[논문]적색 양자점 필름을 이용한 백색 발광 다이오드의 연색성 개선에 대한 광학 시뮬레이션 연구

이기정; 홍승찬; 이정균; 고재현

doi:10.3807/kjop.2021.32.4.163

적색 양자점 필름을 이용한 백색 발광 다이오드의 연색성 개선에 대한 광학 시뮬레이션 연구
Optical Simulation Study of the Improvement of Color-rendering Characteristics of White Light-emitting Diodes by Using Red Quantum-dot Films 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.32 no.4, 2021년, pp.163 - 171

이기정 (한림대학교 나노융합스쿨, 나노융합기술연구소) , 홍승찬 (한림대학교 나노융합스쿨, 나노융합기술연구소) , 이정균 (한림대학교 나노융합스쿨, 나노융합기술연구소) , 고재현 (한림대학교 나노융합스쿨, 나노융합기술연구소)

초록
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조명에 사용되는 일반적인 백색 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드 위에 황색 형광체를 입힌 구조가 보편적이나 발광 스펙트럼상 짙은 적색 성분이 부족해서 조명의 연색성이 떨어지는 문제가 있다. 본 연구에서는 백색 발광 다이오드의 연색 특성을 개선하기 위해 적색 양자점 조명을 백색 조명의 확산판에 적용한 후 광학 시뮬레이션을 이용해 광구조를 최적화하고자 하였다. 양자점의 평균 자유 행정 및 확산판 내 TiO₂ 입자의 농도를 조절해 연색지수, 휘도 등 광특성을 조사했다. 대부분의 조건에서 연색지수는 90을 넘었고 이는 적색 양자점 필름의 적용이 일반적인 백색 발광 다이오드의 연색 특성을 개선하는 데 효과적인 방법임을 보여준다. 색좌표의 각도 의존성은 확산판과 조명 하단의 반사판 사이에 형성되는 광학적 공동 구조를 활용함으로써 제거할 수 있었는데 이는 공동 내 위치한 양자점 필름을 통한 빛의 다중 투과가 시야각에 따른 광경로의 차이를 줄였기 때문으로 해석된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Conventional white light-emitting diodes (LEDs) for lighting applications consist of blue LEDs and yellow phosphors, the spectrum of which lacks deep red. To improve the color-rendering characteristics of white LEDs, a red quantum-dot film was applied to the diffuser plate of LED lighting. The mean free paths of the quantum dots and the concentration of the TiO2 particles in the diffuser plate were adjusted to optimize the optical structure of the lighting. The color-rendering index (CRI) was greater than 90 for most conditions, which demonstrates that adoption of the red quantum-dot film is an effective way for improving the color-rendering properties of conventional white LEDs. The angular dispersion of color coordinates could be removed by utilizing the optical cavity formed between the diffuser plate and the reflector on the bottom of the lighting, where multiple passages of the light through the quantum-dot film reduced the differences in optical path length depending on the viewing angle.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Simulation model. (a) White LED lighting module considered for the simulation and (b) its three-dimensional simulation model. (c) Cross-sectional view of the simulation model showing the dimensions and the arrangement of each component.
그림 Fig. 2. Simulation input data. (a) Size distribution of the TiO₂ scattering particles embedded in the diffuser plate. (b) Absorption spectrum (triangle), emission spectrum (circle) and quantum yield (square) in the visible range.
표 Table 1. Dimensions of the components in the white LED lighting
표 Table 2. Arrangement of white LEDs, their dimensions and radiant flux
그림 Fig. 3. Emitting spectra without the red quantum dot film (circle) and with the quantum dot film attached on either the bottom (triangle) or the top (square) surface of the diffuser plate.
그림 Fig. 4. Dependence of (a) the luminance and (b) the normalized spectra on the mean free path of quantum dots.
그림 Fig. 5. Dependence of the color coordinates (a) x and (b) y on the mean free path of quantum dots.
그림 Fig. 6. Dependence of the two CRI values, (a) Ra and (b) Re, on the mean free path of quantum dots.
그림 Fig. 7. Dependence of (a) the luminance and (b) the normalized spectra on the concentration of the TiO₂ scattering particles embedded in the diffuser plate.
그림 Fig. 8. Dependence of the color coordinates. (a) x and (b) y on the concentration of the TiO₂ scattering particles embedded in the diffuser plate.
그림 Fig. 9. Dependence of the two CRI values, (a) Ra and (b) Re, on the concentration of the TiO₂ scattering particles embedded in the diffuser plate.
그림 Fig. 10. Angular dependence of the color coordinates x on the viewing angle: (a) four cases with two different MFPs, and (b) four cases with two different concentrations of the TiO₂ scattering particles.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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