光源近场测量在LED光学设计中的应用与研究

在LED光学设计中,传统方法多以LED光源的远场测试数据为设计依据,而远场测试仅仅是对LED光源相对粗糙的测量,并不能精确地描述光源的空间光分布情况。对LED光源详细空间光分布信息的获取,即LED光线集的获取已经成为LED光学设计的瓶颈问题。获取并合理利用精确、详实的LED光源信息尤其是光源空间光分布信息是LED光学设计的关键点。分别利用单颗LED芯片和LED模块做了两组对照实验,并利用照明解析软件对获得的实验数据进行处理和分析,通过对比实验中光源远场测试和近场测试获得结果之间的差异,强调了通过LED光源近场测试获取光源光线集对LED光学设计的重要作用。实验结果表明,LED光源近场测量获取的光源光线集可以为LED光学设计提供更为详细的光源的光空间分布信息。     

非单色性光源对杨氏干涉条纹可见度的影响

光源的单色性影响其相干性. 任何实际的波列都有一定的谱线宽度, 谱线宽度表示了光源单色性的好 坏, 直接影响了干涉条纹的可见度. 对非单色性光源通过典型杨氏双缝干涉装置产生干涉条纹的理论进行分析和 仿真, 得出谱线宽度与干涉条纹的可见度的关系. 结论与实验相吻合. 其结果对于干涉法工程测量具有现实意义     

纯色LED的色彩设计与测试实验

正1主要内容在20世纪人类发现了电致发光现象,从而诞生了第4代照明光源——发光二极管(LED).2014年,诺贝尔物理学奖就表彰了为人类带来了新"光明"的蓝色LED的发明者.为了激发学生的学习兴趣,在基础物理实验教学中引进获诺贝尔物理学奖的实验,及时自主设计研制了纯色LED的色彩设计与测试教学实验装置,将新型的第4代LED光源引入基础物理实验——色度学实验中,研制的集光学、电学、色度学于一体的光电测试和色度学测试系统,具有     

适用于色敏解调的光位移传感器宽带LED

为保证光位移传感器的工作性能,输入光源在500~800 nm波长范围内需具有较高的光谱能量,照明用LED波长在700 nm以上光谱能量陡降,限制了传感器的工作范围.针对照明用LED光谱能量不足的问题,研制出适用于色敏解调光位移传感器的宽带LED光源.首先利用单色仪对光位移传感器色敏元件WS7.56的性能进行了测试,依据色敏解调结果提出了光位移传感器正常工作所需的输入光源的光谱能量阈值.在照明用LED光谱特性基础上,配比掺杂氮氧化物红色荧光粉提升LED红光及近红外光光谱能量,得到了满足输入光源光谱能量阈值的宽带LED.最后,对该宽带LED光位移传感器进行了位移测量实验,实验结果较使用照明用LED光源有明显改善,位移解调线性度良好.本文研制的宽带LED光源体积小、效率高,是光位移传感器较为理想的宽带光源.     

铝/氧化铝复合基板封装的LED光源的光热特性

为获得具有高出光效率、高导热性能的发光二极管(LED)封装基板,采用直接敷铝(Al)工艺制备了铝/氧化铝(Al_2O_3)复合陶瓷基板并对其表面进行化学机械抛光处理。运用光学模拟软件Tracepro和热学模拟软件ANSYS对该陶瓷基板封装的LED光源的光学性能和热学性能进行了模拟计算,并和传统氧化铝陶瓷基板封装的LED光源进行了对比分析,最后将所制备的铝/氧化铝陶瓷基板封装成板上芯片直装(COB)型LED光源进行测试。模拟和实验测试结果均表明:直接敷铝工艺制备的铝/氧化铝陶瓷基板热传递速度更快,导热性能更加优异,更适合用于大功率LED光源的封装;铝/氧化铝陶瓷基板封装的的LED光源比基于传统氧化铝陶瓷基板的LED光源的光通量大,出光效率更高。     

三维空间下混合白光LED系统照度模型

针对包含暖白光和冷白光两种不同LED光源的混合白光LED系统, 提出一种非线性控制混合白光LED系统照度模型的方法论。该混合白光LED系统包含暖白光及冷白光两种不同LED光源。混合白光LED系统总照度取决于两个LED光源所占的光通量比例, 据此提出三维空间下不同电流负载情况下的混合白光LED系统的照度模型, 通过简单的光学及电学测试方法校准, 并实验测试验证该三维照度模型的真实性。该方法对混合白光LED系统的应用具有一定参考价值, 而且其适用于多个光源的LED系统, 并不仅限于白光LED。     

