大功率 LED 电学参数模型的研究

为精确描述大功率 LED(Light Emitting Diode)的伏安特性, 将经典的肖克莱方程与 LED 物理模型结合进 行理论推导, 对所得方程进行泰勒展开, 并对该模型进行分段处理, 构建了大功率 LED 的电学参数模型。 通过 实测大功率 LED 的伏安特性数据验证了本模型比经典 PN 结模型更接近实际的伏安特性曲线, 与实测曲线一 致性更高, 误差在 1%以内。     

调光方式对LED色温和光通量的影响

通过发光二极管(LED)在模拟调光和脉冲宽度调制(PWM)调光两种不同调光方式实验中,研究其光色参数的变化情况.分析同一色温白光LED在不同调光方式的色温和光通量的变化趋势,并分别分析同一种调光方式下,两种不同色温LED混和之后的色温和光通量的变化趋势.结果表明:同一色温白光LED在PWM调光方式下,色温的变化较小,但其光效较模拟调光小;两种不同色温LED混色之后的色温可在较大范围内变化,可满足人们对LED不同光色的选择.     

一种评估LED蓝光危害的方法

提出了一种估算荧光粉转换型LED的蓝光危害方法。先选择同型号普通照明用白色LED样品21只,用光谱仪测量其正常发光下的归一化光谱分布,然后计算光源的色温和蓝白比,以及在蓝光危害限值范围内可以容许的亮度,最后得到在蓝光危害限值内,容许亮度与色温和容许亮度与蓝白比的关系。研究表明:对于该类型的荧光粉转换型LED,当色温小于7 500 K时,亮度在100 000 Cd/m2以下不会引起蓝光危害,如果LED的荧光粉失效,只要亮度小于31 400 Cd/m2,也不会对人眼造成蓝光危害。色温和容许亮度曲线及蓝白比和容许亮度曲线随温度变化很小,对于同一类型白色LED,这2条曲线均可用来评估LED灯具是否对人眼构成蓝光危害。     

一种评估LED蓝光危害的方法

提出了一种估算荧光粉转换型LED的蓝光危害方法。先选择同型号普通照明用白色LED样品21只,用光谱仪测量其正常发光下的归一化光谱分布,然后计算光源的色温和蓝白比,以及在蓝光危害限值范围内可以容许的亮度,最后得到在蓝光危害限值内,容许亮度与色温和容许亮度与蓝白比的关系。研究表明：对于该类型的荧光粉转换型LED,当色温小于7500K时,亮度在100,000 Cd/m₂以下不会引起蓝光危害,如果LED的荧光粉失效,只要亮度小于31400 Cd/m₂,也不会对人眼造成蓝光危害。色温和容许亮度曲线及蓝白比和容许亮度曲线随温度变化很小,对于同一类型白色LED,这两条曲线均可用来评估LED灯具是否对人眼构成蓝光危害。     

基于LED光电参数之间关系的光效计算

运用光色电综合分析仪测量了5种颜色LED(Light Emitting Diode)的光电参数,分析了光效与光电参数的关系,并研究了运用该关系测算光效的可能性。研究表明:LED电压、功率和电流均线性相关,随着电流的增加,LED光效线性下降,因此,电参数均可用来测算光效。主波长可以较好地评估绿色、黄色和蓝色LED的光效,红色和黄色LED光效可用峰值波长测算,用主波长或峰值波长测算白色LED光效精确度较低。色坐标与光效也成线性关系,且用于评估光效时精确度较主波长或峰值波长高。半高全宽也可用于测算光效,但用于白色和绿色LED时准确度较低。本研究对大型LED灯具光效的测算具有重要意义。     

基于相对光谱分布的发光二极管光效非接触式检测方法

为了开发一种发光二极管（Light Emitting Diode, LED）光效的非接触式实时检测新方法，采用LED光色电综合测试仪，测量不同电流、不同环境温度下白色LED相对光谱分布和光效，计算蓝白比、蓝光部分质心波长，分析它们与光效之间的关系，得到了一种根据蓝白比和蓝光部分质心波长表征LED光效的方法。研究表明：采用质心波长和蓝白比可以表征LED光效，其平均误差为2 lm/W，符合工程测量准确度要求。可见，本研究对LED产品实际光效的实时测量具有重要意义。     

大功率LED封装结构的仿真设计

设计针对大功率LED的光学结构进行分析,建立大功率LED的光学仿真模型,模拟LED光强分布曲线,对实测数据和仿真结果进行了比较,重点说明LED封装结构设计方法和思路,最后总结了仿真设计的意义。     

