăng thì đỉnh xanh giảm nhẹ và đỉnh đỏ tăng nhẹ.

Hình 3.9: Quang phổ của LED với thể t ch khác nhau

Hiệu suất chuyển đổi đƣợc tính toán chi tiết và trình bày trong bảng 3.3, mặc dù thể tích tăng thêm gấp 1.5 lần nhƣng hiệu suất chuyển đổi thay đổi ít. Tỷ lệ phổ xanh/đỏ có thay đổi ít, không nhiều nhƣ thay đổi nồng độ.

Bảng 3.3: Tham số quang của LED với thể t ch hỗn hợp phosphor/silicone khác nhau 400-500nm 600-700nm Bo =176.5mW Mẫu Thể tích Blue (B1) Red (R) Tổng (mW) Blue/Red H% M1 1.8 uL 110.6 40.1 150.7 2.76 60.8% M2 2.0 uL 106.8 43.9 150.7 2.43 63.0% M3 2.2 uL 100.8 46.4 147.3 2.17 61.4% M4 2.4 uL 100.5 47.1 147.6 2.14 61.9% M5 2.6 uL 97.4 50.2 147.7 1.94 63.5%

KẾT LUẬN

Trong đề tài này, chúng tôi đã nghiên cứu đóng gói thành công LED nông nghiệp sử dụng bột huỳnh quang chế tạo trong nƣớc. LED chế tạo đƣợc có quang phổ xanh đỏ và hiệu suất chuyển đổi cao. Hơn nữa, khi khảo sát các điều kiện chế tạo, chúng tôi cũng đƣa ra thêm các nhận định sau:

- Nồng độ bột huỳnh quang ảnh hƣởng mạnh đến cƣờng độ phổ đỏ. - Thể tích hỗn hợp phosphor/silicone ít ảnh hƣởng đến cƣờng độ phổ đỏ.

* Thảo luận

Kết quả phủ bột trên LED tìm ra loại bột có hiệu suất cao nhất giúp lựa chọn tham số của quy trình chế tạo bột tạo ra bột phosphor có hiệu suất tối ƣu.

Cần thử nghiệm sinh học trên cây để tìm ra tỷ lệ thông lƣợng bức xạ xanh/ đỏ phù hợp với từng loại cây và giai đoạn sinh trƣởng

* Hƣớng phát triển:

Đề xuất nhóm chế tạo bột tối ƣu quy trình, kiểm soát kích thƣớc hạt, tăng hiệu suất bột.

Nghiên cứu kết hợp với bột phát xạ vùng 500- 600 nm để bổ sung ánh sáng xanh lục với tỷ lệ thích hợp tạo ra phổ phù hợp nâng cao hiệu quả sinh học.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Đặng Mậu Chiến (2010), Báo cáo tổng hợp đề tài độc lập cấp nhà nƣớc, Nghiên cứu chế tạo điốt phát sáng (LED) dùng trong công

nghiệp chiếu sáng, ĐTĐL.2007G/42.

[2]. Tong Thi Hao Tam, Nguyen Duy Hung, Nguyen Thi Kim Lien, Nguyen Duc Trung Kien, Pham Thanh Huy (2016), Synthesis and

optical properties of red/blue-emitting Sr2MgSi2O7: Eu3+/Eu2+

phosphors for white LED, Journal of Science: Advanced Materials

and Devices 1, 204

[3]. Le Tien Ha, Nguyen Duc Trung Kien, Phan Huy Hoang, Thanh Tung Duong, Pham Thanh Huy (2016), Synthesis and Optical

Properties of Eu2+ and Eu3+ Doped SrBP Phosphors Prepared by

Using a Co-precipitation Method for White Light-Emitting

Devices, Journal of Electronic Materials 45, 3356.

[4]. Tat-Dat Tran, Duy-Hung Nguyen, Thanh-Huy Pham, Duy-Cuong Nguyen, Thanh-Tung Duong (2018), Achieving High Luminescent

Performance K2SiF6:Mn4+ Phosphor by Co-precipitation Process

with Controlling the Reaction Temperature, Journal of Electronic

Materials 47, 4634

[5]. Z. Liu, S. Liu, K. Wang, and X. Luo (2010)., Measurement and numerical studies of optical properties of YAG:Ce phosphor for

white light-emitting diode packaging, Appl. Opt., vol. 49, no. 2,

pp. 247–257

[6]. Z. Liu, S. Liu, K. Wang, and X. Luo (2008), Optical analysis of color

distribution in white leds with various packaging methods, IEEE

Photon. Technol. Lett., vol. 20, no. 24, pp. 2027–2029.

and F. P. Wenzl (2010), The impact of inhomogeneities in the phosphor distribution on the device performance of phosphor-

converted high-power white led light sources, J. Lightw. Technol.,

vol. 28, no. 22, pp. 3226–3232.

[8]. D. A. Steigerwald, J. C. Bhat, D. Collins, R. M. Fletcher, M. O. Holcomb, M. J. Ludowise, P. S. Martin, and S. L. Rudaz (2002),

Illumination with solid state lighting technology, IEEE J. Sel. Top.

