一種測量螢光粉外量子效率的裝置的製作方法

2023-11-09 13:22:17 1

專利名稱：一種測量螢光粉外量子效率的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量螢光粉外量子效率的裝置，屬於光學測量技術領域。
背景技術：
近年來，綠色照明在照明領域異軍突起。自1938年Inman發明螢光燈以來， 材料性能的不斷改進使得螢光燈的發光效率、顯色性、光通維持率和壽命都有 質的飛躍，其中螢光材料的進步給照明帶來了革命性的變化。1974年荷蘭科學 家Verstcgen發明了稀土三基色螢光燈，實現了螢光燈高光效和高顯色性的統一， 並在1977年獲美國重大技術發明獎。稀土三基色螢光粉具備紫外輻射穩定性能 好，熱猝溫度高等優點，使緊湊型螢光燈成為可能。幾年後，荷蘭、日本等研 製成功緊湊型螢光燈，用以替代白熾燈，使能耗降低四分之三，實現了照明光 源革命性的進展。自80年代後期以來，地球資源和環境保護在國際上引起廣泛 關注和高度重視，而緊湊型的稀土節能燈，同白熾燈相比，在整個生產和使用 循環中，產生同等的照明其消耗的地球資源可降低四分之三，而對環境的汙染(這 指發電廢氣排放和照明燈具廢場)則降低三分之二，因而被稱為綠色照明光源， 這些光源使用的關鍵材料是稀土三基色螢光粉。2008年9月電子行業標準《半 導體發光二極體用螢光粉》首次用外量子效率代替以往的相對亮度作為評價熒 光粉的發光效率的高低。螢光量子產率，又稱螢光量子效率，是指激發態分子 中通過發射螢光而回到基態的分子佔全部激發態分子的分數。量子產率取決於 輻射和非輻射躍遷過程，即螢光發射、系間跨越、外轉移和內轉移等的相對速 率。自1973年世界發生能源危機以來，各國紛紛致力於研製節能型發光材料。 因此對螢光粉的螢光外量子效率的測量和評價也成為了研製新型性能優良的熒 光粉的必經之路。
目前市場上存在的螢光量子效率測試方法和儀器主要是針對有機電致發光 材料OLED、化學發光材料。對於螢光粉的測量方法和裝置目前國內尚未有該方 面的研究，利用積分球方法測試螢光粉外量子效率主要存在的問題有(1)如 何排除測量裝置相對光譜靈敏度對測量結果產生的影響；(2)螢光粉外部量子 效率的算法。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種測量螢光粉外量子效率的裝置，以提高測量 精度和穩定性。本實用新型的測量測量螢光粉外量子效率的裝置，包括帶光纖輸入端和輸 出端的積分球，與積分球輸入端連接的光纖雷射器和校準用標準燈，積分球內 固定有樣品臺和用於擋住發光材料發出的螢光不直接從積分球輸出端射出的檔 扳，積分球的輸出端與分光光度計輸入端相連，分光光度計的輸出端與電腦相 連。
為了減少擋板對測量結果的影響，可在檔扳上塗覆與積分球內壁相同的塗料。
使用時，將樣品容器固定在樣品臺上。首先，用標準燈校準本實用新型測 量裝置的相對光譜靈敏度s(義)這時積分球的樣品容器不放樣品，關閉光纖激 光器，點亮標準燈，標準燈發出的光經過積分球輸入到分光光度計，經分光光 度計分光後由電腦輸出標準燈的光譜功率分布/(義)，標準燈的理論光譜功率分布 為p(義)，則本實用新型測試裝置的相對光譜靈敏度s(a)按公式(1)計算
s(;i) = /(;i)/p(;i;)
(l)
然後，打開光纖雷射器，關閉標準燈，樣品容器仍不放樣品，光纖雷射器 發出的光經過積分球輸入到分光光度計分光，由電腦輸出激發光譜丄。(;i);接著 在樣品容器中放入螢光粉，光纖雷射器發出的光直接照射在螢光粉上，產生的
螢光光譜經分光光度計分光，由電腦輸出螢光光譜y(;i)。
按式(2)計算激發光發出的總的光子數A， formula see original document page 4 (2)
式中，h為普朗克常數，c為光速，積分範圍由樣品的激發光波長決定。
按式(3)計算螢光粉產生的螢光光子數B，
formula see original document page 4 (3)
式中，h為普朗克常數，c為光速，積分範圍從380nm-780nm。
按式(4)計算螢光粉的外量子效率，
formula see original document page 4(4)
本實用新型裝置結構簡單，採用積分球進行光通量測量，減少了外界環境 對測量結果的影響，測量結果可靠、準確。本實用新型裝置在測量螢光粉的外 量子效率的同時，測量了螢光粉的螢光光譜，是一臺多功能的測量裝置。

