深紫外发光二极管（Deep-ultraviolet light-emitting diode,DUV-LED）具有环保无汞、寿命长、功耗低、响应快、结构轻巧等诸多优势, 在杀菌消毒、生化检测、医疗健康、隐秘通讯等领域具有重要应用价值。近年来, 深紫外LED技术取得了快速发展, 主要体现在光效和可靠性的不断提高, 这一方面得益于芯片制造过程中氮化物材料外延和掺杂技术的进步, 另一方面归功于深紫外LED封装技术的发展。但是, 与波长较长的近紫外和蓝光LED相比, 深紫外LED的光效和可靠性仍有很大提升空间。本综述重点对深紫外LED封装关键技术进行了系统分析, 包括封装材料选择、封装结构设计、封装工艺优化、反射光损耗机制以及结温和热管理等, 同时从提高光效与器件可靠性角度阐述了深紫外LED封装的最新研究进展, 并对后续技术发展进行了展望。

为了满足高功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)对荧光体的高性能要求，对白光LED用CexGd∶YAG单晶荧光材料的制备和光学、电学、热 学特性进行了研究。采用提拉法生长了CexGd∶YAG(x=0.02, 0.04, 0.06, 0.08)单晶，并借助于X射线衍射(XRD)、吸收光谱、发射光谱等对晶体的光谱特性进 行了表征, 同时也测试分析了相对荧光强度随温度的变化关系、基于不同Ce3+浓度CexGd∶YAG单晶的白光LED性能参数。结果表明CexGd∶YAG单晶在450 nm的 蓝光激发下，产生一个500~650 nm的宽峰发射，在100 ℃高温下，其荧光光强比商用荧光体粉末高出10%。当Ce3+浓度为6%时，采用CexGd∶YAG单晶荧光片的 白光LED光效高达153 lm/W，是Ce∶YAG和树脂荧光材料白光LED的两倍多。CexGd∶YAG单晶荧光片，具有更高更稳定的荧光光强，制作的白光LED光效有明显提 升，有望成为新型的商用荧光体。

脉冲氙灯作为放大器的泵浦源, 其泵浦效率直接影响放大器效率。环形氙灯被证明是一种有望提高泵浦效率,并代替目前直管氙灯工作的新型氙灯。针对不同气压、不同结构的环形氙灯, 通过实验研究了气压和内径对环形氙灯放电特性、光效特性以及爆炸特性的影响。结果表明, 增加环形氙灯气压和内径可提高其光学效率, 被泵浦钕玻璃的荧光最大可提高峰值22.3%, 积分值15.7%。但是, 增加气压和内径会降低环形氙灯的热负载能力。实验发现气压为26 664 Pa, 内径为30 mm的环形氙灯拥有最佳光效并能通过寿命测试。

高压LED因其自身突出的特点在照明领域有着潜在的应用优势, 但作为一种新型功率LED, 其光电热特性仍需深入研究。 该实验对6和9 V GaN基高压LED芯片进行了相同结构和工艺条件的封装, 对封装样品进行了10～70 ℃的变温度光谱测试, 并进行了从控温平台温度到器件结温的转换。 为保证器件的电流密度相同, 6和9 V样品光谱测试的工作电流分别设定为150和100 mA。 结果显示, 结温升高会导致蓝光峰值波长红移、 波长半高宽增大、 光效下降和显色指数上升等现象。 在相同平台温度和注入功率下, 9 V样品的结温低于6 V样品; 随着温度的升高, 9 V样品波长半高宽的增加量比6 V样品少1.3 nm, 光效下降量少1.13 lm·W-1, 显色指数上升量少0.28。 以上表明, 与低压LED相比, 高压LED有着更低的工作结温和更小的温度影响。 原因在于, 相同环境温度下高压LED具有更好的电流扩展性和更少的发热量。 此特性在高压LED的研究、 发展与应用等方面具有参考价值。 此外, 峰值波长仍与结温有着较好的线性度, 在光谱设备精度较高的情况下可继续作为结温的敏感参数。

