Светотехническая лаборатория научных исследований и технических испытаний (СЛНИиТИ)

Описание

Лаборатория создана приказом ректора №318 от 15 марта 2022 г. с целью проведения

- испытаний и измерений образцов продукции (низковольтного оборудования общего назначения), в соответствии с требованиями нормативной документации, согласно основным процессам, описанным в системе менеджмента качества;

- исследований и разработки современных светодиодных устройств, их электронных компонентов и корпусов.

Научный руководитель:

к.ф.-м.н. Родионов Владимир Викторович

Сотрудники:

студенты-бакалавры Есаулкова Е.Г., Омелин В.А.

студент-магистр Туйлиев К.К.

Разработки и ключевые направления исследований:

1. Отечественные светодиоды с квантовыми точками. В рамках сотрудничества ЮЗГУ с российским предприятием ООО «РуСИД» получены светодиоды с повышенным индексом цветопередачи CRI на основе экспериментальных фотолюминесцентных частиц – квантовых точек.

Особенности:

– Стандартный корпус с размерами 3.5×2.8 мм обеспечивают простоту проектирования светильников и возможность модернизации существующих конструкций.

– Фотолюминесценция наночастиц в «красном» спектральном диапазоне.

– Высокая световая отдача.

– Диапазон цветовых температур: 2200–6500 K.

– Высокая угловая однородность цветности.

Технические характеристики:

– Напряжение: 3 и 6 В.

– Сила тока: 150 мА.

– Индекс цветопередачи (CRI): R_a более 90 с высоким R₉.

Основное применение:

– Линейные светильники.

– Потолочные встраиваемые светильники и общее освещение.

– Светильники с торцевой подсветкой.

1. Теплопроводящий АБС-пластик для светотехнических корпусов. В рамках сотрудничества ЮЗГУ с российскими предприятиями по производству светотехнической продукции получены образцы теплопроводящих композиционных материалов.

Особенности:

– Стандартный корпус светильника с толщиной стенки 6 мм обеспечивают эффективный отвод тепла от светодиодных элементов и блоков питания к ним.

– Легкость проектирования светильников и возможность модернизации существующих пластмассовых конструкций.

– Возможность регулирования теплоотдачи в соответствии с наполнителем вплоть до 2 Вт/м К.

– Диапазон рабочих температур: от – 40 до +80°С.

– Высокая отражательная способность.

– Стойкость к ультрафиолетовому излучению.

Основное применение:

– Уличные светильники.

– Производственное освещение.

– Периферийное оборудование.

Достижения:

В светотехнической лаборатории научных исследований и технических испытаний в рамках повышения индекса цветопередачи определены структура и частотная зависимость излучения в видимом диапазоне SMD-светодиодов, а также механизмы влияния размера и состава частиц люминофора, наполняющего белые светодиоды, для разных серий веществ на интенсивность и положение максимума флуоресценции. Размерный эффект фотолюминесценции, который замечен на коммерческих порошках, заключается в меньшей излучательной способности отдельных групп частиц с размером менее 12 мкм. Для люминофоров обнаружен коротковолновой сдвиг максимумов интенсивности флуоресценции для малых частиц.

В рамках научных исследований произведена разработка теоретических основ по созданию светодиодных элементов на основе квантовых точек с помощью методов оптической, зондовой и электронной микроскопий, включая энергодисперсионную, рамановскую и ИК-Фурье спектроскопии, рентгеновскую дифрактометрию РЦН. Ключевым результатом исследований является характеризация особенностей многомасштабного структурирования ленгмюровских и спиннингованных пленок из стабилизированных квантовых точек CdSe/CdS/ZnS/TOPO в виде определения сплошности и однородности, что позволило создать новое актуальное направление применения отечественными производителями светодиодной продукции квантовых точек для повышения качества эмиссии их фотолюминесцирующих материалов. Выводы по работе опубликованы в научных журналах, индексируемых в базах Web Of Science и Scopus в категориях Q2 и Q3, а обучающейся в аспирантуре по соответствующей тематике успешно получил квалификацию «Исследователь. Преподаватель-исследователь» и ученую степень кандидата физико-математических наук.

