T E L K O MN I K A  T el eco m m u n i ca t i o n ,  C o m p u t i n g ,  E l ect ro n i cs  a n d  C o n t ro l   Vo l .   1 9 , N o .   5 O ct o b er   202 1 , p p 166 5 ~ 1672   I S S N :  1693 - 6930,  a c c r e di t e d F i r s t  G r a de  by K e m e nr i s t e kdi kt i ,  D e c r e e  N o:  21/ E / K P T / 2018   D O I :  10. 12928/ T E L K O M NI KA. v 1 9 i 5 . 15024     1665       Jou r n al  h om e page ht t p: / / j our nal . uad . ac . i d/ i nde x . php/ T E L K O M N I K A   T he a p pl i ca t i o n  o f  C a 5 B 2 S iO 10 : E u 3 a n d  YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , M n 2 in   dua l - l a y e r r em o t pho s p ho t o  en ha n ce l u m e n o u t p ut  a n co l o q u a lit y   of   W L E D s       P ha n X ua n L e ,  L e  H ung  T i e n   F a c ul ty of   En gi ne e r i ng,  Va n L a ng U ni ve r s it y,   Ho C h i M inh   C it y,   Vie t Na m       A rt i cl In f o     AB S T RACT   A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   D e c  19,  2019   R ev i s ed   J ul  18,  2021   A ccep t ed   A ug 5,  2021       Th is s tu dy   pr op ose s   a  dua l - la ye r  r e m o te  ph os ph or  s tr u c tur e ,  c om pr i se d of  a   gr e e n or  a  r e ph os ph or  la ye r  a nd a  ye ll ow Y AG :C e 3+   p ho sp hor  la ye r ,   t e nha nc e  c o lor  r e nde r in g i nde x ( C R I )  a n d c o lor   qua li ty  s c a l e   (C Q S) o wh it e   lig ht - e m i tt in g dio de ( W LED s ) .  The  ph os ph or s u se d i n  t his s tu dy a r e  gr e e n   pho sp ho r  YA l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , M n 2+   a n d r e d ph os ph or  C a 5 B 2 S i O 10 :E u 3+ .  B e side s,   the  a pp lie d WL ED s tr uc tur e  ha s the  c o lor  te m pe r a t ur e  of  850 0 K.  The  st ud y   de m o ns tr a te s the  ide a  of  pla c i ng a  gr e e n ph os ph or  YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , M n 2+   o r   red  Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3 p ho sp hor  la ye r  o n t he  ye ll ow  ph os pho r  Y AG :C e 3+   o n e Af te r   tha t,  t he  s ui ta b le  c onc e ntr a ti on  of  C a 5 B 2 Si O 10 :E u 3+   r e su lt in g in the   hig he st  c ol or   q ua l it i de te r m i ne d.  The  ob ta i ne d r e su lt s ho we d tha t   Ca 5 B 2 S i O 10 :E u 3+   is a dva nta ge o us t o C R I  a nd C QS .  P a r ti c ula r ly,  the  va l ue s of   C R I   a nd  C QS   inc r e a se f ol lo wi ng   t he   gr ow th   of   C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   c onc e ntr a ti on,  d ue  t o t he  r i se  i n r e li gh t c om po n e nt s in si de  WL E D’ s   pa c ka ge s.  M e a n wh ile ,   the   lum in ou s f l ux  is  be ne f i te d  by  the  a dde d gr e e n   Y Al 3 B 4 O 12 :C e 3+ , M n 2+   ph os ph or .   Howe ve r ,  the r e  a r e   de c r e a se in l um e n   out pu t a n d c ol or  qua li ty w he n the  c o nc e n tr a t io ns of   C a 5 B 2 S i O 10 :E u 3+   a nd  Y Al 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , M n 2+   r i se   ove r   the  c or r e s po nd in g l e ve l s.  Th is r e su lt  i s   pr o ve d v ia  u si ng M ie - sc a tte r in g t he or y a n d L a m be r t - B e e r ' s la w.  I sh or t,  t he   f in di ngs  of   the   r e se a r c h pa pe r   a r e   va l ua b le  r e f e r e nc e f or  hi gh - l ig ht - qu a li ty  W L ED f a br ic a ti on.   Ke y wo r d s :   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   Co l or  qua l i t y   L um e n out put   Mi e - s cat t er i n g  t h eo r y   W LE D s   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   T his  is  a o pe ac c e s ar tic le   u nde the   CC  B Y - SA   lic e n se .     C or r e s pon di n g A u t h or :   P ha n X ua n L e   F a c ul t y of   E ngi ne e r i ng   V a n L a ng U ni ve r s i t y   N o.  45 N guye n  K ha c  N hu S t r e e t ,  H o  C hi  M i nh C i t y,  V i e t na m   E m a i l :  l e . px@ vl u. e du. vn       1.   I NT RO DUC T I O N   T he s e  da ys ,  t he  c onve nt i ona l  l i ght  s our c e  i s   not  a bl e  t o m e e t  t he  r e qui r e m e nt s  of  m ode r n   a ppl i c a t i ons .  T hus ,  t he  f ou r t h - ge ne r a t i on l i ght  s ou r c e  c a l l e d phos phor - c onve r t e d w hi t e  l i ght - e mittin g  d io d e s   ( pc - W L E D s )  i s  us e d a s  a n a l t e r na t i ve  w hi c h c a n br i ng be t t e r  pr os pe c t s  i n l i ght i ng  s ol ut i ons  [ 1] .  I t s   a ppl i c a t i ons  ha ve  s pr e a d out  i n  m a ny  di f f e r e nt  a s pe c t s  of  hu m a n l i f e ,  i nc l udi ng  l a nds c a pe ,  s t r e e t  l i gh t i ng,  a nd   ba c kl i ght i ng.  H ow e ve r ,  w hi t e   l i ght - e mittin g  d io d e s   ( LE D s )   d e v e lo p me n t is  s till  r e s tr ic te d  d u e  to  th e   i ne f f i c i e nt  l i gh t  e xt r a c t i on  a nd  i nhom oge ne ous  a ngul a r - d ep en d en t  co r r el at ed  co l o r  t em p er at u r e [ 2 ] .   T h e r e f o r e ,  to  b e  a b le  to   me e t th e  r is in g  d e ma n d   o f  th e  il lu min a tio n  ma r k e t ,  i t is  e s s e n tia l to  ma k e  f u r th e r   br e a kt hr oughs  i n l um i nous  e f f i c i e nc y a nd c ol o r  q u a l i t y [ 3] .  N ow a da ys ,  t he  m os t  popul a r  a ppr oa c h t ge ne r a t e   w hi t e  l i ght  i s  t o  c om bi ne  ye l l ow  l i ght s  c onve r t e d   by r e d  phos phor s  w i t h  bl ue  l i ght s  e m i t t e d  f r om  L E D  c hi p .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN :   1693 - 6930   T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l Vo l .   1 9 , N o 5 O ct o b er   2021 :    1665   -   1672   1666   I n a ddi t i on ,  how  phos phor  l a ye r s  i n  t he  L E D  pa c ka ge  a r e  a r r a nge d p l a ys  a n i m por t a nt  r ol e   t h at  a f f ect s  t h l um i nous  e f f i c i e nc y,  e s pe c i a l l t he  c ol o r   r e nde r i n g i nde x  [ 4 ] - [ 8 ] .  T he r e  ha ve  be e m a ny c om m on   phos phor   c oa t i ng m e t hods  a ppl i e d  f o r  L E D s  pr oduc t i on  i nc l udi ng di s pe ns i ng c oa t i ng  a nd c on f or m a l  c oa t i ng  [ 9 ] [ 10] .   H ow e ve r ,  t he  c ol or  qua l i t y p r ovi de d by  t he s e  s t r uc t ur e s  i s  not  hi gh.   