DIN EN 62607-3-1-2014 Nanomanufacturing - Key control characteristics - Part 3-1 Luminescent nanomaterials - Quantum efficiency (IEC 62607-3-1 2014) German version EN 62607-3-1 201.pdf

1、Dezember 2014DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 19DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS

2、 07.030!%;Uk“2245072www.din.deDDIN EN 62607-3-1Nanofertigung Schlsselmerkmale Teil 3-1: Lumineszierende Nanomaterialien Quanteneffizienz(IEC 62607-3-1:2014);Deutsche Fassung EN 62607-3-1:2014Nanomanufacturing Key control characteristics Part 3-1: Luminescent nanomaterials Quantum efficiency(IEC 6260

3、7-3-1:2014);German version EN 62607-3-1:2014Nanofabrication Caractristiques de contrle cl Partie 3-1: Nanomatriaux luminescents Rendement quantique(CEI 62607-3-1:2014);Version allemande EN 62607-3-1:2014Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 35 Seiten

4、DIN EN 62607-3-1:2014-12 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2014-06-26 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2014-12-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 62607-3-1:2012-09. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 141 Nanotechnolo

5、gie“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 113 Nanotechnology standardization for electrical and electronic products and systems“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass de

6、r Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folg

7、eausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug

8、genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die N

9、ummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Das Original-Dokument enthlt Bilder in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wiedergegeben we

10、rden. Elektronische Versionen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farbdarstellung. EN 62607-3-1 August 2014 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE ICS 07.030 Deutsche Fassung Nanofertigung Schlsselmerkmale Teil 3-1: Lumineszierende Nanomaterialien Quanteneffizienz (IEC

11、 62607-3-1:2014) Nanomanufacturing Key control characteristics Part 3-1: Luminescent nanomaterials Quantum efficiency (IEC 62607-3-1:2014) Nanofabrication Caractristiques de contrle cl Partie 3-1: Nanomatriaux luminescents Rendement quantique (CEI 62607-3-1:2014) Diese Europische Norm wurde von CENE

12、LEC am 2014-06-26 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nat

13、ionalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-

14、Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, De

15、utschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien,

16、 der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-10

17、00 Brssel 2014 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62607-3-1:2014 DDIN EN 62607-3-1:2014-12 EN 62607-3-1:2014 Vorwort Der Text des Dokuments 113/214/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC

18、62607-3-1, erarbeitet vom IEC/TC 113 Nanotechnology standardization for electrical and electronic products and systems“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62607-3-1:2014 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokumen

19、t auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2015-03-26 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2017-06-26 Es wird auf die Mglichkeit hingewiese

20、n, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62607-3-1:2014 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung

21、 als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 62607-3-1:2014-12 EN 62607-3-1:2014 Inhalt SeiteVorwort .2 Einleitung5 1 Anwendungsbereich.6 2 Normative Verweisungen.6 3 Begriffe.6 4 Allgemeine Bemerkungen zu Prfverfahren 9 4.1 Allgemeines9 4.2 Umgebungsbedingungen.9 4.3 Lichtinduzierte Aufhellung und lic

22、htinduzierte Bleichung.10 4.4 Lumineszenz von Verunreinigungen bei Wellenlngen 380 nm.10 4.5 Industrielle Hygiene10 5 Messung der relativen Quanteneffizienz von Nanomaterialien .10 5.1 Allgemeines10 5.2 Prfeinrichtung .11 5.3 Kalibrierung 12 5.4 Experimenteller Ablauf.14 6 Messung der absoluten Quan

23、teneffizienz von Nanomaterialien .17 6.1 Allgemeines17 6.2 Prfgert.18 6.3 Kalibrierung 20 6.4 Probenprparation .21 6.5 Experimenteller Ablauf.21 7 Aussage zur Messunsicherheit 26 8 Prfbericht27 Anhang A (informativ) Temperatur-Quenching der Quanteneffizienz, berlegungen zur Lichtmodulation, um Erhit

24、zen der Probe zu vermeiden und um die optimalen Messbedingungen zu erreichen.28 Literaturhinweise 31 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen33 Bilder Bild 1 Extinktionsspektrum von Cresylviolett als Beispielspekt

25、rum mit Beispielrechnung14 Bild 2 Schemazeichnung des Messaufbaus fr die beiden Verfahren kollimiertes Lichteinstrahlverfahren und diffuses Lichteinstrahlverfahren.18 Bild 3 Beispielspektrum fr die kollimierte Lichteinstrahlmethode 23 Bild 4 Beispielspektren fr die diffuse Lichteinstrahlmethode.26 B

