一种新型LED日光灯的设计

采用节能长寿命的大功率发光二极管(LED)作为光源,设计了一种新型的LED日光灯。该日光灯选用金属基板,结合大功率LED芯片,通过涂覆高效荧光粉实现发白光的LED,日光灯包括12颗大功率白光LED阵列,通过配合设计的反光杯达到所需的光线分布。试验结果表明:封装出的大功率LED光效为54lm/W,显色指数达到80以上,恒流350mA条件下点亮LED日光灯5000h进行老化测试,光通量维持率在87%以上,光效保持在43lm/W,达到了照明应用的要求。     

HPV基因芯片检测装置的匀光照明设计

人乳头瘤病毒(HPV)基因芯片检测装置可读取与分析HPV芯片的杂交点信号值,进而区分不同的HPV病毒类型,而检测装置照明的均匀性关系到HPV芯片图像处理算法的可靠性与难度。为实现均匀照明,优化了矩形LED阵列排布并配置匀光扩散板。首先,分析单个LED灯珠的辐射强度分布,建立矩形LED阵列的理论模型;然后,在仿真软件中建立4行8列的矩形LED阵列模型;最后,搭建HPV基因芯片检测装置进行实验测试。实验结果表明,该照明系统能使70 mm×20 mm的目标被照面的灰度均匀度达到95.6%,满足了HPV基因芯片检测装置均匀照明的要求。     

大功率LED工矿灯高效散热技术的设计

LED工矿灯是新型的节能环保工矿灯照明产品,完全可以取代传统的白炽灯、卤钨灯照明。传统光源具有耗能大、寿命短、光污染、不环保等缺点。主要介绍了大功率LED工矿灯散热设计技术,可使大功率LED工矿灯散热效率提高达30%~50%。     

超高亮度LED微型投影仪照明系统设计

为了提高微型投影仪系统的性能,设计了一种超高亮度LED光源口袋式微型投影仪照明系统.其光源采用具有大面积发光面的RGB三色LED芯片.照明系统中最为关键的集光系统包含一个CPC和两个聚光透镜.在LightTools软件中追迹2×10(6)条光线进行仿真,DMD面上光照均匀性为92%,光通量为450lm.该照明系统比传统...     

纳米-微米复合图形化衬底及其在半导体异质外延上的应用

报道了一种新型的纳米-微米复合的蓝宝石图形化衬底,采用dip-coating的方法在微米级SiO2半球阵列表面静电自组装一层SiO2纳米球,形成了适合纳米范围选择性生长的区域。研究发现,该复合结构的制备过程与后续外延的工艺兼容。经封装后,在复合图形衬底上制造的LED芯片,其所测试的光通量比未添加SiO2纳米颗粒的微米图形衬底制造的LED光通量提高57%左右,而光输出功率则提高了17.8%。研究表明,在传统的微米图形衬底上加入SiO2纳米颗粒阵列不仅能够提供纳米级区域外延生长的模板,有效减少外延层的线位错密度,而且能够进一步粗化衬底表面,增加有源层光线逸出的几率,从而有效地提高了光提取效率。     

一种大功率LED照明电源的应用研究

根据LED工作的特点及大功率LED照明电源的要求,本文分析并设计了一种基于PLC810PG控制的大功率LED照明电源。对此电源的电路结构、工作原理和关键元件参数进行了分析,并制作了一台输出150w的实验样机,整机效率在满载输出时可达到87%以上,功率因数可达到0.99,谐波畸变低于5%,实验结果表明该方案可行,性能指标达到大功率LED照明电源的要求。     

大功率LED照明灯散热路径温度场及发光效率研究

针对大功率LED照明灯(以下简称LED灯)内、外热传导路径的温度分布进行了热模拟分析,开发出4种大功率LED灯。通过对4种LED灯PN结导出端温度和散热片平均温度、散热结构的散热表面积及光通量的测量,并经由热阻及温度场模拟研究,得出了散热表面积和PN结温度、热阻以及发光效率间的关系。研究结果表明,大功率LED灯的热阻很大程度上取决于外部装置,设计合理的外部散热结构增大散热表面积,可以有效地降低PN结温度和LED灯的热阻,从而提高大功率LED灯的发光效率及使用寿命。     

