一种LED灯阵光控系统的设计与实现

针对在大功率LED灯阵光控系统中,需采用专门的恒流源进行驱动控制造成的设计复杂且制造成本较高的缺点,提出了一种集中控制式LED光控系统。系统以PIC单片机为控制中心,通过PWM脉宽调制和检测模块实现对LED灯阵发光亮度、闪烁频率及通信链路的精确控制。阐述了系统的设计方案及组成原理,并描述了系统的软硬件设计及实现方法。系统方便实现对LED单灯的通断、亮度等控制,能显著降低LED光控系统产品设计、生产以及用户的使用成本。该光控系统设计具有光能利用率高、成本价格低廉、节能减排效果显著等优势,可以推广到其它大型LED照明系统智能化控制等领域。     

白光LED衰减的光谱分析

为了研究白光LED衰减的机理,通过试验跟踪并分析了采用YAG荧光粉、荧光粉晶片、RGB三合一方式封装的PLCC-4型白光LED,以及采用YAG荧光粉封装的大功率白光LED的发射光谱老化衰减曲线。试验在相同的环境下,对上述四种类型的白光LED进行了通电老化,同一类型白光LED老化电流及时间相同,老化完成后测试其光谱分布。通过分析光谱分布曲线的变化来研究白光中各色光的衰减情况,通过对比各色光的衰减情况来推断白光LED的衰减原因。分析表明白光LED的衰减主要是由蓝光LED的衰减及荧光粉的猝灭引起:采用YAG荧光粉、采用荧光粉晶片及RGBLED封装的白光LED衰减特性基本相同,白光的衰减主要是由蓝光的衰减引起;大功率白光LED与PLCC-4型白光LED衰减特性稍有不同,白光的衰减除了因蓝光的衰减外,还有荧光粉的衰减所引起的白光衰减,而蓝光的衰减所占比例至少不低于80%。通过上述分析可以进一步推断:在散热条件足够理想的情况下,白光LED的衰减主要由蓝光的衰减引起,而随着系统温度的提升,荧光粉的衰减将加剧白光LED的衰减。所得结果将为白光LED的应用及进一步对白光LED衰减原因的研究提供了参考。     

使用荧光颜料实现白光LED的研究

研究了利用荧光颜料和InGaN蓝光芯片制成掺杂LED,根据光转换原理,得到白光LED的可能。文章首先对比了普通方法和二次点胶法封装的LED,表明二次点胶法工艺复杂,封装的LED亮度低,不适合LED的制造。其次对普通方法封装的1/1/100,1/1/200,2/1.5/100等不同重量比的ax-17/zq-13/AB胶有机LED实验,发现2/1.5/100的有机LED色坐标(0.32, 0.30),接近等能白光点,相关色温6 290 K,接近日光,是一种比较理想的白光源。     

LED铁路旅客引导系统的分析与设计

LED旅客引导系统,采用一台微机控制多台单片机的类网络控制结构,具有灵活的控制方式;采用LED显示,满足了显示的直观性、美观性、灵活性及耐久性。控制软件还提供了良好的用户界面,使得操作人员操作简单、灵活,便于掌握.     

新一代白光LED照明用一种适于近紫外光激发的单一白光荧光粉

首次报道单一Sr2MgSiO5：Eu^2 材料的白光发射性质。发射光谱由两个谱带组成,分别位于470,570nm处,并具有不同的荧光寿命,归结为处于不同格位上的二价铕离子的发射,它们混合成白光。这两个发射带所对应的激发光谱均分布在250～450nm的紫外区,利用该荧光粉和具有400nm近紫外光发射的InGaN管芯制成了白光LED。正向驱动电流为20mA时,色温为5664K;发光色坐标为x=0．33,y=0．34;显色指数为85％;光强达8100cd／m^2。实验表明,器件的色坐标和显色指数等参数随正向驱动电流的变化起伏量小于5％,优于目前商用的蓝光管芯泵浦白光LED,报道的单一白光荧光粉在新一代白光LED照明领域具有广阔的应用前景。     

白光LED用碱土金属硅酸盐荧光粉的光谱性质

采用固相法合成了A:(SrBa)3SiO5:0.024Ce3 ,0.024Li ;B:Sr2.73M0.2SiO5:0.07Eu2 (M=Ba,Mg,Ca);C:(SrBa)3SiO5:xEu2 三个系列的硅酸盐荧光粉。测量了它们的激发光谱和发射光谱。Ce3 激活的硅酸盐荧光粉(A系列)有351,418nm两个激发峰,418nm这个峰较强。随着Ba离子含量的增加,发射光谱峰值波长出现了红移。因此,改变Ba离子的含量,可以改变荧光粉的发射峰值波长,进而调整白光LED的色坐标和显色指数等指标。Eu2 激活的硅酸盐荧光粉(B,C系列)激发光谱是从350～450nm的宽带激发。Ce3 激活的荧光粉发射峰波长要比Eu2 激活的短,在540～555nm左右,而Eu2 激活的发射峰波长在570～583nm范围。在Sr2.73M0.2SiO5:0.07Eu2 系列(B)中,M取Ba时效果较好。在(SrBa)3SiO5:xEu2 系列(C)中,x取不同值发射光谱的峰值波长和半峰全宽有所变化,但是变化的规律不是很明显。用这两种元素作为激活剂的硅酸盐荧光粉均比较适合用于近紫外、紫外和蓝光芯片封装白光LED。在Sr3SiO5:Ce3 ,Li 和Sr3SiO5:Eu2 中掺入Ba可以使发射峰红移。     

