1 河北工程大学数理科学与工程学院，河北 邯郸 056038
2 清华大学精密仪器系，北京 100084
对近场分布式光度测量方法及测量机理进行研究，基于自主搭建的近场光源发光特性测量装置采集平面光源不同方向的亮度图像，分析了近场光度参量之间的转换关系及亮度数据处理方法，最终实现了近场分布式平面光源空间光强分布测量。通过构建平面光源发光模型，基于光度学和几何光学原理分析发光平面各个方向的光线分布，完成对光源不同方向的发光状态表征。与远场测量相比，所提近场分布式测量方法结果与远场配光曲线吻合良好，在所采用成像式亮度计亮度相对误差优于6.51%的情况下，所测得的光强相对误差小于8.38%，0配光曲线匹配指数高达98.33%，验证了所提方法在近场光度测量中的有效性。
测量 分布光度计 近场分布式光度测量 成像式亮度计 光强 配光曲线
1 陕西省计量科学研究院，西安 710100
2 国家市场监管重点实验室（计量光学及应用），西安 710100
3 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，西安 710048
针对LED发光强度对环境温度异常敏感的问题，基于热传导原理建立了LED的环境温度-平均发光强度相关性评价模型，并研制出满足国际照明委员会远、近场标准条件LED单管平均发光强度测量装置。在19.0 ℃~30.0 ℃ 不同环境温度条件下，通过对红（631 nm）、绿（533 nm）、蓝（465 nm）LED标准管的平均发光强度测量发现，3种颜色LED标准管平均发光强度随环境温度升高而呈现线性衰减趋势。利用实验获得的线性衰减率对相关性评价模型进行修正，解决了相关性评价模型因受到LED自身参数随环境温度变化的制约而无法对LED的平均发光强度及其发射波长进行有效定量评价的缺陷。环境温度控制在23.0 ℃±3.5 ℃范围内，3种颜色LED标准管的平均发光强度测量不确定度均满足（1.5%~5%）的JJF 1501-2015《小功率LED单管校准规范》。研究结果对修正不同实验室环境温度下产生的LED平均发光强度的测量偏差具有借鉴意义。
环境温度 LED 平均发光强度 热传导方程 衰减率 Ambient temperature LED Average luminous intensity Heat conduction equation Attenuation rate 光子学报
2022, 51(10): 1012003
1 北京大学包头创新研究院, 包头 014030
2 包头中科世纪科技有限责任公司, 包头 014010
3 内蒙古科技大学,包头师范学院化学学院, 包头 014030
4 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
以硅酸盐为基质的白光LED用荧光粉, 具有原料丰富、成本低廉、合成工艺简单、组成多样、发光可调等优点, 是当前研究的热点。助熔剂在硅酸盐荧光粉制备过程中起到了至关重要的作用。本文介绍了硅酸盐荧光粉体系中助熔剂的使用情况, 助熔剂类别和用量对荧光粉的晶相、发光强度和形貌都有一定的影响。添加不同的助熔剂以及同类不同量的助熔剂会使硅酸盐荧光粉形成不同的晶相种类; 助熔剂阳离子围绕在激活剂离子周围, 引起发光中心的数量变化, 从而改变发射光谱形状并能很大程度提高发光强度, 但是过量的助熔剂则会降低荧光粉的发光强度; 助熔剂用量对荧光粉表面形貌影响明显, 适量的助熔剂能细化晶粒, 使晶粒尺寸均匀, 晶粒球化, 但是助熔剂过量则会使样品结块。加强荧光粉制备过程中助熔剂的机理研究, 选择合适的助熔剂及其用量, 是合成高性能荧光粉的关键。
助熔剂 硅酸盐 荧光粉 晶相 发光强度 flux silicate phosphor crystal phase luminous intensity