T he  c a us e  i s  t ha t  t he  l i ght  c onv e r s i on of   phos phor  m a t e r i a l  de gr a de s  due  t o t he  di r e c t  c on t a c t  of  ye l l ow  l i ght - e m i t t i ng phos phor  w i t h t he  L E D  c hi t h at  cau s es  t h e t em p er at u r e at  t h ei r  i n t er f ace t o  i n cr eas e.  T h u s ,  a  h e a t r e d u c tio n  a t th a t ju n c tio n  is   e s s e n tia l   a nd pot e nt i a l  t o  e nha nc e  t he  pe r f o r m a nc e  of  phos phor s  a nd pr e ve nt  t he m  f r om  t he  i r r e ve r s i bl e  de s t r uc t i on.  I n   va r i ous  s t udi e s ,  t he  r e m ot e  phos phor  s t r uc t ur e  i s  c onf i r m e d t o ha ve  t he  a bi l i t y o f  r e duc i ng t he  he a t  e f f ect   be c a us e  t he  phos phor  l a ye r  i s   s ep ar at ed  f ar  f r o m  t h e L E D  ch i p - h eat  s o u r ce.  S p eci f i cal l y ,  an  ap p r o p r i at e   di s t a nc e  be t w e e n t he  phos phor  l a ye r  a nd  t he  L E D  c hi p c oul d c r e a t e  a  l i m i t a t i on i n  t he  ba c ks c a t t e r i ng a nd   c ir c u la tio n  o f  lig h t in s id e  th e  L E D s .   T h e r e f or e ,  w e  c a n c ont r ol  t he  he a t  o f  L E D  by a ppl yi ng  t hi s  m e t hod,  a nd  t he n i m pr ove  l um i nous  out put  a nd w hi t e - l i ght  c hr om a t i c i t y of  L E D s  [ 11 ] - [ 16] .  T hough  i n  t e r m s  o f  r e gul a r   l i ght i ng,   t hi s  r e m ot e  phos phor  s t r uc t ur e  i s  a n opt i m a l  s ol ut i on,   i t  c a nnot  c om pl e t e l y  f u l f ill th e  s p e c if ic a tio n s   of  m a ny ot he r  i l l u m i na t i on a ppl i c a t i ons ,  l e a di ng  t o a  ne e d of  f a br i c a t i ng t he  ne xt  ge ne r a t i on  of  L E D .  T o   a c c om pl i s h t ha t  pur pos e ,  t he r e  a r e  s e ve r a l  a dva nc e d r e m ot e  phos phor  s t r uc t ur e s  pr opos e d t o  r e duc e  t he  l i ght   s cat t er i n g  b ac kw a r d t o t he  c hi p a nd i m pr ove   t he  l um i nous  e f f i c a c y.   T he  l i ght   f r om   t he  L E D  c hi p c a n be   r e di r e c t e d t o  t he  L E D s  s ur f a c e  by us i ng  a n  i nve r t e d c one  l e ns  e nc a ps ul a nt  c om bi ni ng  w i t h  a  s ur r oundi ng   r i ng  r e m ot e  phos phor  l a ye r .  M or e ove r ,  t he y c a n   r e duc e  t he  l i ght   l os s  i ns i de  L E D  w hi c h oc c ur s  d ue  t o  t he   i nt e r na l  r e f l e c t i on [ 17 ] .  B e s i de s ,  a s  m e nt i one d i n a not he r  s t udy,  hi gh a ngul a r  c or r e l a t e d c ol or  t e m pe r a t ur e   uni f or m i t y  a nd be t t e r  c ol o r  s t a bi l i t y c a n be  a c hi e ve d w i t h a  pa t t e r ne r e m ot e  phos phor  c onf i gu r a t i on  ha vi ng  c l e a r  z one  i n t he  pe r i m e t e r  a r e a  t ha t   i s  not  c oa t e by phos phor  on t he  s ur r oundi ng s ur f a c e  [ 18] .  A dd i t i ona l l y,   i n a  f a r  f i e l d pa t t e r n ,  t he  pa t t e r ne d s a pphi r e  s ubs t r a t e  us e d i n t he  r e m ot e  phos phor  s t r uc t u r e  c a n br i ng m uc h   h i g h er  co r r el at ed  co l o r  t em p er at u r e  hom oge ne i t y t ha i n a  c onve nt i ona l  pa t t e r [ 19 ] - [ 22] .  T he n,  t he     dua l - l a ye r  r e m ot e  phos phor  i s  pr opos e d t o a c c om pl i s h t he  i m pr ove m e nt  of  t he  l i ght  ou t put  of  L E D s .   P r e vi ous   s t udi e s  w or ki ng on  t hi s   f oc us e d on  t he  e nha nc e m e nt  of  c ol or  hom oge ne i t y  a nd  l um e n   out put  o f  W L E D s  bui l t   w i t h dua l - l a ye r  r e m ot e  phos phor  s t r uc t ur e .  H ow e ve r ,  t he  W L E D  pa c ka ge s  s t udi e d i n  t he s e  r e s e a r c h pa pe r s   us e  s i ngl e   L E D  c hi p a nd ha ve  l ow  c ol or  t e m pe r a t ur e s ,  w hi c h m e a ns  t he i r  r e s ul t s  a r e  not  pr a c t i c a l  w he a ppl yi ng f or  t he  W L E D s  w i t hi gh c ol or  t e m pe r a t ur e  be c a us e  of  t he  c om pl i c a t i on i n i m pr ovi ng t he i r  opt i c a l   pa r a m e t e r s .  I n  a ddi t i on t o  t ha t ,  t he  c om pa r i s on  a m ong t he  r e s ul t s  of  us i ng di f f e r e nt  dua l - l a ye r  phos phor   c onf i gur a t i ons  ha s  not  be e n  m e nt i one d  i n  a ny s t ud y be f or e .  T hus ,  m a nuf a c t u r e r s  m ay  f ace  m an y  o b s t acl es  i n   s e l e c t i ng a  s ui t a bl e  s t r uc t ur e  t o i m p r ove  t he  c ol or   qua l i t y or   l um i nous  e f f i c i e nc y o f  t he i r  W L E D  p r od uc t s .   A c know l e dgi ng t he  di f f i c ul t i e s ,  t hi s  a r t i c l e  w i l l  p r opos e  t w o d i f f e r e nt  dua l - l a ye r  r e m ot e   phos phor   s t r u ct u r es  t o  en h a nc e  t he  c ol or  qua l i t y  a nd  l um e n e f f i c a c y  of  W L E D s  ha vi ng  hi gh  c ol or  t e m pe r a t ur e  a t     8500 K .  T he  pa pe r  us e s  t w o  ki nds  of  phos phor  l a ye r  t o  a c hi e ve  t he  goa l ,  one  i s  t he  gr e e n  phos phor  l a ye r  o f   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a nd  t he  ot he r  i s   t he   r e d C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   pho s phor  l a ye r .  T he   pu r pos e   of  us i ng  t he   gr e e n phos phor  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   i s   t o i nc r e a s e  t he  gr e e n l i ght  c om pone nt  i n W L E D s  t i nc r e a s e   l um i nous  f l ux ,  w hi l e  t he  r e d  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   ph os phor   w i l l  he l p t o r i s e  t he  r e d l i ght  c om pone nt  a nd t he i n cr eas c ol or  r e nde r i ng  i nde ( CRI )   a nd  co l o r  q u al i t y  s cal ( CQ S )   a s  a  r e s u lt.  I n  a d d itio n ,  t h e  a r tic le   in c lu d e s  a  d e ta il c h e mic a l c o mp o s itio n  o f  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   a n d  YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   as  w el l   as  a s p eci f i c om pa r i s on be t w e e n t he  e f f e c t s  on  t he  opt i c a l  p r ope r t i e s  of  W L E D s  be t w e e n t he s e  t w r e m ot e  p hos phor   l a ye r  s t r uc t ur e s .  F r om   t he  r e s ul t s  de m ons t r a t e d i n   t he  pa pe r ,  bo t h C R I  a nd  C Q S  s how  a n i m p r ove m e nt  w i t t he  a ddi t i on of  phos phor  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+ .  