Color science and technology of novel nanophosphors for high-efficiency high-quality leds

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.