LED照明光源光譜的研究畢業(yè)論文

1、led照明光源光譜的研究the study of led illumination source chromatography目 錄摘要abstract引 言1第一章 緒 論21.1 led概述21.1.1 led的由來(lái)21.1.2 led發(fā)光原理31.1.3 led優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用31.1.4 led缺點(diǎn)41.2 人眼對(duì)外界的感知51.3 本文的思路及意義51.3.1 本文的研究思路51.3.2 本文的研究意義5第二章 實(shí)驗(yàn)部分72.1 儀器與試劑72.2 儀器的改造72.2.1 722型光柵分光光度計(jì)的改進(jìn)72.3 led單色光分組82.4 led各單色光的測(cè)量8第三章 結(jié)果與討論93.1 72

2、2型光柵分光光度計(jì)的改裝與波長(zhǎng)校正93.1.1 722型光柵分光光度計(jì)的介紹93.1.2 722型光柵分光光度計(jì)的工作原理93.1.3 znjc2系列智能計(jì)數(shù)器的介紹93.1.4 722型光柵分光光度計(jì)的波長(zhǎng)矯正103.1.5 讀數(shù)與波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換113.2 不同led的照明光譜113.3 使用濾光片后的led光譜173.4 一個(gè)擴(kuò)展應(yīng)用17結(jié) 論19致 謝20參考文獻(xiàn)21led照明光源光譜的研究摘要：人對(duì)照明光線的感知時(shí)，如果光譜中，部分單色光如藍(lán)紫光的成份強(qiáng)度比較大，會(huì)引起人視覺(jué)功能的傷害和精神的厭惡。本文通過(guò)改裝的光柵分光光度計(jì)，測(cè)試了led照明光源的光譜分布，得出了改善led照明的濾光方法

3、。 本文通過(guò)分析使用天然黃色素制備的濾光片對(duì)led濾光后的光譜，觀察了天然黃色素的濾光效果。關(guān)鍵詞：led照明；天然色素；濾光片the study of led illumination source chromatographyabstract：as people percepting the light , if the strength of some monochromatic light such as blue violet is large, the visual function damage and spirit disgust can be caused. led illu

4、mination source chromatography was test by the modificated grate spectrophotometer and a filter method improving led lighting was concluded.in this article, led lighting chromatography filted by natural yellow pigment was analysed and the filter effect by using the natural yellow pigment was observe

5、d. key words: illumination of led; natural pigment; filter引 言發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)led(light emitting diode)。近幾年，隨著led技術(shù)的發(fā)展和led燈無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，led燈作為繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈(hid)之后的新型燈具在照明領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，小到臺(tái)燈、手電筒、各種電器上的指示燈、信號(hào)燈等，大到室內(nèi)外照明、路燈、裝飾燈、汽車(chē)燈具、液晶顯示背光模組等1。led由5層非常薄的銦鎵一氮化物混合半導(dǎo)體材料構(gòu)成，層與層之間由鎵氮化物分開(kāi)，其面積僅為1平方毫米。通過(guò)調(diào)整半導(dǎo)體材料中銦的比例，能夠改變led所產(chǎn)生的顏

6、色。例如銦含量為10%時(shí)可發(fā)出藍(lán)光，20%時(shí)可發(fā)出綠光。為了生產(chǎn)出白光，需要將藍(lán)色led的內(nèi)層涂上磷，這樣磷產(chǎn)生的黃色光和藍(lán)光可以合成為比較刺目的白光。led燈泡的電能利用效率已經(jīng)達(dá)到30%，從理論上講最高可以達(dá)到70%2。led燈是用高亮度白色發(fā)光二極管作為發(fā)光源，光效高、耗電少、壽命長(zhǎng)、易控制,是新一代固體冷光源，比普通節(jié)能燈省電、亮度高、投光遠(yuǎn)、投光性能好、使用電壓范圍寬。led的穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命是明顯優(yōu)勢(shì)：白熾燈的連續(xù)工作時(shí)間很少可以超過(guò)1000小時(shí)，采用電子驅(qū)動(dòng)器的熒光燈管的連續(xù)工作時(shí)間可超過(guò)8000小時(shí)，但led燈能夠無(wú)故障工作50000小時(shí)以上?，F(xiàn)在推廣的led由于其發(fā)光特性：光色

