光量子体系下基于粒子群算法的LED植物照明光源设计

在现代农业生产中,常采用发光二极管(LED)作为植物照明光源对农业作物进行补光,为提高LED植物照明阵列光源的均匀度,本文在光量子体系下,提出一种新的基于粒子群算法的LED植物照明阵列光源设计方法。通过MATLAB对红蓝光LED植物光源阵列进行数学建模,运用粒子群算法寻找高均匀度条件下的红蓝光LED坐标,设计出二维情况下的红蓝光LED排布阵列;在三维情况下,为解决维度升高时可能会导致的求解陷入局部极小问题,采用改进的随机惯性权粒子群算法进行三维方案设计,并使用Tracepro对两种设计方案进行验证,与传统的红蓝光LED等间距逐行排列设计进行了对比。研究结果表明,与常见逐行排列LED阵列设计达到的光量子通量密度(PPFD)均匀度为79.6%相比,通过粒子群算法寻优的设计方法,二维设计方案的PPFD均匀度达到88.7%,较等间距逐行排列设计提高了9.1%;三维设计方案的PPFD均匀度达到92.6%,较二维设计方案提高了3.9%,较等间距逐行排列设计提高了13%。本实验证明了运用粒子群算法在二维和三维空间进行LED植物照明阵列光源设计的可行性,在简易设计流程的同时,提高了工作效率。     

微型曲面发光二极管阵列照度一致性研究

为提高微型曲面发光二极管(LED)阵列在显示及照明使用方面的舒适度,针对微型曲面LED阵列照度分布的均匀性问题进行研究.采用TracePro光线追迹法分别计算了柱面显示阵列及球面照明阵列的照度分布.计算结果表明,曲面弯曲半径R和光源辐射参数m是影响柱面阵列照度分布的主要因素.通过合理排布阵列像素单元位置,可以增强器件显示均匀度,提高能量利用效率.10×10柱面LED阵列最大平坦化照度均匀度为90.5%.对球面环形阵列照度分布计算结果表明,单环形LED阵列照度均匀性与像素数量无关.影响球面多环LED阵列照度分布的参数主要包括环线分布系数K、环法线与第一环阵列光源法线夹角(?)_0及各环线像素光通量之比φ.以双环LED阵列为模型进行计算,获得最大平坦化照度均匀度为94.8%.调整球面多环阵列位置参数可实现不同照度分布模式.实验对比了微型LED像素单元夹角θ分别为13°,15°和17°时的照度分布,实验结果与理论计算较为一致.本文取得的理论与实验结果可以为微型曲面LED显示及多模式智能照明设计提供参考.     

扫描电子显微镜法测定金属衬底上石墨烯薄膜的覆盖度

利用化学气相沉积法生长在金属衬底上的石墨烯薄膜,由于其尺寸的可控性和转移的便利性,被广泛用作各种透明电极.石墨烯薄膜的方块电阻是衡量其品质的重要指标之一,而石墨烯覆盖完全是保证薄膜拥有优良导电性能的基本前提.本文通过研究评估不确定度的分量,提出利用扫描电子显微镜像素计算微区和宏观覆盖度的方法.考虑到石墨烯薄膜覆盖区域与未覆盖区域边界的确定,以及晶畴数目的选取这两个因素对覆盖度测定造成的误差.通过微区有效扫描电子显微镜图像的确定、宏观石墨烯薄膜有效扫描电子显微镜图像的测量数目以及宏观石墨烯薄膜覆盖均匀性的表达,系统研究了化学气相沉积法生长在金属衬底上的石墨烯薄膜的微区覆盖度、宏观覆盖度和覆盖均匀性.该方法通过获得有限次微区扫描电子显微镜图像,不仅可以计算宏观石墨烯薄膜的覆盖度,还可以给出覆盖均匀性,既节省了测量时间,同时也能保证测量有效性.     

