Kết quả xỏc định giỏ trị quang thụng của cỏc HPCOBLED trờn cỏc đế tản nhiệt khỏc nhau được tổng hợp trong bảng 4.5 dưới đõy.
Bảng 4.5 Quang thụng của cỏc HPCOBLED trờn hai đế tản nhiệt.
Đế tản nhiệt Nhiệt độ Tc, 0C Điện ỏp U (V) Dũng nuụi If (A) Cụng suất tiờu tỏn P (W) Quang thụng, v (lm) Đế lớn 60 36,119 0,960 34,67 3584 Đế nhỏ 101 35,821 0,960 34,39 3290 Đế lớn 34,2 33,045 0,320 10,57 1157 Đế nhỏ 47,3 32,839 0,320 10,51 1133 a) b)
104
Từ kết quả thu được trong bảng 4.5, chỳng ta cú thể xỏc định được quang thụng của HPCOBLED tại nhiệt độ Tc = 25 0C theo mụ hỡnh HPCOBLED và kết quả tớnh tổng hợp trong bảng 4.6 kốm theo kết quả của nhà sản xuất.
Bảng 4.6 Quang thụng của cỏc HPCOBLED tại nhiệt độ Tc = 25 0
C theo mụ hỡnh HPCOBLED. Nhiệt độ Tc (0C) Điện ỏp (V) Dũng nuụi If (A) Theo mụ hỡnh HPCOBLED, v (lm) Theo nhà sản xuất cụng bố, v (lm) 25 36,872 0,960 3743 3796 25 33,455 0,320 1181,5 1200
Từ kết quả thu được trong bảng 4.6, chỳng ta cú thể xỏc định được quang thụng của HPCOBLED tại nhiệt độ Tc = 25 0C theo mụ hỡnh HPCOBLED từ biểu thức (4.5) và so sỏnh với kết quả đo thực nghiệm trờn hệ đo VMI-PR-001, kết quả cụng bố của nhà sản xuất (Nichia). Cỏc giỏ trị quang thụng này được tổng hợp trong bảng 4.7 dưới đõy. Cú thể thấy, giỏ trị quang thụng của HPCOBLED với cụng suất P = 10 W tớnh theo mụ hỡnh HPCOBLED cú sai khỏc với giỏ trị thực nghiệm đo trờn hệ đo VMI-PR-001 với sai số tương đối là 0,63% và so với nhà sản xuất cụng bố cú sai số tương đối là 1,54%. Trường hợp, đối với HPCOBLED cú cụng suất P = 35 W tớnh theo mụ hỡnh HPCOBLED cú sai khỏc so với giỏ trị thực nghiệm được đo trờn hệ VMI-PR-001 với sai số tương đối là 0,80% và so với nhà sản xuất cụng bố cú sai số tương đối là 1,37%.
Như vậy, giỏ trị sai số xỏc định quang thụng của cỏc HPCOBLED theo mụ hỡnh HPCOBLED hoàn toàn cú thể chấp nhận.
Bảng 4.7 Quang thụng của HPCOBLED được xỏc định tại nhiệt độ Tc = 25 0
C theo mụ hỡnh HPCOBLED, đo thực nghiệm trờn hệ đo VMI-PR-001 và theo nhà sản xuất cụng bố.
Cụng suất P(W) Nhiệt độ Tc (oC) Điện ỏp (V) Dũng nuụi If (A) Quang thụng, v(lm) Theo mụ hỡnh HPCOBLED Trờn hệ đo VMI-PR-001 Theo cụng bố nhà sản xuất 10 25 33,455 0,320 1181,5 1189 1200 35 25 36,872 0,960 3743 3773 3796 Kết luận chương
1) Chỳng tụi đó sử dụng hệ đo VMI-PR-001 để khảo sỏt sự phụ thuộc quang thụng của cỏc HPCOBLED cú cỏc cụng suất khỏc nhau (P = 5 W, 10 W, 20 W và 35 W của hóng Nichia, Nhật Bản) vào nhiệt độ Tc.
