近距离LED光通信直视信道模型研究

利用高斯拟合函数确定了小发散角LED的类高斯发光模式,并根据光辐射特性和发光模式建立了LED直视信道模型.实际测量了服从朗伯、类高斯发光模式的多种多波段LED的接收光功率与信道参数的关系.实验结果表明,接收光功率的实测值与信道直流增益计算的理论值的平均相对误差小于±6%,该结果验证了本文提出的直视信道模型的正确性.     

一种基于光谱可调LED光源和多光谱成像技术的物体表面颜色测量方法

针对传统多光谱成像颜色测量系统光谱反射率重建算法计算量大、操作繁琐耗时、成本高等缺点,提出一种由LED主动照明光源和黑白高速相机构建的多光谱成像颜色测量系统。采用多个单色LED拟合出相对光谱功率分布与相机光谱灵敏度曲线成倒数关系的照明光源,并利用黑白相机的输出响应直接重建物体的光谱反射率。实验结果表明,与分光光度计测量结果相比,该方法测量Macbeth ColorChecker 24标准色卡的光谱反射率的平均误差在2.3个CIELAB色差左右。该系统具有原理简单可行、不需要滤光片、光谱反射率重建算法简单快速等优点。     

基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成

从实测的LED光谱分布出发,对基于LED光谱可调光源进行了可行性验证。提出用非对称高斯分布函数的数学模型来拟合单个LED光谱分布,并以该数学模型为基础,运用多种不同峰值波长的LED来合成所需要的光谱分布。在原理上实现了对任意目标光谱的最小二乘拟合,使用不同峰值波长的单色LED分别对D65、溴钨灯、5 500 K理想黑体、日光照射下的标准白板的光谱分布进行拟合,相关指数均在0.94以上。最后通过对数据的分析,总结出在工程实践中必须注意的要点。     

基于双极传输母体的高效有机磷光发光器件

将红、绿、蓝3种不同颜色的染料分别掺杂到相同的母体材料2,7-二（二苯基磷酰）-9-（4-二苯基胺）苯基-9-苯基芴（POAPF）中,制得了可发3种颜色光的高效率有机电致发光器件。进一步将两种互为补偿色的发光材料以合适的掺杂浓度掺到POAPF中,制得了高效率白光器件。该白光器件采用了单发光层结构,器件电致发光光谱稳定性好,随驱动电压变化较小。4种不同颜色的发光器件的最大功率效率分别为16.50,43.72,29.78,32.83 lm/W。     

发光二极管归一化光谱模型的修正

受自吸收等因素的影响,由发光二极管(LED)归一化光谱模型得到的光谱与实测LED光谱之间存在差异。为得到与实测LED光谱相吻合的归一化光谱模型,将由归一化光谱模型得到的理论光谱与实测光谱相减得到近似的自吸收谱。通过分析自吸收谱的峰值强度和半峰全宽与温度之间的关系以及其峰值能量与实测光谱峰值能量之间的定量关系,结合LED光谱的高斯模型和归一化光谱模型给出了自吸收谱的拟合表达式,并作为归一化光谱模型的修正项,对归一化光谱模型进行修正。在不同测试温度下的实验结果表明修正后的平均模型误差小于4%,证明由修正后的归一化光谱模型得到的光谱与实测光谱相吻合。     

用高斯函数积分计算发光二极管(LED)的光视效能、功率效率和量子效率的方法

半导体发光二极管发出的光谱能量分布曲线和视见函数可以近似地表示成适当参数的高斯函数。在测出LED总光通的情况下,我们可以积分算出LED的光视效能、功率效率和量子效率。对GaP,GaAs_0.62P_0.38和Ga_0.68Al_0.32As三种LED进行了计算,其结果与直接求面积法所得数据比较,表明两者符合较好。 关键词：     

888nm LD泵浦Nd：LuV04倍频绿光激光器

报道了采用888nIn的激光二极管（LD）泵浦Nd：LuVO4晶体得到1066nm的激光输出,其对应能级跃迁为4F3／2→4I11/2。在注入的泵浦功率为18．2W时,获得了11．3W的近红外1066nm激光输出;然后采用非线性晶体LiB。O。（LBO）进行腔内倍频,获得了533nm的绿激光输出,输出功率为4．3W,其光-光转换效率为23．6％,光束质量因子为M2=1．3,4h功率稳定度优于3．7％。     

白光光源光谱对白光干涉信号的影响

传统白光光源一般由一个纯高斯函数来进行模拟,通过改变中心波长和带宽来调节干涉信号.本文分别利用高斯模型和洛伦兹模型来讨论白光干涉信号,得出中心波长与相干长度的比值越大,零级条纹可见性越高,以及高斯模型的可靠范围.鉴于现代白光光源与传统光源不同,以发光二极管(LED)为例,模拟研究现代白光光源对白光干涉信号的影响.利用洛伦兹模型模拟白色LED光源时干涉信号存在凹陷,通过合理调整LED拟合光峰值间的距离降低凹陷对零级条纹的影响,以期得到在实际应用中干涉特性较优的白光光源光谱.     