H o w ev er ,  t h er e i s  a s h ar p  d ecr eas e i n  t h e w h i t e - lig h t c h r o ma tic ity   an d  l u m i n es cen ce ef f i ci en cy  o f  WL E D s  w h en  t h e co n cen t r at i o n s  o f  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a n Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   e xc e e d t he  l i m i t  a m ount .  T he r e f or e ,  i t  i s  i m po r t a nt  t o  de t e r m i ne  a ppr opr i a t e  c onc e nt r a t i ons   of  t he s e  t w o phos phor s  t o  a voi d t ha t  s i gni f i c a nt  r e duc t i on.  B e s i de s ,  t he r e  a r e   t w o di f f e r e nc e s  w e  c a c onc l ude   f r om  t he  r e s ul t s  of  t he   r e s e a r c h w i t h t he  pr e s e nc e  of  t he  r e d or  g r e e n phos phor  l a ye r  a bove  t h e  ye l l ow   phos phor  l a ye r  of  Y A G : C e 3+   i n t he  pa c ka ge .  F i r s t ,  t he  i nc r e a s e  of   t he  bl ue  o r  r e d  l i ght  c om pone nt  c o nt r i but e s   t o t he  gr ow t h  of  t he  s pe c t r um  of  w hi t e  l i ght ,  w hi c h i s  t he  m a i f a c t or  de t e r m i ni ng  t he  e nha nc e m e nt  of  t he   c ol or  hom oge ne i t y .  S e c ond ,   t he  s c a t t e r i ng  a nd t r a ns m i s s i on of  l i ght s  i n   W L E D s  a r e  n o t  c o mp a tib le  w ith  th e   c onc e nt r a t i on of  a dde d phos phor s .   I n o t he r  w or ds ,  t he s e  l i ght  p r ope r t i e s  a r e  i n  i nve r s e  p r opor t i on t o  t he   t r e nds  of  phos phor  c onc e nt r a t i ons .  T hus ,  t o  ge t  t h e  be t t e r  l um e n  e f f i c a c y of  W L E D s ,  f i ndi ng a n a p pr opr i a t e   va l ue  of   phos phor  c onc e nt r a t i on  i s  a l s o a not he r  c r u c i a l  pa r t  of  t hi s   r e s e a r c h .       2.   P RE P ARAT I O N   T h e r ed  C a 5 B 2 Si O 10 :E u 3+   an d  g r een  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   phos phor  c om pos i t i ons  a r e  i ndi s pe ns a bl e   pa r t s  of  t hi s   r e s e a r c h.  S o,  i n o r de r  t o  ha ve  t he  be s t  phos phor  l a ye r s  t ha t  c a n gi ve  t he  e xa c t  r e s ul t s ,  w e  ne e d t o   ha ve  t he  phos phor  m a t e r i a l  w e l l - p r ep ar ed .   T he  c om pos i t i on of  r e d  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor  i nc l ude s     4   di f f e r e nt  i ng r e di e nt s ,  a s  l i s t e d i n T a bl e  1.   T he  p r oc e s s  t o ge t  t hi s  r e d phos phor  i s  a  3 - st a g e - f i r i ng pr oc e s s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l         T he  appl i c at i on of  C a 5 B 2 Si O 10 :E u 3 and Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   ( P han X uan  L e )   1667   B e f o r e  s ta r tin g  th e  f ir s t s ta g e ,  a ll  th e  in g r e d ie n ts  mu s t b e  mix  b y  d r y  mil lin g  o r  g r in d in g  to   c r e a te  a   hom oge ne ous  m i xt ur e .  T he n,   f i r e  t hi s  m i x t ur e  i n   ope n qua r t z  boa t s  a t  1100   0 C  f or  a n hour .  A f t e r  1  hour  i s   ove r ,  t a ke  t hi s  m i xt ur e  out  a nd  pow de r i z e  i t  by  us i ng t he  m i l l i ng  m e t hod .  N e xt  i s  t he  s e c ond s t a ge   of   f i r i ng .   T he  pow de r i z e d pr oduc t  i s   f i r e d a ga i n  i n ope n  qu a r t z  boa t s  w i t hi n 1  hour  a nd a t   t he  t e m pe r a t u r e  of   1200   0 C W he n t hi s  s t a ge   f i ni s he s ,  t he  m a t e r i a l  w i l l  go  t hr ough a not he r  pow de r i z i ng  s t e p.  A f t e r  t ha t ,   t he  t hi r f i r i ng   s t a ge  w i l l  be  c onduc t e d i n t he  s a m e  c ont a i ne r  a nd  t i m e  a s  t he  t w o pr e vi ous  one s ,  but  t he  f i r i ng  t e m pe r a t ur e   f or   t hi s  t ime  is  s e t a t  1 3 0 0   0 C .   F o r  g r een  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   phos phor  c om p os i t i on,  i t s  i ngr e di e nt s  i s  m o r e  t ha n  t ha t  of   r e Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+ ,  a nd t he y  a r e  de t a i l e d i n  T a b l e  2.   T he  pr e pa r a t i on  pr oc e s s  of  t hi s  gr e e n p hos phor   c om pos i t i on c ons i s t s  of  4 s t a ge s  of  f i r i ng   a nd  pow de r i z i ng.   T he  f i r i ng t i m e  f o r  t hos e  s t a ge s  i s  w i t hi n  1 hour ,   a n d  th e  p o w d e r iz in g  p r o c e s s  o c c u r s  r ig h t a f te r  e a c h  f ir in g  f in is h e s .  I n itia lly ,  it is  e s s e n tia l to  mix  th e   c h e mic a l   e l e m e nt s  t oge t he r  by dr y  gr i nd i ng or  m i l l i ng.  T he n,  t he  pr oc e s s  of  f i r i ng a nd  pow de r i z i ng w i l l  s t a r t .  F or  t he   f ir s t time ,  th e  mix tu r e  w ill b e  f ir e d  in  o p e n  q u a r tz  b o a ts  a t a b o u t 5 0 0   0 C .  I n t he  ne xt  3 s t a ge s ,  t he  f i r i ng w i l l   oc c ur  i n ope n a l um i na  c r uc i bl e s ,  but  a t  di f f e r e nt  t e m pe r a t ur e s  a nd w i t h di f f e r e nt  a i r f l ow s .  I n t he  s e c o nd   f i r i ng,  t he   f l ow  of  N 2  w i l l  be  a dde d a nd  f i r e d w i t h  t he  m a t e r i a l  a t  900   0 C .  T he  t hi r d   f i r i ng  w i l l  be  c a r r i e d out   w i t h t he  a ddi t i on  of  C O  a i r f l ow  a nd  t he  t e m pe r a t u r e  of  1100   0 C .  F in a lly ,   f o r  th e  f o u r th  s ta g e ,  th e  ma te r ia l w ill   be  f i r e d  w i t h  C O  a t  1200   0 C .  A f t e r   t he  f ou r t h  po w de r i z i ng f i ni s he s ,  t he  a t t a i n  pr oduc t  w i l l  be  w a s he d i n ho t   w a t e r  s e ve r a l  t i m e s  a nd t he n dr i e t o ge t  t he  r e qui r e d gr e e n Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   phos phor .  T w o  m ode l s  of   WL E D  u s ed  i n  ex p er i m en t s  ar e  g r een - ye l l ow  dua l - l a ye r  r e m ot e  phos phor  c onf i gu r a t i on  ( G Y C )  a nd    r ed - ye l l ow  dua l - l a ye r  r e m ot e  phos phor  c onf i gur a t i on ( R Y C ) .   I n bot h c on f i gur a t i ons ,   t he  phos phor  l a ye r s  a r e   pl a c e d a bove  bl ue  L E D  c hi p s .  