Geri Dön

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

  1. Tez No: 286296
  2. Yazar: TALHA ERDEM
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    İngilizce

    2017

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ

  2. 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

    İngilizce

    2023

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ KILIÇ

  3. 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

    İngilizce

    2015

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET MUHTAR ÖNAL

    PROF. DR. ATİLLA CİHANER

  4. Investigation of UV-VIS converters based on erbium-doped aromatic polyurethanes

    Morötesini görünüre çeviren erbiyum katkılanmış poliüretanların incelenmesi

    REYHANE KILCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    PROF. ALPHAN SENNAROĞLU

  5. 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

    Türkçe

    2023

    Bilim ve TeknolojiMarmara Üniversitesi

    Matbaa Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEM AYDEMİR

    PROF. DR. ARİF KARADEMİR