空间分辨光谱和可见/近红外光谱的番茄颜色等级判别

比较分析空间分辨光谱和单点可见/近红外光谱（可见/短波近红外光谱和中波近红外光谱）对番茄颜色的识别能力。根据番茄表面和内部颜色将600个样品分为6个等级（green, breaker, turning, pink, light red和red）。分别利用新型空间分辨光谱系统（550~1 650 nm）,可见/短波近红外光谱仪（400~1 100 nm）和中波近红外光谱仪（900~1 700 nm）采集番茄的空间分辨（spatially-resolved, SR）光谱和单点可见/近红外（SP Vis/NIR）光谱,建立番茄等级的偏最小二乘判别（PLSDA）模型,比较其对番茄颜色等级的预测效果。结果表明, SR光谱组合可在最佳单一SR光谱基础上进一步提高番茄颜色的识别能力,对番茄表面颜色和内部颜色的识别率可分别达到98.8%和84.6%。光源-检测器距离较近的SR光谱对番茄表面颜色的识别有帮助,而光源-检测器距离较远的SR光谱能较好的判别番茄内部颜色。SP NIR光谱在对番茄表面颜色判别中与SR光谱具有一定可比性,其分类准确率可达到95%,但SP Vis/NIR光谱在对番茄内部颜色识别中具有较低的分类准确率,分类结果远不如SR光谱,说明SR光谱比SP Vis/NIR光谱对番茄颜色的判别更具潜力。     

白光LED光谱特性及司辰节律因子

为分析白光LED的光-电-热特性及其变化,在热沉温度和驱动电流可控的条件下,测试了温度、电流对白光LED光谱分布的影响,建立了白光LED光功率和光谱蓝白比(蓝光光谱光功率与白光光谱光功率的比值)预测模型。相关性分析显示光谱蓝白比、色温及司辰节律因子之间高度相关,光谱蓝白比与色温、光谱蓝白比与司辰节律因子均存在线性关系,表明由光谱分布变化预测光谱色温漂移及其非视觉生物效应的可能性。实验结果表明,白光LED光功率、蓝白比、色温及司辰节律因子的预测值与实测值吻合较好,最大预测误差分别不超过4.22%、1.54%、1.31%和2.15%;同时,白光LED光谱蓝白比可作为一种有效手段,用于预测光谱色温及司辰节律因子,进而评估其光学特性和非视觉生物效应。     

Theoretical Modeling of Luminous Efficacy for High-Power White Light-Emitting Diodes

The photometric characteristics of high-power white light-emitting diode(LED)devices are investigated.A theoretical model for the luminous efficacy of high-power white LED devices and LED systems is proposed.With the proposed theoretical model,the mechanism of the luminous efficacy decrease is explained.Meanwhile,the model can be used to estimate the luminous efficacy of LEDs under general operation conditions,such as different operation temperatures and injection currents.The wide validity of the luminous efficacy model is experimentally verified through the measurements of different types of LEDs.The experimental results demonstrate a high estimation accuracy.The proposed models not only can be applied to estimate the LED photometric performance,but also is helpful for reliability research of LEDs.     

基于光-电-热-寿命理论的LED寿命预测模型

LED的输出光通量、输入电功率、结温以及寿命之间互相影响、紧密联系。在设计、使用LED时需要综合考虑各个参数才能使LED工作在最佳状态。针对LED提出了光-电-热-寿命理论,该理论揭示了LED的输出光通量、输入电功率、结温以及寿命这4个参数之间的内在联系。使用该理论可以建立LED寿命预测模型,找到LED的输出光通量和寿命之间的关系式,根据该关系式可以预测LED的寿命,评估LED的可靠性。由此可以找到合适的LED工作点,兼顾LED输出光通量和LED寿命,实现LED在全生命周期内输出光通量最大,从而达到优化LED工作状态的目的。     

A model for LED spectra at different drive currents

A mathematical model for the spectra of monocolor light-emitting diodes （LEDs） and phosphor-coated white LEDs at different drive currents is established.The simulation program of the color rendering of a white light LED cluster is developed based on this model.The program can predict not only the spectral power distribution and color rendering index （CRI）,but also the number of LEDs,drive currents,input power,and luminous efficacy of a white light LED cluster at a given color temperature according to the requirement of the luminous flux.The experimental results show that the relative spectral power distributions （SPDs） and chromaticity coordinates of the model LED are very close to that of the real LED at different drive currents.Moreover,the correlated color temperature （CCT）,CRI,special color rendering index （R9） luminous flux,input power,and luminous efficacy of the white light LED cluster predicted by simulation are also very close to the measured values.Furthermore,a white/red cluster with high rendering （CCT=2903 K,CRI=91.3,R9=85） and a color temperature tunable warm-white/red/green/blule LED cluster with high rendering （CCT=2700 6500 K,CRI 〉 90,R9 〉 96） are created.     