7、刺目，對(duì)保護(hù)視力非常不利。在大自然中，最賞心悅目的之一當(dāng)屬植物花卉的色光。本文擬采用我們提取的天然色素，對(duì)led燈的色光進(jìn)行調(diào)色，讓其刺目的白光轉(zhuǎn)變成為悅目的自然色光。第一章 緒 論1.1 led概述1.1.1 led的由來(lái)發(fā)光二極管，英文名稱(chēng)：light emitting diode，簡(jiǎn)稱(chēng)led，是一種電致發(fā)光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。最初led用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的led在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失9

8、0%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，lumileds公司采用了18個(gè)紅色led光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車(chē)信號(hào)燈也是led光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yag）封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍(lán)光（p=465nm，wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nmled燈。藍(lán)光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹(shù)脂薄層，約200-500nm。 led基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。對(duì)于ingan/yag白色led

9、，通過(guò)改變yag熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。這種通過(guò)藍(lán)光led得到白光的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運(yùn)用最多。最早應(yīng)用半導(dǎo)體p-n結(jié)發(fā)光原理制成的led光源問(wèn)世于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是gaasp，發(fā)紅光(p=650nm)，在驅(qū)動(dòng)電流為20ma時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1lm/w。70年代中期，引入元素in和n,使led產(chǎn)生綠光(p=555nm)，黃光(p=590nm)和橙光(p=610nm)，光效也提高到1lm/w。到了80年代初，出現(xiàn)了gaalas的led光源。使得紅色led的光效達(dá)

10、到10lm/w。90年代初發(fā)紅光、黃光的gaalinp和發(fā)綠、藍(lán)光的gainn兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功，使led的光效得到大幅度的提高。2000年，前者做成的led在紅、橙區(qū)(p=615um)的光效達(dá)到100lm/w，而后者制成的led在綠色區(qū)域(p=530nm)的光效可以達(dá)到50lm/w。如今，led燈的發(fā)展越來(lái)越快,1998年發(fā)白光的led也開(kāi)發(fā)成功。越來(lái)越多的地方在應(yīng)用led燈，led燈具也越來(lái)越完善了3。 1968年研制成功紅橙黃光led，1971年業(yè)界推出綠光裸片led，1992年日本nichia公司首次研發(fā)出藍(lán)光led。紅綠藍(lán)三色led按不同的比例混合，可以呈現(xiàn)出自然界美麗的畫(huà)面。在l

11、ed色彩不斷豐富的同時(shí)，led的發(fā)光效率也在飛速發(fā)展，第一只紅光led的光通量只有千分之幾個(gè)流明，發(fā)光效率約為0.1lm/w。1968年紅橙黃光led的發(fā)光效率達(dá)到1lm/w，八十年代其發(fā)光效率達(dá)到10lm/w，近幾年來(lái)led的發(fā)光效率更是達(dá)到幾十上百流明每瓦。1996年日本nichia公司推出白光led。從此，led進(jìn)軍照明領(lǐng)域4。隨著led的工業(yè)化生產(chǎn)速度不斷加快，規(guī)模不斷擴(kuò)大，在制造工藝、亮度、效率、色彩等方面都取得了實(shí)用化的進(jìn)展，使led受到越來(lái)越多人的青睞5。我國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所激發(fā)態(tài)物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)起研究了一種以照明為目標(biāo)的有機(jī)白光發(fā)光二極管（woled），該二極

12、管是用npb作綠光和黃光基質(zhì)，用作空穴傳輸材料，cbp（4,4-n,n-二咔唑基聯(lián)苯）用作紅光磷光配合物的基質(zhì)材料。其性能參數(shù)達(dá)到了白光照明光源的要求6。隨后浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究的多層芯片白色led技術(shù)，一個(gè)由四個(gè)高能led燈色溫混合的led光源被研究出來(lái)7。1.1.2 led發(fā)光原理led發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。led的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是p型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是n型半導(dǎo)

