Модернизация и исследование характеристик светодиода белого свечения для поверхностного монтажа

• Автор: Солдаткин, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ СВЕТОДИОДА 1О

1.1 Процесс генерации излучения в светодиоде

1.2 Процесс вывода излучения из светодиода 1

1.3 Метод получения белого цвета свечения светодиода

1.4 Люминофор для светодиода

1.5 Методы герметизации светодиода

1.6 Влияние температуры на характеристики светодиода

1.7 Современные светодиодные кристаллы

1.8 Срок службы светодиода

1.9 Стойкость светодиодов к воздействию быстрыми нейтронами
1.10 Методы измерения параметров светодиода 3
Постановка цели и задач диссертационной работы
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫВОДА СВЕТА В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТОДА ГЕРМЕТИЗАЦИИ СВЕТОДИОДА И ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ МАТЕРИАЛА ПОДЛОЖКИ КРИСТАЛЛА.
2.1 Моделирование вывода света из светодиода в зависимости от
метода герметизации
2.2 Моделирование процесса отвода тепла от активной области СД в 45 зависимости от материала подложки кристалла
Выводы из главы 2

ГЛАВА 3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПАРТИЙ
СД И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЗЛ Выбор люминофора в зависимости от его спектра возбуждения и
спектра излучения
3.2 Исследование двухуровневой технологии герметизации
3.3 Исследования зависимости силы света от прямого тока
3.4 Исследование влияния прямого тока светодиода на световую 62 отдачу и эффективность работы люминофора
3.5 Исследование влияния температуры на характеристики СД
3.6 Значения теплового сопротивления СД в зависимости от 66 материала подложки кристалла
Выводы из главы 3
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ СВЕТОДИОДОВ И СТОЙКОСТИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ОБЛУЧЕНИЕМ БЫСТРЫМИ НЕЙТРОНАМИ
4.1 Исследование срока службы образцов светодиодов в 70 зависимости от температуры активной области кристалла
4.2 Оценка стойкости образцов светодиодов к воздействию
быстрыми нейтронами
Выводы из главы 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения А - Акт внедрения ОАО «НИИПП»
Приложение Б - Акт внедрения ТУ СУР

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Полупроводниковая светотехника в настоящее время является одним из приоритетных направлений развития науки и техники на государственном уровне многих развитых стран.
Основным элементом полупроводниковой светотехники является светодиод (СД). Его достоинства: высокая световая отдача (до 250 лм/Вт), тогда как для ламп накаливания ~ 18 лм/Вт, а для компактных люминесцентных световая отдача ~ 80 лм/Вт; длительный срок службы СД порядка 80000 часов, что в 20 раз больше срока службы ламп накаливания и в 5 раз больше, чем компактных люминесцентных ламп. СД экологически безопасен, не требует специальных средств утилизации. Именно благодаря этим качествам светодиода полупроводниковая светотехника является одним из перспективных направлений развития освещения.
Конструкция для поверхностного монтажа обеспечивает полную автоматизацию как высокопроизводительного процесса изготовления СД, так и сборки светотехнических устройств с использованием СД.
В Российской Федерации повышение эффективности освещения включено в ряд основных мероприятий Федеральной программы энергосбережения.
Основными проблемами, связанными с развитием светодиодных технологий, являются повышение световой отдачи и надёжности СД. Ряд научных коллективов в России и за рубежом работают в данном направлении. В России известны МГУ им. М.В. Ломоносова, ФТИ им. Иоффе, ИФП им. А.В. Ржанова СО РАН, НИ ТГУ, НИ ТПУ, ТУСУР, ОАО «НИШ 111» и др. Производство светодиодов в России налажено в ЗАО «Светлана-оптоэлектроника», НИЦ ОЭП «Оптэл», ЗАО «Оптоган», ОАО «НИИПП», ОАО «Протон», ЗАО «ИФ Тетис» и др. Разработки люминофоров

(СД белого цвета свечения) (4,3±1,2) х Ю15 см'2, АПпСаМ (СД синего цвета свечения) (5,0±0,1) х Ю16 см'2. Видно, что стойкость СД белого свечения не намного отличается от стойкости СД синего свечения. Разница значений потока практически укладывается в рамки погрешности измерений.
Светодиоды синего и белого цвета свечения на основе нитрида галлия и его соединений являются достаточно стойкими к воздействию быстрых нейтронов, как показано в работах [79-82].
1.10 Методы измерения параметров светодиода
Основные энергетические и световые величины
В таблице 5 и 6 приведены характеристики, значения которых
характеризуют СД [83-86].
Таблица 5. Энергетические величины
Наименование Символ Единица измерения
Россия Система СИ Квантовый аналог
1 2 3 4
Поток излучения Ф, Вт Ж Np}/s (кол-во фотонов в секунду)
Энергия излучения ве Дж J Кп (кол-во фотонов)
Энергетическая сила излучения (сила излучения) ІЄ Вт/ср Ж/вг Ырг/вг-в (кол-во фотонов в телесном угле 1ср в секунду)
Поверхностная плотность потока излучения ме Вт/м 2 Ж/т2 Ыр/т2-$ (кол-во фотонов излучаемых с 1м 2 в секунду)