LED阵列发光特性仿真和对比分析

LED正逐步替代传统卤素光源应用于机场助航灯,跑道警戒灯作为防止飞机入侵跑道的重要助航灯,针对其发光特性要求,提出对环形和方形LED阵列中心照度和发光角度研究。首先给出单LED光源在目标平面中心照度和发光角度的计算方法。其次在满足均匀排布的前提下,构造上述两种阵列,利用Matlab仿真在不同目标距离下对应的中心照度、发光角度及光斑半径的变化规律,并采用最小二乘法进行曲线拟合。最后通过光学软件TracePro进行追迹模拟仿真。结果表明:随目标距离的增大,两种阵列中心照度逐渐减小,光斑半径和发光角度逐渐增大,当目标距离小于8m时,两种阵列发光特性存在差异,环形阵列的中心照度较大,方形阵列发光角度较大,随着目标距离的增大,两种阵列的发光特性逐渐趋于一致。以4C级机场为例,分析得出上述两种阵列对A型警戒灯均适用,B型警戒灯适于采用方形阵列。     

基于单片机的LED自适应调光系统

随着社会的发展人们对照明的要求越来越高,照明越来越普遍化、多样化、耗能化,能源缺乏问题也随之成为社会关注的焦点,LED作为一种新型光源,具有高效节能、绿色环保、使用寿命长等优点,代表着未来照明技术的发展方向。本设计是一种基于单片机STC12C5A60S2的LED自适应调光系统,通过光敏传感器感知外界光强,单片机系统依据此信号以PWM控制方式联合大功率LED驱动芯片ULN2003实现LED灯亮度调节的设计,从而实现光线强度的自动调节,以达到节能的目的。     

基于激发光可调的超微弱发光探测系统

鉴于目前超微弱发光探测仪器的功能单一,设计了一种把激励光源与探测合为一体的,用于探测生物超微弱发光探测系统.激励光源由高亮度的LED阵列、光学系统构成,用可调恒流源调节LED发光强度.采用多重密封方法来降低系统噪声,将噪声控制在50cps之下.并对兰花叶片进行了生物超微弱延迟发光探测,取得了比较好的探测效果.     

视标投影仪照明系统研究

传统的照明系统应用于视标投影仪,具有光源温度高、功率大、投影亮度低、光线不均匀等缺点,针对这些缺点,根据几何光学成像原理,通过几种不同照明方案的比较和分析,设计了一种新型的照明系统,并使用高亮度LED发光模组作为系统的光源,这种照明系统发热量小、功耗低、照度高,光线均匀.     

用于辅助驾驶汽车的红外照明系统

为了解决在现有道路照明条件下，因环境照度不够、环境光强快速变化等原因，造成车辆对周边物体自动识别的准确率低的问题，本文通过软件仿真，设计了一种车载红外补充照明系统。使用红外LED作为光源，光源发出的光线经抛物面反射镜准直后，通过单排复眼透镜，在距离光源25 m处得到均匀性大于90%的矩形光斑，系统的辐射能利用率达到98%，通过30个照明模块组成平面阵列，目标照明面的平均辐照度大于0.8 W/m²。结果表明，采用单排复眼透镜实现匀光，其结构简单，装配公差宽松；本设计方法适用于其他照明系统。     

傅里叶叠层显微术的照明光强校正研究北大核心CSCD

傅里叶叠层显微术(FPM)是一种新型的计算显微成像技术,FPM与传统显微术照明方式不同,常采用可编程LED阵列进行不同角度照明,而LED灯珠发射光强与角度有关,随角度增大光强迅速减弱,不同角度照明光强不能保证一致,导致重建图像质量下降。因此,在进行相位迭代反演计算过程中,需要对不同角度照明拍摄的图像进行光强校正。介绍了不同角度照明光强不均一的原因,通过数值模拟,探讨了对不同角度照明光强进行校正的必要性,最后给出了物理上光强校正的实验结果。     

