大功率白光LED的结温与发光光谱特性研究

 以两种不同型号的大功率白光LED为研究对象，通过热阻法和正向压降法综合测量LED的结温，利用荧光光度计测量LED光谱，研究大功率白光LED的结温与光谱之间的关系。结果发现对于不同类型的LED管，光谱蓝白比W/B（W为整个白光发光光谱的积分，B为蓝光部分的积分）与PN结结温Tj均存在线性关系，但线性关系式不同；对于同一LED管，小电流对应直线斜率的绝对值比大电流的大。对这些特点及其相关的物理机制做了分析。     

环境温度和驱动电流对白光LED的温度敏感光学参数影响

白光发光二极管(LED)温度敏感光学参数是结温测量的重要手段,本文对不同环境温度和驱动电流条件下LED温度敏感光学参数包括:峰值波长、蓝白功率比和光通量法与正向电压结温测量法的测量精度进行了对比实验研究。实验结果表明:在环境温度恒定为30℃、驱动电流改变范围在100m A-700m A的工作条件下,峰值波长法和蓝白比法与结温有良好的相关性,对比误差小于3.9%,而光通量法对比误差最大为6.3%;在电流恒定为700m A、环境温度在25℃-75℃之间变化的工作条件下,峰值波长法、光通量法及蓝白功率比法中的光学参数与结温都具有良好的线性关系,整体对比误差小于3.25%。     

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。     

基于驱动电流切变的大电流下LED正向电压-结温关系检测方法

LED结温是表征其性能的关键参数之一,基于正向电压-结温关系进行结温检测被认为是目前最准确的方法。在研究了LED正向电压随结温变化关系的基础上,通过小电流驱动LED监测正向电压法检测结温平衡以获取结温的准确值,采用大电流触发连续采样获取结温变化前的大电流下正向电压值,并对其线性拟合,从而获得大电流下的LED正向电压-结温关系式。应用该方法对同一LED不同电流和不同LED同一电流的正向电压-结温关系进行多次检测,实验结果表明:拟合得到的正向电压-结温关系式准确、可重复性高,K值的相对标准偏差小于0.7%,结温计算的不确定度估计值小于0.5℃。该方法为基于正向电压法的结温精确检测提供了一种新的参考。     

在发光二极管表面制备单层聚苯乙烯球的方法

基于水面乳胶颗粒的自组装特性,通过将稀释的聚苯乙烯球铺展在去离子水中,用表面活性剂加固后将其转移到氮化钾基发光二极管(简称GaN基LED)表面的方法制备较大面积的单层聚苯乙烯球颗粒.场发射扫描电子显微镜测试表明:该方法能在较短时间内在GaN基LED表面形成六角紧凑的聚苯乙烯微球的二维阵列,微球平均直径约为350 nm.加入75μL表面活性剂,利于形成二维结晶.这为聚苯乙烯球做掩模版粗化GaN表面,提高大功率GaN基LED的光提取率提供了一种有效的途径.     

白光LED中的荧光粉老化研究

利用同批次芯片的白光LED与蓝光LED在相同条件下进行老化实验,根据老化过程中电致发光谱(EL谱)和光功率变化情况计算了白光LED中蓝光被转化为黄光的比例,研究了荧光粉转换效率对白光LED老化的影响,并测量了荧光粉老化规律,发现转换率呈指数衰减变化,且电流加大时衰减也更快。据此认为荧光粉转换率的衰减是造成白光LED老化的重要因素之一。     

碳纳米管在大功率LED灯具中的散热模拟

用基于有限元方法的Flo EFD软件,对碳纳米管在大功率发光二极管(LED)热管理中的应用进行模拟.建立起一个多壁碳纳米管阵列热传导的简化模型,据此模型对多壁碳纳米管阵列的等效热导率进行了计算.通过对采用不同热界面材料后LED灯具的稳态温度场分布的比较,发现碳纳米管阵列能大大提高灯具的热管理性能.模拟结果显示,采用聚氨酯碳纳米管复合材料涂层能大大降低结温.     

