为了弥补非视觉照度传感器的空白，实现便捷精确的量化光源非视觉生物效应强弱。通过对视觉照度传感器设计分析，给出了免真空镀膜的非视觉照度传感器设计可行的详细步骤。利用青蓝色QB21与QB5、黄色LB9与LB16四种滤光片叠加组合成修正滤光片组，与LXD44MQ硅光电池组合为非视觉照度传感器。实验结果表明: 自主设计的免真空镀膜非视觉照度传感器理论相对响应光谱与节律作用函数相比，380 ~780 nm面积、半峰宽、峰值波长相对偏差分别为: 16.27%、11.36%、3.90%; 匹配误差为11.34%; 通过对色温范围2032 ~6632K的6种光源实测分析，平均相对误差为2.63%。研究结果证明该自主设计的免真空镀膜非视觉照度传感器方法可行，研究可为光生物安全照度传感器的研发提供参考。

基于光谱分析,给出了非镀膜明视觉照度传感器的设计流程,通过计算传感器理论相对光谱响应与明视觉光谱光效率函数的中心波长、半峰全宽和在380 ~780 nm波段的积分面积的相对偏差,评估传感器匹配误差。利用蓝色玻璃QB21、黄色玻璃LB9和LB16与LXD44MQ硅光电池组合自主设计非镀膜明视觉照度传感器,与明视觉光谱光效率函数相比,该照度传感器理论相对光谱响应中心波长、半峰全宽和在380~780 nm波段的积分面积的相对偏差分别为0.36%、5.00%和14.15%。以TES 1330A照度计作为标准参考,0~2000 lx内10组测量值的平均绝对误差及平均相对误差分别为7.82 lx和1.77%。研究结果证明了该明视觉照度传感器设计方法可行,可为相关照度传感器的设计开发提供参考。

为了便捷准确地调节出8位LED背光液晶屏超低色温, 通过Adobe Photoshop软件设置填充色RGB数值, 在LED背光液晶屏上显示色块, 结合自制手机屏幕蓝光吸收膜, 实现超低色温调节。通过光谱分析研究了LED背光液晶屏1931 CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值、色容差、主波长、色纯度、峰值波长、质心波长、半峰宽、显色指数Ra随色温的变化, 实现了8位LED背光液晶屏1 000 K超低色温调节; 6 500～1 000 K 10个实测色温与目标色温的平均相对误差为0.349%, 平均绝对误差为7.1 K, 均可保证白平衡。光谱分析结果表明, 增加自制手机屏幕蓝光吸收膜后, 同一色温下会使质心波长平均下降15 nm。当色温小于4 100 K时, 同一色温下半峰宽减小约4 nm, 其他6个参数影响不大。该色温调节方法与结论对防蓝光膜效果最佳优化及液晶屏相关研究具有参考价值。

为了定量分析LED照明非视觉生物效应随色温的变化规律,选择8种大色温范围(2678~7258 K)的LED照明光源,特别是超低色温LED,采集380~800 nm可见光波段光谱分布数据。分别计算8种LED照明光源的1931CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值、415~508 nm波段蓝光占比RC和节律因子KC,并采用最小二乘法进行线性拟合。研究结果表明:当色温在2678~7258 K之间时,LED照明光源非视觉生物效应随色温的增大而增强; 1931CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值和415~508 nm波段蓝光占比可定量表征非视觉生物效应强弱;色坐标Z值、415~508 nm波段蓝光占比RC和节律因子KC随色温变化的函数表达式分别为Z=0.01499+5.24009×10 -5×TC,RC=1.41985+0.00508×TC,KC=0.11895+6.06953×10 -4×TC,相关系数平方R2分别为0.94427,0.93589,0.9598。色坐标Z值与节律因子KC、415~508 nm蓝光占比RC与节律因子KC的函数表达式分别为KC=11.40331×Z-0.01209,KC=0.11698×RC+0.00618,相关系数平方R2分别为0.97991和0.97644。以上结论可为LED照明光源非视觉生物效应的定量分析以及高品质健康LED照明产品的开发提供参考。

利用MOCVD在Al2O3(0001)衬底上制备InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片。以400 mW中心波长405 nm半导体激光器作为激发光源, 采用自主搭建的100～330 K低温PL谱测量装置, 以及350～610 K高温PL测量装置, 测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaN MQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100～610 K范围的温度依赖性。研究结果表明：在100～330 K温度范围内, 外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性, 分别呈现S与W形变化; 载流子的完全热化分布温度约为150 K, 局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170～190 K; 350～610 K高温范围内, InGaN/GaN MQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式, 可在MOCVD外延生长掺In过程中, 通过特意降温在线测PL谱, 实时推算掺In量, 在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。

