CN101718845A - 固态发光电化学池寿命的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种发光器件寿命的测量方法，特别涉及固态发光电化学池寿命的测量方法。本发明由硬件和软件两部分协同完成，通过硬件来完成数据采集，通过软件部分来完成硬件设备的同步、数据处理、分析和对硬件设备的控制。软件部分主要由同步模块、控制模块、数据处理模块构成。接收到用户的测量命令后，同步模块驱动控制模块通过RS232接口向硬件部分发送设定和测量命令，包括设定的电压和电压持续时间、测量电流强度和亮度的命令。硬件部分主要由光谱设备、稳压稳流电源组成，硬件部分把测得的一组电流强度、亮度数据传回软件部分，由数据处理模块进行处理。本发明可方便快捷地对固态发光电化学池器件的寿命进行采集、分析、处理。
Description
技术领域
本发明属于一种发光器件寿命的测量方法，特别涉及固态发光电化学池寿命的测量方法。
背景技术
固态电化学池发光是电能转化为光能的过程，其主要特点是器件对使用电极的逸出功不敏感。近十年左右，离子型过渡金属配合物(iTMCs)应用于发光电化学池形成高效能发光器件受到关注，其机理是在外加电压下重新分配电子和空穴从而得到高效能发光器件。
离子型过渡金属配合物，如[Ru(bpy)3]2+，其中bpy是指2，2’-联吡啶，离子特性使得使用了空气稳定性电极的高效能设备的制作简易化。除了能够高效能运作以外，iTMCs的离子电导率使得设备能够被层叠式装配，再加上大面积发光板构造日益简单所体现出来的容错性和能够在标准电源下直接运作的便利性，其优势是很明显的。
与此同时，固态发光电化学池材料和器件的研究领域存在的问题仍然很多，无论是理论上还是实验上均存在一些关键问题需要突破。调整离子型过渡金属配合物膜厚度、使用大体积配体的配合物、改变平衡离子浓度等措施会对设备启动时间、寿命、发光效率、工作电压、发射光谱同时产生正面或负面影响。设备启动时间指在直流电压下要达到最大发射值所需要的时间。
在固态发光电化学池的测试中，作为一个重要指标，寿命并非指固态发光电化学池由供电到淬灭持续的时间，而是指在一定持续时间内的一系列采样时刻的电流强度和亮度等数据。因此，寿命需要设定固态发光电化学池的电压、持续时间、采样时间间隔，同时测定固态发光电化学池的电流强度和亮度变化，而同时获得固态发光电化学池的这几项指标是描述固态发光电化学池性能的关键问题。
在发光检测技术方面，横山一成等在1987年提出用于测量发光持续时间的装置；张仲伦等在1998年提出微弱发光测量仪，杨贵福等在2006年提出有机电致发光器件发光效率测量方法。这些技术方案均不具备设定器件的电压、持续时间、采样时间间隔，同时测定器件的电流强度和亮度变化的功能，无法测得固态电化学池的寿命。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种设定固态发光电化学池的电压、持续时间、采样时间间隔，同时根据所采集的电流强度和亮度变化测量固态发光电化学池的寿命的方法。
本方法由硬件和软件两部分协同完成，通过硬件来完成数据采集，通过软件部分来完成硬件设备的同步、数据处理、分析和对硬件设备的控制。
软件部分主要由同步模块、控制模块、数据处理模块构成。接收到用户的测量命令后，同步模块驱动控制模块通过RS232接口向硬件部分发送设定和测量命令，包括设定的电压和电压持续时间、测量电流强度和亮度的命令。
硬件部分主要由光谱设备、稳压稳流电源组成，两设备均采用串行口与运行软件部分的计算机相连接。稳压稳流电源接收到软件部分的指令，通过电源线为固态发光电化学池供电，驱动固态发光电化学池发光；按指定的时间间隔，光谱设备收到软件部分的指令，采集固态发光电化学池的发光亮度，同一时刻，稳压稳流电源接收到软件部分的指令，采集固态发光电化学池的电流强度。
硬件部分把测得的一组电流强度、亮度数据传回软件部分，由数据处理模块进行处理。
本发明的有益效果是：
1.可方便快捷地对固态发光电化学池的寿命进行采集、分析、处理；
2.RS232接口，工作规范通用；
