针对LED扩展光源, 采用双向反馈网格法设计了自由曲面透镜。划分光源和目标面的能量网格, 通过对每一条迭代曲线建立反馈系数, 对网格点进行修正并建立新的映射关系, 设计了两个目标面中心无光照度的自由曲面透镜。将设计的自由曲面透镜用蒙特卡罗方法对不同尺寸的LED扩展光源进行了模拟仿真。结果表明, 对于尺寸在4mm×4mm以下的LED扩展光源, 所设计的自由曲面透镜在照明区域内的均匀度和光能利用率均能达到90.5％以上, 适用于道路照明等场合。

增材制造技术具有高效低成本制造优势, 易于实现高可靠高复杂构件成形。本文针对新一代高端装备大型复杂精细钛合金构件的制造需求, 开展激光选区熔化(SLM)/熔化沉积(LMD)复合增材制造TA15钛合金成形研究。研究发现, SLM/LMD成形制备TA15钛合金试样形状规则, 表面平整, 试样内部组织致密, 无微观裂纹、未熔合等缺陷, 复合SLM/LMD成形试样从SLM成形到LMD成形连续变化, 呈现良好的冶金结合; SLM区、LMD区以及界面过渡区均为沿沉积方向生长的β柱状晶, 且不同区域晶内α相均呈现为魏氏组织特征; 复合SLM/LMD成形拉伸试样均断裂于LMD区, 具有优异的综合力学性能。该研究为高性能复杂结构件高效低成本复合制造工程化应用奠定了技术基础。

针对旋转抛物面反射器头灯近距离存在中心暗斑的现象, 提出平面大角度光源、平面大尺寸光源以及立体光源三种基于LED光源封装方式的解决方案, 并对其分别进行建模仿真。仿真结果显示, 立体光源对头灯近距离中心暗斑现象有明显改善作用。研究立体光源不同的凸起中心高度对头灯近距离光强分布的影响, 并制作出4种不同凸起中心高度的立体光源实物。结果表明, 凸起中心高度为0.9mm的立体光源安装在旋转抛物面反射器头灯内时, 其在25cm目标面上的照度均匀度由之前的9.6%提高至93.2%, 改善效果显著。

为了研究荧光粉发热对大功率LED器件热特性的影响, 设计了五种不同荧光粉涂敷方式的大功率LED器件, 利用ANSYS软件建立热力学模型进行仿真。将模拟与实测结果进行比较, 结果表明, 铝基板底部的实测温度、透镜顶部的实测温度、芯片的计算结温与加荧光粉热载荷的模拟温度更相近, 不加荧光粉热载荷条件下的模拟温度要低于加荧光粉热载荷的模拟温度和实测温度, 并且荧光粉涂敷的量以及涂敷的方式对芯片结温、铝基板底部温度、透镜顶部温度都有影响。

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%。

采用溶胶凝胶法和微波辐射法制备了Mn2+,Dy3+Mg2:SiO4红色发光材料。研究了以Mg2:SiO4为基质，在单一掺杂Mn2+的情况下，微波合成时间和Mn2+的掺杂浓度对材料发光性能的影响。选择最佳微波合成时间和Mn2+的掺杂浓度，研究了共掺Dy3+浓度对材料发光性能的影响。通过这种方法制备了在410 nm激发下，发光中心位于690 nm的红色发光材料。

对用LED制作的灯具色容差指标进行了理论、实验和数据分析,制作出满足色容差指标的LED灯具。通过相关色温对色容差指标的影响分析,选择5000 K相关色温的LED,有助于满足色容差指标,且兼顾显色性和光效指标;采用峰值波长为(458±1) nm的芯片,选择相应激发波长以及合适发射光谱的荧光粉,控制好荧光粉的使用量,小批量生产出符合色容差要求的LED灯。