13、體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)p-n結(jié)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向p區(qū)，在p區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是led燈發(fā)光的原理8。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成p-n結(jié)的材料決定的。1.1.3led優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用led燈是用高亮度白色發(fā)光二極管作為發(fā)光源，光效高、耗電少、壽命長(zhǎng)、易控制、安全環(huán)保9。led日光燈采用最新的led光源技術(shù)10，數(shù)位化外觀設(shè)計(jì)，節(jié)電高達(dá)70%以上，12w的led日光燈光強(qiáng)相當(dāng)于40w的日光燈管（用于鎮(zhèn)流器和啟輝器，36w的日光燈真正的耗電量為42w至44w）。led日光燈壽命為普

14、通燈管的10倍以上，幾乎免維護(hù)，無(wú)須經(jīng)常更換燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器。綠色環(huán)保的半導(dǎo)體電光源，光線柔和，光譜純，有利于使用者的視力保護(hù)及身體健康。6000k的冷光源給人視覺(jué)上清涼的感受，人性化的照度差異設(shè)計(jì)，更有助于集中精神，提高效率。1998年發(fā)白光的led開(kāi)發(fā)成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet，yag）封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍(lán)光（p=465nm，wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍(lán)光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹(shù)脂薄層，約200-500nm。 le

15、d基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于ingan/yag白色led，通過(guò)改變yag熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。這種通過(guò)藍(lán)光led得到白光的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運(yùn)用最多。上個(gè)世紀(jì)60年代，科技工作者利用半導(dǎo)體p-n結(jié)發(fā)光的原理，研制成了led發(fā)光二極管。當(dāng)時(shí)研制的led，所用的材料是gaasp，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，現(xiàn)在大家十分熟悉的led，已能發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等多種色光。然而照明需用的白色光led僅在近年才發(fā)展起來(lái)。1.1.4 led缺

16、點(diǎn)目前，日常應(yīng)用的led產(chǎn)品主要是近紫外、可見(jiàn)和近紅外波段。因此，led產(chǎn)品的光輻射危害主要考慮眼睛的近紫外輻射損傷、視網(wǎng)嗅藍(lán)光的光化學(xué)損傷和輻射的熱損傷11。隨著led技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了越采越多的大功率、高亮度的led產(chǎn)品。隨著芯片功率的提升。光子晶體等新技術(shù)的應(yīng)用，芯片出射光的輻射亮度大幅度地提高；通過(guò)增大驅(qū)動(dòng)電流、多芯片集成，led產(chǎn)品的功率越來(lái)越高；通過(guò)增加二次光學(xué)設(shè)計(jì)，如采用透鏡會(huì)聚等，led的光束越來(lái)越窄，視網(wǎng)膜受到的輻射越來(lái)越強(qiáng)；此外，紫外和藍(lán)光波段的短波led芯片被廣泛應(yīng)用，使led的危害性更加顯著。尤其是波長(zhǎng)440nm左右的藍(lán)光輻射對(duì)人眼視網(wǎng)膜產(chǎn)生的光化學(xué)危害性明顯提高

17、，尤其是嬰兒和兒童，眼睛對(duì)短波長(zhǎng)光的過(guò)濾能力不如成年人；而且老年性的視網(wǎng)膜黃斑區(qū)功能性退化與藍(lán)光輻射的傷害也有直接的關(guān)系。另外，led臺(tái)燈點(diǎn)燈的時(shí)間越長(zhǎng)，光源中的熒光粉衰減越快，結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致人眼接觸的藍(lán)光波段的光照越來(lái)越強(qiáng)烈，從而對(duì)人眼造成傷害。所以眼睛長(zhǎng)期看led光源，容易讓人產(chǎn)生頭暈眼花、不舒服的感覺(jué)，甚至?xí)斐裳矍鐐Γ沟没佳鄄〉臋C(jī)率會(huì)有所提高12。1.2 人眼對(duì)外界的感知眼球呈球狀、直徑約20 mm。眼球的前面覆蓋著透明的角膜(cornea)，角膜里面有虹膜，最里面有晶狀體。晶狀體是個(gè)雙凸的透鏡，在未調(diào)節(jié)的狀態(tài)下后面的曲率半徑較小。在眼球的內(nèi)部充滿了膠狀的透明的玻璃體。而在角膜和晶狀