稀土荧光/聚碳酸酯加工可行性探讨及其荧光性能研究

采用熔融挤出加工方法将稀土荧光粉与聚碳酸酯(PC)树脂混合造粒,用开炼机制成荧光PC薄膜. 应用XRD、SEM、荧光光谱等仪器对荧光粉及荧光PC薄膜结构与性能进行了表征;将荧光PC薄膜与蓝光LED芯片组合,用光谱仪测量白光LED的光色性能等参数. 结果表明, 稀土荧光粉与PC树脂相容性较好,荧光粉在树脂中分散均匀;大颗粒、晶型完整的荧光粉在加工时有利于保持结构及晶体形貌的稳定;加工前后荧光粉激发-发射波长基本保持不变;同时,荧光粉粒径对白光LED光效影响较大,随着合成白光中蓝光和黄光相对比例增大,得到的白光显色指数逐渐上升.     

提高GaN基发光二极管光提取效率技术

基于氮化物GaN的发光二极管为全彩色发光二极管显示屏和白光光源提供了新机遇。由于全内反射引起的低光提取效率,在分析了现有的提高光提取效率技术的基础上,采用在GaN基和图形化蓝宝石衬底上嵌入气隙光子晶体,减少线程错位,实验结果显示该方法明显提高了LED光提取效率。     

LED芯片结温测试与热成像技术分析

本文以LED为研究对象,以电学测量法测试LED芯片结温,分析加热电流对结温的影响。初步探讨采用红外热成像技术分析LED温度进而推算LED芯片结温的可行性。结果表明LED样品结温大小与加热电流变化近似线性,热成像测得LED温度数据与结温变化规律较为一致。     

大功率白光LED恒流驱动电路系统设计

设计了一种新型LED恒流源电路.根据LED在低电流驱动时端电压与PN结温度成线性的特点,采用＂低电流测压法＂间接测量LED的结温,防止LED结温过高,延长LED寿命.采用LT3755为LED恒流驱动芯片简化电路,并采用无电解电容的DC/DC电路延长恒流源寿命.实验结果表明：LED恒流源电路工作稳定,效率高.     

不同年龄段人群驾驶分心时的视觉特性分析

针对驾驶过程中浏览车载信息系统次任务时引发的驾驶分心问题，研究聚焦不同年龄段驾驶员的视觉注意资源分配策略，分析在动态视觉信息源的刺激下发生驾驶分心时的视觉行为表征。通过视觉搜索的实验方法，模拟驾驶过程中驾驶员浏览车载信息系统次任务的视觉行为过程，并分别测量了横向和纵向两种车载中控屏摆放方式下的参试者视觉特性数据与搜索绩效数据。通过分析驾驶员浏览车载信息系统次任务时视觉注意资源的分散程度，以衡量其在行程中的驾驶分心程度，在此基础上提出有益于缓解驾驶分心行为的车载中控屏视觉区域。实验结果显示:(1)横向中控屏测试中，参试者在上部区域的平均视觉搜索反应时长为641.92 ms，眼动数据显示，注视点集中分布于上部区域。(2)纵向中控屏测试中，参试者在下部区域的平均视觉搜索反应时长为751.75 ms，眼动数据显示，注视点集中分布于右侧区域。(3)年龄在59~68岁这个范围的老年参试者在执行模拟浏览车载信息系统次任务时的视觉搜索反应时长更长，平均为11639.57 ms，注视点分布更分散。可知，在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的下部区域的反应时间更长，在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的右侧区域交叉的占用的注视资源更多。研究表明，在动态视觉信息源的刺激下老年参试者与静态信息源刺激差异较为明显，且横向运动的信息源更容易被参试者捕捉，所占用的视觉资源少，不易引发驾驶分心行为。     

利用声光效应测量波长的设计与研究

提出了利用声光效应原理来测量激光波长的方案.基于声光Bragg衍射效应原理，利用比较法，以He-Ne激光波长作为基准波长，推导出待测激光波长与与衍射光斑间距的关系式.据此设计了未知激光的波长的方案，并对两种波长的激光波长进行了测量，结果表明测量值和理论值之间的误差小.     

