Увеличение экстракционной эффективности светодиода применением пирамидообразного люминофорного слоя

Оруджев Т.Я., Абдуллаева С.Г., Джаббаров Р.Д.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Оруджев Т.Я., Абдуллаева С.Г., Джаббаров Р.Б. Увеличение экстракционной эффективности светодиода применением пирамидообразного люминофорного слоя // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 10. С. 83–89. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-10-83-89

Orudzhev T.Ya., Abdullaeva S.G., Dzhabbarov R.B. Increasing the extraction efficiency of a light-emitting diode using a pyramid-like phosphor layer [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2019. V. 86. № 10. P. 83–89. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-10-83-89

Ссылка на англоязычную версию:

T. Ya. Orudzhev, S. G. Abdullaeva, and R. B. Dzhabbarov, "Increasing the extraction efficiency of a light-emitting diode using a pyramid-like phosphor layer," Journal of Optical Technology. 86(10), 671-676 (2019). https://doi.org/10.1364/JOT.86.000671

Аннотация:

Повышение эффективности экстракции света является важной задачей, когда речь идёт о производстве мощных белых светодиодов с высоким световым потоком. В этой статье докладывается о разработке метода для повышения эффективности экстракции фотонов в светодиодах с люминофорным преобразованием. Представленный метод основан на том, что люминофорный слой, преобразующий спектр излучения светодиода, имеет трёхмерную структуру в виде пирамид, что позволяет утилизировать теряющееся внутри светодиода излучение, перенаправляя его на выход. Оптические и электрические параметры светодиодов, полученных с использованием такого метода, изучаются экспериментальным путём. Построена трёхмерная модель исследуемого светодиода в программе Solidworks. Было произведено моделирование с помощью трассировки лучей Монте-Карло в программе ZEMAX Opticstudio. Данные, полученные экспериментальным методом и методом симуляции были сравнены между собой.

Ключевые слова:

светодиод, эффективность экстракции, полное внутреннее отражение, люминофор

Коды OCIS: 230.0250, 260.3800, 080.2740, 220.2945, 220.4840

Список источников:

1. Gorrotxategi P., Consonni M., Gasse A. Optical efficiency characterization of LED phosphors using a double integrating sphere system // Journal of Solid State Lighting. 2015. V. 2. № 1. P. 14
2. Steigerwald D.A., Bhat J.C., Collins D M. et al. Illumination with solid state lighting technology // IEEE Journal of Selected Topics on Quantum Electronics. 2002. V. 8. № 2. P. 310–320.
3. Zheng Y., Stough M. White LED with high package extraction efficiency // Osram Sylvania Product Inc Central Research and Service Laboratory. 2008. V. 41. № 1. P. 26.
4. Narendran N. Improved performance white LED // Fifth International Conference on Solid State Lighting. Proceedings of SPIE 5941. 2005. P. 45–50.

5. Narendran N., Gu Y., Freyssinier-Nova J.P., Zhu Y. Extracting phosphor-scattered photons to improve white LED efficiency // Physica Status Solidi (a). 2005. V. 202. № 6. P. R60–R62.
6. Lin M., Ying S.P., Lin M.Y. et al. Ring remote phosphor structure for Phosphor-Converted White LEDs // Ieee Photonics Technology Letters. 2010. V. 22. № 8. P. 574–576.
7. Chen D., Xiang W., Liang X. et al. Advances in transparent glass–ceramic phosphors for white light-emitting diodes. A review // Journal of the European Ceramic Society. 2015. V. 35. № 3. P. 859–869.
8. Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., Fujimoto Y. Properties of transparent Ce:YAG ceramic phosphors for white LED // Optical Materials. 2011. V. 33. № 5. P. 688–691.
9. Chao W.H., Wu R.J., Wu T.-B. Structural and luminescent properties of YAG:Ce thin film phosphor // Journal of Alloys and Compounds. 2010. V. 506. № 1. P. 98–102.
10. Nyman M., Shea-Rohwer L.E., Martin J.E., Provencio P. Nano-YAG:Ce mechanisms of growth and epoxy-encapsulation // Chem. Mater. 2009. V. 21. № 8. P. 1536–1542.
11. Гвоздев С.М., Кущ О.К., Сафонов С.А., Холодилов В.И., Хухтикова В.А. Оценка энергоэффективности светового прибора и оптимизация конструктивных параметров // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 1. С. 75–81.
12. Липницкая С.Н., Мынбаев К.Д., Никулина Л.А. и др. Повышение эффективности вывода света из светодиодных модулей «Chip-On-Board»” // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 12. C. 45–52.
13. Lee S.J. Analysis of light-emitting diodes by Monte Carlo photon simulation // Applied Optics. 2001. V. 40. № 9. P. 1427–1437.