大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究

应用LED芯片的照度公式以及大型LED矩形阵列照度分布的对称性,建立了研究大型LED矩形阵列照度均匀度的物理模型,推导出计算大型LED矩形阵列照度均匀度的公式。利用该公式研究了大型LED矩形阵列照度均匀度随目标距离、长宽比以及m值的变化规律。得出：照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小;照度均匀度随长宽比的增加而非线性地增大;照度均匀度随m值的增加而近似成线性地增大。这些规律为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据,也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法。弥补了之前研究LED阵列照度均匀性方法上的不足。     

MOCVD反应室温度均匀性的研究

为研究一种有效提高MOCVD反应室温度均匀性的方法,针对自主研发的大型立式MOCVD反应室,建立二维模型,就激励电流对反应室温度均匀性的影响进行了分析。为提高温度均匀性,通过改变不同电参数来观察磁场及石墨盘表面径向温度的变化,发现电参数与加热效率成正比,但是与加热的均匀性成反比关系;在相同功率下,电流频率上升将导致温度均匀性下降。以上关系中反映出的合理的电参数,在保证反应温度的同时,保证了温度均匀性,有利于薄膜生长。     

消除自由立体显示串扰的定向背光源设计

定向背光柱透镜光栅式多视点自由立体显示器的串扰和亮度均匀性问题是影响其广泛应用的主要因素之一.本文通过分析串扰产生的原因,根据偏轴光线的成像光学原理,推导出液晶显示屏光开关板列单元与柱透镜组成的偏轴光学系统的参数计算式.提出一种液晶显示屏光开关蝶形单元结构,设计了采用该蝶形单元的定向背光自由立体显示背光源模组.模拟仿真结果表明:所设计的定向背光自由立体显示背光源可消除自由立体显示的串扰;在视点平面90%观看区域的串扰度小于0.5%,光束10%峰值宽度的串扰面积比γ=0,光束90%峰值宽度比普通液晶单元结构的增大37%,改善了不同位置观看图像亮度变化大的问题.     

组装式微流控系统制备双重包裹微液滴的方法研究

介绍了一种组装式微流控系统制备单、双重包裹微液滴的方法。微系统中用三通接头构成T型微流体通道,使得分散相在连续相强烈的剪切力和压力差作用下断裂形成单个微米级液滴。在制备单个微液滴基础上,用毛细管将两个三通接头串联,通过调控三相流量,可产生双重包裹液滴。结合实验结果,分析了流体粘度比对液滴大小的影响,并得出液滴的尺寸与流量比之间的关系式,为制备不同尺寸的液滴提供了参考依据。对制备的样品进行统计分析,结果显示,液滴的多分散性指数均小于3.2%,表明微液滴的高度均匀性。此外,通过调节三相液体的流量不仅可以控制内外层液滴的大小,还可以调节内层包裹液滴的个数。本文提出的制备方法,设备组装拆卸简便,不需表面亲疏水性处理,装置利用率高,产生的单、双重包裹微液滴可满足高通量的测量分析要求。     

A new class of Latin hypercube designs with high-dimensional hidden projective uniformity

Latin hypercube design is a good choice for computer experiments. In this paper, we construct a new class of Latin hypercube designs with some high-dimensional hidden projective uniformity. The construction is based on a new class of orthogonal arrays of strength two which contain higher strength orthogonal arrays after their levels are collapsed. As a result, the obtained Latin hypercube designs achieve higher-dimensional uniformity when projected onto the columns corresponding to higher strength orthogonal arrays, as well as twodimensional projective uniformity. Simulation study shows that the constructed Latin hypercube designs are significantly superior to the currently used designs in terms of the times of correctly identifying the significant effects.     

Multi-dimensional simulation of thermal non-equilibrium channel flow

The Homogenous Relaxation Model (HRM) is used to study thermal non-equilibrium, two-phase flows with flash-boiling and condensation. Typically, such non-equilibrium phase-change models have been studied in one-dimensional flow, but the goal of the present work is to create and utilize a multi-dimensional CFD implementation. The simulations are able to handle general polyhedral meshes, an important convenience for irregular channel or nozzle shapes. The model is applied to flash-boiling flow in short channels and validated against experimental measurements. The simulations predict the multi-dimensional features that have been observed in the past in experiments. Nozzle choking is also observed in the calculations.     

微晶硅n-i-p太阳电池中n型掺杂层对本征层结构特性的影响

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积方法在非晶和微晶两种n型硅薄膜衬底上沉积了一系列不同厚度的本征微晶硅薄膜,研究了不同n型硅薄膜对本征微晶硅薄膜的表面形貌、晶化率和结晶取向等结构特性的影响.结果表明,本征微晶硅薄膜结构对n型掺杂层具有强烈的依赖作用,微晶n型掺杂层能够有效减少n/i界面非晶孵化层的厚度,改善本征微晶硅薄膜的纵向均匀性,进而提高微晶硅n-i-p太阳电池性能. 关键词： 孵化层 微晶硅薄膜 纵向均匀性 n-i-p太阳电池