- 文献综述(或调研报告):
量子点白光LED 器件:
直径在1~10nm的半导体纳米晶体常被称作“量子点”(Quantum dots,QDs)[7]。量子点通常是由Ⅱ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的半导体纳米颗粒。由于存在量子限域效应[8],量子点通常表现出异于相应体相材料和其他分子材料的独特物理和化学性质。量子点在受到一定能量的光激发后可发出荧光,波长可通过改变量子点的尺寸来进行调节,并且具有颜色可调谐、宽色域、高光学效率等优点,在下一代显示器中具有广阔的应用前景。[3]比如光致发光量子点微结构阵列,可以用于柔性/弯曲液晶显示器(LCDs)的背光源模块(BLM)。[4]
量子点白光器件的制备主要有两大途径,[10]一种是电致量子点白光器件,另一种则是基于蓝光LEDs芯片的光致转换器件。对于电致量子点白光器件,由于目前优质性能的蓝光量子点材料的制备比较困难以及电致器件中量子点之间的能量传递机制研究还未透彻,所以目前电致白光量子点器件整体性能不高。但是光致转换量子点白光器件解决了这一系列问题,且器件整体性能较高。制成白光LED最有效和经济的结构是使用蓝色的InGaN LED加上黄色的荧光粉(YAG)的混合光。基于红、绿、蓝(RGB)三基色InGaN LEDs使白光具有极佳的色域。[9]目前显示背光技术中使用最多的材料CdSe,主要是用核壳结构以及合金化手段来提升 CdSe 量子点发光效率和稳定性。[15]第一次将 CdSe 量子点应用到46英寸的液晶显示器背光的研究中,所使用的 CdSe 量子点就是合金化结构和多壳层的核壳结构。在Ⅱ ~ Ⅵ族的 CdSe 量子点体系中,材料的半峰宽在 30 ~ 50 nm 之间,在精细的合成条件与结构的控制下,绿光量子点半峰宽可以小于 30 nm。与此同时,材料的荧光量子产率逐步提升,已经接近 100%。[13]
另一方面,由于白光 LED 不是均匀发光,所以白光 LED 在空间色温分布上还是存在着不均匀的情况。为了减少人们对于色温分布不均匀造成的不舒适感,提高白光 LED 的品质,改善白光 LED 的色温分布均匀性非常必要。[11] 可以通过封装来改善,在模拟的基础上,进行实验验证,证明了这种新型的封装结构能够有效地改善白光 LED 的空间色温分布均匀性。在光强自适应封装结构的基础上,提出了一种基于光强自适应的新型曲面封装优化结构。
自由曲面透镜设计:
自由曲面光学的算法主要有剪裁法、SMS法、基于能量守恒微分方程的非连续透镜等设计方法等。[6] 对点光源来说,一般采用剪裁法和映射法;对扩展光源,一般采用 SMS 法;对能量的重新分配或光束的整形,一般采用变分法和映射法。[14]下面就几种方法做简单介绍:
1.剪裁法:
基本思路:根据目标面的照度分布和光源特性建立一个关于光学面形的非线性偏微分方程组,通过解这个微分方程组得到光学面形。
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