2) Chỳng tụi đó xem xột mụ hỡnh Mark mụ tả sự suy giảm quang thụng của LED rời rạc khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiờn, kết quả sử dụng mụ hỡnh Mark ở biểu thức (4.2) đó khụng
105
thể mụ tả một cỏch chớnh xỏc sự suy giảm quang thụng của cỏc HPCOBLED khi nhiệt độ gia tăng do mụ hỡnh này đó khụng chỳ ý đến sự hỡnh thành gradient nhiệt độ trờn đường truyền dẫn nhiệt của HPCOBLED.
3) Để khắc phục sự khụng phự hợp việc mụ tả sự suy giảm quang thụng của HPCOBLED với thực nghiệm khi sử dụng mụ hỡnh Mark, chỳng tụi đó nghiờn cứu phỏt triển mụ hỡnh HPCOBLED mới trờn cơ sở mụ hỡnh Mark cú chỳ ý đến sự hỡnh thành gradient nhiệt độ trờn đường truyền dẫn nhiệt. Cỏc kết quả đó được kiểm chứng giữa mụ hỡnh HPCOBLED với kết quả thực nghiệm được xỏc định trờn hệ đo VMI-PR-001 là hoàn toàn phự hợp. Như vậy, cú thể kết luận rằng, mụ hỡnh HPCOBLED ở biểu thức (4.5) cú thể sử dụng để mụ tả sự phụ thuộc của quang thụng của HPCOBLED vào nhiệt độ một cỏch chớnh xỏc.
4) Chỳng tụi đó nghiờn cứu ứng dụng mụ hỡnh HPCOBLED để xỏc định quang thụng ở nhiệt độ Tc = 25 0C mà khụng cần sử dụng đến thiết bị điều khiển nhiệt độ TEC. Kết quả ứng dụng mụ hỡnh HPCOBLED để xỏc định quang thụng của HPCOBLED (P = 10 W và P = 35 W, hóng Nichia, Nhật Bản) ở nhiệt độ Tc = 25 0C cho thấy: giỏ trị quang thụng của HPCOBLED với cụng suất P = 10 W tớnh theo mụ hỡnh HPCOBLED cú sai khỏc với giỏ trị thực nghiệm được đo trờn hệ đo VMI-PR-001 với sai số tương đối là 0,63% và so với nhà sản xuất cụng bố cú sai số tương đối là 1,54%. Trường hợp, đối với HPCOBLED cú cụng suất P = 35 W tớnh theo mụ hỡnh HPCOBLED cú sai khỏc so với giỏ trị thực nghiệm được đo trờn hệ VMI-PR-001 với sai số tương đối là 0,80% và so với nhà sản xuất cụng bố cú sai số tương đối là 1,37%. Như vậy, kết quả xỏc định quang thụng của HPCOBLED theo mụ hỡnh HPCOBLED cú cỏc sai số tương đối so với cỏc kết quả thực nghiệm và nhà sản xuất hoàn toàn cú thể chấp nhận.
106
Kết luận
1) Trong luận ỏn này, chỳng tụi đó nghiờn cứu, phỏt triển thành cụng phương phỏp ISSPM và xõy dựng hệ đo VMI-PR-001 cú độ chớnh xỏc cao dựng để hiệu chuẩn, đo thử nghiệm quang thụng của LED và HPCOBLED. Trong quỏ trỡnh xõy dựng hệ đo VMI-PR-001, chỳng tụi đó nghiờn cứu thành cụng:
i. Xỏc định quy trỡnh thực nghiệm lắng đọng tạo lớp phủ phản xạ khuếch tỏn lờn trờn bề mặt bờn trong quả cầu tớch phõn sử dụng vật liệu BaSO4 với cỏc thụng số cụng nghệ như sau:
Tỉ lệ hợp phần dung dịch (BaSO4) : (H2O) : (C2H4O)n= 60 : 40 : 0,5
Khoảng cỏch phun: d = 20 cm
Áp suất phun: P = 4,5 kg/cm2 Chiều dày lớp phủ: ~ 0,67 mm
ii. Thiết kế, chế tạo thành cụng quả cầu tớch phõn:
Đường kớnh d = 1 m
Bề mặt phản xạ khuếch tỏn cú: R ~ 98% và độ thăng giỏng độ phản xạ ΔR ≤ 1,5% trong khoảng bước súng λ = (380 ữ 780) nm và cú cỏc dạng hỡnh
học đo 2π và 4π
iii. Xõy dựng phần mềm đo quang thụng VMI_PRLab cho hệ đo VMI-PR-001 iv. Xõy dựng hệ đo VMI-PR-001 sử dụng để hiệu chuẩn quang thụng và khảo sỏt tớnh
chất quang của HPCOBLED: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Độ khụng đảm bảo đo mở rộng phộp hiệu chuẩn quang thụng của HPCOBLED với U = 1,22% , hệ số phủ k = 2.