3.设定电压、电压持续时间、采样时间间隔等参数可选；
4.界面友好的控制软件可以十分方便地面向初级用户；
5.测量数据可以导出为标准ASCII格式，供进一步的数据分析处理使用；
附图说明
附图1为固态发光电化学池寿命测量方法结构图：
1.同步模块，2.控制模块，3.数据处理模块，4.RS232接口，5.光谱设备，6.稳压稳流电源，7.电源线，8.电源线，9.固态发光电化学池；
附图2为固态发光电化学池寿命测量方法流程图；
附图3为固态发光电化学池寿命的曲线。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明作详细描述。
上述固态发光电化学池寿命测量方法如下：
在软件部分的同步模块1控制下，控制模块2同时通过RS232接口向硬件部分发送测量命令，驱动稳压稳流电源6经由电源线7和电源线8向固态发光电化学池9提供指定的电压，使固态发光电化学池9发光，并测得此时的电流强度，把电流强度送给数据处理模块3。在固态发光电化学池9发光时，软件部分的同步模块1也同时令控制模块2驱动光谱设备5开始光强测量动作，并把光强数据送给数据处理模块3。在设定电压下，按设定时间间隔，在指定的持续时间内测得采样时刻、亮度、电流密度数据，可以得到固态发光电化学池9的寿命曲线，作为测试固态发光电化学池研究中的一个重要指标。
光谱设备5和稳压稳流电源6的动作同步性，由同步模块1保证。光谱设备5和稳压稳流电源6都通过RS232串口4由控制模块2驱动工作。
根据实际测量数据，得到设定电压下，按设定的测量时间间隔，在指定的持续时间内测量得到一系列的采样时刻、亮度、根据电流强度和固态发光电化学池的面积求得的电流密度值，如下表所示：
| 采样时刻(min) | 亮度(cd/m2) | 电流密度(A/m2) |
| 0 | 0 | 5.3 |
| 30 | 48.3 | 11.7 |
| 60 | 176.7 | 26.1 |
| 90 | 215.4 | 39.2 |
| 120 | 206.3 | 46.4 |
| 150 | 192 | 49.6 |
| 180 | 184.1 | 51.5 |
| 210 | 172 | 52.3 |
| 240 | 166 | 52.7 |
| 270 | 159.8 | 53 |
| 300 | 152 | 53.4 |
| 330 | 153 | 53.9 |
| 360 | 144 | 54.2 |
| 390 | 141.1 | 54.4 |
| 420 | 140.1 | 54.8 |
| 450 | 136 | 55.1 |
| 480 | 132.1 | 55.5 |
| 510 | 127 | 55.8 |
| 540 | 122 | 56 |
| 570 | 117 | 56.3 |
| 600 | 110.1 | 56.5 |
该表绘制为寿命曲线图，如附图3所示。
本实例中采用的光谱设备5是Photo Research公司的PR-650 SpectraScanSpectraColorimeter，采用的稳压稳流电源6是Keithley公司的Model 2400 SeriesSourcemeter。
软件部分中的数据处理模块3负责硬件部分传来的数据，导出为标准ASCII文本文件，供Excel或Origin进行后续处理。
上述固态发光电化学池寿命测量方法，如附图2所示具体步骤如下：
步骤1.由计算机程序图形界面接收用户的参数设定，包括电压、测量的持续时间、测量时间间隔；
步骤2.控制模块2按用户参数设定生成用于发送给光谱设备5和稳压稳流电源6的通信协议数据包；
步骤3.控制模块2通过RS232接口4向稳压稳流电源6发送通信协议包，要求稳压稳流电源6通过电源线7和电源线8供电，使固态发光电化学池9发光。供电电压在整个测量的持续时间中保持不变。
步骤4.同步模块1根据用户设定的测量时间间隔判定向光谱设备5和稳压稳流电源6发送通信协议数据包的时机，并在应测量时驱动控制模块2发送通信协议数据包；
步骤5.控制模块2在同步模块1驱动下，向RS232接口4同时发送要送往光谱设备5和稳压稳流电源6的通信协议数据包；