18、體之間充滿了房水液。 光線從外界進(jìn)入眼球，通過(guò)角膜、房水液、晶狀體和玻璃體到達(dá)視網(wǎng)膜。為了使外界的物體正好在視網(wǎng)膜上成象，焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變晶狀體的曲率(特別是前面的曲率)來(lái)進(jìn)行的。瞳孔是在虹膜中央開(kāi)著的一個(gè)圓形小窗，它的直徑是由入射光量來(lái)調(diào)節(jié)的，它能遮擋住邊緣光。但是光量的調(diào)節(jié)在視覺(jué)系統(tǒng)能夠處理的強(qiáng)度范圍，即動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到l06倍以上，由于瞳孔直徑的變化只不過(guò)是幾倍，因此瞳孔對(duì)光量的調(diào)節(jié)怎么也不能說(shuō)是充分的。在這種意義上來(lái)說(shuō)，敏感度的調(diào)節(jié)主要是由下面要談到的視網(wǎng)膜的適應(yīng)作用來(lái)承擔(dān)的。 為了使要看的目標(biāo)物的象正好落到視網(wǎng)膜的中央。整個(gè)眼球就要旋轉(zhuǎn)，這樣的限球運(yùn)動(dòng)是靠外眼肌來(lái)進(jìn)行的。總之，如眼

19、球圖所示，由六塊外眼肌把眼球固定在眼框中，眼球的周?chē)灾?。而且由于這六塊外眼肌的作用，眼球能夠進(jìn)行中心部大致固定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；诂F(xiàn)代顏色視覺(jué)理論，不同的錐狀感光細(xì)胞對(duì)外界刺激進(jìn)行選擇性吸收，而每一種感光細(xì)胞亦可以單獨(dú)產(chǎn)生明暗(黑白)反應(yīng)，在感受器這一水平符合楊一赫姆霍爾茲三色學(xué)說(shuō)。神經(jīng)沖動(dòng)在傳輸過(guò)程中，則三色反應(yīng)重新組合成三組拮抗神經(jīng)反應(yīng)，即紅一綠、黃一藍(lán)及白一黑，這與赫林四色學(xué)說(shuō)相符合，視覺(jué)過(guò)程的最后階段發(fā)生在大腦皮層的視覺(jué)中樞，使人產(chǎn)生明暗及顏色感覺(jué)，對(duì)刺激的明暗感受與顏色的感覺(jué)過(guò)程是相互交織的13。1.3 本文的思路及意義1.3.1 本文的研究思路（1）對(duì)led的光譜進(jìn)行測(cè)量、分析、

20、對(duì)比；（2）根據(jù)分析結(jié)果找出led光源的濾光方案；1.3.2 本文的研究意義led有節(jié)電、輕便、光效高等優(yōu)點(diǎn)，是目前推廣的一種新光源?，F(xiàn)在推廣的led中的相當(dāng)大一部分，其發(fā)光色刺目，對(duì)保護(hù)視力非常不利。本文試圖通過(guò)對(duì)其各單色光的研究及深入了解，分析結(jié)果找出過(guò)多的led光源的單色光，并將其過(guò)多的led光源，改善為悅目的光調(diào)，以達(dá)到人們?cè)谑褂弥行那橛鋹偤捅Ｗo(hù)視力的效果。第二章 實(shí)驗(yàn)部分2.1 儀器與試劑（1）t6新世紀(jì)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；（2）1mm厚黃色素濾光片 本實(shí)驗(yàn)室自制；（3）722型光柵分光光度計(jì)； （4）znjc2 智能計(jì)數(shù)器 淘寶樂(lè)清市信爾電子有限公司；

