采用IES TM-30-18色域指数表征LED光源的色域面积,并对4种色温下的20个样品光源光谱进行间隔为5nm的380~780nm波段的单色光光谱叠加仿真,计算色域面积的变化。结果表明:在各样品光源光谱上叠加380~465nm或605~780nm波段的单色光后,光源色域面积增大;叠加470~600nm波段的单色光后,光源色域面积减小。对叠加的光谱采用灯箱匹配并进行色彩鲜艳度与偏好的视觉实验,结果表明,色域面积增加的光谱的色彩鲜艳度与颜色偏好优于色域面积减小的。同时叠加两个不同峰值波长且不同幅值功率的单色光时,光源的色温基本不变,且色域面积增加2~10。对叠加单色光后的光源光谱进行仿真,得到了光谱分布与色域面积的关系,这对于优化LED光源的色域面积和视觉效果有重要意义。

通过测试15个白光LED球泡灯的光谱分布及蓝光危害值、色温、功率、光效等参数,研究了灯源的蓝光危害值与光谱结构的关系,计算了叠加单色光光谱后新光谱结构的蓝光危害值。结果表明在长波段和短波段同时叠加两个不同幅值的单色光光谱时,可以得到色温基本保持不变、蓝光危害值降低的光谱结构光源,其显色指数得以提高,但光效变化略有降低,实现了通过优化光谱来降低白光LED球泡灯蓝光危害值、提高光源显色指数的目的。

为了快速确定白光LED相关色温与黄色荧光粉浓度的关系, 提出“中间参数A”的方法, 以达到减少工作量, 缩短工作时间, 提高精度的目的。首先, 通过理论分析推导出色品坐标与“中间参数A”的关系公式。然后, 制备6组不同黄色荧光粉浓度的白光LED样品, 计算出每个浓度对应的A值, 拟合A值与荧光粉浓度的关系公式。在色品图上查找目标色温对应的色坐标, 就可以利用“中间参数A”的方法预测目标色温对应的黄色荧光粉浓度。实验结果表明：利用“中间参数A”的方法生产的白光LED的色温与目标色温的误差在50 K以内。在预测高色温时, 该方法比“直接探索色温与荧光粉浓度的关系”的方法的精度高一个数量级。而且利用该方法, 采用2组不同荧光粉浓度样品相比于6组样品, 在预测目标色温对应的荧光粉浓度时的相差量低于0.5%。因此, 该方法具有耗时短、工作量少, 精度高的优点。

为了分析图案化结构对LED封装出光效率和空间颜色分布的影响, 采用蒙特卡洛光线追迹的方法进行仿真分析。模拟结果表明: 图案化基板不但能提高LED的出光效率, 而且能改变光源的空间颜色分布。对于平面基板和带反光杯阵列基板加图案化结构, 在本文的参数下, 倒圆锥倾斜角α=25°时, 出光效率分别比传统平面封装提高66.2%、73.6%。无图案平面基板和带反光杯阵列平面基板结构的颜色均匀度分别为0.697和0.777;当α=30°时, 颜色均匀度分别为0.799和0.814。

运用基于蒙特卡罗的光线追迹方法, 对采用“光转换”兼“多色混合”技术的白光LED的显色指数、相关色温、光通量、光辐射功率、荧光粉颗粒密度和色坐标进行了仿真计算和优化选择。通过改变红、绿、蓝三种LED芯片的组合方式和红、绿、黄三种荧光粉的混合方式及各色荧光粉的密度, 在保证有合理的光通量输出的条件下, 得到了不同色温区的高显色指数白光LED。从显色指数角度看, 冷白、正白和暖白光应分别选择BBB芯片+绿、红色荧光粉、BBB芯片+黄、红色荧光粉和RBB芯片+黄色荧光粉组合。实验上测试了采用这几种组合方式的白光LED光谱、显色指数、色温、光通量和色坐标, 实验数据与仿真结果基本吻合。

为了研究适合制作大面积波导的CO2激光直写制作聚酰亚胺多模波导技术，采用理论模拟和工艺研究的方法，通过建立激光加工模型，得到了激光扫描线的温度分布与加工参量的关系，提出了增加波导侧面陡直性的方法；通过对实验结果的分析，研究了加工参量对波导材料性能、波导结构和表面粗糙度的影响。结果表明，控制激光功率密度、直写速率和光阑位置可以控制波导的宽度、侧面陡直性和表面粗糙度。

提出一种采用微细笔直写技术直写聚合物光波导的简便方法，利用该技术成功直写出了氟化聚酰胺条形光波导，并着重研究了气体压力和直写速度对波导宽度的影响规律。实验结果表明：直写获得的条形波导的边缘整齐、表面光滑，而且不存在小孔等缺陷或杂质。当其他工艺参数不变的情况下，波导宽度随着气体压力的增加而增大，随着直写速度的增大而减小。微细笔直写获得的条形光波导成功地实现了通光，在波长为1550nm处的最小传输损耗为0．59dB／cm。

为了能合成较大分子量的氟化聚酰亚胺光波导材料，采用了几种不同制备工艺，找到了较好的合成大分子量氟化聚酰亚胺的工艺，利用智能傅里叶红外光谱仪测量了合成的氟化聚酰亚胺的红外光谱，证实了材料的结构。为了证实氟化聚酰亚胺可以作为优越的光波导材料，对材料做了热重分析和差示扫描量热测试，材料在530℃左右才会分解，说明材料具有良好的热稳定性。同时利用薄膜测试仪测试分析了材料折射率与含氟量以及折射率和温度之间的关系。结果表明，折射率与含氟量、温度都呈线性关系。

论述了聚合物纳米孔隙增透膜的制备工艺流程，分析了聚合物材料分子量、实验环境温度和湿度、溶剂挥发性等条件对纳米孔隙增透膜的影响。研究表明，聚合物材料分子量的增大、温度的降低、湿度的升高以及采用挥发性弱的溶剂都将导致增透膜孔隙尺寸的增大，孔隙越大其对光的散射损耗就会增大，所以增透膜的透过率就越低。通过大量的试验分析得出一组较理想的工艺参量：使用低分子量的聚合物材料(小于15 kg/mol)，环境温度大于25 ℃、环境相对湿度小于30%，在采用低沸点的溶剂如四氢呋喃等措施下可有效降低增透膜散射损耗。

用时域有限差分(Finite Difference Time Domain-FDTD)算法模拟了光从真空垂直入射到表面覆盖有一层纳米孔隙聚合物薄膜的玻璃介质,得到了在不同波长下的纳米孔隙薄膜的透过率谱线.将FDTD模拟结果的透过率谱线与理论谱线相对照,估算出了该薄膜的等效折射率.我们分别模拟了孔隙率为5%、10%、15%、20%和30%的薄膜,得到了它们的透过率谱线,而且利用这些谱线得到了它们不同的等效折射率值.文末给出了只有两层薄膜构成的纳米孔隙宽带增透薄膜的结构,而且利用FDTD算法模拟了光经过这种增透膜入射到玻璃介质的过程,结果显示这种增透膜在可见光波长范围的透过率高达99.5%.