В светотехнической лаборатории научных исследований и технических испытаний создана метрологическая база для развития компетенций у инженеров нанотехнологического профиля по определению электрофизических и светотехнических параметров. Подготовлены поверенные установки для проверки комплексных параметров электробезопасности и электрических характеристик сети, измерения освещенности, яркости и пульсации источников светового излучения, контроля окружающих условий в лаборатории, калиброванные приборы для бесконтактного измерения яркости и цвета источников света и отраженного света и гониофотометрическая установка для измерения пространственного распределения силы света и светового потока для студентов направления подготовки 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника».

Ключевым направлением научных исследований в лаборатории является изучение изменений коррелированной цветовой температуры, улучшения индекса цветопередачи и световой отдачи белых светодиодов с красными коллоидными квантовыми точками на основе кадмия, в рамках которого изготовлены в промышленных условиях не менее 100 экспериментальных белых светодиодов и подготовлен патент «Гель-люминесцентная смесь с коллоидными квантовыми точками». Подобные белые светодиоды производятся единственной в мире компанией OSRAM Opto Semiconductors в виде линейки продукции OSCONIQ family.

Важнейшие публикации за 5 лет:

в журналах, индексируемых в WoS и Scopus:

1. Novikov E. Spatiotemporal analysis of structured Langmuir films formed from stabilised CdSe/CdS/ZnS quantum dots/ E. Novikov, A. Kuzmenko, M. Pugachevskii, V. Rodionov, V. Zavodinsky, O. Gorkusha, D. Krylsky, M. M. Than // Materials Letters. – 2023. – Т. 333. – С. 133472.
2. Кузьменко А. П. Многомасштабное структурирование квантовых точек CdSe/CdS/ZnS в центрифугированных и ленгмюровских пленках / А. П. Кузьменко, М. А. Пугачевский, В. В. Родионов, В. Г. Заводинский, О. А. Горкуша, А. В. Сюй, Д. П. Аникин // Журнал технической физики. – 2023. – Т. 93. – № 8. – С. 1134-1142.

в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК:

1. Кузьменко А. П. Центрифугированные пленки из микрокапсулированных квантовых точек CdS // А. П. Кузьменко, Е. А. Новиков, М. А. Пугачевский, В. М. Емельянов, О. И. Шутяева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2019. – №3. – С. 88 – 107.
2. Кузьменко А. П. Кинетика формирования ленгмюровских пленок из стабилизированных квантовых точек CdSe/CdS/ZnS / А. П. Кузьменко, Е. А. Нови-ков, В. В. Родионов, А. В. Кузько, Д. П. Аникин, Д. В. Крыльский // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2021. – №2. – С. 86 – 103.
3. Новиков Е. А. Влияние концентрации Ce³⁺ и размеров кристаллических частиц YAG на фотолюминесценцию / Е. А. Новиков, А. П. Кузьменко, В. В. Родионов, В. М. Емельянов, Д. П. Аникин, Ю. А. Неручев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2024. –Т. 14. – №1. – С. 59 – 75.
4. Кузьменко А. П. Влияние квантовых точек CdSe/CdS/ZnS на эффективность светодиодных устройств/ А. П. Кузьменко, В. В. Родионов, Е.Г. Есаулкова, Д. П. Аникин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2025. –Т. 15. – №1.

В других изданиях:

1. Новиков Е. А., Центрифугированные пленки из квантовых точек CdS / Е. А. Новиков, О. И. Шутяева, А. П. Кузьменко // Современные материалы, техника и технологии. – 2019. – № 2 (23). – С. 168 – 174.
2. Новиков Е. А., Кузьменко А. П. Кинетика формирования стабилизированных квантовых точек CdSe/CdS/ZnS в ленгмюровские пленки // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: Сборник научных трудов XV-ой Международной научно-практической конференции. Курск, 19-20 марта 2020 г. – С. 217 – 223.
3. Новиков Е. А. Ленгмюровские монослои (CdSe/CdS/ZnS)/SiO₂ из коллоидных квантовых точек / Новиков Е. А., Кузьменко А. П., Крыльский Д. В., Дежуров Д. В // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: материалы XVIII региональной научной конференции, Хабаровск, 10–12 ноября 2020 г. / под ред. А. И. Мазура и К. А. Драчева; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Тихоокеанский государственный университет. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2020. – C. 137 – 141.
4. Оглукова К. Д., Родионов В. В. Получение люминесцентных наночастиц с квантовыми точками. – ЗАО "Университетская книга" Конференция: Актуальные вопросы науки, нанотехнологий, производства Курск, 14 декабря 2023 года.

