PLASMON-ENHANCED WHITE LIGHT GENERATION IN PHOSPHOR BASED GAN LEDS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Waqas_Waseem_Thesis.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

من المتوقع ان تشهد تقنية الإضاءة المعتمدة على اشباه الموصلات انطلاقةً قويةً في الأعوام القليلة القادمة متجاوزة كافة تقنيات الإضاءة الأخرى وذلك بسبب خصائصها الفريدة والمتميزة. التحدي الأكبر لهذه التقنية هو أن تعطي ثباتا عاليا في لون الضوء الأبيض وشدة إضاءة اعلى. هذه الصفات تعتمد على كفاءة هذه الأجهزة في انتاج الضوء الأبيض من خلال عملية التحويل الضوئي الجزئي من الأزرق الى الأصفر والقائمة على استخدام المواد الفسفورية ومن ثمً مزج اللونين الأزرق والأصفر. تعرض هذه الرسالة نموذجا كهرومغناطيسيا كميا جديدا لدراسة أكثر أنواع اضاءة اشباه الموصلات انتشارا وتداولا في الأسواق. في هذه الدراسة تم التعبير عن عملية التحويل بين الضوء الأزرق والضوء الأصفر عن طريق ربط نموذج ديناميكية انتقال الالكترونات بين مجالات الطاقة في المواد الفسفورية ونموذج توليد ونقل الموجات الضوئية المعتمد على معادلات ماكسويل. تم استخدام طريقة FDTD العددية لحَلّ النموذجِ المزدوج بشكل عددي. استخدم برنامج المحاكاة الناتجَ في دِراسَة كفاءة التحويل الضوئي مع وجود تركيبات بلازمونية ناتجة عن وجود جسيمات الفضة النانوية ضمن المادة الفسفورية. واظهرت النتائج إمكانية رفع درجة التحويل الضوئي للون الأصفر مما يشير الى زيادة متوقعة في الضوء الأبيض الناتج.

English Abstract

White light emitting diodes (wLEDs) are on the brink of a breakthrough in general illumination, due to their unique properties as compared to conventional lighting sources. Up till now, the main challenges in white LEDs have been to realize high chromatic stability, high luminescence efficiency, and high color-rending index, which depend considerably on optical light conversion phenomena. The ability of phosphor material for wavelength down conversion has made it possible to explore the novel concepts in phosphor converted white LEDs. In this thesis work, a novel quantum coupled electromagnetic model of most commercially used phosphor Ce3+-doped Y3Al5O12 is proposed. The electron transition process is integrated using rate equations and the material dispersion and luminance saturation properties are incorporated using Lorentzian and Weibull distribution functions in the proposed model, respectively. Finite Difference Time Domain method (FDTD) is used to numerically solve the coupled model. The resulting FDTD simulator is utilized to study the dynamics of structures consisting of phosphor layer coated on the GaN LED. It is also applied to investigate plasmonic structures for enhanced white light conversion in GaN LEDs. It is found that white light conversion is enhanced significantly via localized surface plasmon resonance by embedding the silver rectangular array in phosphor layer and also coating the polystyrene doped silver rectangular array on surface of yellow phosphor converted GaN LEDs.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Physics Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Alsunaidi, Mohammad A.
Committee Members:	Al-Jamid, Hussain Ali and Gondal, Mohammad A.
Depositing User:	AHMED WAQA WASEEM (g201105190)
Date Deposited:	04 Jun 2014 07:30
Last Modified:	01 Nov 2019 15:42
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139268