RU172493U1 - High Efficiency Light Emitting Multilayer Semiconductor LED - Google Patents
High Efficiency Light Emitting Multilayer Semiconductor LED Download PDFInfo
- Publication number
- RU172493U1 RU172493U1 RU2016142787U RU2016142787U RU172493U1 RU 172493 U1 RU172493 U1 RU 172493U1 RU 2016142787 U RU2016142787 U RU 2016142787U RU 2016142787 U RU2016142787 U RU 2016142787U RU 172493 U1 RU172493 U1 RU 172493U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- led
- multilayer semiconductor
- refractive index
- efficiency
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
Abstract
Полезная модель относится к оптоэлектронике. Высокоэффективный светоизлучающий многослойный полупроводниковый светодиод состоит из сапфировой подложки, многослойной полупроводниковой структуры, при этом в качестве верхнего слоя использована композитная структура из полиметилметакрилата с наночастицами серебра. Использование полезной модели позволяет увеличить эффективность выпускаемых светодиодов более чем в три раза. 4 ил.The utility model relates to optoelectronics. A highly efficient light-emitting multilayer semiconductor LED consists of a sapphire substrate, a multilayer semiconductor structure, and a composite structure of polymethyl methacrylate with silver nanoparticles is used as the upper layer. Using the utility model allows increasing the efficiency of the produced LEDs by more than three times. 4 ill.
Description
Полезная модель относится к оптоэлектронике и может быть использована для повышения эффективности цветных и белых выпускаемых в настоящее время светодиодов.The utility model relates to optoelectronics and can be used to increase the efficiency of color and white LEDs currently produced.
Эффективность светодиодов (lm/W) - величина, используемая для определения эффективности преобразования электрической энергии в свет.LED efficiency (lm / W) is a value used to determine the efficiency of converting electrical energy into light.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является светодиод на длине волны 460 нм [Luo Yi, Bai Yiming, Han Yanjun Han, Li Hongtao Li, et. al, “Light extraction efficiency enhancement of GaN-based blue LEDs based on ITO/ InxO ohmic contacts with microstructure formed by annealing in oxygen,” OPTICS EXPRESS 24, A797-A809, 2016], который обладает относительно небольшой эффективностью, что является существенным недостатком. Он состоит из сапфировой подложки, многослойной полупроводниковой структуры и верхнего слоя из оксида индия-олова (ITO). В данной полезной модели будет показано, что замена внешнего слоя ITO в цветных и белых светодиодах на композитный слой из полиметилметакрилата с наночастицами серебра в полимерной матрице (PMMA+Ag) позволяет более чем в три раза увеличить их эффективность.The closest analogue of the claimed utility model is an LED at a wavelength of 460 nm [Luo Yi, Bai Yiming, Han Yanjun Han, Li Hongtao Li, et. al, “Light extraction efficiency enhancement of GaN-based blue LEDs based on ITO / InxO ohmic contacts with microstructure formed by annealing in oxygen,” OPTICS EXPRESS 24, A797-A809, 2016], which has relatively low efficiency, which is a significant drawback . It consists of a sapphire substrate, a multilayer semiconductor structure and an upper layer of indium tin oxide (ITO). In this utility model, it will be shown that replacing the external ITO layer in color and white LEDs with a composite layer of polymethylmethacrylate with silver nanoparticles in a polymer matrix (PMMA + Ag) can more than triple their efficiency.
На фигуре 1 схематично показана схема предлагаемой полезной модели, которая может быть использована для трехкратного увеличения эффективности многослойных полупроводниковых светоизлучающих светодиодов. Структура включает в себя следующие конструктивные элементы: 1 - подложка из сапфира, 2 - многослойная полупроводниковая структура, 3 - слой PMMA+Ag. Будем считать, что оптические свойства многослойного светодиода определяются оптическими свойствами верхнего слоя (слой ITO), а свет под различными углами падает с внутренней стороны светодиода, рассматривая ее как полубесконечную среду с показателем преломления
Характерные отличия заявляемой полезной модели от указанного аналога заключаются в том, что отражательная и пропускательная способности внешнего слоя светодиода из материала PMMA+Ag не зависят от:The characteristic differences of the claimed utility model from the indicated analogue are that the reflectance and transmittance of the outer layer of the LED from PMMA + Ag material are independent of:
a) угла падения,a) angle of incidence
b) толщины слоя,b) layer thickness
c) длины волны в интервале от 400 до 1200 нм,c) wavelengths in the range from 400 to 1200 nm,
d) оптических свойств обрамляющих сред.d) optical properties of framing media.
Для получения слоев на различных поверхностях нами разработана технология пневматического распыления наносуспензии с наночастицами серебра [O.N. Gadomsky, N.M. Ushakov, Nanocomposite antireflection coating in the form of thick film and the method of its making Ru, 2456710 from 20.07.2012; V. E. Katnov, O. N. Gadomsky, S. N. Stepin., R.R. Katnova, Method of the making of the antireflection coating Ru, 2554608 from 27.06.2015]. Этот метод нанесения слоев значительно дешевле метода вакуумного напыления слоев, применяемого в настоящее время для производства светодиодов.To obtain layers on various surfaces, we have developed a technology for pneumatic spraying of nanosuspensions with silver nanoparticles [O.N. Gadomsky, N.M. Ushakov, Nanocomposite antireflection coating in the form of thick film and the method of its making Ru, 2456710 from 07/20/2012; V. E. Katnov, O. N. Gadomsky, S. N. Stepin., R.R. Katnova, Method of the making of the antireflection coating Ru, 2554608 from 06/27/2015]. This method of applying layers is much cheaper than the method of vacuum deposition of layers, currently used for the production of LEDs.