21、 （5）led單色二極管 市售；2.2 儀器的改造2.2.1 722型光柵分光光度計(jì)的改進(jìn)由于年代久遠(yuǎn)，儀器內(nèi)部的同步帶老化不能正常工作，所以我們用znjc2系列智能計(jì)數(shù)器來(lái)改裝記錄轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)來(lái)得出轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)與波長(zhǎng)之間的關(guān)系，進(jìn)而達(dá)到和之前同步帶同樣的操作結(jié)果。改裝步驟：第一步：我們測(cè)量主動(dòng)輪周長(zhǎng)9.9cm,這樣取雙面膠（帶紙皮）總長(zhǎng)9.9cm,貼在玻璃墻上用直尺準(zhǔn)確分為九段（即十個(gè)等間距間隔），用模板及圓規(guī)尖頭將十個(gè)等間隔處鏤空為圓形（直徑略大于磁子直徑）切圓心為中線中點(diǎn)，為下一步將磁子均勻的粘在主動(dòng)輪上做準(zhǔn)備；第二步：將均勻鏤空的雙面膠帶很細(xì)心的粘貼在主動(dòng)輪表面，然后用改性丙烯酸

22、酯膠黏劑（哥倆好）將磁子通過(guò)雙面膠的鏤空處粘在主動(dòng)輪表面共十個(gè)；第三步：安裝接收器，首先用泡沫做成儀器內(nèi)部空余處的模子，能夠牢牢卡住為止，將接收器用膠帶固定在模子下面方便去接近磁子，使調(diào)接收器與磁子的間距大概間隔1mm時(shí)，加減數(shù)據(jù)最為靈敏、然后將模子用膠帶牢牢的固定在儀器內(nèi)部；第四步：由于主動(dòng)輪上安裝10個(gè)磁子、故手柄每轉(zhuǎn)一圈計(jì)數(shù)為十，所以我們?cè)谝允直鷪A盤(pán)圓心為圓心、圓盤(pán)直徑為直徑做圓，并將圓形處理、圓弧分為20等分，每等分相當(dāng)于0.5個(gè)讀數(shù)，同時(shí)為使得讀數(shù)相對(duì)精確，我們用線繞法測(cè)得手柄圓周長(zhǎng)126mm，用紙條取長(zhǎng)126mm寬15mm同樣分隔20等分并畫(huà)出線條貼在手柄圓盤(pán)周長(zhǎng)上，同時(shí)所畫(huà)刻線與

23、所作圓弧等分點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，在儀器側(cè)面畫(huà)一豎線作為參考點(diǎn)，每次測(cè)量開(kāi)始電子計(jì)數(shù)器必須歸位處理，處理后一個(gè)方向記錄數(shù)據(jù)直至該組測(cè)量結(jié)束，下一組同樣操作步驟。改裝完成。2.3 led單色光分組（1）第一組：白光、藍(lán)光、綠光、黃光、紅光； （2）第二組：紅a光、黃a光、亮白光、暖白光、白a光。2.4 led各單色光的測(cè)量測(cè)每個(gè)led燈的電流，控制每組led燈電流應(yīng)一樣。首先用電流表控制led的電流，然后開(kāi)始詳細(xì)的測(cè)量每組的透光度，先粗測(cè)看看在哪個(gè)讀數(shù)的時(shí)候透光度最大，其后細(xì)測(cè)每隔0.5個(gè)讀數(shù)記個(gè)透光度，作圖。在讀數(shù)78左右時(shí)儀器有一個(gè)漏光點(diǎn)、故漏光點(diǎn)輸之前的讀數(shù)以及對(duì)應(yīng)的透光度我們不作為記錄部分，我們采