26、ild A.1 Beispiel fr das transiente Verhalten eines lumineszierenden Materials (YAG:Ce) bei gepulster Anregung29 Bild A.2 Schematische Darstellung der Vernderung der normierten QE als Funktion der mittleren Anregungsleistung und des empfohlenen Bereichs fr die Anregungsleistung (durch die vertikale L

27、inie gekennzeichnet)29 3 DIN EN 62607-3-1:2014-12 EN 62607-3-1:2014 SeiteTabelle Tabelle 1 Beispiel Fluoreszenzmethode fr relative Messungen. 12 Tabelle 2 Vorschlge fr Kalibrierstandards fr die Messung der relativen Quanteneffizienz von lumineszierenden Nanopartikel-Suspensionen. 12 Tabelle 3 Format

28、 des Tabellenkalkulationsprogramms fr Vergleich von Quanteneffizienzen . 16 Tabelle 4 Format des Tabellenkalkulationsprogramms fr Vergleich von Quanteneffizienzen . 17 Tabelle 5 Vergleich der Methoden fr die Messung der absoluten Quanteneffizienz von lumineszierenden Nanomaterialien. 18 4 DIN EN 626

29、07-3-1:2014-12 EN 62607-3-1:2014 Einleitung Eine der Haupttriebkrfte fr die Einfhrung von Festkrperbeleuchtung (SSL) (en: Solid State Lighting) ist die hohe Effizienz, mit der diese Leuchtmittel elektrische Energie in Licht umwandeln. Glhlampen und Leuchtstoffrhren haben nur Wirkungsgrade von 5 % bz

30、w. 30 %, wobei Glhlampen den niedrigsten Wirkungsgrad haben. Da Beleuchtung einen betrchtlichen Teil des Verbrauchs elektrischer Energie ausmacht, wird die Verbesserung der Energieeffizienz von Beleuchtungsmitteln einen groen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs leisten. Die Beleuchtungs-Ef

31、fizienz der Festkrper-Leuchtmittel ist eine kritische Messgre fr die Gesamteffizienz, und es gibt etablierte Standardmethoden, um Herstellern und Endverbrauchern zuverlssige Produktinformationen zur Verfgung zu stellen. Diese Anforderung gilt auch fr die Ausgangsmaterialien fr LED-Hersteller (LED en

32、: Light Emitting Diodes; dt: Leuchtdiode), hier gibt es aber zurzeit noch keine Normen. Diese Norm beschreibt eine universelle Methode, mit der SSL-Hersteller lichtemittierende Nanomaterialien von verschiedenen Lieferanten vergleichen knnen und die mglicherweise auf lichtemittierende Materialien all

33、gemein anwendbar ist. Die am hufigsten verwendeten SSL-Leuchtmittel bestehen aus einer blauen Leuchtdiode (LED) und einem Lumineszenzfarbstoff. Die blaue LED regt das Luminophormaterial an, das Licht mit einer Wellenlnge oder mehreren Wellenlngen emittiert, so dass das angestrebte weie Spektrum resu

34、ltiert. Dieses Bauelement, das als Lumineszenzkonversions-LED (oder pc-LED; phosphor-converted light emitting diode) bezeichnet wird, wandelt die elektrische Energie indirekt in weies Licht um: Zunchst wird blaues Licht erzeugt, das dann in breitbandige sichtbare Strahlung umgewandelt wird. Quantenp

35、unkte (QDs) (en: quantum dots) bzw. Nanophosphore sind eine technische Option fr Lumineszenzfarbstoffe, um die blaue LED-Wellenlnge in breitbandiges sichtbares Licht umzuwandeln. Quantenpunkte und Nanophosphore haben fr diese Anwendung eine Reihe von Vorteilen, unter anderem: eine groe Auswahl an Fa

36、rben, ein schmalbandiges Emissionsspektrum, breitbandige Absorption, eine fast unendliche Flockungszeit, reduzierte Bleichung und niedrigere Streuung verglichen mit konventionellen Phosphoren, deren Partikelgre typischerweise grer als 5 m ist. Es konnte gezeigt werden, dass Lumineszenzkonversions-LE

37、Ds, die Quantenpunkte nutzen, die beste Kombination aus den Eigenschaften wie Farbwiedergabeindex, damit korrelierte Farbtemperatur und Lumineszenz-Effizienz aller auf dem Markt befindlichen LEDs haben. Ein kritischer messtechnischer Parameter fr lichtemittierende Materialien der Leuchtmittel-Indust

