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     

LED安全工作电流与光谱色纯度最佳匹配的实验研究

本文介绍了一个找出发光二极管LED在实际应用中如何使它的外加的安全工作电流(或电压)值与其彩色发光光谱能够进行最佳匹配的综合性物理实验的设计思想和实验方法,并以蓝光LED为例,对其伏安特性、发光光谱的峰值波长、主波长、半峰宽度、色纯度等物理量进行了实际测量和计算,涉及到电学、光学、色度学等多个学科领域,综合各方面数据进行了比较分析,找出了这些量之间的最佳匹配区域,对LED的使用具有很好的辅助作用。     

大功率全方位反射镜发光二极管性能研究

在现有工艺条件下通过简单工艺实现大功率GaN基多量子阱全方位反射镜(ODR)发光二极管(LED)的研制,并对试制LED样品进行了光学、电学和色参数三个方面性能测试.测试结果发现,ODR芯片比普通芯片的光强提高了244 mcd,极大提高了发光强度;ODR LED光通量、光效、色纯度比普通LED分别提高了6.04%,5.74%,78.64%.ODR LED具有绝对优势是其色温要比普通LED的色温低1804 K,明显改善大功率LED的色温缺陷. 关键词： 发光二极管 ODR 色温     

LED发光二极管特性测试

使用常规实验仪器搭建了LED特性测试系统,测试了LED的伏安特性、光强分布特性、光谱特性、光功率与电流关系特性和发光效率与电流关系特性,得到了LED的阈值电压、正常电压、发光波长、半值角与指向性、峰值波长和光通量等参量.     

结温对GaN基白光LED光学特性的影响

制备了一个可测量n型GaN材料电阻的白光LED样品,测量了从室温到170℃下的LED芯片的n-GaN材料的电阻,发现n-GaN材料的电阻随温度的升高而增大,且两者呈一定的指数关系。利用这一特性,通过测量LED工作状态下内部所用GaN材料的电阻,可以实现对LED结温的测量。通过改变积分球底板温度使LED样品处于不同的结温下,测量了白光LED的光谱及色度学参数,结果表明:白光LED的峰值波长、显色指数、色温、光通量均与结温成一定的线性关系。     

LED光学参数测试方法研究

通过分析LED（发光二极管）发光机理和封装特点，选择了LED需要测试的光学参数：光通量、亮度、发光强度、空间光强分布、相对光谱功率分布及色度，进而研究了每个光学参数的特点。根据其特点，制定了每个光学参数的测试原理以及相应的计算公式，最终确定了各参数的测试方法。设计了LED光通量测量系统、亮度和发光强度测量系统、发散角及空间光强分布测量系统、相对光谱功率分布及色度测量系统。实际应用表明：这些系统均能满足目前工作需要。     

注入电流对绿光高压LED光电特性的影响

设计并制备了12 V的GaN基绿光高压发光二极管(LED),并对其进行了变电流测试。研究了绿光高压LED的正向电压、峰值波长、光功率以及光效等重要参数随注入电流的变化关系,电流变化范围为3~50mA,测试温度为25℃。实验结果表明:电流对绿光高压LED的光电特性有很大影响。在驱动电流为20 mA时,对应电压为14 V。随着注入电流的增大,峰值波长蓝移了2 nm。随着电流的增大,光功率近似于线性增加。在注入电流从3 mA增大到20 mA的过程中,光效降低了约61%;在注入电流从20 mA增大到50 mA的过程中,光效降低了约39%。这说明高压LED在大电流驱动时,光效降低的幅度比较缓慢。上述结果对GaN基绿光高压LED的改进优化具有一定的参考价值。     

注入电流对绿光高压LED光电特性的影响

设计并制备了12 V 的GaN基绿光高压发光二极管（LED）,并对其进行了变电流测试。研究了绿光高压LED的正向电压、峰值波长、光功率以及光效等重要参数随注入电流的变化关系,电流变化范围为3~50 mA,测试温度为25 ℃。实验结果表明：电流对绿光高压LED的光电特性有很大影响。在驱动电流为20 mA时,对应电压为14 V。随着注入电流的增大,峰值波长蓝移了2 nm。随着电流的增大,光功率近似于线性增加。在注入电流从3 mA增大到20 mA的过程中,光效降低了约61%;在注入电流从20 mA增大到50 mA的过程中,光效降低了约39%。这说明高压LED在大电流驱动时,光效降低的幅度比较缓慢。上述结果对 GaN基绿光高压 LED 的改进优化具有一定的参考价值。     