Обозначим через
Известно, что относительная эффективность светодиода имеет вид:It is known that the relative efficiency of the LED has the form:
где
Известно, что пропускательная способность
где
На фигуре 2 изображены пропускательная (a) и отражательная (b) способности композитного PMMA+Ag слоя в зависимости от угла облучения слоя светом со стороны активной области светодиода. Пунктирной кривой обозначена пропускательная способность слоя ITO. Толщина слоя ITO и композитного слоя равна
На фигуре 3 изображены пропускательная способность композитного PMMA+Ag слоя в зависимости от угла падения света со стороны активной области светодиода. Пунктирной линией обозначена пропускательная способность слоя ITO. Толщина слоя ITO и композитного слоя равна
Фиг. 4 поясняет смысл эффекта локализации фотонов на границе композитного PMMA+Ag слоя со случайным квазинулевым показателем преломления при падении потока фотонов из активной области светодиода на нижнюю границу композитного слоя. Это означает, что композитный слой PMMA+Ag фокусирует поток фотонов и на выходе из светодиода будет распространяться направленный поток фотонов.
Как видно из фиг. 2, 3, пропускательная способность светодиода достигает максимума, равного 87.5% при
Излучаемые светодиодом световые фотоны могут выходить во внешнюю среду в заданном телесном угле около 5-45°, при этом площадь внешней поверхности активной области в светодиодах равна
Принципиально иная физическая ситуация имеет место в светодиоде, где внешним слоем является композитный слой со случайным квазинулевым показателем преломления (PMMA+Ag). Внешней границей в светодиодах является граница 2-3 (фиг. 4). Фотоны из активной области падают под различными углами
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142787U RU172493U1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | High Efficiency Light Emitting Multilayer Semiconductor LED |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142787U RU172493U1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | High Efficiency Light Emitting Multilayer Semiconductor LED |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU172493U1 true RU172493U1 (en) | 2017-07-11 |
Family
ID=59498636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016142787U RU172493U1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | High Efficiency Light Emitting Multilayer Semiconductor LED |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU172493U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701468C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Transparent conductive oxide with gold nanoparticles |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456710C1 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Nanocomposite antireflection coating in form of thick film and method of making said coating |
US8912560B2 (en) * | 2011-06-14 | 2014-12-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
RU2554608C2 (en) * | 2013-07-01 | 2015-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Солар" | Method for producing anti-reflective coating |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016142787U patent/RU172493U1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456710C1 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Nanocomposite antireflection coating in form of thick film and method of making said coating |
US8912560B2 (en) * | 2011-06-14 | 2014-12-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
RU2554608C2 (en) * | 2013-07-01 | 2015-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Солар" | Method for producing anti-reflective coating |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701468C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Transparent conductive oxide with gold nanoparticles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim et al. | Light-extraction enhancement of GaInN light-emitting diodes by graded-refractive-index indium tin oxide anti-reflection contact | |
Zhu et al. | Nanostructured photon management for high performance solar cells | |
Greiner | Light extraction from organic light emitting diode substrates: simulation and experiment | |
TWI446018B (en) | Light extraction film and light emitting device using the same | |
CN206975244U (en) | Light guide plate, backlight module and display device | |
CN101567414B (en) | Light-emitting diode chip and manufacturing method thereof | |
TWI547750B (en) | Optical wavelength-converting device and illumination system using same | |
CN103069308A (en) | Silicon multilayer anti-reflective film with gradually varying refractive index and manufacturing method therefor, and solar cell having same and manufacturing method therefor | |
RU172493U1 (en) | High Efficiency Light Emitting Multilayer Semiconductor LED | |
CN104979457A (en) | Packaging material and packaging structure for packaging photoelectric device | |
TW201340341A (en) | Multiple light management textures | |
TWI544179B (en) | Wavelength-converting device and illumination system using same | |
TWI481084B (en) | Optical device and method for manufacturing the same | |
TW200718986A (en) | Optical configuration for generating polarization conversion | |
TWI476144B (en) | Method for preparing a periodic nanohole structure array and the use thereof | |
KR20160092635A (en) | Nano imprint mold manufacturing method, light emitting diode manufacturing method and light emitting diode using the nano imprint mold manufactured by the method | |
Das et al. | Optimization of nano-grating structure to reduce the reflection losses in GaAs solar cells | |
Dang et al. | Light-extraction enhancement and directional emission control of GaN-based LED with transmission grating | |
Das et al. | Analysis of incident light angles on nano-grating structure for minimizing reflection losses in GaAs solar cells | |
Minin et al. | All-dielectric asymmetrical metasurfaces based on mesoscale dielectric particles with different optical transmissions in opposite directions through full internal reflection | |
CN204989639U (en) | Optics beam splitting device | |
JP5962503B2 (en) | Substrate for photoelectric conversion element and photoelectric conversion element | |
CN105428493B (en) | A kind of GaN base LED and preparation method thereof | |
Santbergen et al. | Towards Lambertian internal light scattering in solar cells using coupled plasmonic and dielectric nanoparticles as back reflector | |
CN212907774U (en) | Periodic nano-structure LED with layered and gradually-changed refractive index |