大功率LED蓝光危害随点灯条件的变化

研究了大功率白色LED蓝光加权辐射亮度和单位光通量内蓝光加权辐射亮度随驱动电流、环境温度和点灯时间的变化规律。首先采用LED光色电综合分析仪测量同一批LED在不同驱动电流、不同环境温度和不同点灯时间时的光谱。然后计算相对蓝光加权辐射亮度Lb和单位光通量内的蓝光加权辐射亮度Lb/Ф,并得到Lb和Lb/Ф随点灯条件的变化关系,最后分析了他们变化的原因。研究表明:Lb随驱动电流的增加线性增大,随着温度的增加而线性减小,随着点灯时间增加呈指数形式减小。Lb变化主要原因是辐射功率变化,随着驱动电流的增加,LED光谱不断蓝移,导致Lb/Ф呈指数增加。随着环境温度的增加,虽然LED峰值波长红移,但是光谱逐渐加宽;因此,Lb/Ф变化较小;Lb/Ф还随着点灯时间的增加而不断增加,这主要是由于荧光粉性能不断退化,蓝光在光谱中的比例不断增加所致。该研究对LED健康照明和光生物安全标准的修订具有重要意义。     

用亮度和色温测算LED蓝光危害

提出了一种采用亮度结合色温估算荧光粉转换型LED的蓝光危害方法。先选择同型号普通照明用白色LED样品21只,用光谱仪测量其正常发光下的归一化光谱功率分布,然后计算光源的色温,以及在蓝光危害限值范围内可以容许的亮度,最后得到在蓝光危害限值内,容许亮度与色温的关系。研究表明:对于同型号的荧光粉转换型LED,当色温小于7 500 K时,亮度在100 000 cd/m2以下不会引起蓝光危害。在蓝光危害限值范围内,色温和容许亮度成反比,且对应曲线随环境温度变化很小,因此,对于同一类型白色LED,该曲线可用来评估LED灯具是否对人眼构成蓝光危害。     

LED汽车前大灯散热与光衰研究

要实现LED作为汽车绿色节能照明的目标,必须解决LED高效率散热的问题.因此,减小LED前大灯工作温度对光衰和寿命的影响是必须解决的技术难题.着重讨论大功率LED应用在汽车大灯上解决散热和光衰的思路和方法,并且对比分析试验样件和目标产品上获得相关数据.     

白光LED用量子点玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用量子点玻璃不但具有量子点高荧光效率、发光波长可调和较窄的发射波长等新颖的光学特性,而且量子点的热稳定性差和水氧抵抗性差的问题也很好的得到了解决,可以有效的避免封装材料黄化老化、发光不均匀和出现光斑等传统封装白光LED出现的问题。综述了白光LED用量子点玻璃的制备方法及其在LED的应用,并对白光LED用量子点玻璃的荧光效率和无铅、无镉量子点玻璃的研制提出了进一步展望。     

基于反应时间的道路照明功率密度确定方法

由于金卤(MH)灯和发光二极管(LED灯)作为道路照明光源时,其照明功率密度(LPD)没有标准可依,为此,选取色温为2 000 K的高压钠灯(HPS)、色温为4 800 K的MH灯和色温为7 200 K的LED灯作为照明光源。利用道路照明反应时间测试装置分别进行反应时间实验,得到道路照明亮度水平下MH灯和LED灯相对于HPS灯的亮度对比系数,确定其相对HPS灯的相对光效,并在此基础上计算得到MH灯和LED灯作为道路照明光源时的照明功率密度标准值。研究结果表明:将4 800 K的MH灯作为道路照明光源时,所需LPD为HPS灯的1.3倍左右,将7 200 K的LED灯作为道路照明光源时,所需LPD为HPS灯的47%~89%。     

测量LED总光通量的积分球装置中光源位置的探讨

LED作为新兴光源,与传统光源相比在自身结构和发光特性上很不相同.由于LED本身的自吸收效应以及积分球内挡屏带来的测量误差,沿用传统的积分球光通量测量装置来测量LED的光通量误差较大.应对传统积分球装置内光源的位置和挡屏做调整以减小光通量测量误差.由软件模拟的数据和理论推算证明应将LED放置在积分球内壁且与探测器探头在同一平面内成90°.     

Nitride semiconductors free of electrostatic fields for efficient white light-emitting diodes

Compact solid-state lamps based on light-emitting diodes (LEDs) are of current technological interest as an alternative to conventional light bulbs. The brightest LEDs available so far emit red light and exhibit higher luminous efficiency than fluorescent lamps. If this luminous efficiency could be transferred to white LEDs, power consumption would be dramatically reduced, with great economic and ecological consequences. But the luminous efficiency of existing white LEDs is still very low, owing to the presence of electrostatic fields within the active layers. These fields are generated by the spontaneous and piezoelectric polarization along the [0001] axis of hexagonal group-III nitrides--the commonly used materials for light generation. Unfortunately, as this crystallographic orientation corresponds to the natural growth direction of these materials deposited on currently available substrates. Here we demonstrate that the epitaxial growth of GaN/(Al,Ga)N on tetragonal LiAlO2 in a non-polar direction allows the fabrication of structures free of electrostatic fields, resulting in an improved quantum efficiency. We expect that this approach will pave the way towards highly efficient white LEDs.     

