采用高温固相法合成了系列Ca2MgSi2O7∶Dy3+,Tm3+发光材料。对样品进行了XRD结构表征, 测量了激发光谱、发射光谱、色温和荧光寿命。研究结果表明, Ca2MgSi2O7∶Tm3+在355 nm激发下显示出蓝色发光, 在CIE1931中的色坐标为x=0.165 9, y=0.082 2, 色纯度为89%。通过Dy3+和Tm3+的叠加激发谱带激发, 即在349, 353, 365 nm激发下, Ca2MgSi2O7∶Dy3+,Tm3+显示出青白、冷白和暖白光, 相关色温值分别为5 193, 9 672, 4 685 K。300~500 nm区域间可以有效地激发Ca2MgSi2O7∶Dy3+,Tm3+, 并在400~600 nm之间产生蓝光和黄光复合产生的白光, 表明该体系可用作白光LED的发光材料。

提出一种快速、高效合成高质量无机钙钛矿量子点(CsPbBr3)的微通道反应器，通过调节前驱体的浓度和流速，可实现荧光光谱绿色至蓝色的转变，波长范围为515~464 nm。利用合成的绿色CsPbBr3量子点和红色荧光粉制备薄膜，覆盖在蓝色LED芯片表面上，在20 mA的驱动电流下获得流明效率最高可达62.93 lm/W 的白光。这种高效的白光LED展示出钙钛矿量子点在低成本显示、照明和光通信等应用领域中巨大的潜力。

现行的CIE显色指数对白光LED的评价结果存在与视觉感知不符的问题, 需要新的显色指数计算方法或对CIE显色指数进行改进。提出了一种基于视觉实验改进的计算白光LED显色指数的新方法。通过色块样本的光谱反射比与光源相对光谱功率分布之间的关系, 改进了显色指数计算公式, 得到改进后的显色指数。把CIE显色指数与改进后的显色指数分别与视觉评价结果进行对比, 证实了改进后的显色指数更符合视觉评价结果。

为了解决现有可见光室内动态目标定位方法中出现的阴影遮蔽、保密性差、光源能耗量大且相互干扰等实际问题, 提高定位精度, 提出一种基于白光LED的室内行走目标定位方法。分析了室内行走特点, 建立基于固定的复眼接收器、SiO2透明地板和光束位移的定位模型, 对两处最优复眼透镜进行虚拟直射变换, 实现行走目标的三维定位。该方法仅用单一LED发射器即可精确定位, 节省了大量能耗。同时, 有效缩短了光束传播距离, 提高了光功率, 具有良好的保密性和泛化性。实验表明: 动态目标定位方法监测位置误差率能够限制在3.5%以内; 当对5个以上行走目标定位时, 若相邻接收器间距与接收器覆盖半径相等, 则定位精度最高。

以脲素为燃烧剂, 采用燃烧法在较低引发温度下快速合成了CaAl12O19∶xMn4+发光粉体。 采用正交分析法考查了煅烧温度、 Mn4+掺杂量、 燃烧剂用量和煅烧时间等合成条件对荧光粉发光强度的影响。 实验结果表明: 煅烧温度1 200 ℃, Mn4+掺杂量2%, 燃烧剂/CaAl12O19摩尔比为50∶1, 煅烧时间5 h为最佳合成工艺, 制得的荧光粉的发射强度为95.8。 该荧光粉由于Mn4+的2E—4A2跃迁, 在643和656 nm呈现强红色发光, 其中656 nm为最大发射峰; 在470 nm处的最大激发峰是属于Mn4+配位场的4A2—4T2跃迁, 470 nm激发峰可以与LED芯片的465 nm发射相匹配。

为优化多基色混合白光LED的显色性,得到色彩生动的白光LED照明效果,以评价饱和红色的特殊显色指数R9为研究对象,通过多基色光源混合白光LED的光谱功率分布的高斯数学模型,选取峰值波长λm、半波宽Δλ和幅值A为基色光源光谱功率分布的主要参量,并以“蓝光芯片+YAG黄色荧光粉”和“红、绿和蓝基色LED”为分析模型分别进行二基色和三基色混合白光LED显色性研究,讨论两种基色混合情况下三个参量对混色白光LED的显色性R9贡献.结果表明:为使多基色混合白光LED的显色性更好,首先确定光源S1的峰值波长λm1、半波宽Δλ1及幅值A1;然后设定其他基色光源幅值Ai以求此条件下峰值波长λmi和半波长Δλi取值范围;最后在求得的峰值波长λmi和半波长Δλi取值范围,反求基色光源的最佳幅值Aiopt,从而使多基色混合白光LED的显色性达到最佳效果.该方法对分析基色混合白光LED的显色性具有理论参考价值.

采用水热反应及后期热处理工艺合成了Eu3+掺杂方钠石结构的荧光材料Na8Al6Si6O24(OH)2·(H2O/NO3)2∶Eu3+。SEM图像显示, 所合成的样品由一些长棒状和不规则多面体结构组成,平均粒径约为0.6 μm和2 μm。样品在394 nm (对应于Eu3+离子的7F0→5L6跃迁)激发下发出单色性较好的红色荧光,相应的色坐标值为(0.613 6,0.337 7),色纯度为85.5%, 量子效率为0.36。随着Eu3+掺杂摩尔分数的增大, 样品的红色荧光增强。当Eu3+摩尔分数超过7%时发生部分相变现象。发光热猝灭研究发现, 样品的相对亮度和红色比在37~100 ℃内比较稳定。

为尽可能反映荧光粉在实际工作条件下的发光性质, 准确测量荧光粉的发光性能, 提出了一种基于积分球的荧光粉发光性能测试系统。该系统采用蓝光 LED作为激发光源, 配置有 TEC控温系统对光源有效实施控温, 可提供持续稳定的激发荧光粉发光。采用出光筒控制光源方向和积分球收集光线, 能有效防止能量损失, 提高测试的精确性。通过实验得到了不同强度蓝光激发下的荧光粉光谱功率分布以及发光效能、量子效率、光转换效率等参数的变化规律。随着驱动电流的增大, 由于蓝光芯片内量子限制斯塔克效应, 从而导致蓝光峰值波长出现小幅度的蓝移。三种效率在小电流下基本呈线性下降趋势, 且在大电流下趋于平缓。实验结果表明, 该系统及方法可以有效地评价实际 LED芯片工作状态下的荧光粉发光性能。

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。

通过理论分析与模拟验证，设计和制作了一款采用双侧边光式白光LED作为背光源的26 inch(1 inch=2.54 cm)液晶电视。选用的白光LED结构简单，性能优良。在实际制作中利用高效的驱动电路对白光LED单元进行驱动。模拟结果表明：此结构的白光LED背光源液晶电视亮度均匀性能够达到91%，色度均匀性达到85%，完全满足设计应用要求。