24、用從漏光位置為基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)數(shù)，在最大透光度左右每隔0.5個(gè)數(shù)記錄一次數(shù)據(jù)，其他部分可適當(dāng)間隔大點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)，最后做出所測(cè)試樣的圖譜。第三章 結(jié)果與討論3.1 722型光柵分光光度計(jì)的改裝與波長(zhǎng)校正3.1.1 722型光柵分光光度計(jì)的介紹722型光柵分光光度計(jì)采用光柵自準(zhǔn)式色散系統(tǒng)和單光束結(jié)構(gòu)光路。 鎢燈發(fā)出的連續(xù)幅射經(jīng)濾色片選擇聚光鏡聚光后投向單色器進(jìn)狹縫,此狹縫正好處于聚光鏡及單色器內(nèi)準(zhǔn)直鏡的焦平面上，因此進(jìn)入單色器的復(fù)合光通過(guò)平面反射鏡反射及準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直變成平行光射向色散元件光柵，光柵將入射的復(fù)合光通過(guò)衍射作用形成按照一定順序均勻排列的連續(xù)單色光譜，此單色光譜重新回到準(zhǔn)直鏡上，由于儀器出射狹縫

25、設(shè)置在準(zhǔn)直鏡的焦平面上，這樣，從光柵色散出來(lái)的光譜經(jīng)準(zhǔn)直鏡后利用聚光原理成象在出射狹縫上，出射狹縫選出指定帶寬的單色光通過(guò)聚光鏡落在試樣室被測(cè)樣品中心，樣品吸收后透射的光經(jīng)光門(mén)射向光電管陰極面。實(shí)驗(yàn)室用分光光度計(jì)進(jìn)行化學(xué)分析測(cè)量前必須送交計(jì)量部門(mén)按照jjg 178 200714進(jìn)行檢定，經(jīng)檢定合格方可使用。3.1.2 722型光柵分光光度計(jì)的工作原理分光光度計(jì)是根據(jù)物質(zhì)的分子對(duì)紫外、可見(jiàn)、紅外區(qū)輻射(光) 的選擇性吸收和朗伯比耳(lambertbeer) 定律對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量分析和定性鑒別的儀器15。儀器由光源、單色器、樣品室、檢測(cè)器、顯示系統(tǒng)5 部分構(gòu)成16。722 型分光光度計(jì)是以鹵鎢燈為光

26、源，衍射光柵為色散元件，端窗式光電管為光電轉(zhuǎn)換器的單光束數(shù)顯式分光光度計(jì)。儀器波長(zhǎng)刻度盤(pán)下面的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與光柵上的扇形齒輪相吻合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)刻度盤(pán)而帶動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變光源出射狹縫的波長(zhǎng)值，波長(zhǎng)范圍為360 800 nm17。3.1.3 znjc2系列智能計(jì)數(shù)器的介紹 智能計(jì)數(shù)器是利用數(shù)字電路技術(shù)數(shù)出給定時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的脈沖數(shù)并顯示計(jì)數(shù)結(jié)果的數(shù)字化儀器18。智能與各類(lèi)傳感器、變送器配合使用，可對(duì)溫度、壓力、液位、流量、重量等工業(yè)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、顯示、報(bào)警控制、變送輸出、數(shù)據(jù)采集和通訊。 可逆計(jì)數(shù)器是既能進(jìn)行加法計(jì)數(shù)又能進(jìn)行減法計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，它在結(jié)構(gòu)上又可分為單時(shí)鐘結(jié)構(gòu)和雙時(shí)鐘結(jié)構(gòu)，單時(shí)鐘結(jié)構(gòu)可逆