1 新疆师范大学 物理与电子工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学 新疆矿物发光材料及其微结构实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范大学 物理学重点学科, 新疆 乌鲁木齐 830054
用高温固相法制备了Li+, Na+共掺(YxGdyLu1-x-y)2O3∶0.5%Pr3+荧光粉末。用XRD对样品进行结构表征, 用扫描电镜观测了样品的形貌, 测量了样品的激发光谱、发射光谱及发光衰减曲线。结果显示, Li+、Na+和Pr3+的掺杂没有引起(YxGdyLu1-x-y)2O3立方晶相结构的改变。在单一基质中掺杂的Li+、Na+可有效改善晶粒尺寸, 在复合基质中掺杂的Li+、Na+, 不仅可以有效改善晶粒尺寸, 还使得样品有陶瓷化的趋势。在272 nm激发下, 粉末样品在632 nm处均呈现较强的Pr3+红色发射。不同条件下, 1 000 ℃煅烧2 h获得的(Y0.05Gd0.05Lu0.9)2O3∶0.5%Pr3+, 2.5%Li+, 1%Na+荧光粉末的发光最强, 且荧光寿命较短。
荧光粉末 Li+, Na+共掺(YxGdyLu1-x-y)2O3∶0.5%Pr3+ 发光强度 荧光寿命 fluorescent powder Li+ and Na+ co doped (YxGdyLu1-x-y)2O3∶05%Pr3 luminous intensity fluorescence lifetime
1 新疆师范大学 物理与电子工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学 新疆矿物发光材料及其微结构实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范大学 重点学科物理学， 新疆 乌鲁木齐 830054
用高温固相法制备了Lu2O3∶xPr3+与Lu2O3∶0.1%Pr3+,yM (M=Li+，Na+，K+，Ca2+，Ba2+)荧光粉。用XRD对其结构进行表征，测量了激发光谱、发射光谱和发光衰减曲线，分析了金属离子Li+、Na+、K+、Ca2+、Ba2+掺杂对Lu2O3∶Pr3+样品发光强度及荧光寿命的影响。结果显示：掺杂金属离子后的样品仍为纯Lu2O3立方晶相结构；与Lu2O3∶0.1%Pr3样品在632 nm处的发光强度比较，分别掺杂12%的Li+、8%的Na+、8%的K+获得样品的发光强度提高了7.32，4.11，2.55倍，掺杂了Ca2+和Ba2+的样品发光强度均减弱；与Lu2O3∶0.1%Pr3+样品荧光寿命比较，掺杂Li+、Na+、K+、Ca2+、Ba2+获得的样品1D2能级荧光寿命均缩短。
荧光粉 金属离子掺杂Lu2O3∶Pr3+ 发光强度 荧光寿命 phosphor Lu2O3∶Pr3+ codoped with the metal ions luminous intensity fluorescence lifetime
1 五邑大学应用物理与材料学院， 广东 江门 529020
2 五邑大学数学与计算科学学院， 广东 江门 529020
3 华南农业大学电子工程学院， 广东 广州 510642
针对光线在大角度偏转时菲涅耳损耗大、光强均匀性差等问题，提出了基于最优双偏转能量映射和贝塞尔曲线多参数优化的双自由曲面透镜设计算法，并利用该算法设计了基于板上芯片型（COB）发光二极管（LED）的双自由曲面透镜，该透镜可应用于可见光通信系统的光学发射端。以大面积发光面的COB LED作为光源，通过控制自由曲面透镜内外两个表面上的入射光线偏转角的比例关系（即偏转系数），可降低菲涅耳损耗。构建了出光角分别为180°和260°的大角度均匀光强分布的双自由曲面透镜，其光强均匀度分别为0.92和0.90，其光能利用率分别为89.4%和85.9%。将单自由曲面透镜和双自由曲面透镜的光学性能作对比，结果表明，单自由曲面透镜可实现出光角范围为120°~180°、光强均匀度超过0.85以及光能利用率超过85%的光分布，双自由曲面透镜在达到同样的光强均匀度和光能利用率时，可实现出光角范围为100°~260°之间的均匀光强分布。因此，利用双自由曲面透镜能够实现更大范围出光角的均匀光强分布，从而满足可见光通信系统的光学发射端的光分布要求。