白光LED极限流明效率的计算

对蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法的流明效率进行了理论计算。根据光度学原理,我们考虑到视觉函数V(λ)的修正,以色坐标为x=0.325,y=0.332,显色指数为81.5,色温为5 914 K的白光LED发光光谱为依据,计算了白光LED流明效率的理论极限:得出每瓦白光LED辐射光功率产生的光通量为298.7 lm,白光LED发射的总光子数为2.7×10¹⁸。在理想情况下,注入一个电子-孔穴对产生一个蓝光光子,设荧光粉的量子效率为1,因此,注入的电子-孔穴对数亦等于白光光子数,进而计算出白光LED每辐射1 W的光功率所需的电功率为1.51 W,上述白光LED发光光谱对应的白光LED的电-光转换的理论极限流明效率为197.8 lm/W。     

色坐标对白光LED光通量的影响

研究了在蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法中,色坐标位置对光通量的影响。在同样蓝光功率条件下,我们对标准白光点(色坐标x=0.33±0.05,y=0.33±0.05)附近不同色坐标位置的光通量进行了计算。假设(0.325,0.332)位置流明效率为100 lm/W,计算得出,最大光通量对应的色坐标位置为(0.35,0.38),光通量为112 lm;最小光通量对应的色坐标位置为(0.29,0.28),光通量为93.5 lm。相对于100 lm的变化幅度达到18.5%。通过与实验数据的对比和分析,进一步验证了白光LED光通量随色坐标增大而增加的这一趋势。     

基于光学薄膜的LED光谱调制技术

针对白光LED光谱与自然光谱的不同,讨论了采用光学薄膜改善白光LED光谱的可行性,同时提出了一种利用光学薄膜消除白光LED发光光谱中蓝光成份的方法,设计了光学薄膜的透过率曲线,并分析了其可行性.针对单色LED光谱随温度不同发生变化的特点,根据分析样品在4.9°、24°和49°三种环境温度下的光谱分布,设计了一种光学薄膜的透过率曲线,分析利用该设计薄膜改善单色LED光谱温度稳定性的可行性及结果.研究结果表明,在保证白光LED出光效率的前提下,仅靠在发光芯片上镀制光学薄膜的方式并不能改善光谱的结构,而使之与自然光中的可见光谱相似.采用设计的光学薄膜,可以消除白光LED发光光谱中的蓝光波段,提高光谱的舒适性.在4.9°、24°和49°三种环境温度下,利用设计的薄膜可将分析LED的发光光谱的中心波长稳定在700 nm附近,相对发光强度稳定在0.2附近,不同温度时光谱分布的相似性也有了较大的改善,研究结果有助于LED照明光源的进一步应用.     

基于光学薄膜的LED光谱调制技术

针对白光LED光谱与自然光谱的不同,讨论了采用光学薄膜改善白光LED光谱的可行性,同时提出了一种利用光学薄膜消除白光LED发光光谱中蓝光成份的方法,设计了光学薄膜的透过率曲线,并分析了其可行性.针对单色LED光谱随温度不同发生变化的特点,根据分析样品在4.9°、24°和49°三种环境温度下的光谱分布,设计了一种光学薄膜的透过率曲线,分析利用该设计薄膜改善单色LED光谱温度稳定性的可行性及结果.研究结果表明,在保证白光LED出光效率的前提下,仅靠在发光芯片上镀制光学薄膜的方式并不能改善光谱的结构,而使之与自然光中的可见光谱相似.采用设计的光学薄膜,可以消除白光LED发光光谱中的蓝光波段,提高光谱的舒适性.在4.9°、24°和49°三种环境温度下,利用设计的薄膜可将分析LED的发光光谱的中心波长稳定在700 nm附近,相对发光强度稳定在0.2附近,不同温度时光谱分布的相似性也有了较大的改善,研究结果有助于LED照明光源的进一步应用.     