针对LED高光效、高显色指数的要求,在分析LED光学性能的基础上,采用板上芯片(COB,Chip on Board)技术研究了表面涂覆硅胶量对COB白光LED的光通量、光效、色温和显色指数的影响,并提出一种高光效、高显色指数、低色温的白光LED封装方案,提高了COB白光LED的出光效率,实现了特定的光学分布,最终实现14W COB封装结构下的白光LED,在电流密度为30A/cm2时,其色温、显色指数及光效分别为4900K、82和125lm/W。

给出了一种在人眼中间视觉条件下道路照明光源安全节能性能分析的研究方法。通过构建基于中间视觉行车行为反应时间模拟测试系统, 建立了人眼中间视觉条件下的光视光效模型, 获得了中间视觉下的光视光效曲线。并通过该模型, 给出了基于照明功率密度LPD的光源节能性评价方法。从色度学理论出发, 选用Luv均匀颜色空间, 基于显色指数的光源显色性评价分析计算方法, 探讨了不同主波长光源的相对光谱功率分布变化对光源颜色的影响, 建立了光源主波长与显色指数的函数关系表达式, 可计算获得人眼敏感度与光源颜色各个波长点的关系。对上述方法进行了反应时间模拟测试实验和道路照明图像清晰度计算实验验证, 数据分析与计算结果表明, 在中间视觉条件下, 以540~550 nm为主波长的白绿色照明光源的功率密度和显色性最佳。

采用脉冲和直流两种驱动模式分别驱动同一批次的白光LED灯珠,对比分析了在“视觉亮度”一致时两种情况下的光色电性能,并研究了人眼视觉惰性对白光LED性能的影响。研究发现,在低脉冲占空比下,脉冲驱动LED的电流和发光效率比直流驱动的低,并且随着占空比的增加,两者的差值逐渐减小并趋于相等;当脉冲占空比高于70%时,两者驱动电流的差值增加,而脉冲驱动的发光效率却高于直流驱动的发光效率。此外,相比直流驱动,高脉冲电流驱动下的LED的发光更接近等能白光,进而增强了人眼对LED发光亮度的刺激响应,有效地提高了人眼的“视觉亮度”。

利用ASAP光学分析软件, 对Ce3+∶YAG荧光陶瓷封装白光LED的出光特性进行了模拟分析。结果表明, 当Ce3+∶YAG荧光陶瓷掺杂浓度一定时, 随着荧光陶瓷厚度的增加, LED的光效呈现出先增大后减小的趋势, 其相关色温值则一直减小直至稳定在低色温, 色坐标值将持续增大, 在CIE图中移向黄色区域; 荧光陶瓷的厚度存在最佳值, 使得LED光效达到最大值, 且随着荧光陶瓷掺杂浓度的增加, 最佳封装厚度减小。随着陶瓷基片封装距离的增加, 合成白光的光通量、光效和色坐标均逐渐增加, 而色温值则逐渐减小, 致使LED发光相对偏暖。

针对医用硬性内窥镜的质量检测提出了一种检测内窥镜光效能的方法。首先, 利用内窥镜质量检测装置对采集的图像进行三维mesh变换, 定性观察图像; 然后, 对图像做灰度变换及二值化处理, 找到过圆心的弦线并做出plot曲线; 最后, 对plot曲线进行拟合分析, 计算求得内窥镜横向及纵向边缘中心比和视场亮度差异率, 并对计算所得横纵向数据进行统计分析。对若干国内外内窥镜的测试实验表明, 国内内窥镜视场亮度差异率横纵向相关性较好, 相关值均在0.908 5以上且相关性与亮度无关; 进口内窥镜边缘中心比横纵向相关性比较好, 在0.656 5以上。另外, 视场亮度差异率与亮度成正比, 边缘中心比范围基本保持稳定。得到的结果显示: 弦线法可准确地评价内窥镜的光效性能, 能够计算视场亮度差异率。该方法简单方便, 适用于医用硬性内窥镜光效性能的检测及评价。