太阳敏感器测试用运动式LED太阳模拟器研究

为了解决装星后的编码式太阳敏感器的测试问题,提出了一种具有运动功能的LED太阳模拟器,利用白光LED模拟太阳光信号,利用运动装置模拟太阳光矢量信号。介绍了太阳模拟器结构组成与工作原理,着重研究了太阳光和太阳光矢量的模拟方法。由辐射功率计算确定所需LED数量,根据斯派洛判据确定LED线性阵列间距,利用矩阵法计算了柱面镜的光学参数,借助Lighttools软件进行仿真分析。根据敏感器结构和功能要求确定了由超声电机、双摇杆机构、安装支架、编码器组成的运动装置,并对装置的矢量调整精度进行了分析。实验结果表明,研制的太阳模拟器工作距离50 mm处的辐照光斑50×10 mm、辐照度高于393 W/m2、辐照不均匀度优于±7. 3%,能够模拟实现-13°、0°、38°3种太阳矢量角,模拟精度优于±0. 008 3°,满足太阳敏感器测试要求。     

蓝光LED和GaN PD集成芯片双向照明通信性能研究

针对LED照明通信集成芯片的应用,设计了一种包括蓝光LED和GaN PD的双向通信集成芯片。工作时蓝光和紫外光形成两路光通信。集成芯片的小尺寸可使LED照明通信减少一半的灯珠数量以利于缩小系统体积。对集成芯片采用串口通信协议和开关键控(OOK)调制解调装置进行单向、双向通信测试及分析。实验结果显示,集成芯片实现单向照明通信时,紫外通信误码率在10-6以下,在双向通信且蓝光LED电流密度不大于2.8mA/mm2时,紫外通信误码率在10-3以下。     

阵列式大功率LED灯散热分析与优化

针对石油化工场所灯具的散热安全问题,对阵列式大功率LED灯的散热性能进行了系统研究。基于传热学的基本理论,通过数值仿真和曲线拟合,建立了灯具在非稳态下的温度场模型,得到了芯片结温与灯体材料、吸热盘散热片和外壳散热片面积的定量关系;进而建立了以降低芯片结温为目标的优化模型并求解,得到了该LED灯散热结构的优化参数。根据散热结构的尺寸,制作了LED灯具样品,对样品进行了温度试验,得到了灯体表面温度。研究结果表明,仿真结果和试验结果基本一致,所提出的阵列式芯片布置、优化的散热结构设计有效地降低了灯具的结温。     

一种用于SLA设备的液面检测装置

提出了一种新型的准绝对式光电编码器及其解码系统,它具有精度高、结构紧凑、输出结果可靠等优点。介绍了该码盘编码特点及原理,并实现了稳定的电子细分,最后结合索引信号INDEX得到的绝对位置和由ADC得到的细分位置,在FPGA内进行了综合处理,并实现了可靠的多重定位系统。实验结果表明,构建的整个系统工作稳定,输出结果可靠。     

一款新型LED台灯的设计

为了设计一款配光简单、光照均匀的LED台灯,从抛物线的光学特性出发,详细说明了LED光源的放置位置对出光效果的影响。证明了把LED面光源放置在中心轴上焦点与抛物线顶点之间的适当位置,可以使光线均匀发散。利用抛物线的这个特性,经过多次实验把单颗LED面光源放在旋转抛物反光镜顶点与焦点之间的正确位置,在距台灯400 mm、面积为1 000mm×1 000mm的平面得到了均匀的光照。在总体光通量基本不变的情况下,把10个如此配光组合按一定尺寸排列成2×5分布的光源模块,能很好地达到台灯的标准配光要求。     

基于微透镜阵列生成特定矩形光斑的TIR组合透镜设计与仿真

LED功率的不断增大使其逐渐替代传统光源,并广泛用于各种照明光源。在某些室内照明以及道路照明设计中,通常需要借助LED透镜产生矩形光斑从而充分利用光能避免浪费。利用Light Tools软件设计了一种全内反射(total internal reflection,TIR)透镜与特定微型透镜阵列的组合透镜,设置TIR准直透镜透射曲面和全反射曲面为二次曲面,并对其进行准直优化。然后建立单个微型透镜,设置单个矩形微透镜长宽比分别为1∶1、3∶2和4∶3,并将其阵列化。通过改变微型透镜的尺寸以及球面曲率半径进行进一步优化,最后生成与微型透镜长宽比对应的均匀矩形光斑,从而满足不同矩形照明区域的照明需求。     

Imaging in the far-red with electronic light microscopy: Requirements and limitations