F or  G Y C  s t r uc t ur e ,  t he  gr e e n phos phor  l a ye r  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   i s  on t he   YAG: C e 3+   ye l l ow  one ,  a s  pr e s e nt e d i n  F i gur e  1  ( a ) .  M e a nw hi l e ,  i n  R Y C  s t r uc t ur e ,  w i t h  t he  r e d  ph os phor us   f i l m  i s  a r r a nge d a bove  t he  ye l l ow  Y A G : C e 3+   l a ye r  i s  t he  l a ye r  o f  r e d phos phor  C a 5 B 2 Si O 10 :E u 3+ ,  s how e d i F i gur e  1 ( b) .  A s  m e nt i one d i n t he  pr e vi ous  pa r t ,  t h e  pur pos e  of  a ppl yi ng G Y C  a nd R Y C  s t r uc t ur e s  i s  t o ha ve   t he  c ol or  a nd opt i c a l  qua l i t y of  W L E D s  e nha nc e d  by i nc r e a s i ng t he  gr e e n a nd r e d l i ght  c om pone nt s ,  a s  w e l l   as  t h ei r  s cat t er i ng  i ns i de  t he  W L E D  pa c ka ge s .  S i m ul t a ne ous l y,  t he  c onc e nt r a t i ons  of  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a nd C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor  ne e d  t o be  a dj us t e d.       T a bl e  1.  C om pos i t i on of  r e d - e mittin g   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor   I ngr e di e nt s   M o le  %   B y w e i ght  ( g)   Ca CO 3   100   100   H 2 BO 3   50   31   Si O 2   22   13.2   Eu 2 O 3   5 ( of  E u)   8.8     T a bl e  2.  C om pos i t i on of  gr e e n - e mittin g   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   phos phor   I ngr e di e nt s   M o le  %   B y w e i ght  ( g)   Y 2 O 3   80 ( of  Y )   90.4   C eO 2   10   17.2   Tb 4 O 7   10 ( of  T b)   18.7   Al 2 O 3   300 ( of  A l )   153   H 3 BO 3   410   254             ( a)   ( b)     F i gur e  1.  I l l us t r a t i on of :   (a GYC  a n d   ( b )  R YC       T he  t w o c ha r t s  of  F i gur e  2 s how  t ha t  t he  c ha n ge s  of  bot h gr e e n Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   an d  r ed   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor  c onc e nt r a t i ons  a r e  i n  a n oppos i t e  t r e nd w i t h t ha t  of  t he  ye l l ow  Y A G : C e 3+   phos phor .  T hi s  c ha nge  ha s  t w o f unc t i ons :  ke e pi ng t he  a ve r a ge  c or r e l a t e d c ol or  t e m pe r a t ur e s  ( A C C T s )  s t a bl e   a nd a f f e c t i ng t he  s c a t t e r i ng a nd a bs or pt i on  pr o pe r t i e s  of  phos phor   l a ye r s  i n  W L E D s ,  w hi c pr oba bl i nf l ue nc e s  t he  c ol or  pe r f or m a nc e  a nd l um e n out put  of  W L E D s .  T he r e f or e ,  i t  c a n be  s a i d t ha t  t he  c hoi c e  of  t he   c onc e nt r a t i ons  of  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a n d C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor  i s  a  de c i s i ve  f a c t or  t o  t he  c ol or   qua l i t y of  W L E D s .  A c c or di ng  t o  t he  i l l us t r a t i ons   of  F i gur e  2,  a s  t he  c onc e nt r a t i on  of  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a nd C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i n cr eas e f r o m  2  t o  2 0 %  w t . ,  t h e Y A G : C e 3+   co n cen t r at i o n  d ecr eas es  i n  o r d er  t o   m ai n t ai n   t he  A C C T s .  M or e ove r ,  f or  t he  W L E D s  ha vi ng  hi gh c ol or  t e m pe r a t u r e  o f  8500 K ,  t hi s  oppos i t e  c ha nge  a l s o c c u r s ,  s imila r  to  th e  o n e s  w ith  lo w e r  A C C T s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN :   1693 - 6930   T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l Vo l .   1 9 , N o 5 O ct o b er   2021 :    1665   -   1672   1668   N e xt ,  t he  s i gni f i c a nt  i nf l ue nc e  o f   r e d phos phor   C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   ove r  t he  s pe c t r um  o f  W L E D s  i s   de m ons t r a t e c l e a r l y i n F i gur e  3 .  F o r  t he  W L E D s  r e qui r i ng hi gh  c ol or  qua l i t y,  i t   i s  a c c e pt a bl e  t r e duc e  a   s m a l l  a m ount  of  l um i nous  f l ux .  B e f or e  de m ons t r a t i ng t he  i m pa c t  of  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+ ,  i t  i s  n eces s ar y  t o  t ak e  a   l ook a t  how  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   phos phor  a f f e c t  t he  e m i s s i on s pe c t r um  of  W L E D s .  O bvi ous l y,  t he  s pe c t r a l   i nt e ns i t y i n 420 - 480 nm  a nd 500 - 640 nm  w a ve l e ngt h r a nge s  i nc r e a s e s  w i t h t he  pr e s e nc e  of   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ ,  w hi c h  m e a ns  t he  l um i nou s  f l ux  i s  a l s i m pr ove d.  F r om  t hi s   r e s ul t ,  t he  bl ue - lig h s cat t er i n g  o f  t he  W L E D  a l s i nc r e a s e s ,  i ndi c a t i ng t ha t   t he r e  i s  m or e  phos phor  s c a t t e r i ng e ve nt s  oc c ur  i ns i de   W L E D s ,  a nd be ne f i t i ng t he  c oppe r  c ol or  a s  a  r e s ul t .   T hi s  r e s ul t  s how s  t he  i m por t a nc e  o f  t he  g r e e n p hos phor   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a ppl i c a t i on t o e nha nc e  t he  W L E D s  o pt i c a l  pr ope r t i e s .  I n t e r m s  of  us i ng  Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor ,  i t  i s  e a s y t r e a l i z e  t he  upw a r d t r e nd of  t he  L E D s  s pe c t r um  i n  t he  s a m e  t w s pe c t r a l  r e gi ons  a s  t hos e  of  t he  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ ,M n 2+ ,  420 - 480 nm  a nd 500 - 640 nm .  M or e ove r ,   w i t h t he   a ddi t i on of  t hi s  r e d  phos phor ,  t he  r e d  l i ght  s pe c t r um  a l s o  i nc r e a s e s  i n t he  648 - 738 nm  w a ve l e ngt h ba nd.   H ow e ve r ,  i f  t he r e   i s  no  s pe c t r a l  i nc r e a s e  i t he  t w o  pr e vi ous  w a ve l e ngt h ba nds ,  t hi s   i nc r e a s e  i s  not  no t i c e a bl e   b ecau s e w h en   t h e s p ect r u m  i n cr eas es  i n  4 2 0 - 480 nm   a nd r e gi ons   500 - 640 nm  he l p t o  i m p r ove  t he  l um i nous   f l ux of  bl ue  l i ght   ( bl ue - l i ght  s c a t t e r i ng) .  F ur t he r m or e ,  i t  i s  obvi ous  t ha t  i t he  m e nt i one d s pe c t r a l  r e gi ons ,  t he   h ig h e r  th e  c o lo r  te mp e r a tu r e   is ,  th e  b e tte r  th e  e mis s i on s pe c t r um  be c om e s .  