近场照度均匀的LED阵列设计

通过分析多颗LED组成的各种阵列在近场平面上的照度分布,来设计可实现近场照度均匀的LED排列方式和距离。基于LED的光强分布,构建单颗LED的光强分布模型（并非朗伯分布）,给出了方程和等式用于计算不同排列方式下的LED分布距离和封装密度,以实现近场平面上的照度均匀。     

LED-based spectrally tunable light source with optimized f itting

According to the LED spectra measured in the rated current, Gauss distribution function and asymmetric Gaussian distribution function methods are used to simulate the individual LED spectrum. Based on this mathematical model, 32 LEDs are used to synthesize arbitrary spectral distribution of the light source. Processing the spectral data with multiple linear regressions, CIE illuminant A and CIE illuminant D65 are simulated. The results show that for each LED, different Gauss models should be used. The simulation results are quite satisfying. However, there is a difference between the simulation results and the experimental results. The spectral evaluation indices of fitted both CIE illuminant A and CIE illuminant D65 do not exceed 2.5%. But in experiment, because of the changes of the peak wavelength and the FWHM caused by the current, the spectral evaluation indices of fitted CIE illuminant A and CIE illuminant D65 are around 5%.     

基于单色LED补偿白光LED技术的模拟太阳光谱研究

提出一种基于单色LED补偿白光LED技术,模拟日光在可见光范围内的光谱。实际调研了大功率单色LED现状,采用光子在二维空间内联合态密度函数作为单色LED的光谱辐射模型,建立LED模拟仿真数据库。通过求解超定方程组的非负最小二乘解,优化选择不同峰值波长以及半高宽的单色LED与白光LED组合,实现对目标光谱的匹配及太阳光谱的再现。对比研究了白光LED补偿技术和纯单色LED组装技术,并分析了不同种类LED组合对太阳光谱的模拟情况。结果表明,白光LED补偿技术拟合太阳光谱相关指数达到90.74%,优于纯单色LED组装技术。并且当单色LED种类减少时,白光LED补偿技术相比纯单色LED组装技术可以实现更好的模拟效果。该方法对实现基于LED类日光照明具有较好的指导意义。     

Evaluation of current and temperature effects on optical performance of InGaAlP thin-film SMD LED mounted on different substrate packages

The relationship between the photometric, electric, and thermal parameters of light-emitting diodes(LEDs) is important for optimizing the LED illumination design. Indium gallium aluminium phosphide(InGaAlP)-based thin-film surface-mounted device(SMD) LEDs have attracted wide attention in research and development due to their portability and miniaturization. We report the optical characterization of InGaAlP thin-film SMD LED mounted on FR4, 2 W, and 5 W aluminum(Al) packages. The optical and thermal parameters of LED are determined at different injection currents and ambient temperatures by combining the T3ster(thermal transient tester) and TeraL ED(thermal and radiometric characterization of power LEDs) systems. Analysis shows that LED on a 5 W Al substrate package obtains the highest luminous and optical efficiency.     

MOCVD生长InGaN/GaN MQW紫光LED

利用LP－MOCVD系统生长了InGaN/GaN MQW紫光LED外延片，双晶X射线衍射测试获得了2级卫星峰，室温光致发光谱的峰值波长为399.5nm，FWHM为15.5nm，波长均匀性良好。制成的LED管芯，正向电流20mA时，工作电压在4V以下。     

Color rendering and luminous efficacy analysis in YAG PC-LED by improved Gauss simulation

Gauss simulation is often used to help design new LEDs according to photometric and colorimetric performance requirements. This research investigates an improved Gauss simulation model for simulating YAG-PC LEDs. Three types of PC-LEDs are investigated at commonly used CCT ranges. This research shows that desirable photometric and colorimetric qualities can be achieved. For warm white, pure white and cold white CCT ranges, CRI of 72.1, 79.8 and 84.5 can be achieved, respectively. LEDs with optimal color rendering qualities are designed; packaging and measurement of said LEDs shows that the simulation model is successful.     

采用小功率LED的汽车前照灯光学设计

为克服普通灯泡汽车前照灯耗能高、寿命短和现有LED(发光二级管,Light-Emitting Diodes)前照灯成本高的缺点,提出了一套采用小功率LED的汽车前照灯光学设计方案。采用48颗小功率LED,使得每颗LED照亮配光屏上的一块矩形区域。对单颗LED设计自由曲面透镜,光线经透镜出射形成一个矩形光斑。点亮不同的LED以及调整车灯的照射方向可以满足照明要求。模拟结果符合国家标准要求。采用小功率LED比普通灯泡寿命长,比大功率LED前照灯成本低,可靠性强,并且还能部分实现自适应前照灯的功能。