2) Nghiờn cứu ảnh hưởng của dũng nuụi If và nhiệt độ Tc đến tớnh chất quang của HPCOBLED. Trờn cơ sở kết quả nghiờn cứu tớnh chất quang điện của HPCOBLED và xem xột mụ hỡnh Mark.W Hodapp, chỳng tụi đó đưa ra một mụ hỡnh mới để mụ tả sự phụ thuộc quang thụng của HPCOBLED vào nhiệt độ được gọi là mụ hỡnh HPCOBLED.
3) Chỳng tụi đó nghiờn cứu ứng dụng mụ hỡnh HPCOBLED trong điều kiện thực để xỏc định quang thụng của HPCOBLED ở nhiệt độ Tc = 25 0C ở cỏc hệ đo quang thụng khụng cần sử dụng đến thiết bị ổn định nhiệt độ TEC. Kết quả ứng dụng mụ hỡnh HPCOBLED để xỏc định quang thụng của HPCOBLED cú cụng suất P = 10 W và P = 35 W (hóng Nichia, Nhật Bản) ở nhiệt độ Tc = 25 0C cho thấy:
Giỏ trị quang thụng của HPCOBLED cú cụng suất P = 10 W tớnh theo mụ hỡnh HPCOBLED cú sai khỏc với giỏ trị thực nghiệm được đo trờn hệ đo VMI-PR-001 với sai số tương đối là 0,63% và so với nhà sản xuất cụng bố cú sai số tương đối là 1,54%.
Giỏ trị quang thụng của HPCOBLED cú cụng suất P = 35 W tớnh theo mụ hỡnh HPCOBLED cú sai khỏc so với giỏ trị thực nghiệm được đo trờn hệ VMI-PR-001 với sai số tương đối là 0,80% và so với nhà sản xuất cụng bố cú sai số tương đối là 1,37%.
Như vậy, kết quả xỏc định quang thụng của HPCOBLED theo mụ hỡnh HPCOBLED cú cỏc sai số tương đối so với cỏc kết quả thực nghiệm và nhà sản xuất hoàn toàn cú thể chấp nhận.
107
Danh mục cỏc cụng trỡnh
[1] Quan.C.X, Xuan.V.K, Nga.N.T, Mien.V.D and Son.V.T, “Evaluation of temperature
and current effects on the optical properties of high power light emitting diodes in street lighting application”, Những tiến bộ trong Vật lý Kỹ thuật và Ứng dụng, 2013, pp469 - 473.
[2] Cao Xuõn Quõn, Vũ Khỏnh Xuõn, Nguyễn Tuyết Nga và Vừ Thạch Sơn, “Nghiờn cứu
tạo lớp phủ phản xạ khuếch tỏn cao từ vật liệu BaSO4 lờn trờn bề mặt trong quả cầu tớch phõn ứng dụng đo quang thụng LEDs”, Tạp chớ Nghiờn cứu Khoa học và Cụng nghệ quõn sự, số 31, 2014, pp150-155.