T hi s  m e a ns  hi gh e r  c ol or   t em p er at u r r es u l t s  i n  b et t er  co l o r  an d  o p t i cal  q u al i t y .  T h er ef o r e,  t h e  s t u d y  can  as s u r e t h at  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i t he  r i ght  c hoi c e  i n  i m pr ovi ng  t he  c ol o r  qua l i t y  of  hi gh - c ol or - t e m pe r a t ur e  W L E D s  ( 8500 K ) .  T hi s   a ch i ev ed   r e s ul t  of  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   a p p lic a tio n  is  imp o r ta n t  to  ma n u f a c tu r e r s ,  e s p e c ia lly  w h ile  k e e p in g  th e  q u a lity  o f   W L E D s  ha vi ng hi gh  c ol or  t e m pe r a t u r e  unde r  c on t r ol  s t i l l  c on f r ont s   m a ny obs t a c l e s .   F i na l l y,  ba s e on w ha t   t h e m an u f act u r er s  r eq u i r e,  t h e  f i n al  d u al - l a ye r  r e m ot e  phos phor  s t r uc t ur e  c a n be  de c i de d.             ( a)   ( b)     F i gur e  2.   T he  c ha nge  of  phos phor  c onc e nt r a t i on o f :   (a )   RY C a n d   ( b G Y C  f or  ke e pi ng t he  a ve r a ge  C C T           ( a)   ( b)     F i gur e  3.  E m i s s i on s pe c t r a  of :   ( a )  R Y C  a nd  ( b)   GY C         3.   R ES U LTS   A ND  DI S CUS S I O N   T he  C R I  i s  a  m e a s ur e m e nt  of  t he  a bi l i t y of  t he  l i ght  s our c e  i n s how i ng t he  t r ue  c ol or  of  t he  obj e c t   t he y i l l um i na t e d .   T he  c ol or  i m ba l a nc e  oc c ur s  a m o ng t he  t hr e e  pr i m a r y  c ol or s :  r e d ,  ye l l ow ,  a nd b l ue   w he n t he   gr e e n l i ght  c om pone nt s  i nc r e a s e  m or e  t ha n t he  t w o ot he r  one s .  T hi s  i m ba l a nc e  w i l l  c a us e  a  di s a dva nt a ge  t t he  c ol or  qua l i t y  of  W L E D s  a nd  t he n  ge t  t he  c ol or  i n t e gr i t y  of  W L E D s  r e duc e d.  W i t h  t he  a dd i t i on o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l         T he  appl i c at i on of  C a 5 B 2 Si O 10 :E u 3 and Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   ( P han X uan  L e )   1669   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ ,   t h er e i s  a s m al l  d ecr eas e i n  C R I ,  as  s h o w n  i n  F i g u r e 4 .  H o w ev er ,  t h i s  r ed u ct i o n  i accep t ab l e,  as  C R I  i s  j u s t  a p ar t  o f  C Q S .  C Q S   i s  a s y n t h et i c i n d ex  t h e  t h r ee cr u ci al  f act o r s :  C R I ,   v i ew er s   pr e f e r e nc e ,  a nd t he  c ol o r  c oor di na t e .  T hus ,  C Q S  i s  c ons i de r e d a s  a  m or e  ove r a l l  m e a s ur e m e nt  i n  c ol o r  qua l i t e va l ua t i on.   T hi s  a l s o  e xpl a i ns  w hy   C Q S  i s  m uc h   m or e  c om pl i c a t e d  a nd c ha l l e ngi ng  t o  a c c om pl i s h t ha n C R I .   F i gur e  5  s how s  t he  c ha nge  of  C Q S  i n  c onn e c t i on w i t h  di f f e r e nt  a m ount s  o f  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   c onc e nt r a t i on.  W i t h t he  c onc e nt r a t i on of  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   co n cen t r at i o n  l es s  t h an  8 % ,  t h e C Q S   i s  s t ab l e.   H ow e ve r ,  i f  t he  c onc e nt r a t i on o f  Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   c ont i nue s  t o i nc r e a s e  f r om  8% ,  C Q S  s t a r t s  t o   de c r e a s e s ,  a nd t he  s ha r p de c l i ne  oc c ur s  w he n t he  c onc e nt r a t i on i s  f r om  12 t o  20% .   T h us ,  8%   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   i s  a  s ui t a bl e  c onc e nt r a t i on  f or  m a i nt a i ni ng  t he  hi gh  C Q S  o f  L E D s ,  a f t e r  w e i ghi ng up   t he  r e duc t i on of  e m i t t e l um i nous  f l ux .           ( a)   ( b)     F i gur e  4.  T he  c ol or   r e nde r i ng  i nde x a s  a  f unc t i on  o f  t he  c onc e nt r a t i on  of :   (a YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a n ( b Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+           ( a)   ( b)     F i gur e  5.  T he  c ol or  qua l i t y s c a l e  a s  a  f unc t i on  of  t h e  c onc e nt r a t i on of :   (a YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a n ( b Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+       D i f f e r e nt  f r om  t he  r e s ul t s  w he n us i ng Y A l 3 B 4 O 12 :C e 3+ , Mn 2+ ,  C R I  va l ue s  i nc r e a s e  w i t h t he  gr ow t h of   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   c onc e nt r a t i on,  a s  c a n be  s e e n i n   F i gur e  4 .   T he  a bs or pt i on  c ha r a c t e r i s t i c  of  t he  r e d   phos phor   l a ye r  i s  t he   f or c e  be hi nd  t hi s  be t t e r  C R I .  I n  s pe c i f i c ,  a s  s oon a s   t he  phos phor  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   a bs o r bs  bl ue   lig h t f r o m  L E D  c h ip ,  it tu r n s  b lu e  lig h t  in t r e d l i ght .  M or e ove r ,  t hi s   r e d C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   a l s o a bs or bs   ye l l ow  l i ght  i ns i de   t he  L E D s .  H ow e ve r ,  t he  bl u e - l i ght  a bs or pt i on i s  s t r onge r  t ha t he  ye l l ow - l i ght  one ,   l e a di ng t o t he  i nc r e a s e  i n r e d l i ght  c om pone nt s  i W L E D s .  A s  a  r e s ul t ,  C R I  i s  l i f t e d up.   I t  i s  obvi ous  t ha t  C R I   i s  a n i m por t a nt  pa r a m e t e r  f o r  a  good m ode r n  L E D   l a m p.  T hus ,  i t  i s  e a s y t o unde r s t a nd t ha t  t he  hi ghe r   t he  C R I   of  a  L E D ,  t he  hi ghe r  t he  p r i c e  o f  i t  be c om e s .  I n  a d di t i on t o  t he  a bi l i t y  of  e nha nc i ng t he  C R I ,  t he  ot he r  be ne f i t   of  us i ng C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i s  l ow  c os t ,  w hi c h  c o nt r i but e s  t o  s pr e a di ng i t s  a ppl i c a t i on  i n  L E D  p r oduc t i on.   H ow e ve r ,  i t  i s  i m pos s i bl e  t o  c onc l ude  t ha t  a  L E D   c a n ge ne r a t e  good c ol o r  qua l i t y  i f  i t  ha s  a  hi gh C R I  i nde x.   A s  m e nt i one d i n  t he  a bove  pa r a g r a ph,  C R I  i s  i n c l ude d i n   C Q S ,  a nd t hus  C Q S  i s  t he  m a i n goa l   of   r e c e nt   r e s e a r c he s  w he n i t  c om e s  t o be t t e r i ng t he  c ol or  qu a l i t y of  L E D s .  