新型流磁巨量转移用永磁偏置定位磁针

针对现有Mini/Micro LED巨量转移技术转移效率及自组装转移良率普遍较低,提出一种“永磁+电磁”磁场耦合的新型流磁巨量转移用定位磁针。为实现磁针上表面对芯片的精准抓取,设计了电磁偏置线圈,精准控制磁针上表面的磁力,利用磁路分析法建立磁针结构与磁针针尖的数学模型,获取影响磁针上表面气隙磁密的结构参数,借助有限元法对结构参数进行优化设计。优化后磁针上表面的Bmax由最初的57 mT提高至68 mT,相较初始方案增加了19.2%;峰谷变化率δ由50.8%提升至70.5%,两大指标参数均优于原方案。基于优化结果研制了一套永磁偏置定位磁针装置,并进行气隙磁密测试与芯片转移效果测试。结果表明,优化后的磁针上表面的磁密值Bmax为60 mT,峰谷变化率δ为66.6%,可在1 min内实现上千颗芯片的吸引固定,满足巨量转移精准抓取芯片的要求,可配合流体实现芯片的巨量转移过程,提升了自组装巨量转移技术的效率。

针刺巨量转移平台用高推力聚磁式直线电机

针对针刺式巨量转移平台用无铁芯直线电机推力小,边缘效应明显导致转移速度慢的问题,提出一种高推力聚磁式直线电机,利用外层V字形结构抑制漏磁效应,通过双层Halbach结构提高气隙磁密,并采用有限元法对3种方案气隙磁密和漏磁磁通进行比较分析。V形双层Halbach方案的气隙磁密和漏磁磁通分别为0.6 T和0.05 T,与单层梯形方案相比气隙磁密提高了17.6%,与双层Halbach方案相比漏磁磁通降低了71.4%。利用等效磁化电流法对电机磁场进行区域分割,采用分割补偿法建立矩形边界条件,建立了直线电机磁路数学模型,得到了影响电机推力线性度的关键结构参数,并基于有限元法对形状及结构参数进行优化。结果表明,优化后气隙的最大磁密和最小磁密分别0.67 T和0.47 T,x向和y向磁密变化率分别为25%和29.8%,推力仿真计算结果为278 N,推力波动率为2.1%,空载加速度为10 m/s^(2),理论芯片转移速度可达50颗/秒。根据优化结果研制了一台直线电机用于巨量转移平台,测试结果与优化结果一致,本研究对提高巨量转移平台转移效率具有重要意义。

超宽禁带半导体氧化镓材料的专利分析

【目的】氧化镓是一种超宽禁带半导体,具有耐高压、耐高温、功率大、抗辐照等特性,极有可能在未来成为高功率、大电压应用领域的主导者,在全球科研与产业界引起了广泛重视。从专利角度对氧化镓材料进行分析,为相关产业的发展和专利布局提供参考。【方法】基于全球相关专利数据,从专利申请趋势、专利权人排名、技术来源国、技术领域IPC分类等维度对氧化镓材料进行分析。【结结果果】揭示了氧化镓在不同国家/地区的竞争态势、技术实力及我国与国际先进水平的差距。【结论】氧化镓材料的研究主要集中在半导体器件及晶体生长方面,国内相关研究起步晚,但发展迅速。

基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计

基于植物对光和温湿度的需求,系统利用RRGB芯片配光设计开发了LED光源模块,若干个光源模块组成LED阵列平面光源模组,基于Lab VIEW的上位机与控制器相结合的系统实现对温室或园艺植物的智能补光照明。控制器实时检测红绿蓝三色波段的光量子通量密度(PFD)和温湿度值,并将检测信息显示在上位机界面,通过控制器对脉宽调制(PWM)信号进行动态调节,以保持照射到植物的红、绿、蓝PFD值随环境光照改变而保持恒定不变,实现照明系统结合环境光照的智能补光。同时,系统也实现了对温湿度阈值范围的智能调节。该智能补光照明系统根据不同植物或同一植物不同生长阶段对PFD、光质比例补光需求的不同,通过上位机设置红、绿、蓝三色波段光不同的PFD值和温湿度范围,下位机按照设置完成环境调控,既满足了植物对补光环境的要求,又大大节省了能源。

基于静电纺丝工艺的LED远程荧光片制备技术

首次提出了一种基于静电纺丝工艺以柔性PET为基底的新型LED远程荧光片的制备方法,实现了蓝色LED芯片与荧光粉层相分离的免封装器件结构。采用静电纺丝工艺制备了黄色荧光片和红色荧光片,并研究了黄色荧光片的透射率、吸收率、PL谱及红色荧光片对白光LED的光学性能参数的影响,包括光通量、相关色温、光效。实验结果表明,所制备黄色荧光片在可见光波段具有良好的透光性,荧光片的光谱完全由荧光粉来决定,不需要考虑复杂工艺的影响;使用红色荧光片可以在保持高光效的同时将球泡灯的相关色温由5 595 K降低为3 214 K,这在曲面发光及色温调节方面为灯具设计提供了广阔的空间。