为了定量分析屏幕贴膜前后彩色三要素的变化，分别测量不同色温（2 700~6 500 K）下液晶显示器（LCD）与有机发光二极管（OLED）屏幕的光谱分布。根据聚对苯二甲酸乙二醇脂树脂（PET）及脉冲电子束沉积（PED）贴膜透射率数据，拟合屏幕光谱分布及贴膜透射率函数表达式。计算并定量比较两种贴膜对不同色温下两种屏幕1931 CIE XYZ色坐标、主波长、饱和度及光通量的影响，结合人眼分辨率对计算比较结果进行分析。两种贴膜可分别使LCD色坐标Z值降低0.001 4、0.000 6，使OLED Z值下降0.000 2左右，降幅不随色温变化；色温5 000 K时，两种贴膜均使LCD主波长降低1 nm，OLED主波长增加1 nm；当色温设置低于5 000 K时，两种贴膜分别可使LCD饱和度增加约0.37%、0.17%；两贴膜可使不同色温LCD及OLED光通量分别下降11.9%、1.46%。PET贴膜对光通量的影响，人眼能够明显辨别。以上结论可为屏幕贴膜的选择与使用提供依据，分析研究方法可为相关产品的研发提供借鉴。

为了使基层质检人员经济快速的评估光源蓝光危害与节律效应, 测量了六种常见人工照明和三种显示器的光谱分布, 结合QB5型钴蓝玻璃片的透射率, 对九种光源透过QB5型钴蓝玻璃片的光谱分布进行计算分析, 研究了光源蓝光危害因子和节律因子与1931 CIE-XYZ色坐标Z值、 透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的关系; 以人眼对波长及亮度变化的分辨力为依据, 验证了以烛光为参照, 根据人眼透过QB5型钴蓝玻璃片观察到的光源亮度, 对光源蓝光危害与节律效应进行可视化评估的可行性。 结果表明: 九种光源的蓝光危害因子和节律因子均随色坐标Z值、 透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的增大而增加; 该可视化评估方法可行。 研究方法与结果可为光生物安全评估与相关仪器设备开发提供参考。

根据MOCVD （metal organic chemical vapor deposition）在线红外测温的发展需要，结合Thomas Swan CCS MOCVD反应室的结构特征，考虑加热比调节空烧过程的特定条件，设计了一种能够在线监测MOCVD石墨盘上表面温度及径向19个点温度分布的简易940 nm红外测温装置。通过安装于光学视窗上方的红外探头，探测高温石墨盘及外延片的红外辐射强度，根据Planck黑体辐射公式及光谱发射率修正进行测温。红外测温装置主要由可读数轨道、红外探头、连接板以及精密平移台4部分组成。将该装置应用于MOCVD Si(111)衬底上制备InGaN/GaN 多量子阱(MQW)结构外延片加热程序的空烧过程，结果表明：最低能够测量的温度为430℃，700℃~850℃测量误差在2.3℃内，900℃~1 100℃测量误差在1℃内，700℃~1 100℃范围内，重复性均在0.6℃内，无需反射率修正、探孔有效面积校准；能稳定工作。

为了满足光电探测仪器校准修正过程中对标准光源的要求, 设计了一种采用积分球技术, 通过纽扣电池供电的便携式漫反射LED均匀光源。给出了光源的装配图、主要零件3D图及电路图, 并对其进行了详细说明。通过Matlab分析光源出光口CCD照片各像素的灰度值, 得到出光口14 mm范围内光强均匀度为95.1%; 采用Ocean Optics USB 2000+型光谱仪分析光源出光口光强均匀性及漫反射性, 得到沿出光口径方向2个位置光强与中心光强相比, 分别下降了2.93%和6.30%的结果。光源出光口平面旋转10°, 中心位置光强下降6.30%。测试分析表明: 设计的光源具有较好的均匀度和漫反射性, 在光电探测仪器校准方面具有一定的应用价值。

为从蓝光危害与节律效应角度提供显示器的选购及使用参考, 测量了不同色温(1200~6500 K)下冷阴极荧光灯管(CCFL)背光液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)背光LCD、有机发光二极管(OLED)以及阴极射线管(CRT)这4种常用显示器的光谱分布; 根据人眼响应函数的拟合结果, 计算了不同色温下4种显示器的蓝光危害因子、节律因子、400~500 nm蓝光占比以及446~477 nm蓝光占比。结果表明：4种显示器的蓝光危害和节律效应均随色温升高而增大; 当色温为1200~6500 K时, OLED的蓝光危害因子最小; 可利用400~500 nm蓝光占比代替蓝光危害因子近似表征蓝光危害的强弱; 当色温为6500 K时, 同时考虑蓝光危害与节律效应, 4种显示器的优劣顺序依次为LED背光LCD、OLED、CCFL背光LCD、CRT。