静电放电对GaN基功率型LED老化特性的影响

对GaN基蓝光功率型LED在老化前和老化期间施加反向人体模式静电放电(ESD),并对静电打击前后及老化前后的LED光学电学参数进行分析。实验结果及理论分析表明,ESD使LED芯片有源层及限制层中产生缺陷,最终导致电学特性及光学特性的变化。ESD给LED带来的损伤可在老化前期过程中被局部恢复,但随着老化时间推移,电参数漂移程度及光衰幅度不断增大,而老化过程中LED对ESD的敏感度增加,使LED抗ESD能力减弱。     

温度对功率LED光谱特性的影响

制备了两种1 w白光功率发光二极管(LED),这两种样品分别是对台湾和美国两家公司生产的蓝光芯片,涂敷相同荧光粉和透明硅胶封装而成.对制备好的LED进行了变温光学特性测试,温度变化范围为15～75℃,测试电流为350 mA.结果表明:温度变化对LED的峰值波长,辐射通量、色温等参数都有影响.通过对光谱曲线的数据处理,找...     

Color gamut variation of LED-lit LCD at different module temperatures

In this paper, we have investigated the color gamut variation of a liquid crystal display (LCD) system with tri-chromatic (red, green and blue) light-emitting diodes (LEDs) as the backlight source at different color and module temperatures. Since the transmission band of a color filter (CF) is broader than those of LEDs, light leakage from the CF results in changes in the color gamut with varying color temperatures. In our case, the color gamut increased and then saturated with increasing color temperatures. The color temperature increased monotonically with increasing module temperatures whereas the color gamut may increase, decrease, or assume an optimized value in different cases. The latter resulted from the temperature-dependent intensity and wavelength variation of the RGB-LEDs. Three sets of tri-chromatic LEDs with different emission wavelengths were used. We have shown that by using green and blue LEDs with longer and shorter emission wavelengths, respectively, crosstalk due to the light leakage could be effectively suppressed. A stably high LCD above 101% NTSC operating over a wide range of module temperatures from 5 to 70 °C was demonstrated, and an optimal color performance with color gamut 102.52% NTSC was obtained at a color temperature of 6500 K and a module temperature of 25 °C.     

多基色混合白光LED显色性优化研究

为优化多基色混合白光LED的显色性,得到色彩生动的白光LED照明效果,以评价饱和红色的特殊显色指数R₉为研究对象,通过多基色光源混合白光LED的光谱功率分布的高斯数学模型,选取峰值波长λ_m、半波宽Δλ和幅值A为基色光源光谱功率分布的主要参量,并以“蓝光芯片+YAG黄色荧光粉”和“红、绿和蓝基色LED”为分析模型分别进行二基色和三基色混合白光LED显色性研究,讨论两种基色混合情况下三个参量对混色白光LED的显色性R₉贡献。结果表明：为使多基色混合白光LED的显色性更好,首先确定光源S1的峰值波长λ_m1、半波宽Δλ₁及幅值A₁;然后设定其他基色光源幅值A_i以求此条件下峰值波长λ_mi和半波长Δλ_i取值范围;最后在求得的峰值波长λ_mi和半波长Δλ_i取值范围,反求基色光源的最佳幅值A_iopt,从而使多基色混合白光LED的显色性达到最佳效果。该方法对分析基色混合白光LED的显色性具有理论参考价值。     

用于生物医疗信息采集的多光谱均匀光源系统北大核心CSCD

多光谱成像是无创观察生物组织的有效工具,提高光源的辐照均匀性将更有利于准确获取病理组织的多光谱数据。提出基于积分球的多光谱均匀光源系统,为生物组织的多光谱数据采集提供均匀辐照。基于蒙特卡罗光线追迹法对积分球腔体的取位方式进行选择,并对腔体大小、LED布局、积分球输出槽尺寸进行了优化,以确定结构模型的最佳参数;根据优化参数构造了集成11种窄波段LED的实例进行了光学性能验证,实验结果证明所有波段都能在输出槽的主要部分区域实现2%辐照度不均匀性分布;研究了该系统的宽光谱兼容能力,实验结果表明,光谱在输出槽的最大均方根误差为3.74%,具有良好的宽光谱兼容能力;最后,基于所提出的系统进行了静脉可视化测试,用光纤拓展了系统内窥镜的兼容性,并以此探讨了口腔内部牙齿表面病理情况。该系统的多功能性和均匀性在生物医疗图像采集中具有潜在的应用价值。     