[3] Quan Cao Xuan, Xuan.V.K, Nga.N.T and Son Vo Thach, “Study on luminous flux measurement system of light-emitting diode in Vietnam metrology institute”, Tạp chớ khoa học và cụng nghệ, số 101/2014 (chấp nhận đăng).
[4] Cao Xuan Quan, Vu Khanh Xuan, Luu Thi Lan Anh and Vo Thach Son, “Study of Temperature Effect on luminous Flux of High Power Chip on Board Light Emitting Diode”, Comm.Phys.Vol.24, No. 3(2014), pp 267-273.
[5] Quan.C.X, Xuan.V.K, Trung.NN, and Sơn.V.T, “Study on luminous flux measurement
of high power chip on board light emitting diodes”, Hội nghị Quang học Quang phổ lần thứ VIII, Đà Nẵng, 12-16 thỏng 8 năm 2014.
[6] Cao Xuan Quan, Nguyen Ngoc Trung, Vu Khanh Xuan, Nguyen Tuyet Nga and Vo
Thach Son“Tối ưu húa sự hỡnh thành lớp phủ phản xạ khuếch tỏn bề mặt trong quả cầu tớch phõn sử dụng BaSO4”, Hội nghị Quang học Quang phổ lần thứ VIII, Đà Nẵng, 12-16 thỏng 8 năm 2014.
[7] Cao Xuõn Quõn, Vũ Khỏnh Xuõn và Vừ Thạch Sơn, “Phương phỏp xỏc định quang thụng của COBLED cụng suất cao khụng sử dụng thiết bị ổn định nhiệt độ TEC”, Tạp chớ Nghiờn cứu Khoa học và Cụng nghệ quõn sự, số 33 thỏng 10/2014, pp 116-119. [8] Đề tài cấp bộ năm 2012-2013 đó được nghiệm thu ngày 12 thỏng 3 năm 2014, Tờn đề
tài: “Nghiờn cứu xõy dựng hệ thống chuẩn quang thụng cú độ chớnh xỏc 1,5% dựng để hiệu chuẩn đo thử nghiệm quang thụng đốn LED”, chủ nhiệm đề tài: Cao Xuõn Quõn. Bản quyền và sỏng chế
Sỏng chế
1) Cao Xuõn Quõn và Vừ Thạch Sơn, “Phương phỏp chế tạo lớp phản xạ khuếch tỏn
cao bằng vật liệu BaSO4” (đó cú chấp nhận đơn hợp lệ).
2) Cao Xuõn Quõn, Vừ Thạch Sơn, Vũ Khỏnh Xuõn, “Hệ đo quang thụng”(đó cú chấp nhận đơn hợp lệ).
3) Cao Xuõn Quõn và Vừ Thạch Sơn, “Phương phỏp xỏc định quang thụng của COBLED cụng suất cao khụng sử dụng bộ ổn định nhiệt độ TEC”(đó nộp đơn và xem xột).
Bản quyền
1) Cao Xuõn Quõn, “Bài viết về quả cầu tớch phõn đường kớnh d=1m cú lớp phủ phản xạ khuếch tỏn R=98%, độ thăng giỏng R<1,5% trong vựng dải bước súng
108
2) Cao Xuõn Quõn, Vừ Thạch Sơn và Vũ Khỏnh Xuõn, “Bài viết về sử dụng quả cầu
tớch phõn cú đường kớnh d = 1m để đo quang thụng nguồn sỏng LED”. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3) Cao Xuõn Quõn và Vừ Thạch Sơn, “Bài viết về thực nghiệm chế tạo lớp phủ phản
xạ khuếch tỏn từ vật liệu BaSO4”.
4) Cao Xuõn Quõn và Vũ Khỏnh Xuõn, “Phần mềm hệ đo quang thụng
109
Tài liệu tham khảo
TIẾNG VIỆT
[1] Cao Xuan Quan, “Luminous flux-calibration procedure”, VMI-CP07, 2013.