Quantum Electron., vol. 8, no. 2, pp. 310–320.

[9]. N. Narendran, Y. Gu, J. Freyssinier-Nova, and Y. Zhu (2005),

Extracting phosphor-scattered photons to improve white led

efficiency, Phys. Status Solidi (A), vol. 202, no. 6, pp. R60–R62.

[10]. H. Luo, J. K. Kim, E. F. Schubert, J. Cho, C. Sone, and Y. Park (2005), Analysis of high-power packages for phosphor-based

white-light-emitting diodes, Appl. Phys. Lett., vol. 86, no. 24, p.

243 505.

[11]. N. T. Tran, J. P. You, and F. Shi (2009), Effect of phosphor particle

size on luminous efficacy of phosphor-converted white led, J.

Lightw. Technol., vol. 27, no. 22, pp. 5145–5150.

[12]. K. Yamada, Y. Imai, and K. Ishii (2003), Optical simulation of light

source devices composed of blue leds and yag phosphor, J. Light

Vis. Environ., vol. 27, no. 2, pp. 70–74.

[13]. N. T. Tran and F. G. Shi (2008), Studies of phosphor concentration

and thickness for phosphor-based white light-emittingdiodes, J.

Lightw. Technol., vol. 26, no. 21, pp. 3556–3559.

[14]. Z.-Y. Liu, S. Liu, K. Wang, and X.-B. Luo (2010), Studies on optical consistency of white leds affected by phosphor thickness and

Packag. Technol., vol. 33, no. 4, pp. 680–687. [15]. https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode

[16]. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PnJunction-LED-E.svg [17]. Lin YC., Zhou Y., Tran N.T., Shi F.G. (2009), LED and Optical

Device Packaging and Materials. In: Lu D., Wong C. (eds)

Materials for Advanced Packaging. Springer, Boston, MA (DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-387-78219-5_18).

[18]. E.F.Schubertetal., „„Solid-state lighting–a benevolent technology‟‟, Reports on Progress in Physics, Vol. 69, No. 12, pp. 3069–3099, (2006).

[19]. E. F. Schubert et al. (2005), „„Solid-state light sources getting smart‟‟, Science, pp. 1274–1278.

[20]. M. S. Shur et al. (2005), „„Solid-state lighting: Toward superior

illumination‟‟, Proceedings of the IEEE, Vol. 93, No. 10, pp.

1691-1703.

[21]. https://www.meijo-u.ac.jp/english/nobel/artifacts.html [22]. http://everlight.com

[23].www.omslighting.com/data/images/ledacademy/pdf/led_academy.pdf [24]. Michael R. Krames, Member, IEEE, Oleg B. Shchekin, Regina

Mueller-Mach, Gerd O. Mueller, Ling Zhou, Gerard Harbers, and M. George Craford (2007), Status and Future of High-Power

Light-Emitting Diodes for Solid-State Lighting, Journal of Display

Technology, Vol. 3, No. 2.

[25]. M. S. Ha (2012), "Thermal analysis of high power LED arrays," 2009. Min Seok Ha, Samuel Graham, Development of a thermal resistance model for chip-on-board packaging of high power LED

arrays, Microelectronics Reliability, 52, 836–844.

[26]. http://ledlighting.com.vn/tin-tuc/ung-dung-den-led-trong-san-xuat- nong-nghiep-cong-nghe-cao

[27]. Mohammad Aboonajmi, Hamideh Faridi, Nondestructive quality

assessment of Agro-food products, Proceedings of the 3rd Iranian

International NDT Conference Feb 21-22, 2016, Olympic Hotel, Tehran, Iran, IRNDT 2016-A13105.

[28]. Sheng Liu, Shengjun Zhou, Kai Wang, Zhaohui Chen, Zhiyin Gan, and Xiaobing Luo, Several Co-design Issues Using DiX for Solid

State Lighting, 2011 International Conference on Electronic

Packaging Technology & High Density Packaging 978-1-4577- 1769-7.

[29]. Huai Zheng, Xing Fu, Bulong Wu, Sheng Liu, Xiaobing Luo, A method for geometry control of phosphor layer in high-power

white LEDs by package structure, 2012 14th International

Conference on Electronic Materials and Packaging (EMAP) (DOI: 10.1109/EMAP.2012.6507884).

[30]. Won Jung Kim, Taek Kyun Kim, Sung Ho Kim, Suk Bum Yoon, Hwan-Hee Jeong, June-O Song, and Tae-Yeon Seong (2018),

Improved angular color uniformity and hydrothermal reliability of phosphor-converted white light-emitting diodes by using phosphor

sedimentation, Optics Express Vol. 26, Issue 22, pp. 28634-28640.

[31]. Min-Jae Song, Kwon-Hee Kim, Gil-Sang Yoon, Hyung-Pil Park, and Heung-Kyu Kim (2014), An Optimal Cure Process to Minimize Residual Void and Optical Birefringence for a LED Silicone

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu quy trình công nghệ phủ bột huỳnh quang chế tạo trong nước lên chip LED (Trang 41)