共振隧穿二极管交流小信号模型的建立

建立了用于电路模拟的共振隧穿二极管交流小信号模型 ,并利用 PSPICE电路模拟软件着重模拟分析了其交流特性及其微带振荡器的特性 ,模拟结果与实验数据吻合得较好 。

由RTD构成的MOBILE单元电路研究

对由共振隧穿二极管(RTD)构成的单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)电路进行了详细地研究与分析,并结合实际RTD的特性用PSPICE进行了MOBILE单元电路模拟,总结和验证了MOBILE单元电路变化的三条规律,为进一步研究由RTD构成的多种复杂数字电路奠定了基础。

高功率因数的90W LED路灯驱动电源设计

从产品设计角度出发,较为详细的介绍了NXP的SSL1750T芯片特点及工作原理,以及基于该控制芯片的大功率LED驱动电源的设计方法,其中重点阐述了PFC电感和反激变压器的设计。最后给出了一款基于SSL1750T设计的LED路灯驱动电源的工程实例,用实测数据和波形来证明该设计方法的实用性。

非色散红外CO2传感器温度补偿模型研究

针对农业温室大棚中CO2浓度监测易受到温度影响的问题,建立了一种利用热释电探测器对非色散红外CO2传感器进行温度补偿的模型。从安装在红外探测器上的热敏电阻的输出电压中提取环境温度。为了建立温度补偿模型,进行了温度对传感器模块性能影响的实验,并采用卡尔曼滤波对足够的稳态数据进行处理。在建立温度补偿模型之后,其在30℃温度变化范围内的精度在±150 ppm以内,能够实现较准确的CO2浓度在线监测。

植物生长用LED光源模组设计

基于植物生长对光质的需求,设计植物生长用LED光源模组.提出2种设计方案,均为8*8方阵:方案1采用32颗红光LED,32颗蓝光LED;方案2采用32颗红光LED,16颗蓝光LED和16颗绿光LED.其中,方案1每行每列中红蓝LED交错排列;方案2每行每列中红光、蓝光和绿光LED均为4颗、2颗和2颗;且每行中2个绿光LED的间距、2个蓝光LED的间距都是相邻红光LED间距的两倍.以点光源模型简化单颗LED,在Tracepro软件中对单元模块进行仿真,结果表明照明区域内的辐照度分布均匀,可以用于植物照明.参照上述仿真模型结构,设计开发LED光源模组,分析其R/B/G光子比例,并设计白菜生长实验.结果表明:方案2的白菜叶长、叶宽、株高、干湿重和含水量均大于方案1和荧光灯对照组,说明一定的绿光对白菜的生长具有促进作用.方案1的叶绿素a、b和总叶绿素含量都大于方案2和荧光灯对照组.

LED工矿灯镁合金散热器的性能分析

为实现大功率LED工矿灯散热器结构的轻量化设计需求,制作了一款太阳花型镁合金材质散热器,并采用实验测试与数值模拟两种方式,与相同结构的铝合金材质散热器进行了散热性能的对比分析.结果表明:在相同工作条件下,安装镁合金散热器的LED工矿灯最高温度略高,但升温速率较快,且达到稳定工作状态所需的时间较短;镁合金散热器肋片间空气的自然对流速度较大,有助于提高散热器的综合传热效率.因此,镁合金可替代铝合金,用于制备大功率LED散热器.

基于光生物效应的LED办公照明环境研究

以10名(5男5女)眼部功能正常的学生为研究对象,采用学习效率法、视调节力测试法、生理参数法和主观评价法,研究不同的LED照明环境(相关色温Tc分别为2700K、4500K、6500K,照度Ev分别为300 lx、500 lx、800lx)对受试者生物节律的影响。实验结果表明:受试者在Ev=500 lx,Tc=4500K的照明环境下学习效率最高、视调节力最好,生理参数最稳定。另外通过主观评价测试,受试者也普遍喜欢Ev=500 lx,Tc=4500K的照明环境。综合考虑,桌面平均照度为500lx,相关色温为4500K的LED照明环境为理想的学习和办公环境。

谐振隧穿二极管的直流模型及其双稳态特性

研制成的在常温下工作的谐振隧穿二极管 (RTD) ,峰谷比达到了 5∶ 1,最高振荡频率为 2 6 .3GHz.采用基于物理意义的电流 -电压方程 ,利用通用电路模拟软件 PSPICE,建立了其直流电路模型 ,模拟结果和实验数据吻合得很好 ;并以此为基础模拟出了以 RTD为驱动器 ,以电阻或 RTD本身为负载的电路双稳态特性 ,同时分析了 RTD器件双稳态特性 .

