LED透霧性實驗及初步研究

　　為防止外界光對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，整個實驗在暗室中進行。同時，實驗室的門窗均緊閉，以防止外界氣流對實驗的干擾。實驗室保持恒溫25℃。

　　該實驗最為重要的部分是在實驗室中對霧進行模擬。由于實驗對霧的要求是具有均勻性、穩(wěn)定性，并且能夠較方便地調(diào)節(jié)濃度，因此該實驗不能霧天在室外進行，必須在實驗室人工造霧。實驗采用加濕器噴出的霧狀水氣來模擬自然界中的霧。大多數(shù)霧滴取樣法獲得的自然界中存在的霧，其粒子直徑的范圍是4~10μm。而采用離心式加濕器可打出直徑為5μm[4]的細霧，恰在天然霧粒子大小的范圍之內(nèi)。另外，采用離心式加濕器可避免蒸汽式加濕器打出的高溫水霧可能對照度計探頭產(chǎn)生的影響。

　　通過光譜儀采集得到實驗所用四種單色LED的特征參量峰值波長和半波寬，依次為：紅色LED（λp=625nm，F(xiàn)WHM=50nm）、黃色LED（λp=594nm，F(xiàn)WHM=13nm）、綠色LED（λp=514nm，F(xiàn)WHM=45nm）、藍色LED（λp=459nm，F(xiàn)WHM=22nm）。實驗在不同霧濃度下測量各單色LED的透過照度。

　　2.3 實驗過程

　　本實驗通過加濕器的六個檔位（0檔、10檔、12檔、14檔、16檔和18檔）產(chǎn)生不同濃度的霧，霧濃度隨著檔位的上升而上升。

　　首先，在無霧的條件下點亮紅色LED，通過照度計測得此時的照度值作為初始照度。在某一特定檔位下，開啟加濕器兩分鐘。關(guān)閉加濕器10秒后，霧在透霧箱內(nèi)已基本均勻分布，測得此時的照度值作為紅色LED在此濃度下的透過照度。透過照度與初始照度的比值即為透過率。等待一段時間，當透霧箱內(nèi)的霧氣散去后，改變加濕器檔位并重復(fù)上述實驗。每種顏色的LED都重復(fù)上述過程。取三次實驗的平均值作為最后結(jié)果。

　　2.4 霧濃度的表征

　　本實驗中，霧的濃度通過一個白色LED（λp=492nm, Tc=6000K）在相應(yīng)檔位霧濃度下的透過率來定義。也就是說，白色LED的透過率數(shù)值表征了對應(yīng)霧環(huán)境的濃度值。白色LED的透過率采用了與其他四種單色LED透過率相同的方法獲得。在0檔（無霧）、10檔、12檔、14檔、16檔和18檔的白光透過率如表1所示。

　　表 1 不同檔位下白光LED的透過率

　　Table.1 Transmission factor of white LED under different levels

相應(yīng)地，霧在0檔（無霧）、10檔、12檔、14檔、16檔和18檔的濃度可描述為100%，75.9%，51.2%，22.8%，10.1%，5.9%。

3. 實驗結(jié)果

　　　得到了在100%，75.9%，51.2%，22.8%，10.1%，5.9%霧濃度下，四種單色LED的透過率。取三次重復(fù)實驗的平均值，如表2所示。

　　表 2 四種單色LED在不同霧濃度下透過率

　　Table.2 Means of transmission factors of four monochrome LEDs

?

　　基于表2，可以得到隨著霧濃度變化，四種單色LED透過率變化的曲線。如圖2。

?

圖 2 不同霧濃度下單色光透過率曲線

Fig.2 Curves of fog transmission factors through different fog densities

　　圖2中，橫坐標為用白色LED的透過率表示的霧濃度，縱坐標為四種單色LED的透過率。從圖2可以得出，隨著霧濃度的上升，四種單色LED的透過率逐漸下降。在任意濃度下，黃色LED的透過率最大，其次是紅色LED。藍色和綠色LED的透過率較低。

　　4.結(jié)論與討論

　　本實驗測量了四種單色LED在不同霧濃度下的穿透情況，得出了隨著霧濃度的上升，單色LED的透霧性能也下降，但下降程度不盡相同。四種單色光在任意濃度下，黃光的透霧性能最好，其次是紅光。透霧性最差的是綠光和藍光。