Down-converting polymer composites and their white light applications

Abstract

Down-converting materials, which are luminescent materials that can emit at lower energies than their excitation energies, have been employed in a broad range of application area including phosphor-converted white LEDs, display technologies, solar cells, etc. In general, they can be obtained in the form powder or in dispersion. Therefore, to use them in an application, various methods such as spin coating can be applied or they can be prepared in the form of ceramic plate or polymer composite. In this thesis, we fabricate polymeric composite of some of these down-converting materials to use them in white light applications. In this sense, we have prepared these down-converting materials together with suitable polymers to form polymer/down-converting material composite in order to obtain free-standing film. Among those, polydimethylsiloxane was used in most of our applications especially the ones that involve inorganic downconverting materials. Second, polystyrene was employed to produce electrospun fibers in the case of when organic down-converting materials were used. After obtaining these composites in the form of free-standing film, we have focused specifically their use as color conversion layers over blue or UV LED chip to produce white light. The last part of the thesis describes our future prospects. We think that halide perovskites, which have high quantum yield, low cost, ease of synthesis, and wavelength tunability, can be promising materials in order to be employed as color conversion layer in white light applications. The details of these material systems, and their recent use in phosphorconverted white LED applications were summarized.

Aşağı-çevirici malzemeler, uyarıldıkları enerjiden daha düşük enerjilerde ışıma yapan ışıldayan malzemelerdir, fosfor-dönüşümlü beyaz LED, ekran teknolojileri, güneş hücreleri gibi geniş bir alanda kullanılmaktadırlar. Bunlar genel olarak toz veya ıslak olarak elde edilirler. Bu sebeple, bir uygulamada kullanmak için döndürmeli kaplama gibi yöntemler uygulanmalı veya seramik plaka ve polimer kompozit şeklinde hazırlanmalıdırlar. Bu tezde, beyaz ışık uygulamaları için kullanmak üzere bazı aşağıçevirici malzemelerin polimer kompozitlerini ürettik. Bu manada, kendi başına ayakta durabilen film elde etmek amacıyla bu aşağı-çevirici malzemeler uygun polimerler ile birlikte polimer/aşağı-çevirici malzeme kompozit olarak hazırladık. Bunlar içerisinden, ilk olarak, çoğu uygulamamızda özellikle inorganik aşağı-çevirici malzeme içerenlerde polydimethylsiloxane kullandık. İkinci olarak, organik aşağı-çevirici malzemelerin kullanıldığı durumlarda elektrospun lifleri üretmek için polistiren kullanılmıştır. Bu kendi başına ayakta duran kompozitleri elde ettikten sonra beyaz ışık üretmek için spesifik olarak bunların mavi ya da UV LED üzerinde renk dönüşüm katmanları olarak kullanımına odaklandık. Tezin son kısmı gelecek çalışma olasılıklarını betimlemektedir. Yüksek kuantum verimliliklerinden, düşük maliyetlerinden, kolay sentezlenmelerinden ve dalgaboyu ayarlanabilirliklerinden ötürü halojenür perovskite’ların beyaz ışık uygulamalarında renk dönüşüm katmanı olarak kullanılmalarının umut vaad ettiğini düşünüyoruz. Bu malzeme sistemlerinin detayları ve bunların son dönemlerde fosfordönüşümlü beyaz LED uygulamalarındaki kullanımları özetlendi.