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1. 研究目的与意义(文献综述)
当前全球生态破坏、环境污染、能源短缺等问题突出,能源成本日益增长。据统计,目前照明用电占全球总用电量的20%,造成的二氧化碳排放量占总排放量的8%。传统白炽灯通过高温热辐射发光,其能耗高、发光效率低,只有5%的能量可转换为可见光,其余部分都以热辐射形式耗散。而荧光灯中含有汞,对环境及人体健康产生危害。在这样的背景环境下,发展高效、节能、环保的新一代照明技术意义重大。
发光二极管(light emitting diode,简称led)是一种固态的电致发光半导体器件,利用电子与空穴的带间跃迁辐射复合来发光,其核心部分是p-n结。1962年,n. holonyak等人通过气相外延在gaas衬底上生长异质结,成功研制出第一支可见光led,led开始逐渐步入大众的视野。在接下来的几十年里,led被广泛作为数字指示灯和信号灯使用。20世纪90年代,高亮度ingan基蓝光led的研制取得突破性进展,标志着led正式进入照明领域。与白炽灯、荧光灯等传统光源相比,白光led结构紧凑、发光效率高、响应时间短、可靠性高、使用寿命长、能耗低。利用半导体照明方案取代传统照明方案,每年至少可节约1000 tw的能耗,节省1400亿美元,减少5.8亿吨二氧化碳排放量。同时led中不含汞等重金属元素,不会对自然环境造成危害。在节能减排和低碳经济理念的驱动下,半导体照明产业正在快速发展。
2014年至2019年,半导体照明市场规模由223亿美元增长到650亿美元,年复增长率为23%。由于led照明在推动经济发展方面拥有巨大潜力,世界各个国家和地区相继推出一系列半导体照明发展规划和部署,投入大量资源发展当地半导体照明产业,比如美国的“国家半导体照明计划”、韩国的“氮化镓半导体开发计划”、日本的“21世纪光计划”、欧洲的“彩虹计划”和“固态照明研究项目”、国内的“国家半导体照明工程”、台湾地区的“次世纪照明光源开发计划”等。目前led已经广泛用于室内照明、室外照明、显示器背光源、聚光灯、汽车前大灯、景观灯等领域,成为人类日常生活中重要的组成部分。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:1)制备具有不同腔体深度的三维陶瓷基板;2)配置不同浓度的荧光粉胶;3)研究封装结构与工艺对白光led性能影响。
材料表征: 利用trace pro仿真软件和积分球来模拟和测试不同白光led样品的发光效率、色温和显色指数等光学参数。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。拟定技术方案,并完成开题报告。
第4-9周:按照拟定的设计方案,制备具有不同参量的led样品,并进行实验,根据实验现象对方案进行适当调整。
第10-12周:对样品进行分批测试,采用trace pro仿真软件和积分球分析led光学性能变化。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]liu z , liu s, wang k, et al. status and prospects for phosphor-based white led packaging[j]. frontiers of optoelectronics, 2009, 2(2):119-140.
[2]ye s , xiao f , pan y x , et al. phosphors in phosphor-converted white light-emitting diodes: recent advances in materials, techniques and properties[j]. materials science engineering r: reports, 2010, 71(1):1-34.
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