【文章內(nèi)容簡介】 院長春光學(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），該二極管是用 NPB 作綠光和黃光基質(zhì)，用作空穴傳輸材料， CBP（ 4,4N,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)儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究的多層芯片白色 LED 技術(shù)，一個由四個高能 LED 燈色溫混合的 LED 光源被研究出來 [7]。 LED 發(fā)光原理 LED 發(fā)光二極管 ，是一種能夠?qū)?電能 轉(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的 半導(dǎo)體 器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。 LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。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)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個 PN 結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被 推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 燈發(fā)光的原理 [8]。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN結(jié)的材料決定的。 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、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，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 4 耗電量為 42W 至 44W）。 LED 日光燈壽命為普通燈管的 10 倍以上，幾乎免維護(hù)，無須經(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 的冷光源給人視覺上清涼的感受，人性化的照度差異設(shè)計，更有助于集中精神，提高效率。 1998 年發(fā)白光的 LED 開發(fā)成功。這種 LED 是將 GaN 芯片和釔鋁石榴石（ Yttrium Aluminum Gar， YAG）封裝在一起做成。 GaN 芯片發(fā)藍(lán)光（ λp=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 的樹脂薄層，約 200500nm。 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?，F(xiàn)在，對于 InGaN/YAG 白色 LED，通過改變 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 350010000K 的各色白光。這種通過藍(lán)光 LED 得到白光的方法，構(gòu)造簡單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運(yùn)用最多。 上個世紀(jì) 60 年代，科技工作者利 用半導(dǎo)體 PN 結(jié)發(fā)光的原理，研制成了 LED 發(fā)光二極管。當(dāng)時研制的 LED，所用的材料是 GaAsP，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過近 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。 LED 缺點(diǎn) 目前，日常應(yīng)用的 LED 產(chǎn)品主要是近紫外、可見和近紅外波段。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；通過增大驅(qū)動電流、多芯片集成， LED 產(chǎn)品的功率越來越高；通過增加二次光學(xué)設(shè)計，如采用透鏡會聚等， LED 的光束越來越窄，視網(wǎng)膜受到的輻射越來越強(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 440nm 左右的藍(lán)光輻射對人眼視網(wǎng)膜產(chǎn)生的光化學(xué)危害性明顯提高，尤其是嬰兒和兒童，眼睛對短波長光的過濾能力不如成年人；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 臺燈點(diǎn)燈的時間 越長，光源中的熒光粉衰減越快，結(jié)果就會導(dǎo)致人眼接觸 5 的藍(lán)光波段的光照越來越強(qiáng)烈，從而對人眼造成傷害。所以眼睛長期看 LED 光源，容易讓人產(chǎn)生頭暈眼花、不舒服的感覺，甚至?xí)斐裳矍鐐?，使得患眼病的機(jī)率會有所提高 [12]。 人眼對外界的感知 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。而在角膜和晶狀體之間充滿了房水液。 光線從外界進(jìn)入眼球，通過角 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)是通過改變晶狀體的曲率 (特別是前面的曲率 )來進(jìn)行的。瞳孔是在虹膜中央開著的一個圓形小窗，它的直徑是由入射光量來調(diào)節(jié)的，它能遮擋住邊緣光。但是光量的調(diào)節(jié)在視覺系統(tǒng)能夠處理的強(qiáng)度范圍，即動態(tài)范圍可達(dá)到 l06倍以上，由于瞳孔直徑的變化只不過是幾倍，因此瞳孔對光量的調(diào)節(jié)怎么也不能說是充分的。在這種意義上來說，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。整個眼 球就要旋轉(zhuǎn)，這樣的限球運(yùn)動是靠外眼肌來進(jìn)行的?？傊?，如 眼球 圖所示，由六塊外眼肌把眼球固定在眼框中，眼球的周圍包以脂肪。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。 基于現(xiàn)代顏色視覺理論，不同的錐狀感光細(xì)胞對外界刺激進(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。神經(jīng)沖動在傳輸過程中，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)說相符合，視覺過程的最后階段發(fā)生在大腦皮層的視覺中樞，使人產(chǎn)生明暗及 顏色感覺，對刺激的明暗感受與顏色的感覺過程是相互交織的 [13]。 本文的思路及意義 本文的研究思路 （ 1）對 LED 的光譜 進(jìn)行 測量、分析、對比； （ 2）根據(jù)分析結(jié)果找出 LED 光源的 濾光方案 ； 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，對保護(hù)視力非常不利。本文試圖通過對其各單色光的研究及深入了解，分析結(jié)果找出過多的 LED 光源的單色光，并將其過多的 LED 光源，改善 6 為悅目的光調(diào)，以達(dá)到人們在使用中心情愉 悅和保護(hù)視力的效果。 7 第 二 章 實(shí)驗(yàn)部分 儀器與試劑 （ 1） T6 新世紀(jì)紫外可見分光光度計 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 ； （ 4） Znjc2 智能計數(shù)器 淘寶樂清市信爾電子有限公司 ； （ 5） LED 單色二極管 市售 ； 儀器的改 造 722 型光柵分光光度計的改進(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 系列智能計數(shù)器來改裝記錄轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，通過大量實(shí)驗(yàn)來得出轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)與波長之間的關(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：我們測量主動輪周長 ,這樣取雙面膠（帶紙皮）總長 ,貼在玻璃墻上用直尺準(zhǔn)確分為九段（即十個等間距間隔），用模板及圓規(guī)尖頭將十個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)心的粘貼在主動輪表面，然后用改性丙烯酸酯膠黏劑（哥倆好）將磁子通過雙面膠的鏤空處粘在主動輪表面共 十 個 ； 第三步：安