激光陀螺读出信号高速采集系统

介绍了激光陀螺（RLG）读出信号高速采集系统的设计和实现方案。该系统包括板卡和相应的应用软件,提供两路最高60MHz采样频率、14位精度的数据采集通道,能够同时对RLG两路光强拍频信号进行高速高精度数据采集,为RLG特性分析提供重要依据。该系统通过上位机软件控制板卡的工作状态、设置和切换采样模式。板卡利用FPGA接收计算机指令并协调控制模数转换器、SDRAM和USB接口芯片,完成RLG输出拍频信号的采集、缓存和传输。FP—GA设计中结合了硬件逻辑高速灵活的优点和NIOSⅡ软核处理器在控制方面的优势。SDRAM完成海量数据缓存,USB接口芯片工作在SlaveFIFO模式下,实现板卡与计算机的通信。实验证明该系统工作稳定,在RLG测试和性能分析中具有很好的实用性。     

基色LED的光谱漂移及其对显色性能影响的研究

发光二极管(LED)因其低功耗、低成本而被广泛应用于大型文字、图形和图像的显示,通过调节红、绿、蓝LED发光的亮度可产生不同显色指数的彩色图像像素。但是LED发光光谱会随环境温度的变化产生漂移,从而对显色性能产生影响。用驱动电流的变化模拟环境温度的变化对三基色LED的光谱漂移进行了测试,分别得到了三基色的漂移特性,提出了单色LED光谱漂移方程及三基色光谱漂移方程组。通过研究不同驱动电流下基色LED的光谱漂移,得到了相应的光谱漂移率。通过分析人眼对颜色宽容量的大小,以及基色LED的最大漂移波长,得到了只有红色LED的色差会影响显示屏显色性能的结论。该研究为彩色LED工程实践中反馈控制消除由基色漂移造成的显色色差提供了一定的理论依据和实验支持。     

Monolithic white LEDs: Approaches, technology, design

The results of investigations of monolithic white InGaAlN LEDs with an active region containing several thin InGaN layers, emitting in the range from blue to yellow-green, and separated by short-period InGaN/GaN superlattices, are presented. The influence of the growth conditions and layer sequence in the active region on the optical properties of monolithic white LEDs was studied with the aim of controlling their color parameters.     

基于ZigBee的大型公共建筑能耗采集器设计

针对大型公共建筑能耗实时采集系统中存在的布线复杂、通信成本高、安全性低等问题,提出一种基于ZigBee技术的能耗数据采集器设计方案。该方案采用STM32做主控制器, ZigBee采集单元通过RS485接口实现与基于Modbus协议的智能电表之间的数据通信,并采用ZigBee无线网络将数据发送至协调器,协调器通过USART方式与主控制器进行通信;主控制器利用以太网将数据发送至上位机。通过软硬件设计,以XY194E智能电表为例,对其电能参数进行测试采集,结果表明该方案克服了传统人工采集传输的不足,提高了数据采集传输的实时性、准确性,能够满足能耗采集系统的要求。     

超导磁共振主磁体励磁测控系统设计与开发

医用超导磁共振主磁体在励磁过程中出现的交流损耗和传导漏热等情况,是超导磁体失超的根本原因;为了控制和保证励磁过程的稳定性、可靠性和安全性,开发和完善励磁的测控系统就显得格外重要;设计并开发了基于LabVIEW平台的超导磁共振主磁体励磁测控系统;系统数据通过在虚拟仪器平台上调用动态链接库文件(DLL),控制泰克公司KE2700系列集成式采集卡采集得到;传感器选择根据相应功能需要配置;操作台仪器控制、数据采集程序和人机界面由LabVIEW编写;搭配保护电路,保护超导线圈,降低失超损失;实现数据采集、参数控制、失超保护、匀场测试等功能。系统满足设计开发目的,平台搭建稳定可靠;功能相对完善,具体操作简易,交互界面友好,后期修改和功能扩展灵活;经工程实际运行测试验证,提高了研究和工作效率,达到设计要求,有实际应用价值。     

一种采用隔离变送器模块的高精度矿井参数采集系统设计

分析矿井数据采集技术的背景,对比光耦隔离采集技术,设计了一种采用隔离变送器模块的高精度矿井参数采集系统,并提出了系统的设计体系结构。详细阐述了基于隔离变送器模块的软硬件实现方案,包括信号隔离变送电路设计、信号调理电路设计、滤波电路设计、数据采集电路设计、基于ARM的主控电路设计和基于uC/OS-II嵌入式操作系统的软件及各任务子模块设计。重点分析了ADC采集的工作时序和主控程序设计流程。实际测试结果表明,采用隔离变送器模块的高精度矿井参数系统,采集误差系数维持在0.1%以内,采集准确度高于99.9%,在矿井复杂噪声环境下,采集精度高,受环境影响小,工作稳定可靠,达到了设计的指标。该系统已经铺装使用,并取得了良好的经济效益。