设计了一种基于大功率高光密度发光二极管(LED)光源的投弹照明灯。基于非成像光学理论,利用ZEMAX软件建立了以大口径高透过率菲涅耳透镜为核心元件的准直光学系统。利用焦距为1500 mm的柱面菲涅耳透镜对准直光束进行一维方向的扩散,再将灯具以6.85°的倾斜角度照射靶面,实现了大面积光斑照明。利用TracePro软件进行仿真分析,得到光斑水平方向和垂直方向的发散角分别为18.1°和2.46°。样机在靶标上投射出一个清晰、对比度高的类椭圆形亮斑,中心最大照度可达110 lx,能够满足战斗机夜间投弹训练的要求。

随着发光二极管(LED)功率的提高，散热的挑战性也越来越高，而热量的集聚会引起LED 结温的上升。过高的结温不但会影响LED 的光功率和光通量等性能参数，还会使器件寿命急剧衰减。因此掌握LED 器件的温升规律成为提高器件可靠性的关键。实验中选取了不同封装结构的LED 器件，对不同驱动电流、不同基板温度和不同封装材料的LED 器件分别进行了热阻、光功率等性能测试。实验发现，随着电流的增加或者基板温度的升高，LED 器件的热阻呈现先下降后上升的趋势，不同封装基板的器件变化幅度有所不同；升高基板温度时，铝基板封装的LED 器件由于结温高光功率衰减快热阻呈现下降趋势。结果表明互连材料层、基板的导热能力是影响LED 器件热阻差异的关键。

基于一体化封装高导热铝板, 利用蓝光芯片及常用YAG荧光粉, 制备了大功率白光LED, 并研究了其在不同结温下的光谱变化规律。 发现白光LED辐射光谱在波长485 nm处辐射强度具有极小值, 并且此波长的辐射强度与LED结温存在良好的线性关系, 以此为依据给出了该波长辐射强度与结温的关系公式, 测量了LED结温, 并与正向压降法及光谱法的测量结果进行对比。 实验结果显示: 所提出的结温测量方法与正向压降法测量结果差距不超过2 ℃, 该方法保持了正向压降法的结温测量较为准确的优点, 克服了光谱法的光谱漂移过小, 对测试结果带来较大误差的缺点, 同样也具有光谱法的实用性强、 高效直观、 非接触测量、 不破坏灯具结构的优点。

根据传热理论，建立了大功率发光二极管的有限元模型.选择了4种键合材料（高导热导电银胶、纳米银焊膏，大功率芯片键合胶、Sn70Pb30），4种基板材料（Al2O3、AlN、Al-SiC、铜钼合金）.采用ANSYS有限元热分析软件进行了温度场仿真，得到了大功率发光二极管封装材料的最优选择.研究了基板厚度、芯片输出功率及外接热沉时对发光二极管结温的影响.结果表明：纳米银焊膏-AlN组合具有最优的散热效果；增加散热基板厚度提高散热能力的作用不大；单个发光二极管输出功率有限，应优化封装结构并采用多芯片阵列来满足照明级的需要；外接铝热沉能达到理想的散热效果.

分析了大功率白光发光二极管在不同温度下光通量、正向电压、色坐标、波长等参数随温度变化的关系,并对其中部分关系进行了曲线拟合,从而量化了大功率白光发光二极管的光电参数与温度的关系.研究结果表明温度是影响大功率发光二极管光电性能的主要因素.

采用一种自对准制造工艺和倒装芯片的装配技术, 研制出GaN基蓝光大功率发光二极管(1mm×1mm)。其光学参数：总辐射功率143.19 mW, 光通量8.86lm, 发光效率7.29lm/W, 峰值波长462nm, 半峰全宽24 nm; 其电学参数：正向电压3.47V、正向电流350 mA。对相关工艺进行了简要讨论。

分析了大功率白色发光二极管的发光强度(即光强)、光通量和色坐标与测量位置的关系,提出了解决的方法.同时,对大功率白色发光二极管法向光强、光通量和峰值波长随电流和时间的变化情况做了分析,说明PN结温度对于大功率发光二极管的发光具有较大的影响.