LED汽车近光灯光学系统的设计与实现

针对现有LED汽车近光灯使用朗伯型LED光源效率不高和结构复杂等问题,设计了一种基于空间光强分布为椭球状LED光源和后置吸光板的汽车近光灯光学系统。系统主要由LED光源、1/4椭球面反光罩、后置特定形状吸光板和配光透镜组成。运用TracePro软件进行光线追迹模拟,并根据软件模型制作出了光源与灯具实物,实测结果显示在25m远屏幕上光形可以很好地与模拟结果吻合。采用不同形状的后置吸光板可以实现国家标准(GB 25991-2010)规定的两种近光灯光型,并且整灯的发光效率为82%。     

双通道高速数据采集处理平台的设计与实现

为满足数字式测向接收机对高速数据采集和处理的需求,研制了高速数据采集处理平台,该平台基于ADC12D1800RF模数转换器实现了两路1.35GHz中频信号的带通采样,以Xilinx公司V7系列FPGA为数据处理器,采用高速DDR3作为存储设备解决了海量数据存储问题,并通过高速串行接口（GTX/SRIO）实现了大容量数据的实时传输。该平台的测试结果为：1.8GHz采样率时有效位数大于8bit,DDR3存储器的工作主频可达1333MHz,GTX接口在10Gbps速率下工作时,其误码率小于10-9,上述测试结果表明该平台可以高速、准确地实现信号采集、数据传输、存储和处理,达到了预期设计目标。     

Micromechanics-based digitally controlled tunable optical beam shaper

A digitally controlled programmable optical beam shaper that uses a two-dimensional (2-D) small-tilt micromirror device is introduced. The optical intensity profile at any spatial position can be independently modified by use of a macropixel, incorporated with binary pulse-width modulation. An experimental proof-of-concept optical beam shaper with a commercial 2-D digital micromirror device has shown that the spatial profile of a He-Ne laser beam can be digitally manipulated. Investigation of the analog intensity control showed 256-level nonlinear degamma behavior with a measured 24.5-dB optical contrast ratio and a 10-bit spatial resolution. The performance of this tunable optical beam shaper is limited by the dimensions of the micromirror, the intermirror distance, the size of the optical beam, the number of bits used to control the micromirror, the diffraction effect, and the quality of the imaging optical system.     

一种便携式漫反射LED均匀光源的设计与实现

为了满足光电探测仪器校准修正过程中对标准光源的要求,设计了一种采用积分球技术,通过纽扣电池供电的便携式漫反射LED均匀光源。给出了光源的装配图、主要零件3D图及电路图,并对其进行了详细说明。通过Matlab分析光源出光口CCD照片各像素的灰度值,得到出光口?14 mm范围内光强均匀度为95.1%;采用Ocean Optics USB 2000+型光谱仪分析光源出光口光强均匀性及漫反射性,得到沿出光口径方向2个位置光强与中心光强相比,分别下降了2.93%和6.30%的结果。光源出光口平面旋转10°,中心位置光强下降6.30%。测试分析表明:设计的光源具有较好的均匀度和漫反射性,在光电探测仪器校准方面具有一定的应用价值。     

数字控制DC-DC Buck变换器中低频振荡现象分析

在考虑采样保持器的作用下,建立了数字控制Buck变换器系统的z域模型,由此揭示了系统发生低频分岔现象的原因.根据系统特征值的变化趋势,预测了该数字控制变换器失稳时分岔点的位置和类型,同时,推导出系统发生低频振荡的频率以及振幅,即系统波动方程.最后,通过PSpice电路仿真实验验证了理论分析结果的合理性与有效性. 关键词： 低频振荡 数字控制 变换器 z域模型')" href="#">z域模型     

一种数字控制单相全桥逆变电路运动行为分析方法研究

考虑到数字控制单相全桥逆变电路PWM调制方法和滤波器、负载结构的多样性, 以及利用状态转移矩阵对系统运动行为分析方法的局限性. 通过解析表达状态转移矩阵中的元素, 本文提出了一种可以解析描述具有N个状态变量、一个开关周期内M次拓扑 变化的数字控制单相全桥逆变电路(简称N-M数字控制单相全桥逆变电路)系统参数 与运动行为关系的分析方法. 以3-3数字控制单相全桥电压逆变电路为例对上述分析方法进行了验证, 推导出了该三阶电路发生Hopf分岔的解析判别式、稳定范围及Hopf分岔振荡频率的解析表达式, 并通过Simulink仿真及电路实验证明了理论分析的正确性.     

全色彩RGB灯电控光源设计研究

介绍星敏感器和星模拟器在航空器空间姿态确定中的作用和地位及其基本工作原理。依据色度学理论与公式,分析如何使用红、绿、蓝三原色合成各种颜色的光源,并推导三原色色品坐标和亮度与合成光源色品坐标之间的数学方程式。在理论研究的基础上,设计一种以全色彩RGB灯作为发光器件的静态多路星模拟器电控光源。在实验室条件下,对电控光源系统输出光功率和峰值波长的稳定性进行测试实验,并给出实验结果。实验结果表明:单个光源的短期稳定性均优于1/1 000。     

A new stroboscope for schlieren and photoelastic visualization of ultrasound

Conventional stroboscopes, when used for visualizing the path of ultrasound in a transparent medium, suffer from many problems including too long a flash duration, jitter and inconsistency. To overcome these limitations a new stroboscope has been developed which is based on a light emitting diode driven with very short, very high current pulses.