引言
led（light-emitting diode）是半導(dǎo)體二極管的一種，能把電能轉(zhuǎn)化成光能。led是由pn結(jié)組成的，其特點(diǎn)是施加正向電壓時(shí)釋放單色光（monochromaticlight），這種現(xiàn)象被稱(chēng)為電致發(fā)光（electro- lumine-scence）。led 通常由基板和化合物半導(dǎo)體組成，以釋放藍(lán)光的led為例，采用可釋放藍(lán)色光線的gan半導(dǎo)體材料，將n型半導(dǎo)體（n-gan）、過(guò)渡層（in-gan）及p型半導(dǎo)體（p-gan）依次蒸鍍到基板上。如圖1b所示，上方設(shè)有可施加電壓的(+)電極，(-)極則設(shè)在n-gan的局部。zui近，因?yàn)榘坠鈒ed具有環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，對(duì)白光led的研究頗受關(guān)注，相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)將來(lái)白光led可替代熒光燈。白光led以發(fā)光二極管為基礎(chǔ)，利用 led釋放的光和相應(yīng)的熒光體（phosphor）結(jié)合，使得混合形成的光的分布十分接近太陽(yáng)光的白色光。
圖 1. (a) led發(fā)光原理，(b)藍(lán)色 led
圖2.白光led的4種組合方法
圖2所示展示了4種白光led的組合方法，各組合方法的特點(diǎn)如下：
①藍(lán)色led+黃色熒光體：這是目前作為zui常用的方法，將gan基led芯片的藍(lán)光作為激發(fā)光，激發(fā)黃色熒光體-y3al5o12:ce(yag:ce)。藍(lán)色 led芯片發(fā)出波長(zhǎng)約為450nm的藍(lán)光和熒光體發(fā)出的波長(zhǎng)約為 560nm 的黃光相混合形成白光。
②uv led+rgb三波長(zhǎng)熒光體：將紫外光led作為激發(fā)光源激發(fā)rgb三波長(zhǎng)熒光粉產(chǎn)生白光，其發(fā)光效率比藍(lán)光優(yōu)越。
③3原色led發(fā)光二極管組合：由紅、綠、藍(lán)3種 led芯片組合而成，不使用熒光體。由于不使用熒光
體，所以不存在熒光體吸收和散射導(dǎo)致的光損失，不過(guò)3種led芯片的發(fā)射光譜都不寬，每個(gè)芯片的特
性都要調(diào)整，不太適合用于照明。
④具有互補(bǔ)關(guān)系的2色led發(fā)光二極管組合：將相互具有互補(bǔ)關(guān)系的橙色和青綠色led發(fā)光二極管組合為一體的方法，按照 4:1的比例混合就能形成白光。用于白光led的熒光材料除了需確保較高的熒光效率，還要維持材料的熱穩(wěn)定性。目前研究人員正在積極研發(fā)可滿(mǎn)足上述條件的熒光體。在本研究中，利用lumina的peltier粉末池附件，以普通熒光物質(zhì)硫酸鍶（srso4）和應(yīng)用較為廣泛的白光led熒光材料-鋁酸鹽類(lèi)熒光劑yag（yttrium alumini-um garnet, y3al5o12）為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，檢測(cè)不同溫度條件下的熒光性能，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較。用于本研究的 peltier粉末池架采用空氣制冷設(shè)計(jì)，可在20 -90范圍內(nèi)控制樣品的溫度，zui高升溫速度為 30 /min（圖 3）。
圖 3. (a) lumina peltier粉末池附件，(b) peltier溫度控制器
試劑和儀器
1. 熒光分光計(jì)(lumina)
2.led 熒光粉yag（釔鋁石榴子石y3al5o12）3.硫酸鍶粉末[srso4] 4.peltier 粉末池5.peltier 粉末池支架6.peltier 溫度控制器
實(shí)驗(yàn)步驟
1.將yag（led熒光劑）粉末放入peltier粉末池內(nèi)，蓋上蓋子，再放置于粉末池支架上。
2.在lumina上安裝peltier粉末池支架后，連接至peltier溫度控制器上。
3.將peltier溫度控制器的溫度設(shè)定為20 ，溫度穩(wěn)定后連續(xù)檢測(cè)10次熒光強(qiáng)度并求得平均值。
4.每次升溫10 ，溫度穩(wěn)定后連續(xù)檢測(cè)10次并求得平均熒光強(qiáng)度，直至90。
5.按照步驟1-3對(duì)硫酸鍶（srso4）粉末進(jìn)行取樣并檢測(cè)熒光強(qiáng)度。
儀器參數(shù)
圖 4. (a) yag(led phosphor)粉末檢測(cè)條件，(b) srso4粉末檢測(cè)條件
結(jié)果
利用peltier粉末池附件檢測(cè)樣品的熒光性能，如圖5所示隨著溫度上升，yag（led熒光劑）和硫酸（srso4）的熒光強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)。隨著溫度上升，led熒光體的熒光強(qiáng)度下降11%，硫酸鍶（srso4）的熒光強(qiáng)度則下降27.7%，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1?？梢源_認(rèn)led熒光劑的熒光強(qiáng)度下降幅度小于srso
圖 5.在不同溫度條件下，yag(led phosphor)和 srso4的熒光強(qiáng)度
表 1.不同溫度條件下，yag(led phosphor)和 srso4的熒光強(qiáng)度
隨著溫度上升，熒光強(qiáng)度下降，這是由于高溫條件下熒光分子的運(yùn)動(dòng)變得更加活躍，分子間的撞擊容易導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移或者系間竄越。因此不同的熒光劑顯示不同的溫度消光效率2)。另外，觀察yag（led熒光劑）的發(fā)射光譜（圖 6），隨著溫度上升，zui大熒光強(qiáng)度的波長(zhǎng)向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)約6nm左右（20為542.6nm，90為548.4nm）。這主要是由于熒光體吸收光照達(dá)到激發(fā)態(tài)后，釋放光量子并返回基態(tài)，隨著溫度上升，會(huì)以發(fā)熱或其他形態(tài)失去部分能量，導(dǎo)致返回基態(tài)后的分子能量水平有所下降3)。
結(jié)論
在本實(shí)驗(yàn)中，利用thermo fisher的lumina熒光分光光度計(jì)和peltier粉末池附件檢測(cè)了不同溫度條件下led熒光劑及普通熒光樣品的熒光強(qiáng)度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可確認(rèn)，隨著溫度上升，樣品的熒光強(qiáng)度會(huì)下降，而且led 熒光體的熒光強(qiáng)度下降幅度小于普通熒光樣品。同時(shí)，led熒光體的發(fā)射光譜zui大峰值向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)。