光学设计 可见光通信 双自由曲面透镜 菲涅耳损耗 均匀光强 光学学报
2016, 36(10): 1022002
1 新疆师范大学 物理系, 新疆 乌鲁木齐830054
2 新疆师范大学 矿物发光及其微结构重点实验室, 新疆 乌鲁木齐830054
3 新疆师范大学 理论物理自治区重点学科, 新疆 乌鲁木齐830054
用高温固相法合成了不同掺杂浓度的Li+、Na+和Eu3+共掺Lu2O3闪烁体发光材料, 使用XRD进行结构表征, 用扫描电镜观察了样品形貌, 测量了激发光谱、发射光谱, 分析了Li+、Na+和Eu3+的掺杂浓度以及温度对合成样品发光强度的影响。结果显示, Li+、Na+掺杂摩尔分数分别为2.5％和1％, 在800 ℃空气中煅烧2 h制备的Lu2O3: 5％Eu3+样品的发光最强。在同样条件下, 比单掺2.5％Na+的样品发光强度提高1.89倍, 比单掺2.5％Li+的样品发光强度提高3.97倍, 比不掺Li+和Na+的样品发光强度提高6.43倍。
闪烁体 Li+、Na+和Eu3+共掺Lu2O3 高温固相法 发光强度 scintillator Li+ Na+ and Eu3+ co-doped Lu2O3 high temperature solid-state method luminous intensity
目前, LED的应用越来越广泛, 但在信号指示灯或室内照明等领域要求其光强均匀分布。提出了一种实现均匀光强反射器的设计方法, 该方法根据能量守恒建立了LED光源与目标面的能量对应关系, 采用差分的方法求解反射器面形, 并利用光学仿真软件分析研究了反射器的出光角度与其结构参数、光强均匀度的关系。最后设计了一款半角为30°的均匀光强反射器, 其光强平台均匀度为0.96, 光强平台宽度比为0.86, 能量利用率高达99.9%, 接受面上光斑的照度均匀性也较好。该反射器同时实现了均匀光强和均匀照度。
非成像光学 反射器 均匀光强 自由曲面 non-imaging optics reflector uniform luminous intensity freeform surface
中国人民解放军91351部队, 辽宁 葫芦岛 125006
鉴于外场环境和专项试验对绝对式编码器的稳定性要求越来越高,对传统的绝对式编码器处理电路进行了技术改进.该处理电路全部采用A/D转换器采集放大与整形之后的模拟信号,通过软件完成光电信号的比较、细分、译码、校正、平均和参数整定等功能,实现了把轴角实际转动的角度值转换成自然二进制数字代码.经实际项目论证,该编码器运行稳定.
光电轴角编码器 码道 编码器分辨率 光强补偿 photoelectric rotary encoder DSP DSP code channel encoder resolution luminous intensity compensation
材料化学工程国家重点实验室 南京工业大学材料科学与工程学院, 江苏 南京210009
采用水热法制备NaGdF4∶Yb3+, Er3+及Na(Y,Gd)F4∶Yb3+,Er3+, 通过改变温度、时间、pH、柠檬酸三钠浓度比、氟源浓度比及掺杂Y3+浓度来调节颗粒的尺寸及研究其对发光强度的影响。通过XRD、FE-SEM、PL测试对样品进行表征分析。当溶液呈强酸性时, 形成的是纯GdF3相; pH提高后, GdF3转变为β-NaGdF4相。柠檬酸三钠含量的增加会抑制颗粒尺寸的生长从而降低发光强度。氟源含量的增加会使颗粒沿(001)面生长, 发光强度也增大。而随着掺杂Y3+含量的增加, 颗粒尺寸增大, 发光强度呈现先下降后升高的趋势。
颗粒尺寸 发光强度 NaGdF4 NaGdF4 Na(Y Na(Y Gd)F4 Gd)F4 particle size luminous intensity
