在明确发光二极管（LED）器件输出动态光通量、负载电功率、发光效率、热功率系数之间关系的基础上，将理论模型拓展至包含LED驱动控制器的参数（频率、增益系数、电压幅值）以及散热器温度，从而通过调节LED器件参数以及驱动特性，控制白光LED照明系统最佳工作点的范围，进而分析照明系统闪烁指数、闪烁百分比、电压幅值、频率和LED光源参数之间的内在规律。提出一种基于纹波特性的白光LED器件动态光通量特性理论模型，该理论模型可准确预估白光LED照明系统在不同纹波特性下的动态照度变化、闪烁指数、闪烁百分比。通过测试不同工作条件下LED照明器件的照度、闪烁指数以及闪烁百分比，并与计算值进行比较，二者的平均误差为7.1%，计算结果和测量结果具有良好的一致性，证明了所提出的基于纹波特性动态及稳态光通量模型的有效性。由测试结果可知，LED光源在不同工作条件下闪烁指数以及闪烁百分比发生明显变化，这意味着需要通过合理地控制LED光源和驱动系统的参数，使照明系统的闪烁指数和闪烁百分比变化最小，从而满足IEEE国际标准对闪烁效应的要求。

应用于深海环境的LED光源模组采用封装硅胶作为压力补偿结构介质, 与传统液压补偿结构相比, 具有装配方便、结构简便等优点。根据折射定律(斯涅尔定律), 不同封装硅胶折射率的差异会导致光线在蓝宝石透镜窗口发生全反射的角度有所不同, 进而影响出光光通量。因此, 本文探究了封装硅胶不同折射率(1.41～1.55)以及不同厚度(1.6～3.0 mm)对光源模组出光光通量的影响。Tracepro仿真结果表明, 固定封装厚度, 光通量随封装硅胶的折射率减小而增大; 固定硅胶折射率, 封装厚度为2.5 mm时, 光源的出光光通量最大。同时, 本文设计了硅胶封装实验, 实验结果与仿真结果一致, 验证了仿真结果的准确性。

荧光免疫层析定量检测技术已被广泛应用于临床检测领域,如新型冠状病毒肺炎的筛查和检测。为了提高检测精准度,提出了基于荧光显微镜数字图像处理的荧光免疫层析定量检测方法。首先构建了显微系统的光通量损失方程,然后根据面阵CCD输出的数字图像特征提取原始图像中的RGB分量并对其进行加权处理,之后拟合了面阵CCD的量子响应速率曲线,获得了荧光信号的相对强度。根据荧光信号强度即可反演出待测物的浓度。实验验证后可知,检测结果的变异系数为3.04%,线性拟合系数大于0.99。本检测方法可对最低质量浓度为0.1 ng/mL的待测物进行准确检测,适用于CCD成像型荧光显微镜系统,对荧光检测具有一定的参考意义。

大功率LED照明的需求越来越大,但随着蓝光 LED 芯片功率的不断上升,散热和光衰减等问题也愈发显现出来。为探索大功率LED特种照明,基于阵列蓝光LED激发Ce∶YAG荧光晶体,采用创新的结构装置,在小面积端面输出高流明密度的光。研究影响LED出光的因素、不同掺杂浓度(物质的量浓度)晶棒对于蓝光的吸收、大功率LED激发不同Ce离子掺杂浓度晶棒的出光效果、晶棒端面处理情况对于出光的影响等。结果表明,利用氮化铝制成的基板满足大功率LED的散热需求,掺杂浓度为0.8%的晶棒出光光通量更高,对晶棒端面进行处理可大幅提升出光光通量。实验装置可输出6000 lm以上的光通量,流明密度高达1640 lm/mm 2,可应用于中高亮度照明设备中。

制作了高光效高显指COB 封装LED光源, 研究了点涂荧光胶后光通量、色坐标、光谱等光色参数随荧光粉预沉淀时间的变化关系。研究结果表明, 在预沉淀初期(约5min), LED光源光色参数随预沉淀时间变化较大, 之后进入一个缓慢变化的阶段。研究认为这一现象的出现是因为粒径不同的荧光粉颗粒沉淀速度不同造成的, 预沉淀初期, 大粒径的荧光粉颗粒迅速沉淀, 造成LED光源光色参数剧烈变化, 之后小粒径的荧光粉缓慢沉淀, LED光源光色参数也呈现缓慢变化的趋势。在实际生产中, 将预沉淀时间控制在15~25min, 取得了良好的效果, 主货率(颜色在一个档位的比例)达到98%以上。

采用高温固相法将黄色荧光粉掺入硅胶, 按一定计量比制备黄色荧光粉混合胶, 将混合胶喷涂于倒置芯片表面封装成白光数码管。通过仪器设备对样品的光色性能进行了测试和机理的分析。结果表明, 采用倒置工艺白光数码管比传统点胶白光数码管平均光通量提高了约为16.4%, 平均色温下降约为10.6%, 出光一致性更理想。研究表明在数码管显示领域应用芯片倒置和荧光粉喷涂技术对白光LED发光器件光色性能有明显的提升。

制备了不同Ce3+掺杂浓度(摩尔分数)的钇铝石榴石(YAG)单晶和陶瓷, 并对激光激发Ce∶YAG单晶和陶瓷的光通量、光电转换效率、显色指数及色温进行了研究。在电流为2.6 A的激光激发下, Ce3+掺杂浓度为0.3%的陶瓷的光通量最高, 为617.2 lm; Ce3+掺杂浓度为0.5%的单晶的显色指数较高, 为62, 色温为5841 K。在功率为2.61 W、材料中心功率密度达10.8 W·mm-2的激光激发下, Ce∶YAG单晶和陶瓷的光转换均未达到饱和, 对应的光-光转换效率均约为240 lm·W-1。实验结果表明, 在高功率密度激光激发下, 陶瓷和单晶均适用于产生高亮度白光。

利用温度应力加速寿命方法, 测试点胶工艺白光数码管在80℃和100℃下的老化特性。实验数据表明, 数码管工作一段时间后, 光通量会有约1%的增量, 究其原因可能为蓝光芯片和荧光粉性能在光电转换激励下, 性能有提升所致。在80℃老化实验环境下, 数码管红色比重增长了5.8%, 蓝光光子所占比例下降了26.1%, 说明白光数码管主峰随着老化时间的变化在向长波方向缓慢移动。最后利用Arrhenius关系预算出实验样品在常温工作下的平均寿命为18000小时。

基于交流(AC)110V发光二极管(LED)芯片制备了立体发光灯片, 并对AC LED的光学均匀性和热学均匀性进行研究。通过改变荧光粉胶的配比来提高正反面的光学均匀性, 研究发现, 当立体灯片反面的荧光粉胶与正面的比例达到30%时, 立体发光灯片反面的光通量与正面的比值最大, 且正反面的色温差最小, 其荧光粉的激发是最好的。另外, 测试4种样品的发光角度, 发现其发光角度分布相似, 而发光强度与积分球测试得到的光通量比值也相近。同时对热学均匀性进行研究, 发现正反面荧光粉胶配比达到30%时, 该立体灯片的稳态温度最低, 转化的热量最小, 其相对应的光通量最高, 使得立体灯片的热学均匀性更好。