傅里叶叠层显微术的照明光强校正研究北大核心CSCD

傅里叶叠层显微术(FPM)是一种新型的计算显微成像技术,FPM与传统显微术照明方式不同,常采用可编程LED阵列进行不同角度照明,而LED灯珠发射光强与角度有关,随角度增大光强迅速减弱,不同角度照明光强不能保证一致,导致重建图像质量下降。因此,在进行相位迭代反演计算过程中,需要对不同角度照明拍摄的图像进行光强校正。介绍了不同角度照明光强不均一的原因,通过数值模拟,探讨了对不同角度照明光强进行校正的必要性,最后给出了物理上光强校正的实验结果。     

基于LED阵列的可视信道室内可见光通信系统设计

随着固态光源的发展,大功率LED已被广泛应用到照明中。将照明功能与通信功能结合的室内可见光通信系统将有广泛的应用前景。为了满足室内照明和通信要求,通过使用大功率LED构成阵列,设计发射端、接收端,接口模块,构建了基于强度调制及直接检测方法的全双工可见光通信系统。并对系统信道模型进行分析,对单向链路实际光强分布及其可靠通信范围进行实际测量。实验证明该系统的可行性和可靠性。     

一种实现LED均匀圆斑照明透镜的自由曲面设计

由于大多数LED的发光特性表现为朗伯光源,文中提出一种实现LED均匀照明的透镜设计方法。建立了能产生均匀光斑的自由曲面透镜方程,通过Matlab编程得到数值解,并通过建模软件Pro/E建立了透镜模型,最终采用Tracepro进行模拟验证。实验结果表明,利用此方法给LED进行配光,可使照明目标面获得均匀的照度。     

电流自动可调低功耗LED驱动电路

LED光源作为新型绿色环保光源,具有寿命长,发光效率高,高亮度以及工作电压低等优点。基于LED驱动电路的过温保护以及降低功耗要求,本文设计了一种用正温敏电阻来自动调节LED驱动电流以及降低采样电阻功耗的LED驱动电路,与常用的LED驱动电路相比,其优点在于:在温度达到保护点时,驱动电流不是直接降为零,而是在不被人眼明显发觉光变的前提下,LED驱动电流随系统温度的增加而适当的降低,因此,更适应照明等领域。本文所选取的LED驱动电流为ILED=350mA,LED灯阵列由M×N矩阵形式组成。     

自由曲面透镜白光LED光束整形技术

为了获得高均匀性、对称性及一些特殊形状强度分布的白光发光二极管(LED)光束以满足某些特定的需求,基于白光LED光源为朗伯光源的特性,运用自由曲面透镜的方法对LED光束进行了光束整形,分别采用单一自由曲面透镜以及全内反射(TIR)透镜与微透镜阵列组合两种不同的整形结构,进行了加工工艺和原理理论分析,并通过了实验验证.结...     

视觉检测系统LED光源照度优化方法

针对当前视觉检测系统LED光源照度优化研究中存在的照度效果评价因素单一、照度优化方法通用性不足等问题,以芯片封装质量视觉检测为例,提出一种基于改进樽海鞘算法的LED光源照度优化方法。该方法在单个LED光源照度数学模型基础上,建立标准条形LED阵列光源照度数学模型,获取条形LED阵列在任意空间位姿与被测面的照度值;基于照度均匀度、照度梯度变化与对中度、平均照度、目标与背景区分度等因素建立平面照度效果评价函数;提出改进樽海鞘算法,通过改进算法收敛系数、速度、领导者与追随者位置等更新策略,增强区域搜索的多样性;应用改进樽海鞘算法对平面照度效果评价函数进行优化求解,获取具有最优照度效果的空间位姿参数。实验结果表明:考察优化区域的相对照度分布,文中提出的LED光源照度优化方法所得照度分布与实际测量所得照度分布结果基本一致,目标区域理论照度均匀度在98.78%以上,误差在5.57%以内。因此文中提出方法优化目标合理,可用于视觉检测系统具有最优照度效果时光源位姿信息参数的获取。     

Optical parallel logic gates using a shadow-casting system for optical digital computing

A new, simple method of optically implementing optical parallel logic gates has been described. Optical parallel logic gates can be implemented by using a lensless shadow-casting system with a light-emitting diode (LED) array as a light source. Pattern logic, i.e., parallel logic for two binary patterns (variables), is simply obtained with these gates; this logic describes a complete set of logical operations on a large array of binary variables in parallel. Coding methods for input images are considered. Applications of the method for a parallel shift operation and optical digital image processing, processing of gray-level images, and parallel operations of addition and subtraction for two binary variables are presented. Comparison of the operation of the proposed optical logic gate with that of array logic in digital electronics leads to a design concept for an optical parallel array logic system available for optical parallel digital computing.     