38、rie ist die Quanten-Effizienz, die in dieser Norm definiert wird als Quotient aus der Anzahl emittierter Photonen eines lichtemittierenden Nanopartikels und der Anzahl der von diesem Nanopartikel absorbierten Photonen. Lieferanten von Quantenpunkten und lumineszierenden Nanomaterialien messen typisc

39、herweise nur die relative Quanteneffizienz (oder alternativ die Photonen-/Quantenausbeute) bei in Lsung befindlichen Materialien, da diese Messungen einfach sind und die Anwendbarkeit solcher relativen Messverfahren bei biomedizinischen bildgebenden Verfahren gegeben ist (Quantenpunkte haben hier im

40、 F OD) negativer dekadischer Logarithmus des Verhltnisses von Transmissionsintensitt des Lichts und der einfallenden Intensitt fr eine bestimmte Wellenlnge Anmerkung 1 zum Begriff: Die Abkrzung fr die optische Dichte ist OD. Die optische Dichte und die Extinktion einer Probe sind identisch, wenn die

41、 Reflektionsverluste bei der Auswertung bercksichtigt wurden. 3.9 lichtinduzierte Bleichung (en: photobleaching) Phnomen, das bei lumineszierenden Nanomaterialien auftritt, wenn die Fluoreszenzeigenschaften des Nanomaterials durch die Lichteinstrahlung zum Erzeugen der Photolumineszenz degradiert od

42、er zerstrt werden Anmerkung 1 zum Begriff: Das Ergebnis der lichtinduzierten Bleichung ist eine Abnahme der Quanteneffizienz als Funktion der Zeit. 3.10 lichtinduzierte Aufhellung (en: photobrightening) Phnomen, das bei Quantenpunkten oder anderen lumineszierenden Nanomaterialien auftritt, wenn die

43、Lichtemission des Nanomaterials bei konstanter Lichteinstrahlung ber einen gewissen Zeitraum allmhlich ansteigt Anmerkung 1 zum Begriff: Das Ergebnis der lichtinduzierten Aufhellung ist ein Anstieg der Quanteneffizienz als Funktion der Zeit. 7 DIN EN 62607-3-1:2014-12 EN 62607-3-1:2014 3.11 Umwandlu

44、ngswirkungsgrad (en: power conversion efficiency) Verhltnis der optischen emittierten Leistung zu der eingestrahlten Leistung, die ntig ist, um die Abstrahlung hervorzurufen 3.12 Quantenpunkt (en: quantum dot) Halbleiternanokristall, der aufgrund von Quanten-Confinement-Effekten grenabhngige Eigensc

45、haften hat 3.13 Quanteneffizienz (en: quantum efficiency) Quantenausbeute hinsichtlich der Effizienz der Photonenemission von lumineszenten Nanopartikeln Anmerkung 1 zum Begriff: Quanteneffizienz wird auch mit dem Begriff Quantenausbeute bezeichnet. Anmerkung 2 zum Begriff: Quanteneffizienz fr lumin

46、esziernde Nanopartikel ist definiert als das Verhltnis der Anzahl der emittierten Photonen zur Anzahl der absorbierten Photonen. Im Zusammenhang mit dieser Norm wird die gemessene Quanteneffizienz als Ma fr die Anzahl der durch das lumineszierende Nanomaterial in den freien Raum abgestrahlten Photon

47、enanzahl verwendet und ist damit im Wesentlichen ein Ma fr die externe Quanteneffizienz. 3.14 relative Quanteneffizienz (en: relative quantum efficiency) Quanteneffizienz gemessen relativ zu einem gut charakterisierten Standardreferenzmaterial 3.15 absolute Quanteneffizienz (en: absolute quantum eff

48、iciency) Quanteneffizienz, die aus Messgren ermittelt wird, die direkt proportional der Anzahl der emittierten und absorbierten Quanten sind Anmerkung 1 zum Begriff: Die Kalibrationsstandards, die zur Bestimmung der absoluten Quanteneffizienz benutzt werden, mssen auf Hauptstandards oder nationale N

49、ormale (z. B. von NIST) zurckfhrbar sein. 3.16 externe Quanteneffizienz (en: external quantum efficiency) Verhltnis der Gesamtzahl der durch das lumineszierende Material in den freien Raum emittierten Photonen zur Gesamtzahl der absorbierten Photonen Anmerkung 1 zum Begriff: Im Rahmen dieser Norm werden die Begriffe externe Quanteneffizienz (EQE) und Quanten-effiz