W i t h  t he  a ppl i c a t i on o f  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+ ,  i i s  pos s i bl e  t o i nc r e a s e  t he  C Q S ,  f r om  w hi c h t he  e nha nc e m e nt  of  c ol or  qua l i t y  c a n be  a c c om pl i s he d.  A s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN :   1693 - 6930   T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l Vo l .   1 9 , N o 5 O ct o b er   2021 :    1665   -   1672   1670   s how n i n F i gur e  5 ,  C Q S  va l ue s  r i s e  up s i gni f i c a nt l y i n a c c or da nc e  w i t h  t he  i nc r e a s e  of  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   c onc e nt r a t i on.  T he  di s a dva nt a ge  i n l um e n out pu t  o f  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+ ,  how e ve r ,  c a nnot  be  i gnor e d.     I n t hi s  pa r t ,  t he  c onve r t e d ye l l ow  l i ght  a nd t he  t r a ns m i t t e d b l ue  l i ght  i n  t he  dua l - l ay er  r em o t e   phos phor  s t r uc t ur e  a r e  c a l c ul a t e d us i ng a  s e r i e s  o f  m a t he m a t i c  e xpr e s s i ons ,  de m ons t r a t e d be l ow .  F r om  t h i s   de m ons t r a t i on,  w e  c a n m a ke  a  huge  de ve l opm e nt  i n L E D   ef f i ci en cy .     T he  t w o f ol l ow i ng  f or m ul a s  e xpr e s s  t he  t r a ns m i t t e d bl ue  l i ght  a nd c onve r t e d ye l l ow  l i ght  i n a   s i ngl e -   l a ye r  r e m ot e  phos phor  pa c ka ge  ha vi ng  2h   p hos phor - l ay er  t h i ck n es s :     1 = 0 × 2 1     ( 1)     1 = 1 2 1 × 0 1 1 ( 2 1 2 1 )   ( 2)     F or  t he  dua l - l a ye r  c onf i gu r a t i on,   t he  t r a ns m i t t e d bl ue  l i ght  a nd c onve r t e d ye l l ow  l i ght  a r e  de f i ne d vi a   t he  ne xt   t w o e xpr e s s i ons ,  gi ve n t ha t  e a c h phos phor   l a ye r  t h i c kne s s  i s   h     2 = 0 × 2 2     ( 3)     2 = 1 2 2 × 0 2 2 ( 2 2 2 2 )   ( 4)     I n t he s e  e xpr e s s i ons ,  t he  s i ngl e - l a ye r  a nd dua l - l a y e r  r e m ot e  phos phor  m ode l s  a r e  e xpr e s s e d by t he   su b sc r i p t s “ 1 ” an d  “ 2 ”,  r es p ect i v el y .   h   i ndi c a t e s  e a c h phos phor  l a ye r  t hi c kne s s .   β  i s  t h e co n v er s i o n  co ef f i ci en t   f or  bl ue  l i ght  c onve r t i ng t o ye l l ow   l i ght  w hi l e   γ   i n d ic a te s  th e  r e f le c tio n  c o e f f ic ie n t o f  th e  y e llo w  li g h t.   PB 0   p r e se n t th e  lig h t in te n s ity  f r o m b lu e  L E D  w h ic h   in c lu d e s   t h e  in te n s itie s  o f  b lu e  lig h t  ( PB )  a nd  ye l l ow  l i ght   ( PY ) α B   an d   α Y   c ha r a c t e r i z e   t he  f r a c t i ons  of   t he  e ne r gy l os s  of  b l ue  a nd ye l l ow  l i ght s  dur i ng t he i r   m ul t i pl i c a t i on i n  t he  phos phor   l a ye r  s e pa r a t e l y.   T he  s i gni f i c a nt  e nha nc e m e nt  of  t he  l i ght i ng pe r f or m a nc e  of  dua l - l a ye r  phos phor  W L E D s ,  by  c om pa r i s on w i t h t ha t   o f  t he  s i ngl e - l a ye r  phos phor   W L E D ,  c a n be  e xpr e s s e d a s   (5 ).     ( 2 + 2 ) ( 1 + 1 ) 1 + 1 > 0   ( 5)     B a s e d on M i e - t he or y [ 23 ] ,   [ 24 ] ,  t he  s c a t t e r i ng o f   t he  phos phor  pa r t i c l e s  w a s  de t e r m i ne d,  a nd t he  s c a t t e r i ng  c r o ss se c t i o n   C s ca   f o r  s p h er i cal  p ar t i cl e s  c a n be   c om put e d.  M or e ove r ,  t he  L a m be r t - B eer  l aw  [ 2 5 ] [ 26 ]  i a ppl i e d t o m e a s ur e  t he  t r a ns m i t t e d l i ght  pow e r .       =   0  ( µ   )   ( 6)     I n w hi c h,   I 0   i ndi c a t e s  t he  i nc i de nt  l i ght  pow e r ,   r e pr e s e nt s  f or  t he  phos phor  l a ye r  t hi c kne s s  ( mm )  a nd µ ex t   i t h e ex t i n ct i o n  co ef f i ci en t  t h at  can  b e ex p r es s ed  as :   µ ex t   = N r .C ex t ,   w h er N r   is  th e  n u mb e r  d e n s ity  d is tr ib u tio n   o f  p ar t i cl es  ( mm - 3 )  a nd  C ex t   ( mm 2 )  i s  t he  e xt i nc t i on  c r os s - s e c t i on of  phos phor  pa r t i c l e s .   A s  can  b e s een  f r o m  ( 5 ) ,  WL E D s  w i t h  d u al - l ay er   phos phor  c onf i gur a t i on p r ovi de s  be t t e r   l u m i n es cen ce p er f o r m an ce t h an  s i n g l e - l a ye r  phos phor  one .  H e nc e ,  t he  e f f i c i e nc y of  t he  dua l - l ay er  r em o t phos phor  i n i m pr ovi ng t he  l um i nous  f l ux o f  L E D s  i s  pr ove d i n t hi s  r e s e a r c h pa pe r .  A ddi t i ona l l y ,  c h a nge s  of   lu min ous  f l ux w i t h  t he  c onc e nt r a t i ons  o f   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a n Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor s  a r e  s how n i n   F i gur e  6.  A ppa r e nt l y ,  w i t t he  r i s e  of  Y A l 3 B 4 O 12 :C e 3+ , Mn 2+   c onc e nt r a t i on f r om  2   t o 20%  w t ,  t he   l um i nous   f l ux i s  be t t e r .  M e a nw hi l e ,  a  s ha r p de c l i ne  oc c ur s  t o t he  l um i nous  f l ux w he n t he r e  i s  a n i nc r e a s e  of  t he   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   c onc e nt r a t i on.   T hi s  c a s e  c a n b e  e xpl a i ne d by  a ppl yi ng  t he   B eer s  l aw ,  i n   w h i ch   t h e   r e duc t i on f a c t or   µ ex t   i s  i n di r e c t  pr o por t i on t o  t he   c onc e nt r a t i on of   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   but   i n i nve r s e  p r opor t i on   t o t he  t r a ns m i s s i on e ne r gy of  l i ght s .  I f  bo t h phos phor  l a ye r  t hi c kne s s e s  i n W L E D s  a r e  c ons t a nt  pa r a m e t e r s ,   t he  l um e n out put  m a y  s how  a  dow nw a r d t r e nd  w he n t he  c onc e nt r a t i on of   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i n cr eas es .  F r o m   t he  a bove  c ha r t  of  F i gur e  6,  a t  t he   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   c onc e nt r a t i on o f   20%  w t . ,  t he  l um i nous  f l ux  r e a c he s  t he   l ow e s t  va l ue s .  