一种LED光强分布测量装置的设计及Matlab拟合

应用光敏电阻的相关特性,设计了一种新型发光二极管光强分布的测量装置.通过该装置对多种不同参数,不同发光颜色的发光二极管进行测量,并基于Matlab对测量结果高次拟合,模拟了多组发光二极管的光强分布曲线,结果较为准确.该装置成本低,体积小,环境适应性强,测量过程简单,具有广阔的发展前景.     

太阳模拟器光源离焦对光斑的影响分析

针对聚焦型太阳模拟器光源离焦量与光斑辐照度的关系开展了研究,以聚焦型太阳模拟器光学系统为研究对象,根据某型号的短弧氙灯及其椭球聚光镜进行模拟计算,依据氙灯能量分布图及其配光曲线,将发光体简化为两端不发射光线、侧面发射光线的柱形发光体。在光学模拟软件TracePro中将简化的发光体及其椭球聚光镜进行建模,主要模拟光源轴向及其径向离焦对光斑的影响。结果表明,光源离焦对光斑辐照度平均值影响不大,但是对光斑辐照度的最大值、光斑辐照度分布形式、光斑面积有很大的影响。依据以上分析结果可以为太阳模拟器调焦系统方面的设计提供理论上的数据参考,对该类型的太阳模拟器装调也具有指导意义。     

硅溶胶浸渍处理对毛竹光老化性能的影响

为研究硅溶胶浸渍处理对毛竹光老化性能的影响,探索利用硅溶胶改善竹材耐光老化性能的可行性,以毛竹为试验材料,采用傅里叶红外分析方法,对硅溶胶浸渍及光老化处理前后毛竹表面化学成分进行分析; 通过色差测试,研究硅溶胶浸渍处理前后毛竹加速光老化条件下的色彩稳定性; 结合扫描电镜及能谱分析,总结硅溶胶处理及光老化处理前后毛竹内部硅溶胶分布情况,并分析其对毛竹光老化性能的影响。研究结果显示:加速光老化后,毛竹在波数1 720、1 594、1 510、1 462及1 035 cm^-1等处吸收峰产生变化,说明毛竹表面的半纤维素及木质素产生了光降解; 而在浸渍硅溶胶后,光老化毛竹化学成分对应位置的吸收峰变化减少,说明硅溶胶对毛竹耐光老化性能有改善效果。色差分析结果同样显示,硅溶胶浸渍处理后毛竹的色差减小,耐光老化性能得到改善。扫描电镜及能谱分析结果显示:硅溶胶浸渍处理后,硅溶胶填充于毛竹细胞腔内,对毛竹内部化学物质起保护作用; 而老化处理后,毛竹内部硅溶胶会产生一定程度的流失。浸渍处理后硅溶胶在毛竹内部主要以物理填充方式分布于细胞腔中,起到对其内部化学物质(纤维素、半纤维素及木质素等)的保护作用,使毛竹光老化后色差减小,耐光老化性能加强。因此,利用硅溶胶改善竹材耐光老化性能具有可行性。     

基于颜色恒常的照度准不变边缘分类算法

现有的照度准不变边缘分类算法在标准光源下分类效果较好,但是该算法没有考虑光源颜色的影响,而实际上光源颜色对算法的分类效果影响很大,因此提出了一种基于颜色恒常的照度准不变边缘分类算法.该算法首先估计光源颜色,然后用估计出的光源颜色参数矫正照度准不变边缘分类算法.与传统的照度准不变边缘分类算法相比,该算法由于能估算出光源的颜色,所以当光源颜色发生改变时,矫正以后的照度准不变分类算法仍然对光照颜色改变具有鲁棒性.实验结果显示,基于颜色恒常的照度准不变边缘分类算法,在光照颜色变化的情况下,不仅能检测出更多的边缘,噪声点更少,而且检测的边缘更准确,稳定,线条更光滑连续.     

Development of Flexible Luminous Fabrics for Photodynamic Therapy in Biomedical Applications

Fabrics integrating with side-emitting polymer optical fiber( SE-POF) have great potentials for photodynamic therapy( PDT),which is a form of phototherapy recognized as a treatment strategy that is both minimally invasive and minimally toxic.Preliminary research has been undertaken to develop flexible luminous fabrics( FLF) device for PDT used in biomedical applications. The FLF device consists of SE-POFs, textile substrates,light source( LEDs or laser) with proper wavelength,and optical fiber coupling,etc. Different patterns of the fabrics were designed and fabricated purposely,and the light illumination effect was tested including the light power emitting from the patterned optical fiber fabrics,the stability of the illumination,and the light with different wavelengths. The work contributes to the successful development of an efficient and pain-alleviated illumination device for PDT in biomedical application.