Color science and technology of novel nanophosphors for high-efficiency high-quality leds
Nanofosforların yüksek verimlilik yüksek kalite led uygulamaları için renk bilimi ve teknolojisi
- Tez No: 286296
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Günümüzde dünya enerji tüketiminin yaklaşık beşte biri yapay aydınlatma için kullanılmaktadır. Genel aydınlatma uygulamalarında bu enerji tüketimini düşürecek teknolojik devrimi hayata geçirebilmek için verimliliği ve kalitesi yüksek ışık yayan diyotların (LED) kullanımına geçilmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Ancak hedeflenen verimlilik seviyelerine ulaşabilmek için günümüz teknolojilerinin önemli zaafları vardır. Örneğin, fosfor tabanlı LED'lerin en büyük sorunları arasında kırmızı fosforların uzun dalgaboylarına uzanan ışıma spektrumları yer almaktadır. Bu derin-kırmızı bölgedeki ışıma, optik ışımanın aydınlatma verimliliğini (LER) önemli düzeyde azaltmaktadır. Bunlara ek olarak, fosfor tozlarının ışıma spektrumlarının kontrol edilemeyişi dikkatli spektrum ayarlanabilirliğini gerektiren yüksek kaliteli aydınlatma uygulamaları için sorun teşkil etmektedir. Bu noktada, kolloid kuantum noktacıkları ve çapraz zincirlenebilir polimer nanoparçacıklar spektrum kontrolüne izin vermelerinden dolayı var olan renk dönüştürücü malzemelere alternatif olarak öne çıkmaktadırlar. Bu tezde kuantum noktacık nanofosforlar kullanarak yüksek verimlilikte ve kalitede beyaz LED'leri teklif ediyor ve gösterimini yapıyoruz. Bu LED'lerin optik ışımanın aydınlatma verimliliği değerleri 380 lm/Wopt'den, renk dönüşüm indisleri ise 90'dan daha yüksek değerlere ulaşabilmekte; benzer renk sıcaklığı ise 4000 K'in altında yer almaktadır. Sadece Stock kaymasından kaynaklanan temel kaybın en az %15 olduğunu ve elektriksel aydınlatma verimliliğinin (LE) en yüksek 326.6 lm/Welect olabileceğini yine bu tezde gösteriyoruz. Bu da güç dönüşüm verimliliği açısından günümüzün en iyi mavi LED'leri kullanıldığında (%81.3), 265.5 lm/Welect seviyesinde bir elektriksel aydınlatma verimliğine denk gelmektedir. 100 ve 200 lm/Welect seviyesine ulaşmak için katmanlı kuantum noktacık filmlerinin verimliliklerinin sırasıyla %39 ve %79 olması gerekmektedir. Bu iç aydınlatma uygulamaları için yapılan çalışmaların yanında, diğer görme modları için de modelleme ve deneysel gösterimlerimiz yine bu tez içerisinde yer almaktadır. Son olarak, renk kontrolüne imkân veren konjüge edilmiş polimer nanoparçacıkların da ilk defa bir LED tasarımında kullanımını rapor ediyoruz. Bu tezdeki çalışmalarımızı göz önüne alarak, çalışmalarımızın nanofosfor temelli beyaz LED'lerin geliştirilmesi ve endüstrileşmesinde önemli katkıları olacağını ummaktayız.
Özet (Çeviri)
Today almost one-fifth of the world?s electrical energy is consumed for artificial lighting. To revolutionize general lighting to reduce its energy consumption, high-efficiency, high-quality light-emitting diodes (LEDs) are necessary. However, to achieve the targeted energy efficiency, present technologies have important drawbacks. For example, phosphor-based LEDs suffer from the emission tail of red phosphors towards longer wavelengths. This deep-red emission decreases substantially the luminous efficiency of optical radiation. Additionally, the emission spectrum of phosphor powders cannot be controlled properly for high-quality lighting, as this requires careful spectral tuning. At this point, new nanophosphors made of colloidal quantum dots and crosslinkable conjugated polymer nanoparticles have risen among the most promising alternative color convertors because they allow for an excellent capability of spectral tuning. In this thesis, we propose and present high-efficiency, high-quality white LEDs using quantum dot nanophosphors that that exhibit luminous efficacy of optical radiation ?380 lm/Wopt, color rendering index ?90 and correlated color temperature ?4000 K. We find that Stoke?s shift causes a fundamental loss >15%, which limits the maximum feasible luminous efficiency to 326.6 lm/Welect. Considering a state-of-the-art blue LED (with 81.3% photon conversion efficiency), this corresponds to 265.5 lm/Welect. To achieve 100 and 200 lm/Welect, the layered quantum dot films are required to have respective quantum efficiencies of 39 and 79%. In addition, we report our numerical modeling and experimental demonstrations of the quantum dot integrated LEDs for the different vision regimes of human eye. Finally, we present LEDs based on the color tuning capability of conjugated polymer nanoparticles for the first time. Considering the outcomes of this thesis, we believe that our research efforts will help the development and industrialization of white light emitting diodes using nanophosphor components.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of novel quinoxaline-based and thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione-based conjugated polymers and their applications in organic electronics
Özgün kinoksalin tabanlı ve tiyeno[3,4-c]pirol-4,6-diyon tabanlı konjuge polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve organik elektronikteki uygulamaları
ALİEKBER KARABAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
- Fabrication and characterization of novel membranes for battery separator applications
Pil seperatör uygulamaları için yenilikçi membran yapıların üretimi ve karakterizasyonu
UBEY AHMETOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Effect of ring size on benzimidazole acceptor unit on the properties of donor-acceptor-donor type monomers and their electrochromic polymers
Benzimidazol alıcı birim üzerindeki halka boyutunun elektron verici-alıcı-verici tip monomerler ve onların elektrokromik polimerleri üzerine etkisi
EMİNE GÜL CANSU ERGÜN
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET MUHTAR ÖNAL
PROF. DR. ATİLLA CİHANER
- Investigation of UV-VIS converters based on erbium-doped aromatic polyurethanes
Morötesini görünüre çeviren erbiyum katkılanmış poliüretanların incelenmesi
REYHANE KILCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. ALPHAN SENNAROĞLU
- Kuşelemede biyopolimer kullanımının kâğıdın basılabilirlik özelliklerine ve yağ emilimine etkisi
Investigating the effects of using biopolymer in paper coatings on printability and oil absorption
BİLGE NAZLI ALTAY
Doktora
Türkçe
2023
Bilim ve TeknolojiMarmara ÜniversitesiMatbaa Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM AYDEMİR
PROF. DR. ARİF KARADEMİR