LED汽车前照灯的散热机理与模拟

利用热电制冷原理对LED汽车的前照灯进行系统散热模拟,研究LED的结温,半导体制冷器的工作状态,散热器热阻之间的关系。模拟结果表明,利用多级半导体制冷给汽车LED前照灯散热比较有实用价值。     

Calculation of baffle effect and mutual interaction between elements for an underwater acoustic conformal array with application to the optimization of projecting beampattern

The boundary element theory together with the optimization method is used to calculate the driving voltage weighting vector of a conformal array of underwater acoustic projecting transducers to obtain a low-sidelobe beampattern. At first, the relationship between the acoustic radiated field and the vibra- tion velocity of the array is formulated from the boundary element equation when the boundary im- pedance of the array baffle is specified. Then, the mutual impedance matrix of the array is calculated, and the relationship between the driving voltage and the vibration velocity of the transducers is pre- sented based on the equivalent circuit principle. At last, the driving voltage weighting vector of the array is calculated through an optimization method to obtain a low-sidelobe projecting beampattern. Computer simulation is conducted for a 14-element conformal array. An experiment has been carried out to measure the radiation directivity of the array in an anechoic water tank. The calculated and the experimental results show that the proposed method accounts for the acoustic effect of the baffle and the mutual interactions among transducers successfully and obtain a low-sidelobe projecting beam- pattern, and at the same time provide the largest amplitude of pressure in the axial direction when the maximum amplitude of the driving voltage weighting vectors keeps unchanged.     

光纤气体传感器的研究

基于气体在吸收峰波长下对光的吸收随浓度变化的机理,研制一种光纤式气全监测仪。根据被测气体的吸收峰对应的波长选择ＬＥＤ作为光源。采用不同频率的光源驱劝电路实现多种气体浓度的产时检测。为保证测量精度,信号处理采用相敏以及测量信号与参考信号比值技术。对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,系统具有一定的检测灵敏度和精度。仪器和系统不驻适于甲烷和乙炔气体浓度的检测,稍加改变结构参数,也可测量其它气体的浓度。     

大功率LED阵列散热结构热分析

在自然对流冷却状态下,不同的散热结构对大功率LED阵列散热性能有显著影响。采用有限元分析法,对不同散热模型进行了分析并得到工作稳定时的热分析图;对比直片形、弧形、弧钉形散热结构的散热效果,逐步得出弧钉形散热结构散热效果最好,使得空腔以及芯片处温度均在合适的范围内,灯具的使用寿命达到近40000h。另外,模拟得出在普通散热设计中,灯具适合的功率约为13．75w。通过有限元法仿真模拟得出较为合理的结果,有效地减少了实验损耗。     

合成射流激励频率对车辆气动阻力的影响

利用大涡模拟方法,研究了激励频率对三维地面车辆气动阻力的影响规律及其控制机理.流动分析结果表明:合成射流布置在车辆顶部和斜背交界处,在不同激励频率下实现车辆减阻,当频率低于90 Hz时,增大频率,阻力增大;频率高于90 Hz,随着频率的增大,阻力减小;频率达到1 500Hz时,阻力不再减小.斜背附着距离和雷诺应力分布的差异解释了气动力随不同激励频率变化的原因.不同激励频率下的频谱分析表明:合成射流控制了斜背动态附着现象,导致速度、压力和阻力系数频谱峰值皆对应激励频率.     

GaN基激光器的研究进展

GaN材料作为第三代半导体材料具有十分独特的性能，其发光波段可以覆盖从红外到深紫外波段。GaN材料击穿电场强、发光效率高，使其在显示、照明、通信等领域具有非常广泛的应用。综述了GaN基激光器的发展历程及其失效和退化机制的研究进展。目前最新的蓝光GaN基激光器在3 A电流连续工作时的电压和输出功率为4.03 V和5.25 W；最新的绿光激光器波长为532 nm，在电流1.6 A时，输出功率为1.19 W。进一步阐述了GaN基激光器退化的主要表现，即随着工作时间的延长，激光器发光效率降低、光转化效率降低以及电压升高。总结了四种主要的退化模式，分别为封装退化、静电损伤、腔面退化和芯片失效。