新生儿黄疸治疗仪用LED光源的研究

为提高胆红素的光降解效应和新生儿黄疸病光疗的效果,设计研制了一种新生儿黄疸治疗仪用发光二极管(LED)光源。以实验测试的体外游离的标准胆红素溶液最有效的吸收光谱作为黄疸治疗仪光源的目标光谱,采用市面上现有的峰值波长和半峰全宽的不同单色LED作为匹配光源,将简单遗传算法作为光谱匹配算法,进行了光源光谱的匹配设计、样灯制作和光谱测试与分析。结果表明:拟合的光谱与目标光谱匹配度达到了97.62%,实际的黄疸治疗仪光源样品的光谱与目标光谱的匹配度达到了93.08%,窄带宽的单色LED能够匹配出所需要的目标光谱,光谱匹配度高,为新生儿黄疸光疗仪用光源的选择提供了研究的基础。     

基于光栅光谱仪的几种常用光源的蓝光比测试与分析

利用光栅光谱仪对几种常用光源的蓝光危害进行测试与分析,实验测量了多种常用光源的光谱,基于测量数据,计算了各种光源的蓝光比,得到白炽灯的辐射覆盖了整个可见光区,而LED光源的蓝光占比较大.     

新生儿黄疸治疗仪用LED光源光谱功率分布匹配

为了有效降低胆红素脑病的风险和减少换血的需要,以实验测试的标准胆红素溶液最有效的吸收光谱作为光疗的目标光谱,根据光谱构造理论,采用不同峰值波长和半高宽的单色LED作为匹配光源,首次提出简单遗传算法作为光谱匹配算法,通过求解超定方程组的非负最小二乘解,得到最优LED组合比例,进而推得所需各种峰值波长的LED的数量。仿真实验结果表明：拟合的光谱曲线与目标光谱曲线十分近似,光谱匹配度达到了98.39%,获得了一种新型的LED黄疸治疗仪光源光谱功率分布。该算法简单,效率高、拟合误差小,可应用基于LED光源的光谱功率分布匹配技术的研究。     

分布式无线智能LED光照度调控系统

针对现代智能楼宇与基于物联网技术的LED光源调控应用需求,设计了一套分布式无线智能LED光照度调控系统。系统采用上下位机结构,以MSP430微处理器为分布式控制终端的主控单片机,根据控制终端内部预制的LED开启时间段和预期光照度参数,进行基于光照度反馈的分布式LED光源亮度PWM闭环调控,并通过无线通讯方式实现上位机对分布式多点LED调光控制终端的开关控制、预制参数调整和光照度状态监测。通过测试实验验证了系统设计的正确有效性。     

基于LabVIEW的LED光源特性检测系统的研制

介绍了一种基于高级图像编程语言(LabVIEW)的LED光源特性检测系统。检测系统是基于运动导轨、多测试工位、计算机控制开发的,集成多种LED特性测试仪器,实现LED光源的光、电、色等综合发光特性的自动连续测试。该系统具有综合、自动、集成、连续、在线的突出优点,大大提高测试效率、测试数据和结果的可靠性、准确性,解决了传统测试方法的分散、效率低和测试误差大的缺点。还介绍了自主开发系统软件的设计原理,并分析了在此基于LabVIEWr的检测系统中应用软件功能的实现,包括测试数据的汇总、计算、分析处理等。还附上相关的实验数据对检测系统加以验证说明。     

LED阵列光源应用于几何光学实验

设计并制作了单色LED、高功率白光LED阵列光源及配套电源,将其应用于普通物理几何光学实验中。在透镜焦距测量实验中,实现了光源和物屏的结合,成像效果好,光源稳定、可调,相比于卤钨灯光源,成本低,且环保、节能,散热小。     

低色温无荧光粉LED光源的可靠性研究

为了对比研究新型低色温无荧光粉LED光源和低色温荧光粉LED光源的可靠性,本文进行了85℃加速老化和温度步进应力实验,测试了各光电参数在老化过程中的变化规律,并分析了有无荧光粉低色温光源的老化衰减机理。实验结果表明,在20 A/cm2工作电流密度、85℃的加速老化条件下,两种类型的光源都表现出很好的稳定性,但随着功率的增加,无荧光粉光源展现出更好的光通量稳定性;随着温度的升高,无荧光粉光源在高达200℃左右仍表现出良好的可靠性,而荧光粉光源则在175℃后出现了明显的光通量衰减和色温升高。电流应力或温度应力提升以后,无荧光粉光源展现出更优异的可靠性。     