[2] Cao Xuõn Quõn, Vũ Khỏnh Xuõn, Nguyễn Tuyết Nga và Vừ Thạch Sơn, " Nghiờn cứu tạo lớp phủ phản xạ khuếch tỏn cao từ vật liệu BaSO4 lờn trờn bề mặt trong quả cầu tớch phõn ứng dụng đo quang thụng LEDs”, Tạp chớ Nghiờn cứu Khoa học và Cụng nghệ quõn sự, số 31, 2014, pp150-155.
[3] http://ecchanoi.gov.vn/
[4] http://vi.wikipedia.org/wiki/Điốt_phỏt_quang.
[5] Phựng Hồ, Phan Quốc Phụ, Giỏo trỡnh vật liệu bỏn dẫn, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2008.
[6] Quan.C.X, Xuan.V.K, Nga.N.T, Mien.V.D and Son.V.T, “Evaluation of temperature and current effects on the optical properties of high power light emitting diodes in street lighting application”, Kỷ yếu hội nghị: Những tiến bộ trong Vật lý Kỹ thuật và Ứng dụng, Huế, 2014, pp469 - 473.
[7] TS. Ngụ Anh Tuấn, “Màu sắc: Lý thuyết và ứng dụng”, NXB Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, 2010.
[8] Vừ Thạch Sơn, Linh kiện bỏn dẫn và vi điện tử, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2004.
TIẾNG ANH
[9] Anders Thorseth, “Characterization, Modeling, and Optimization of Light - Emitting Diode Systems”, Dissertation, 2011.
[10] ANSI_ANSLG C78.377-2011: Specifications for the chromaticity of solid state lighting products, 2011, pp1 - 21.
[11] B.M. Song, B. Han, and J.H. Lee, “Optimum design domain of LED-based solid state lighting considering cost, energy consumption and reliability,” Microelectron. Reliab., vol. 53, no. 3, 2013, pp435 - 442.
[12] Budde, W. “Standards of reflectance”,Journal of the Optical Society of America”, Vol. 50, No. 3, 1960, pp217-220.
[13] Bureau International des Poidset Mesures, “The International System of Units (SI)”, Organisation Intergouvernementale de la Convention du Mốtre, 8 edition, 2006. [14] C. C. Miller and Y. Ohno, “Luminous Flux Calibration of LEDs at NIST”, Proc. 2nd
CIE Expert Symposium on LED Measurement, Gaithersburg, MD, 2001, pp45.
[15] C. Cameron Miller and Yoshi Ohno, “Luminous Flux Calibration of LEDs at NIST”, the 2nd CIE Expert Symposium on LED Measurement, 2001.
[16] CasimerDeCusatis, “Handbook of Applied photometry”, Spinger, 1998.
[17] CIE 127-2007, “Measurement of LEDs, Commission Internationale de I’Eclairage”,
Viena, Austria, 2007.
[18] CIE, “CIE 13.3 Method of measuring and specifying colour rendering properties of light sources, 1995.
110
[19] CIE, “CIE S 014-5/E:2009 CIE 1976 L*u*v* Colour Space and u’, v’ Uniform Chromaticity Scale Diagram”, Commission Internationale de L’Eclairage, 2009. [20] CIE, “The Measurement of Luminous Flux CIE Publ. No 84”, International
Commission on Illumination, Vienna, 1989.
[21] CIE,“CIE 1931. Cambridge University Press”, Cambridge., 1932. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[22] CIE. Colorimetry, official recommendations of the international commission on illumination, publication cie no. 15 (e-1. 3. 1).Bureau Central de la CIE, 4 Av. du Recteur Poincare, 75 Paris 16e, France, 1971.
[23] D.B.Judd, “A Maxwell triangle yielding uniform chromaticity scales”, J.Opt.Soc.Am,
1935, pp24-35.
[24] Dong-Hoon Lee, Seongchong Park, and Seung-Nam Park “APMP Supplementary Comparisons of LED Measurements,” Rep. Division of Physical Metrology, Korea Research Institute of Standards and Science ( KRISS), no. July, 2012, pp141.
[25] Donal A. Neamen, “Semiconductor physics and devices: basic principles third edition”, McGraw-Hill, New York, 2003.