N e ve r t he l e s s ,  t he  r e d phos phor  l a ye r   Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i s  be ne f i c i a l  t o t he  C R I  a nd C Q S  of   L E D s ,  a nd t he   l um i nous  out put  of  R Y C  dua l - l a ye r  phos phor  s t r uc t ur e  i s  a l s o be t t e r  t ha n  t ha t  of  t he     s i ngl e - l a ye r  phos phor  one  ( not  us i ng t he   r e d ph os phor  l a ye r ) .  T hus ,  a f t e r  c ons i de r i ng t he s e  be ne f i t s ,  t he   d ecr eas e o f  l um i nous  f l ux c a us e  by  Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i al l o w ab l e.   T h e l as t  co n cer n  i s  t h e m an u f act u r er s   goa l ,  ba s e d on w hi c h a n a ppr opr i a t e  c onc e nt r a t i on  Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i s  de c i de d t o a ppl y i n  t h e  m a s s - pr oduc t i on of  L E D s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l         T he  appl i c at i on of  C a 5 B 2 Si O 10 :E u 3 and Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   ( P han X uan  L e )   1671       ( a)     ( b)     F i gur e  6.  T he  l um e out put  a s  a  f unc t i on  of  t he  c o nc e nt r a t i on of ;   (a YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   a n ( b Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+       4.   CO NCL US I O N   T he  i nf l ue nc e s  of  gr e e n Y A l 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   r e d  Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   phos phor s  on C R I ,  C Q S  a nd   l um e n e f f i c i e nc y of  dua l - l a ye r  phos phor  s t r uc t ur e s  a r e  de m ons t r a t e d i n  t hi s  s t udy.  B y  a ppl yi ng t he     Mi e - s c a t t e r i ng t he or y  a nd t he  L a m be r t - B eer  l aw ,  t h e  p ap er  h as  ex am i n ed  t h e  at t ai n ed  ex p er i m en t al  r es u l t s   a nd dr a w n a  c onc l us i on t h a t  Ca 5 B 2 S iO 10 :E u 3+   i s  t he  r i ght  s e l e c t i on f or  a c hi e vi ng t he  e nha nc e m e nt   i n c ol or   qua l i t y of  W L E D s .  B e s i de s ,  i f  t he  goa l  i s   t o i m pr ove  t he  l u m e n e f f i c a c y of  L E D s ,  t h e  gr e e n   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   phos phor  i s  a  be t t e r  opt i o n t ha n  t he  ot he r  one .   T he  r e s ul t s  a r e   bot h  t r ue   w i t h t he   W L E D s  ha vi ng l ow  a nd hi gh or  e ve n hi ghe r  8500  K  c ol or  t e m pe r a t ur e s .   T he r e f or e ,  t he  f i nd i ngs  i n t h i s  a r t i c l e   ha ve  a c c om pl i s he d t he  di f f i c ul t  t a r ge t  t ha t   t he  r e m ot e  phos phor  s t r uc t ur e  ha ve  be e n f a c i ng:  pr om o t i n g be t t e r   t he  c ol or  qua l i t y f o r  W L E D s .  H ow e ve r ,  t he r e  a r e  e xi s t i ng di s a dva nt a ge s  t o t he  l um i nous   f l ux o r  c ol o r  qua l i t of  W L E D s  w he n us i ng t he s e  phos phor  l a ye r s .  S pe c i f i c a l l y,  w i t h a   l a r ge  i nc r e a s e  i n t he  c onc e nt r a t i ons  of   YAl 3 B 4 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+   or  C a 5 B 2 S iO 10 :E u 3+ ,  t he  c o l or  qua l i t y o r  l um i nous  f l ux s how s  a  s i gni f i c a nt   de c r e a s e .   H e nc e ,  a n a ppr opr i a t e  of  t he s e  phos phor  c onc e n t r a t i ons  i s  ve r y  i m por t a nt  t o  t he  opt i c a l  pe r f o r m a nc e  of   W L E D s ,  ba s e d on t he  r e qui r e m e nt s  of  m a nuf a c t ur e r s .  W i t h  t he s e   f i ndi ngs ,  t hi s  s t udy  c a n be c om e  a  g r e a t   r ef er en c e f o r  m an u f act u r i n g  b et t er  WL E D  g en er at i o n s .       R EF ER EN C ES     [1 ]   J .   C he n,  B .   F r it z ,  G .   L ia ng,  X .   Di ng ,  U .   L emmer,   an d  G .   G o mard ,   " M ic r ole n s   a r r a y s w it h a d ju sta ble  a spe c t r a ti o   f a br ic a te d by e le c tr o we t ti ng a n d the ir  a pp lic a ti on t o c or r e la te d c ol or  te m pe r a tur e  t una ble  l ig ht - e m it ti ng d io d e s, "   Opt ic s Ex p re s s ,   vo l.  27,   n o . 4 pp.   A 25 - A3 8,   20 19 ,  do i:   10. 1 36 4/ OE. 27. 0 00 A2 5 .   [2 ]   C .  M c Don ne l l,  E.  C oy ne ,  a n d  G .  M .  O’ C on nor ,   " Gr e y - s c a le  s il ic o n d if f r a c t ive   op ti c s f or  se le c t ive   la se r  a b la t io n  of   thi n c o nd uc t ive  f ilm s, "   App lie d Op ti c s vo l.   57,   n o.  24,   p p.  696 6 - 69 70,   2 01 8 ,  do i:  10 . 13 64 /A O . 57 . 00 69 66 .   [3 ]   A.  D.  C or be t t   e t al. ,  " M ic r osc op e  c a li br a t io n us in g l a se r  wr i tte n f lu or e sc e nc e , "   Opt.  Ex pre ss,   v ol.  26,   n o.  17,     pp.  21 88 7 - 21 89 9,  20 18 ,  do i:   10. 13 64 /O E. 26. 02 18 87 .   [4 ]   K.  Or z e c h ow sk i,   e t a l. ,  " Opt ic a pr o pe r t ie of  c u bic  b l ue  pha se  l iq ui d c r y sta l i n p ho to nic  m ic r os tr uc tur e s, "   Opt .   Ex p re s s,   vo l.  27,   n o.  10,   pp .  1 42 70 - 14 28 2 ,   20 19 ,  do i:  1 0 . 136 4/ OE. 27. 0 14 27 0 .   [5 ]   S .   J .   Da i n,  D .   A .   Atc hi so n,  J .   K .   Ho vi s,  M . - Y .   B oo n ,  " L igh ti ng  f or  c ol or   vi si on  e xa m i na ti on  in  th e  e r a   o f  LE Ds : t he   F M 100 Hue  Te s t, "   J.   Opt.  S oc .  Am.  A,   v ol.   3 7,   no.   4,   p p.  A1 22 - A1 32,   2 02 0 ,  do i:  10 . 13 64 / JO S AA . 38 23 01 .   [6 ]   T.  Hu  e t al. ,  " De m on str a ti on of  c o lor  d is pla y m e ta s ur f a c e s via  im m e r s io n li th ogr a ph y on a  12 - inc h si lic on wa f e r , Opt.  Ex p re s s,   vo l.  26 ,  n o.  15 ,  pp .  1 95 48 - 19 55 4 ,   20 18 ,  d oi:  10. 1 36 4/ O E. 26. 01 95 48 .   [7 ]   J.  R usc he e t al. ,  " Cu rren t - in duc e d de gr a da ti on a n d lif e t im e  pr e d ic t io n of   31 0  nm   u ltr a vi ole t li gh t - e m i tt in g di od e s, "   Ph ot on.  Re s ,  vo l.   7 no.   7,   p p.  B 36 - B 40,  2 01 9 ,  do i:  10 . 1 364 /P R J. 7. 00 0B 3 6 .   [8 ]   A.  A.  Ka m ina r i , S B oya tz i s ,  a nd A.   Ale x op ou lo u ,  " L inkin g I nf r a r e d S pe c tr a  of  L a bor a tor y I r on G a ll I nk s B a se d on   Tr a d it io na l R e c i pe wi th  the ir  M a te r ia l C om po ne n ts, "   Appl.  Spe c tr os,   v ol.  7 2,   no.  1 0,   pp.  15 11 - 15 27,  2 0 18   doi 10 . 1 17 7/ 00 03 70 28 18 77 83 19 .   [9 ]   M .   E.  Ka nde l,  W .   Lu ,  J .   