基于菌落挑选仪的暗视场照明的优化设计

针对高通量菌落挑选仪研发的照明设计,采用暗视场照明方式,在保证照度均匀的同时大幅提升了所采集菌落图像的对比度,以提高仪器整体性能。分析了影响照度均匀度的三个重要因素,LED环形光源中灯珠的投射角度、LED环形光源的阵列层数以及LED环形光源距目标面距离。模拟结果表明,当灯珠投射角度为75°、LED环形光源阵列为三层以及LED环形光源距目标面距离为61cm时,照度均匀度最优为93.16%。采用所设计的暗视场照明方式搭建实验系统,实验结果达到项目要求,并与软件模拟结果相匹配。     

LED光谱对纤细角毛藻和亚心形扁藻生长的影响

选取有着较高经济价值的纤细角毛藻以及亚心形扁藻为实验对象,在光照恒温培养箱中用红、绿、蓝、白LED集成不同光谱成分的光源与传统荧光灯进行对照培养实验。通过对比生长速率表明,与荧光灯光源相比光谱集成LED光源更有效地促进微藻的生长。说明LED集成光源作为微藻生长照明光源有其明显的优势。     

超高亮度LED驱动电路在LCoS微显示器中的应用

超高亮度发光二极管(LED)具有功耗低、寿命长、发光效率高等优点,为了将其应用于硅基液晶(LCoS)微显示器光源,从LED优点出发,结合LED的恒流发光特性,设计出了超高亮度LED驱动电路,并通过实验进行分析和优化.实验结果表明,超高亮度LED具有很好的光源特性,能够成功应用于LCoS微显示器中.     

基于LED的色度学实验研究

作为环保、节能、可智能控制的新型光源,发光二极管（LED）广泛应用于人们的现代生活、生产中,更有望替代传统的照明光源。以三基色LED为光源,制作了三路独立可调恒流电源,通过调节三基色光的不同配比实现加法混色,研究设计了加法混色的色度学实验,既可以直接观察混色后的实验现象,又能通过测量光谱数据得到色度参数。LED光源环保...     

一次透镜封装的单片集成LED光源北大核心CSCD

在使用LED作为照明光源的过程中,光场作为LED应用中的关键因素,一般使用二次光学系统进行调控。但是二次光学系统一般设计复杂、体积大、重量重,随着LED光学封装系统朝着小型化方向发展,二次光学系统的应用将会变得困难。结合软件仿真和实验验证探索了用于单片集成发光二极管(MI-LED)的一次光学透镜的光场调控功能。研究结果表明,仿真和实验LED光源的光场几乎重合一致,所设计的一次透镜将LED光源的光束角从120°调控到48°~72°范围内。与未加一次透镜的LED光源相比,加一次透镜的LED光源具有更高的光提取效率和更均匀的空间光色分布。     

LED光源数字全息技术研究

研究以发光二极管(LED)作为光源的部分相干光数字全息技术.首先研究LED的时间相干性和空间相干性,尽管LED的时间相干性较差,但空间相干性可以通过减小光源发光面积来提高.利用LED的时间相干性较差、相干长度短的特点,抑制相干噪声,改善数字全息重建质量.在同一全息记录系统,通过实验,比较了用激光和LED光源的数字全息重建图像质量.结果表明:基于LED光源的数字全息,完全消除了使用激光光源的散斑噪声和由光学元件引入的寄生干涉噪声,物光场的重现质量,包括振幅和相位都得到了很大提高.但由于LED光源的较低的空间相干性,一般只适用于同轴相移数字全息,待测物体的厚度在十几微米以内,应用受到一定限制.     

新型LED光源气溶胶探测雷达系统优化设计与初步实验

为了实现近地面、多波长气溶胶时空探测,克服激光波长可选择性不足的问题,利用LED丰富的光谱特性,设计了一种新型发光二极管(LED)光源雷达。LED能量小且发散角大,其出光能量、发散角、接收视场角和几何重叠因子都会对LED光源雷达探测距离产生影响。针对共轴LED光源雷达系统的特点,分析了几何重叠因子的特征和计算方法,详细讨论了光源发散角和接收视场角对几何重叠因子的影响。结合LED光源的特点,利用美国标准大气模型对雷达系统的探测能力进行了仿真,优化了光源发散角和接收视场角,在LED能量一定的情况下获得了最大的探测距离。搭建了LED光源雷达系统并完成了初步实验观测,结果表明该雷达夜晚能够接收到240m远处的大气回波,验证了雷达探测低层大气气溶胶的能力。