[26] E. F. Schubert, “Doping in III-V Semiconductors”, Cambridge University Press,2005. [27] E. F. Schubert, “Light Emitting Diodes and Solid-State Lighting Solid-state lighting
Quantification of solid-state lighting benefits,” vol. 12180.
[28] E. Schubert, “Light-Emitting Diodes”, Cambridge University Press, 2006.
[29] E.B.Rosa and A.H.Taylor, “Theory, construction, and use of the photometric intergrating sphere”,Washington Government printing office, 1922.
[30] Energy Efficiency and Renewable Energy, “Solid-State Lighting Research and Development”, Multi-Year Program, 2014.
[31] Farhad Samedov, Murat Durak, “Realization of luminous flux unit lumen at National Metrology Institute of Turkey (UME)”, Optica Applicata, Vol.XXXIV, No.2, 2004, pp266-274.
[32] G. Brida, M. L. Rastello, F. Saccomandi, and F. Viarengo, “A combined method for measuring total flux and luminous intensity of LED”, Proc. CIE Expert Symposium on Advances in Photometry and Advances in Photometry and Colorimetry, Turin, Italy, 2008, pp128.
[33] G.B.Stringfellow, M.George, “High brightness light emitting diodes”, Academics press limited, 1997.
[34] G.Wyszecki and W.Stiles, “Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae”, Wiley New York, 1982.
[35] H. Wu, K. Lin, and S. Lin, “A study on the heat dissipation of high power multi-chip COB LEDs,” Microelectronics J., vol. 43, no. 4,2012, pp280–287.
[36] H. Wu, K. Lin, and S. Lin, “A study on the heat dissipation of high power multi-chip COB LEDs,” Microelectronics J., vol. 43, no. 4, 2012, pp280–287.
[37] http://vi.wikipedia.org/wiki/Photon/. [38] http://www.cob-led.com.
111 [40] http://www.cree.com/Led-components-and-modules/tools-and-support/tools. [41] http://www.iea.org/topics/energyefficiency/lighting/. [42] http://www.jaloxa.eu/resources/presentations/msc2012/docs/DEEAL4_Jacobs-Colour- 20121212.pdf. [43] http://www.labsphere.com
[44] http://www.Lextar.com/COB thermal management, Mar.2014. [45] http://www.lighting.philips.com/main/.
[46] http://www.nichia.com.
[47] http://www.Noribachi.com/ LED juntion temperature and lifetime, Nov.14, 2011. [48] http://www.osram.com/osram_com/.
[49] http://www.en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode. [50] http://www.www. lmt.de.
[51] I.Akasaki, H.Amano, K.Itoh, N.Koide and K.Manabe, "GaN based UV/blue light- emitting devices, GaAs and Related Compounds conference", Inst. Phys. Conf. Ser, 1992, 127:851.
[52] IESNA Testing Procedures Committee, “IES LM-79-80 Approved Method: Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting Products”, Illuminating Engineering Society, New York, 2008.
[53] J. Guild, “The colorimetric properties of the spectrum”, Philos. Trans. Roy. Soc.London, Ser.A, 230, 1931, pp149-187.
[54] J. Hovila, P. Toivanen, and E. Ikonen, “Realization of the unit of luminous flux at the HUT using the absolute integrating-sphere method”, Metrologia 41, 2004, pp407-413. [55] K. Lahti, J. Hovila, P. Toivanen, E. Vahala, I. Tittonen, and E. Ikonen, “Realiazation
of the luminous-flux unit using an LED scanner for the absolute integrating-sphere method”, Metrologia 37, 2000, pp595-598.
[56] KRISS, Report of measurement capabilities in photometry and radiometry, 2010. [57] Labsphere Inc., “A guide to integrating sphere theory and applications”,Labsphere.
North Sutton, NH, 1998.
[58] Labsphere, Inc. “Calibration spectral and luminous flux standards”,NIST-traceable Standards for Light Measurement System Calibration. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[59] Labsphere, Inc., Optical Calibration Laboratory, “Total spectral flux calibration