The acquisition of simultaneous dual confocal images with red and far-red light has both advantages (e.g. lower autofluorescence) and limitations. An understanding of these requisites is necessary to acquire high-quality images and to avoid the misinterpretation of experimental data. The poor detection of far-red light mandates a high optical transfer efficiency for the system, thus the transmittance of the objective lens and its axial and lateral chromatic aberration in the far-red are important factors for consideration. This technical note is an attempt to ‘demystify’ the process of filter set design for confocal microscopy by discussing the considerations that went into the construction of a filter set for use with the reagents cyanine 3.18 (Cy3) and cyanine 5.18 (Cy5), and thus to encourage users to look beyond the multi-purpose designs available commercially. The 568-nm laser line exciting Cy3 is at its emission maximum, which limits the collectable Cy3 fluorescence. High-transmission optical filters with sharp band pass cutoffs are thus desirable for maximum light throughput. Light path mirror efficiency rapidly degrades above 700 nm, but the loss of this portion of the Cy5 emission spectrum is acceptable since the fluorophore is very bright, and these very long wavelengths are also likely to introduce aberration. While resolution is decreased with far-red light, there is also greater penetration and less scattering, and it is thus possible to obtain high-quality images from deeper within the specimen. Although only one make and model of confocal microscope (the Bio-Rad MRC–600) is considered, similar considerations pertain to the design of filter sets for any confocal microscope that accommodates user-installed filters.     

A comparison of optical geometries for combined flash photolysis and total internal reflection fluorescence microscopy

Total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy, used in conjunction with flash photolysis, provides a useful way of investigating the kinetics of macromolecular interactions. We compare different TIRF optical geometries to establish an optimal combination. Excitation light was introduced via four different arrangements: (1) a prism positioned on the microscope optical axis, (2) an offset prism with propagation through a silica slide trans to the objective lens, (3) an offset prism with propagation through a silica coverslip cis to a water-immersion objective lens and (4) a prismless arrangement using a high NA oil-immersion objective lens. Photolysis was achieved using a Xe flash lamp and a customised silica condenser lens. Single myosin molecules labelled with a Cy3 fluorophore were used as a test sample. Although the offset trans prism gave the best signal-to-background ratio, a customised thin rhombic prism incorporated, on axis, into the flash condenser assembly was almost as good and was more practical for scanning multiple fields. An oil-immersion lens gave the brightest image for sample depths < 30 µm but above this limit, a water-immersion lens was better. The prismless arrangement may offer advantages in other situations but it is important to check the actual numerical aperture of the objective lens.     

Dual-colour microscopy of single fluorophores bound to myosin interacting with fluorescently labelled actin using anti-Stokes fluorescence

We have refined prismless total internal reflection fluorescence microscopy with extremely low background to visualize single fluorophores attached to protein molecules interacting with a filamentous biopolymer labelled with different colour fluorophores. By using Stokes and anti-Stokes fluorescence, two different colour fluorescences from two different colour fluorophores excited with a single wavelength laser can be observed simultaneously. This microscopy was applied to visualize motor proteins, actin and myosin molecules. Single myosin molecules labelled with a tetramethylrhodamine-5-iodoacetamide interacting with a BODIPY FL-labelled actin filament, a filamentous polymer of actin molecules, were observed clearly and simultaneously in aqueous solution. Individual hydrolysis reactions of Cy3-labelled ATP by single myosin molecules and sliding of a BODIPY FL-labelled actin filament along the myosin molecules could also be observed simultaneously. Thus, this technique is useful for observing single molecular processes of proteins interacting with a biological macromolecule such as an actin filament and a DNA.     

基于Cy7C68013的人机交互系统设计与应用

介绍了怎样充分利用Cy7C68013芯片设计较低成本的人机交互设备,在该系统中利用Cy7C68013芯片自带微控制器、多个数据传输端点和支持GPIF的特性,设计了USB复合接口实现触摸屏数据和液晶屏视频数据的实时传送。完成了系统硬件设计和一部分软件设计,经过测试证明该系统满足实时数据采集和高速批量传输视频数据的设计要求。     

线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置与优化

单根真空集热管和复合抛物面聚光器(CPC)组成的接收器(单管接收器)对线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置有特殊要求。本文根据单管接收器的特点,提出了利用CPC最大接受半角控制镜场高宽比实现镜场无阴影布置的方法。利用几何关系推导了镜场无阴影布置的数学表达式,并给出了数值计算方法。通过算例,将一次反射镜和镜场中心的距离与镜场地面覆盖率相结合对镜场布置进行了优化。研究结果表明:对于CPC最大接受半角为45°、反射镜宽度为380mm、而反射镜列数为21的镜场,当系统无阴影工作时间确定为6h时,相邻一次反射镜间距最大为537mm较为合理,而此时地面覆盖率为73.28%。该方法对于单管接收器线性菲涅尔聚光镜场的布置具有普适性,对线性菲涅尔式聚光系统的设计具有较好的指导意义。