Оборудование:

Поверка средств измерений СИ – это регулярная в зависимости от межповерочного интервала (после первичной) перепроверка СИ на соответствие тем метрологических характеристикам (диапазон, цена деления, дискретность, погрешность, класс точности), которые были определены при утверждении типа СИ и записаны в описании типа. Для работы СЛНИиТИ обладает СИ №1–№11 утвержденного типа, прошедшими поверку в соответствии с методикой поверки (ст. 1 ФЗ 102) в региональном ЦСМ.

Калибровка СИ – это определение метрологических характеристик СИ на данный момент без какого-либо сравнения. Измерения установками №12 и№13 не входят в ст. 1 ФЗ 102, и для них проведены калибровки специалистами ФБУ «РОСТЕСТ-МОСКВА» по разработанным методикам. Калибровка является добровольной процедурой для определения пригодности СИ по метрологическим характеристикам.

Аттестация испытательного оборудования №14–№16 с периодичностью 24 месяца в ФБУ «КУРСКИЙ ЦСМ» и ФБУ «ТЕСТ-С.-Петербург» показывает его пригодность.

1. Электронный секундомер «Интеграл С-01»;
2. Рулетка измерительная металлическая с пределом 10м;
3. Линейки измерительные металлические с пределами 150, 300, 500 и 1000 мм;
4. Дальномер лазерный «GLM 500»;
5. Спектроколориметр «ТКА-ВД/2»;
6. Мультиметры цифровые APPA-62T, APPA-98II ;
7. Источники питания «MPS-3003LK», «Б5-50»;
8. Прибор для измерения освещенности «еЛайт01»;
9. Установка для проверки параметров электрической безопасности «GPT-79803»;
10. Клещи электроизмерительные «APPA 137F»;
11. Термогигрометр с функцией измерения абсолютного давления «Testo 622»;
12. Колориметр «CS-100»;
13. Установка для измерения силы света и его пространственного распределения;
14. Климатическая камера «СМ-74-75/180»;
15. Имитатор импульсных помех «ИИП-4000»;
16. Имитатор пачек помех в комплекте с емкостными клещами «ИПП-4000».

Представленный перечень оборудования позволяет охватить область измерений 130-ти светотехнических и электрофизических показателей таких объектов, как здания и сооружения, рабочие места в них, улично-дорожные сети в пределах территорий городских и сельских населенных пунктов, а также источники света различной формы и мощности и т.д. Оборудование СЛНИиТИ, предназначенное для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, находятся под систематическим контролем технического состояния должностными лицами РЦН ЮЗГУ с целью обеспечения сохранности техники и поддержания ее в актуальном состоянии.

Проекты и гранты за последние 5 лет

1. 2022-2024гг. проект №1.7.21/2-14 «Испытательный комплекс светотехнических изделий» в рамках программы «Приоритет-2030».

Патенты

1. Заявка №2024131387 от 18.10.2024г. на патент «Гель-люминесцентная смесь с коллоидными квантовыми точками».

Выпускные работы:

1. Влияние на светотехнические характеристики светодиодов структуры и состава люминесцентных нанопорошков, 2022г.
2. Создание теплопроводящих полимерных композиционных материалов на основе АБС-пластика с применением оксида цинка, 2023г.

Сотрудничество

1. ООО «РуСИД» – российский производитель светодиодов.
2. ООО «Световые технологии ЭСКО» – ведущий оператор энергосервисной деятельности в освещении в РФ.
3. ООО «Курский завод «Светодиод» – региональный производитель светодиодной продукции.