基于Contourlet子带能量特征多HMM融合的静脉识别

为了准确识别人的身份,该文提出了一种以轮廓波(Contourlet)变换后不同尺度下的子带能量为特征,建立并融合多个隐马尔科夫模型(HMM)的手背静脉识别算法。该算法首先采用了光强可调的近红外阵列光源,通过逐步增加光强来获得手背静脉图像序列;而后,将每一静脉图像进行Contourlet变换,并计算不同尺度下每一子带的能量,以3个尺度下子带能量作为特征观测值建立3个HMM;最后,融合3个HMM计算得到的观测值发生概率,将融合结果与阈值作比较,从而完成静脉识别过程。实验结果表明,提出的算法可以使真实匹配与虚假匹配的区分度最大化,与基于特征点或静脉信息融合的识别算法相比,正确识别率得到了提高。     

均匀辐照365nm LED光源设计及其在光刻中的应用

优化设计了365nm紫外LED点光源阵列、聚焦透镜组的排布,实现了高强度均匀辐照的LED面光源。利用优化后的365nm LED面光源进行了接触式曝光光刻实验,所得刻写图形与掩模板图形一致。提出的基于365nm紫外LED阵列均匀辐照面光源的光刻方法具有结构简单、节能、环保等优势。     

大尺寸背光系统的倾斜LED阵列

为获得非常均匀的高亮度,建议采用倾斜LED阵列和平底反射器大型背光系统。倾斜LED重新安排优化光源的角度分布,而不必另外设计光学配置。新式背光系统比传统系统的结构更简单。作为设计范例,在22in显示屏上,LED的最佳倾角为10°,产生的均匀度高达85%,色域比商用CCFL背景灯色域宽1.3倍。     

基于PWM的LED调光系统设计

作为一种新的、最有潜力的光源,LED照明以其节能、环保等的优势越来越受到人们重视。本文设计了一套LED光源调光系统,主要包括MCU微处理器控制模块、输出调光控制模块等。采用微控制器输出PWM控制信号实现PWM全数字调光,进而使大功率LED亮度全范围调光,可有效实现节能减排的目的。     

井下侧向环形光源强度控制方法研究与实现

本文研究基于井下侧向多镜头成像系统的环形光源强度控制方法。发光源采用专用的LED,通过多路混联的方式组成环形光源。侧向多镜头成像系统的控制核心DSP（TMS320DM6437）通过I2C协议改变数字电位器（ISL22316）的阻值,从而改变LED驱动芯片（MAX1698）的输出电流,达到改变光源强度的目的,即实现了光源强度的闭环控制。通过实验验证：DSP通过I2C协议控制数字电位器的阻值在0Ω到50kΩ（共128级）之间变化,从而使得光源板的输入电流从0.0mA到78.8mA之间变化,较好地实现了光源强度的线性控制。     

超光滑表面瑕疵的光学显微成像和数字化评价系统

提出了利用一种特殊设计的LED多光束环状分布照明光源,与显微镜组成超光滑表面元件缺陷检测的光学显微散射成像系统,获取适合于数字图像二值化处理的暗背景上的亮瑕疵图像.利用X、Y,两方向的精密移导系统对表面实施子孔径图像的扫描.在原有的子孔径图像拼接"边缘拓展法"算法的基础上,提出一种基于特征分类的多层次图像拼接算法.该算法分为特征分类和多层次拼接两个部分:通过重叠区域内特征的提取和分类,将所有子孔径图像的重叠区域分为四类;然后针对这四类重叠区域的不同特点,有次序地进行图像拼接,最终得到全景图像.并应用二元光学制作了标准比对板,以获得瑕疵正确的数字化评价依据.实验结果证明:该系统和算法特别适合在被测表面范围较大、具有微米量级分辨率的瑕疵的数字化定量检测和评价.