27、計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上是將加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器的控制電路合并，用一根加減控制線來(lái)選擇是加法計(jì)數(shù)還是減法計(jì)數(shù)，電路只有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入端。雙時(shí)鐘結(jié)構(gòu)可逆計(jì)數(shù)器則是分別由加法計(jì)數(shù)脈沖和減法計(jì)數(shù)脈沖來(lái)控制可逆計(jì)數(shù)器，是進(jìn)行加法計(jì)數(shù)還是減法計(jì)數(shù)，電路需要2個(gè)不同的脈沖信號(hào)源。該計(jì)數(shù)器采用的是單時(shí)鐘結(jié)構(gòu)19。3.1.4 722型光柵分光光度計(jì)的波長(zhǎng)矯正用改裝過(guò)的儀器來(lái)從最小讀數(shù)（手柄能達(dá)到的最低值）開(kāi)始，每隔0.5個(gè)讀數(shù)記一下釹玻璃的透光率，仔細(xì)測(cè)量一組完整的數(shù)據(jù)，通過(guò)所記錄數(shù)據(jù)用origin軟件處理作圖（如圖3.1）與通過(guò)紫外掃描釹玻璃的圖譜20（如圖3.2）作對(duì)比，通過(guò)兩圖上對(duì)應(yīng)的六個(gè)點(diǎn)讀數(shù)（六個(gè)點(diǎn)見(jiàn)圖3.

28、2顯示），其中用改裝儀器的讀數(shù)減去本組數(shù)據(jù)的漏光點(diǎn)做x軸，紫外掃描的波長(zhǎng)做y軸,來(lái)用線性回歸軟件來(lái)做出其回歸方程y = -5.67015933375381 + 1.51306297389247 x (3-1)下一步核對(duì)偏差，任取幾個(gè)改裝儀器的讀數(shù)（漏光點(diǎn)以后）減去漏光點(diǎn)作為x，帶入上面的回歸方程來(lái)驗(yàn)證所得數(shù)y與紫外光譜所掃描出來(lái)的波長(zhǎng)偏差，經(jīng)核實(shí)，偏差很小。故回歸方程可以作為我們實(shí)驗(yàn)所需的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換工具利用。圖3.1 722分光光度計(jì)掃描釹玻璃的圖譜figure 3.1 722 spectrophotometer scanning neodymium glass map圖3.2 紫外掃描釹玻璃的

29、圖譜figure 3.2 uv scanning spectrum of nd glass 3.1.5 讀數(shù)與波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于我們的讀數(shù)都是電子繼電器讀出的數(shù)字并非波長(zhǎng)，因此首要工作是我們必須把讀數(shù)轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)方可作圖。每組測(cè)量都要從旋柄最初起點(diǎn)開(kāi)始，每組的漏光點(diǎn)及722型光柵分光光度計(jì)自身缺陷的位置都要較精確的記錄，然后測(cè)量之后的各個(gè)數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)束后，我們用本組的讀數(shù)來(lái)減去該組的漏光點(diǎn)讀數(shù)也即讀數(shù)的歸位處理。歸位處理后的數(shù)據(jù)根據(jù)我們上一步驟的波長(zhǎng)矯正方程(3-1),帶入讀數(shù)得到一一對(duì)應(yīng)的y值即為其所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。3.2 不同led的照明光譜1.白光在7ma（圖3.3）的圖譜，經(jīng)分析第

30、一個(gè)峰峰寬84.7nm,在=447.5時(shí)最高峰高89.7；第二個(gè)峰寬195.2nm，在=526.2時(shí)最高峰高20.3。圖3.3 白光光譜figure 3.3 the white light spectrum2.紅光在7ma（圖3.4）的圖譜，經(jīng)分析峰寬46.9nm,在=629.8時(shí)最高峰峰高67.2。圖3.4 紅光光譜figure 3.4 the red light spectrum 3.藍(lán)光在7ma（圖3.5）的圖譜，經(jīng)分析峰寬69.6nm,在=458.1時(shí)最高峰峰高194.1。圖3.5 藍(lán)光光譜figure 3.5 the blulight spectrum 4.綠光在7ma（圖3.6）的

31、圖譜，經(jīng)分析峰寬83.2nm,在=560.2時(shí)最高峰峰高25.5。圖3.6 綠光光譜figure 3.6 the greenlight spectrum 5.黃光在7ma（圖3.7）的圖譜，經(jīng)分析峰寬68.1nm,在=587.5時(shí)最高峰峰高170.8。圖3.7 黃光光譜figure 3.7 the yellowlight spectrum 6.黃a光在8ma（圖3.8）的圖譜，經(jīng)分析峰寬62nm,在=592時(shí)最高峰峰高146.7。圖3.8 黃a光光譜figure 3.8 the yellow alight spectrum 7.紅a光在8ma（圖3.9）的圖譜，經(jīng)分析峰寬68nm,在=636.

