Введение 12
1. Обзор литературы
1.1 Люминофоры на основе алюмоиттриевого граната 15
1.2 Светодиодные источники света с преобразованием излучения
на основе люминофоров 18
1.3 Светодиоды белого свечения на основе УФ кристаллов с люминофором 21
1.4 Механизмы переноса энергии возбуждения нано - микроразмерным частицам люминофора 23
2. Объекты и методы экспериментального исследования
2.1 Методы экспериментального исследования 29
2.2 Исследуемые люминофоры 31
3. Экспериментальные исследования спектрально-кинетических характеристик исследуемых люминофоров
3.1 Спектры возбуждения и люминесценции с использованием
различных источников фотовозбуждения 34
3.2 Кинетические характеристики затухания импульсной фотолюминесценции 40
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
4.1 Потенциальные потребители результатов НТИ 46
4.2 Оценка научного уровня исследования 47
4.3 Планирование научно-исследовательских работ 49
4.4 Определение ресурсной и финансовой эффективности исследования 60
Наиболее распространенные промышленные белые СИД создаются на основе полупроводниковых светодиодов синего или ультрафиолетового диапазонов длин волн, излучение которых полностью или частично используется для оптического возбуждения преобразователя длин волн. Преобразователи длин волн создаются на основе: люминофоров, полупроводников и красителей. Самыми распространенными материалами, используемыми в качестве преобразователей длин волны, являются люминофоры. Люминофоры отличаются высокой стабильностью, их квантовый выход часто близок к 100%. Наиболее распространенными основами люминофоров являются гранаты, в частности, алюмоиттриевый гранат Y3Al5O12 (YAG). В качестве оптически активных добавок применяются редкоземельные элементы, их оксиды и другие соединения. Недостатком YAG люминофоров является низкий индекс цветопередачи CRI. Современные белые СИД, изготовленные с помощью синего СИД и желтого люминофора характеризуются величиной CRI 70-80. Этого достаточно для использования в системах наружного освещения, но недостаточно для жилых помещений, где CRI должен быть 80-90. Для получения теплого белого цвета применяются смеси желтых и красных люминофоров либо люминофоров с широкополосным спектром излучения. Однако как использование смеси люминофоров, так и дополнительное введение менее эффективного, нежели YAG, красного люминофора приводит к уменьшению эффективности белого СИД. Основным недостатком белых СИД с УФ возбуждением являются сравнительно высокие энергетические потери (сдвиг Стокса) при преобразовании УФ излучения в белый свет, что приводит к низкой световой отдаче СИД такого типа. Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем RGB светодиоды (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. Основными недостатками белых СИД такого типа является низкая по сравнения с RGB-светодиодами светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора, трудность равномерного нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, сложность контролировать цветовую температуру. Также как и в случае с RGB-светодиодами необходимо решать проблему улучшения теплоотвода.
В последнее время отмечается значительный прогресс в использовании нанотехнологий для создания высокоэффективных белых СИД. Высокий квантовый выход, монохроматичность излучения, а также возможность варьирования длины волны люминесценции путём изменения размера наночастиц обуславливают интерес к полупроводниковым нанокристаллам как материалам для белых светодиодов. Коллоидные квантовые точки CdSe-ZnSe, используемые в качестве нанолюминофора, позволяют получить белый свет с координатами (0.33, 0.33) и CRI > 90.
Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них, в принципе, не проблема попасть в точку с координатами (Х=0,33, Y=0,33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе (как следствие, не контролируется цветовая температура); во-вторых, люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод.
Люминофоры на основе иттрий-алюминиевых гранатов являются наиболее распространенными в качестве преобразователей спектра в светодиодах с InGaN чипом. Люминофоры обеспечивают высокий выход преобразования излучения чипа в области 450 нм в видимое излучение, возможность получения нужного спектра люминесценции в видимой области спектра. К настоящему времени разработано множество различных люминофоров, обеспечивающих световую отдачу светодиодов до 160 лм/Вт и излучение с различными координатами цвета. Однако процессы возбуждения и люминесценции, природа центров свечения изучены недостаточно, что сдерживает совершенствование люминофоров.
В настоящей работе приведены результаты исследования группы близких по составу люминофоров с целью выявления зависимости спектральных характеристик излучения от вида оптического возбуждения.
Целями работы являются:
- Исследовать спектры фотолюминесценции промышленных полидисперсных люминофоров на основе гадолиний-иттрий алюминиевого граната, активированного церием с использованием различных источников возбуждения.
- Исследовать спектры возбуждения фотолюминесценции промышленных полидисперсных люминофоров на основе гадолиний-иттрий алюминиевого граната, активированного церием
- Исследовать кинетические характеристики затухания фотолюминесценции промышленных полидисперсных люминофоров на основе гадолинийиттрий алюминиевого граната, активированного церием
- Проанализировать полученные спектрально-кинетические характеристики
