基于交叉谱密度函数以及相干偏振统一理论, 导出径向偏振部分相干螺旋贝塞尔光束的光场表达式, 研究了该光束的传输特性.通过理论分析和数值计算可知, 径向偏振部分相干螺旋贝塞尔光束在自由空间传输时, 光束以固定的螺旋半径进行螺旋传输.且在传输过程中, 光束逐渐由螺旋空心光束演变为螺旋高斯光束, 这一过程所需的传输距离与相干长度有关.该光束的偏振角和偏振度都会受到螺旋半径和传输距离的影响, 同时, 相干长度的变化也会影响偏振度的分布.而相干长度, 传输距离和螺旋半径的改变并不会影响光束的偏振椭圆率的分布.

研制了一款可在接收面上实现平面光谱分布均匀的直下式LED黄疸灯。首先, 按照LED数量从少到多的顺序, 在同一基板上依次对4种单色LED进行排布, 使其分别在同一出光面上形成大小相近且照度均匀的光斑, 进而使出光面乃至接收面上实现平面光谱分布均匀。其次, 对直下式LED黄疸灯仿真验证, 结果表明其确实可在接收面上实现平面光谱分布均匀。最后, 在出光面上分别放置扩散板和棱镜膜, 对两款直下式LED黄疸灯样品进行实验测试。测试结果表明：相较而言, 在出光面上放置增光膜的直下式LED黄疸灯样品可以使接收面具有较多的光能量。但无论出光面上放置的是棱镜膜还是扩散板, 在600 mm×300 mm的接收面上, 直下式LED黄疸灯都能实现99.9%以上的平面光谱分布均匀度值以及74%以上的照度均匀度值, 符合国家婴幼儿光疗设备安全标准。

为提高新生儿黄疸病的光照治疗效果,通过光谱匹配技术,设计并研制了一种新生儿黄疸治疗光源;采用研制的特殊蓝光LED光源与市售蓝光LED光源、蓝光荧光光源以及白光光源对浓度为130.932 μmol/L的体外胆红素标准液进行光照实验,光照时间分别是1,2,4,8 h,以研究胆红素的降解情况。结果表明:蓝光LED光源与蓝光荧光光源对胆红素溶液均有显著的降解效果,且自制的特殊蓝光LED光源的降解效果最佳;光源光谱是影响新生儿黄疸病治疗效果的重要因素,特殊蓝光LED能够有效降低胆红素溶液的浓度。

基于能量守恒定律和网格划分法，设计了一款用于超薄直下式发光二极管（LED）平板灯的大角度透镜。以朗伯型发光LED在高度为96 mm下的目标面照度分布作为期望照度分布，对大角度LED透镜进行反馈优化，使其在高度为25 mm的目标面上就形成具有期望照度分布的光场。为探究优化后的大角度LED透镜对直下式LED平板灯的厚度减薄程度，将目标面高度分别设为20，25，30 mm，方形LED阵列的间距分别设为96，82，75 mm，利用LightTools软件模拟分析了直下式LED平板灯的目标面照度均匀度。研究结果表明，当目标面高度为25 mm、方形LED阵列的间距为82 mm时，目标面上的照度均匀度最好，其值(照度最小值除以照度最大值)达至0.8756，符合国家LED室内照明应用技术要求。

为了研究不同黄疸治疗仪光源的发光光谱对新生儿产生紫外辐射、热辐射等潜在的光生物安全问题，本文利用光辐射安全测定系统OST-300对传统蓝光荧光灯、普通蓝光LED灯以及经简单遗传算法计算与拟合的蓝光LED灯进行了测试与对比分析。实验结果表明: 传统蓝光荧光灯在315，330，365 nm的紫外光处有明显的波峰出现，且峰值波长在365 nm处较为明显; 传统蓝光荧光灯在老化后其蓝光光谱光衰严重，且存在大量的红外光线; 而基于简单遗传算法计算与拟合的蓝光LED发光光谱与体内胆红素的吸收光谱相吻合，能避免对新生儿的光辐射危害。因此，本文提出的蓝光LED是治疗新生儿黄疸的理想光源。

设计了一种LED汽车前大灯散热器结构, 该结构主要由一条通风管和一台无叶风扇组成.在SolidWorks软件中建立该散热结构模型, 并导入FloEFD软件进行散热仿真, 得到LED结温温度为148℃.提出在通风管中填充矩形翅片和填充蜂窝结构两种改进方案.仿真结果表明, 采用两种改进方案后LED汽车前大灯的结温温度分别下降至102.01℃和86.20℃.对填充蜂窝结构方案进行正交优化试验, 分析得出影响该系统散热性能的因素依次为: 蜂窝等效直径、蜂窝类型、填充长度、壁厚和通风管长度.按照该顺序优化参数值, 得到最优散热结构.仿真结果表明, 经过正交优化后, LED汽车前大灯的温度降为75.17℃, 进一步提高了整体结构的散热性能.最后分析了该结构的基板温度与风速的关系, 结果表明当风速低于5 m/s时, 温度随着风速的增大急剧降低, 当风速高于5 m/s时, 温度下降趋势相对缓慢.

为了降低发光二极管（LED）灯具的重量和生产成本，根据烟囱效应原理，设计了一种无散热器的LED异形灯。利用Solidworks软件建立三维模型，通过其插件Flow Simulation进行热仿真。并以烟囱高度为30 mm，烟囱通道直径为20 mm的参数为基础模型,研究不同烟囱高度和烟囱通道直径对LED异形灯最高温度的影响。仿真结果表明：对于烟囱高度和烟囱通道直径都为45 mm，基板重量为35.86 g的LED异形灯，当输入功率为6，8，10 W时，其最高温度都低于芯片的安全结温85 ℃，可满足LED安全工作的要求。对8 W的LED异形灯进行实验验证，结果表明LED异形灯的最高温度为73 ℃，与仿真结果仅相差2.06 ℃，验证了仿真的正确性。所设计的无散热器LED异形灯不仅可以很好地满足LED散热要求，而且重量轻、成本低、制造简单。