32、6時(shí)最高峰峰高63.9。圖3.9 紅a光光譜figure 3.9 the red alight spectrum 8.亮白光在8ma（圖3.10）的圖譜，經(jīng)分析第一個(gè)峰寬63.6nm,在=452時(shí)最高峰峰高84.2；第二個(gè)峰寬231.5nm,在=564.8時(shí)最高峰峰高91。圖3.10 亮白光光譜figure 3.10 the bright whitelight spectrum 9.暖白光在8ma（圖3.11）的圖譜，經(jīng)分析第一個(gè)峰寬62.1nm,在=451.3時(shí)最高峰峰高67.9；第二個(gè)峰寬255.7nm,在=566.3時(shí)最高峰峰高100.4。圖3.11 暖白光光譜figure 3.11 t

33、he warm whitelight spectrum 10白a光8ma（圖3.12）的圖譜，經(jīng)分析第一個(gè)峰寬68.1nm,在=446.7時(shí)最高峰峰高100.7；第二個(gè)峰寬158.9nm,在=530.7時(shí)最高峰峰高11.1。圖3.12 白a光光譜figure 3.12 the white a light spectrum 上面的光譜表明，圖3.3所示的光譜，質(zhì)量較差，但是是目前廉價(jià)和使用較多的，為改善其光譜構(gòu)成，可以使用濾光的方法。圖3.10和圖3.11所示的光譜，光譜亦不完整，可以使用綠色led和紅色led對(duì)其光譜進(jìn)行補(bǔ)償。3.3使用濾光片后的led光譜對(duì)某白光led照明光源，使用了濾光片進(jìn)

34、行了濾光，其濾光前后的光譜見(jiàn)（圖3.13）。結(jié)果顯示其有較好的光譜改善效果。圖3.13 濾光后的led光譜（實(shí)線）figure 3.13 led specture after filter (the soild line) 3.4一個(gè)擴(kuò)展應(yīng)用由于改裝的儀器的光源可調(diào)，使用普通光度計(jì)無(wú)法測(cè)定的混濁或高濃度試樣，則可以使用改裝的儀器進(jìn)行測(cè)定。下面是某高混濁樣品（超過(guò)牛奶的濁度）的測(cè)試結(jié)果。試樣的測(cè)量數(shù)據(jù) ：表3.1六組試樣所測(cè)結(jié)果sheet 3.1 six sets of hair samples measured results樣號(hào)123456176.80.918.268.020.293.727

35、6.80.918.468.120.594.1377.20.918.667.820.893.9平均值76.90.918.468.020.593.9標(biāo)準(zhǔn)差0.1900.160.130.240.16=587.5，i=20ma從上述數(shù)據(jù)可知，使用led作為測(cè)量光源，其穩(wěn)定性滿意。結(jié) 論本文主要完成了下述工作：（1）改裝了722型分光光度計(jì)，校正了它的光譜顯示數(shù)據(jù)，用于測(cè)量led各單色光的光譜；（2）用改裝后的722型分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量led各單色光的光譜，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析：劣質(zhì)的白光led，其藍(lán)光所占比例較大，其輻射對(duì)人眼的可能產(chǎn)生一定的危害；（3）天然色素濾光片，可以改善led的光譜構(gòu)成。參考文獻(xiàn)1 梁春廣.國(guó)內(nèi)外led燈研發(fā)動(dòng)態(tài)j.廣東科技,2010,11(48):78-82.2 任霞.led燈與節(jié)能j.四川省內(nèi)江