L ia ng,  O .   Ay di n,  T .   A.  S a if ,  a nd G .   P ope sc u ,  "C e l l - to - c e l l inf lue nc e  on  gr o wt h in l a r ge   pop ul a t io ns, "   Bi ome d.  Op t.  Ex p re s s,   vo l.  10,   n o .  9 ,   pp.   4 664 - 4 67 5,  20 19 ,  do i:   10. 13 64 /B O E. 10. 00 46 64 .   [ 10]   R .   A.  De shpa n de ,  A .   S .  R obe r ts,  a nd S .   I .  B oz he vol ny i ,  " P la sm o nic  c ol or  pr i nt in g ba se d on th ir d - or de r  ga p sur f a c e   pla sm o ns [ I n vi te d] , "   Op t.  Ma te r.  E x pr e s s,   vol.   9,   n o ,  2 ,   pp.   71 7 - 73 0,   20 19 ,  do i:   10. 13 64 /OM E. 9. 0 00 71 7 .   [ 11]   Y .   Z ha ng,  J .   W a ng ,  W .   Z ha ng,  S .   C he n,  a n d L .   Ch en ,   " LE D - ba se vi si ble   li gh t c om m un ic a t io n f or  c ol or   im a ge  a n d   a ud io tr a n sm i ss io n ut il iz i ng or b ita l a ng ula r  m om e n tu m  supe r p os it io n m ode s, "   Opt.  Ex pre ss,   v ol.  26,   no.  13 ,     pp.  17 30 0 - 17 31 1,  20 18 ,  do i:   10. 13 64 /O E. 26. 01 73 00 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN :   1693 - 6930   T E L KOM NI KA   T el eco m m u n   C om put  E l   C ont r o l Vo l .   1 9 , N o 5 O ct o b er   2021 :    1665   -   1672   1672   [ 12]   J .   C a o , J .   Zh a ng ,  a nd  X .   Li ,  " U pc o nve r si on  lum ine sc e n c e  of  B a 3 La  ,  P O 4. 3 : Yb 3+ - Er 3+ /Tm 3+   p ho sp ho r s  f o r  op tim a te m pe r a tur e  se ns in g, "   Ap pl.   O pt ,   v ol.  5 7,   no.  6,   p p.  13 45 - 13 50,   2 01 8 ,  do i:  10 . 13 64 /A O . 57 . 00 13 45 .   [ 13]   Z .   Li ,  Y .   Ta ng,  J .   Li ,  X .   Ding,  C .   Ya n,  a nd B .   Yu ,  " E ffect  o f fl i p - c h ip  he i gh t on t he  op tic a l pe r f or m a nc e  of   c onf or m a l w hi te - li gh t - e m it ti ng di ode s, "   Opt.   L e t t ,  vo l.   43 ,   no.   5,   pp.   1 01 5 - 10 18,   2 01 8 ,  do i:  10 . 13 64 /O L. 4 3 . 00 101 5 .   [ 14]   Y .   S hi,  S .   Y e , J .   Yu ,  H .   L ia o,  J .   L iu,   a nd D .   W an g ,  " S im ul ta ne ou e ne r gy  t ran s fer fr o m mo l ecu l ar - l ike  si l ve r   na n oc l us te r s t o S m 3+ / Ln 3+ ,   L n  = Eu  or   T b.   in  g la s s   unde r   U e xc ita ti on, "   Op t.  Ex p re s s,   vo l.  27,   no.  26,     pp.  38 15 9 - 38 16 7,  20 19 ,  do i:   10. 13 64 /O E. 38 08 60 .   [ 15]   G .  Xia ,  Y.  M a ,  X.  C he n,  S .  Q.  J in,  a n d C .  H ua n g ,   " C om pa r i so n of  M AP   m e t ho d w it h c la s sic a l m e t ho ds  f or   ba n dpa ss c or r e c ti on of  w hi te  L ED spe c tr a , "   J .  O pt.  Soc .  A m.  A,   vol.  3 6,   no.  5,   pp.  75 1 - 7 58,  20 19   doi 1 0. 13 64 /J OS A A. 3 6. 00 07 51 .   [ 16]   S .  Ka sh im a   e t a l. ,  " W id e  f ie ld - of - vie w c r o sse Dr a g o ne  o pt ic a sy ste m  u si ng a na m or ph ic  a sp he r ic a l s ur f a c e s, "   Ap pl.  O pt ,   v ol.  5 7,   no.   1 5,   pp.   4 17 1 - 4 17 9,  20 18 ,  do i:   10. 136 4/ A O. 57. 00 41 71 .   [ 17]   M .  C .  Aguila r   e t a l. ,  " Aut om a te d in str um e n t de s ig ne d  to de te r m ine  v is ua l p ho to se n si ti vi ty t hr e s ho ld s, "   Bio me d .   Opt.  Ex p re s s ,  vo l.   9 no.   1 1,   pp.   5 58 3 - 5 59 6,  20 18 ,  do i:   1 0. 13 64 /B O E. 9. 0 05 58 3 .   [ 18]   H.  Jia   e t al. ,  " High - tr a nsm is si on p ola r iz a t io n - de pe n de n t a c tive  p la sm on ic  c olor  f i lte r s, "   Appl.  Op t ,  vol.   58 ,   no .  3,     pp.  70 4 - 71 1,  20 19 ,  do i:   10. 13 64 /A O. 58. 00 07 04 .   [ 19]   N.  B a m ie da ki e t al. ,  " Ul tr a - L ow  C o st Hi gh - De n si ty Tw o - D im e n si ona l Vi si ble - L i gh t O pt ic a l I nte r c on ne c t s, "  in   J ou rn al o f L ig htw av e  T e c h no lo gy ,  vo l.  37,  n o.  13,  p p.  3 305 - 3 31 4,   Ju ly 1,   20 19,   d oi 10. 11 09 /JL T. 20 19. 2 91 43 1 0.     [ 20]   L .   Xia o,  C .   Z ha ng,  P .   Z hon g,  a nd G .   He ,   " S pe c tr a l op t im i z a ti on  of  ph os ph or - c oa te wh ite  L E D f or  r oa d l ig ht in g   ba se d on t he  m e so pic  l im i te d l um i no us e f f ic a c y a n d I ES  c ol or  f ide li ty i nde x, "   App l.  Op t,   vol.  5 7,  pp.  93 1 - 93 6,   201 8 ,  do i:  10. 1 36 4/ AO. 57. 0 00 93 1 .   [ 21]   H.  Y.  Yu  e t al. ,  " S ola r  spe c tr um  m a t c h in g wi th w hi te  O L ED a nd m o noc hr om a tic  L ED s, "   App l.   Opt,   v ol.   5 7,   no.  10,   pp.  26 59 - 2 66 6,  20 18 ,  do i:   10. 1 36 4/ AO. 57. 0 02 65 9 .   [ 22]   T . - C .   B ui,  R .   C usa ni,  G .   S c a r a n o ,  a n d  M .   B i a gi ,  " Met ameri c MIMO - OO tr a nsm is si on sc he m e  us in m u lt i ple   R G B  L EDs, Opt.  Ex p re s s,   vo l.  26,   n o.  11,   pp .  1 40 38 - 1 405 0,   20 18 ,  do i:   10 . 1 36 4/ OE . 26 . 01 40 38 .   [ 23]   X.   Hua ng  e t al. ,  " Ef f e c of  e le c tr on - tr a n sf e r   q ue nc hi ng   on  the   ph ot ol um i ne sc e nc e  o f  P r 3+   i M gX O 3 ,   X = G e , S i , "   Opt.  Ma te r.   Ex pre ss ,   vo l .  10 , n o . 5 ,  p p.  11 63 - 11 68,   2 02 0 ,  doi:   10. 1 36 4/ OM E. 38 95 99 .   [ 24]   X .   Li ,  D .   K un da l iya ,  Z J .   Ta n,  M .   Anc ,   a nd  N .   X .  F a ng ,  " P r oje c t io n l it ho gr a p hy  pa t te r ne hi gh - r e so lu ti on  qua nt um   dot s/ th io l - e ne  p ho to - po lym e r   pi xe l f or  c ol or   d ow n c o nve r si on, "   Op t.  Ex pre ss,   v ol.  27,   no .  21 ,   pp.  30 86 4 - 308 7 4,   201 9 ,  do i:  10. 1 36 4/ O E. 27. 03 08 64 .   [ 25]   T S ha ng,   Z .   P .   S un,  Z .   Y .   Dong,  a nd Q .   Li ,   " Ne twor s e le c t io m e tho ba se on  M ADM   a n VH - ba se d m u lt i - use r   a c c e ss sc he m e  f or  ind oor  VL C  hy br i d ne t wor ks, "   Op t.  Ex pre ss,   v ol.  26,   n o.  23,   pp.  30 79 5 - 3 08 17,  20 18 ,  do i:  10. 1 36 4/ OE. 26. 0 30 79 5 .   [ 26]   V .   D um on t,  S .   Bern ard ,   C .   R e in ha r d t,   A .   Ka t o,   M .   Ru f,   an d  J .   C .   S a n k e y ,  " F le xur e - tu ne d  m e m br a ne - a t - the - ed g opt om e c ha n ic a l s ys te m , "   Op t.  Ex p re s s,   vo l.  27,   n o.  18,   p p.  257 31 - 25 74 8 ,   20 19 ,  do i:  10 . 13 64 /O E . 27 . 02 57 31 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.