步骤6.RS232接口4把通信协议数据包传送给光谱设备5和稳压稳流电源6；
步骤7.稳压稳流电源6接收到含有测量指令的通信协议数据包，测量此时的电流强度；同时，光谱设备5接收到含有测量指令的通信协议数据包，测量固态发光电化学池9的光强；
步骤8.稳压稳流电源6通过RS232接口4把电流值送给数据处理模块3；光谱设备5通过RS232接口4把同一时刻的光强值送给数据处理模块3；
步骤9.如果已完成用户设定的持续时间的测量，那么执行步骤10；如果尚未完成用户设定持续时间的测量，那么转到步骤4继续执行；
步骤10.由控制模块2通过RS232接口4向稳压稳流电源6发送通信协议包，要求稳压稳流电源6停止通过电源线7和电源线8向固态发光电化学池9供电。
步骤11.数据处理模块3把采样时刻、电流强度值、光强值输出为ASCII格式的文件。
Claims (2)
1.固态发光电化学池寿命的测量方法，其特征是由硬件和软件两部分协同完成，通过硬件来完成数据采集，通过软件部分来完成硬件设备的同步、数据处理、分析和对硬件设备的控制；
软件部分主要由同步模块(1)、控制模块(2)、数据处理模块(3)构成，接收到用户的测量命令后，同步模块(1)驱动控制模块(2)通过RS232接口(4)向硬件部分发送设定和测量命令，包括设定的电压和电压持续时间、测量电流强度和亮度的命令；
硬件部分主要由光谱设备(5)、稳压稳流电源(6)组成，两设备均采用串行口与运行软件部分的计算机相连接，稳压稳流电源(6)接收到软件部分的指令，通过电源线(7)和电源线(8)为固态发光电化学池(9)供电，驱动固态发光电化学池(9)发光；按指定的时间间隔，光谱设备(5)收到软件部分的指令，采集固态发光电化学池(9)的发光亮度，同一时刻，稳压稳流电源(6)接收到软件部分的指令，采集固态发光电化学池(9)的电流强度；硬件部分把测得的一组电流强度、亮度数据传回软件部分，由数据处理模块(3)进行处理。
2.按照权利要求1所述的固态发光电化学池寿命的测量方法，其特征是具体步骤如下：
步骤1.由计算机程序图形界面接收用户的参数设定，包括电压、测量的持续时间、测量时间间隔；
步骤2.控制模块(2)按用户参数设定生成用于发送给光谱设备(5)和稳压稳流电源(6)的通信协议数据包；
步骤3.控制模块(2)通过RS232接口(4)向稳压稳流电源(6)发送通信协议包，要求稳压稳流电源(6)通过电源线(7)和电源线(8)供电，使固态发光电化学池(9)发光，供电电压在整个测量的持续时间中保持不变；
步骤4.同步模块(1)根据用户设定的测量时间间隔判定向光谱设备(5)和稳压稳流电源(6)发送通信协议数据包的时机，并在应测量时驱动控制模块(2)发送通信协议数据包；
步骤5.控制模块(2)在同步模块(1)驱动下，向RS232接口(4)同时发送要送往光谱设备(5)和稳压稳流电源(6)的通信协议数据包；
步骤6.R5232接口(4)把通信协议数据包传送给光谱设备(5)和稳压稳流电源(6)；
步骤7.稳压稳流电源(6)接收到含有测量指令的通信协议数据包，测量此时的电流强度；同时，光谱设备(5)接收到含有测量指令的通信协议数据包，测量固态发光电化学池(9)的光强；
步骤8.稳压稳流电源(6)通过RS232接口(4)把电流值送给数据处理模块(3)；光谱设备(5)通过RS232接口(4)把同一时刻的光强值送给数据处理模块(3)；
步骤9.如果已完成用户设定的持续时间的测量，那么执行步骤10；如果尚未完成用户设定持续时间的测量，那么转到步骤4继续执行；
步骤10.由控制模块(2)通过RS232接口(4)向稳压稳流电源(6)发送通信协议包，要求稳压稳流电源(6)停止通过电源线(7)和电源线(8)向固态发光电化学池(9)供电；
步骤11.数据处理模块(3)把采样时刻、电流强度值、光强值输出为ASCII格式的文件。
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2009
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