圖1是測量螢光粉外量子效率的裝置示意圖。
圖2是安裝有反射凸面鏡的測量螢光粉外量子效率的裝置示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本實用新型。
參見圖1，本實用新型提供的測量螢光粉外量子效率的裝置，包括帶光纖輸 入端和輸出端的積分球3，與積分球3輸入端連接的光纖雷射器1和校準用標準 燈2，積分球3內固定有樣品臺5和用於擋住發光材料發出的螢光不直接從積分 球輸出端射出的檔扳9，積分球3的輸出端與分光光度計10輸入端相連，分光 光度計10的輸出端與電腦11相連。
在雷射光功率過大，而樣品容器中不放樣品時，雷射束將直接照射在積分 球殼上，過高的雷射功率密度和能量密度會導致積分球損壞，為降低雷射功率 密度和能量密度，避免積分球受損，可如圖2所示，在積分球內的雷射光路上設 置反射凸面鏡4。
具體的測試步驟為
第一步將樣品容器固定在樣品臺上；
第二步用標準燈校準測量裝置的相對光譜靈敏度s(;i);
第三步樣品容器先不放螢光粉，用光纖雷射器測量激發光譜"(A) 第四步樣品容器放入螢光粉，用光纖雷射器測量樣品產生的螢光光譜r(A)
第五步按式(2)計算激發光發出的總的光子數A， A= f^^;i (2)
式中，h為普朗克常數，c為光速，積分範圍由樣品的激發光波長決定。 按式(3)計算螢光粉產生的螢光光子數B，
B二f巡A^ (3)
式中，h為普朗克常數，c為光速，積分範圍從380nm-780nm。
按式(4)計算螢光粉的外量子效率，
權利要求1、一種測量螢光粉外量子效率的裝置，其特徵是包括帶光纖輸入端和輸出端的積分球(3)，與積分球(3)輸入端連接的光纖雷射器(1)和校準用標準燈(2)，積分球(3)內固定有樣品臺(5)和用於擋住發光材料發出的螢光不直接從積分球輸出端射出的檔扳(9)，積分球(3)的輸出端與分光光度計(10)輸入端相連，分光光度計(10)的輸出端與電腦(11)相連。
2、 根據權利要求1所述的測量螢光粉外量子效率的裝置，其特徵是檔扳(9) 上塗有與積分球內壁相同的塗料。
3、 根據權利要求1所述的測量螢光粉外量子效率的裝置，其特徵是在積分 球內的光路上設置反射凸面鏡(4)。
專利摘要本實用新型公開的測量螢光粉外量子效率的裝置，包括帶光纖輸入端和輸出端的積分球，與積分球輸入端連接的光纖雷射器和校準用標準燈，積分球內固定有樣品臺和用於擋住發光材料發出的螢光不直接從積分球輸出端射出的檔扳，積分球的輸出端與分光光度計輸入端相連，分光光度計的輸出端與電腦相連。本實用新型裝置結構簡單，採用積分球進行光通量測量，減少了外界環境對測量結果的影響，測量結果可靠、精確、穩定性好。
文檔編號G01N21/64GK201314895SQ20082016903
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月4日 優先權日2008年12月4日
發明者屠於夢, 娟 康, 徐時清, 李晨霞, 趙士龍, 鄧德剛 申請人:中國計量學院