基于低维相变薄膜的显示器件光学性质的研究

采用传输矩阵模型研究了基于低维相变薄膜的显示器件的光学特性与器件结构的关系。显示器件的类型有反射型和透射型,器件结构的关键参数包括Ge_2Sb_2Te_5(GST)层的厚度、ITO层的厚度、GST层的晶态与非晶态的变化。结果表明:对于反射型器件,ITO层的厚度对器件的反射光谱影响较大,可以通过改变ITO层的厚度达到改变器件颜色的效果;GST层的厚度为12 nm时,GST的晶态与非晶态的变化使器件有最好的颜色对比度且消耗较低的电功率。对于透射型器件,通过使用超薄的GST薄膜,器件的透明度可以保持很高,器件的透明度在GST的厚度超过几纳米后迅速下降。

基于云平台的温室精细管理系统研究

为了解决温室用户种植农作物时间不足、经验缺乏以及温室集群管理问题,设计了一款基于云平台的温室精细管理系统。用户可以通过云平台计算机技术远程地获取温室信息并控制相应执行机构对温室进行控制。用户也可以通过模糊控制系统来指导农作物的智能种植,实现农作物种植的一键管理。同时用户还可以通过云平台实现对温室群环境参数的采集和分析、管理和控制。实验结果表明,设计的温室精细管理系统是可行的、有效的。

由RTD/MOSFET构成的压控振荡器的设计与实现

提出了一种基于负阻器件共振隧穿二极管(RTD)与MOSFET结合的新型压控振荡器(VCO),并利用了高级设计系统(ADS)软件对该振荡器的可行性进行了电路仿真,利用分立RTD、MOSFET器件实现了此种VCO,实际调频范围在20～26 MHz之间。RTD与三端器件的连接方式不同可呈现不同的调制I-V特性,这种调制特性对基于RTD的振荡电路的频率也会产生影响。通过深入研究这种调制对振荡电路频率产生的影响,得到多种不同于常规方法的电压控制频率方式,其中一些具有很好的线性度。因此该电路的研究对于RTD在高频、高速振荡电路中的进一步应用具有重要意义。

基于多网融合和节点定位技术的无线温室智能监控系统的设计

针对目前温室大棚环境调控方式落后、生产效率低的问题,设计了一种无线温室监控系统.该系统由终端设备、智能网关、手机APP这3个部分组成.采用STM32完成智能网关设计,将温室内各种设备如电灯、卷帘机、加热器、加湿器、各类传感器等通过ZigBee、Wi-Fi、RF、红外连接起来,并设计一种基于安卓(Android)平台的人机交互界面,实现监控功能.提出指纹库定位方法的改进策略,在ZigBee终端节点内的Z-stack协议栈中加入卡尔曼滤波算法,在线定位阶段加入贝叶斯概率定位法,实现无线网内定位功能.说明该系统运行可靠、灵敏度高、数据传输丢包率低、性价比高,能较好地满足温室智能监控的应用需求.

电子辐照GaN基LED的缺陷光学性能研究

采用基于第一性原理计算的平面波超软赝势方法,计算电子辐照后由简单缺陷引起的GaN外延材料的光学性能变化。首先计算出本征GaN晶体的性质作为研究缺陷性质变化的参照,着重分析了VN、V_(Ga)、GaN、Mg_(Ga)、Mg_(Ga)-O_N、Mg_(Ga)-VN、V_(Ga)-O_N等缺陷对光吸收谱的影响。由于In GaN多量子阱是主要的LED发光来源,还对不同In摩尔分数掺杂下的GaN进行了光学性质研究。结果表明:VN、GaN和In掺杂等缺陷使GaN主吸收峰出现红移且吸收系数均降低;而V_(Ga)、Mg_(Ga)、Mg_(Ga)-O_N、V_(Ga)-O_N均使GaN的主吸收峰出现蓝移,只是Mg_(Ga)缺陷使主吸收峰峰值增加,其余缺陷均使主峰吸收系数降低;Mg_(Ga)-VN仅仅减小了主峰峰值,并未改变光子吸收波长。研究结果表明,电子辐照后的缺陷会使材料性能发生变化。

基于GSM和NRF24L01的无线温室环境监测系统

设计一种植物工厂环境监测系统。采用AT89C52单片机完成采集终端设计,通过NRF24L01无线模块将采集到的环境参数传输到接收端,在接收端液晶显示屏实时显示,并通过RS232总线与PC机通信,定义通信协议,采用VC 6.0开发上位机界面,通过全球移动通信系统(GSM)模块实现环境参数的无线传输,随时随地获取植物工厂环境参数。利用该系统对植物工厂环境进行检测,用户可以根据植物生长的需要,选取适当的控制参数,实现对植物工厂的环境管理。

温度对GaN基LED电流加速老化特性的影响

采用电流加速老化的方法研究大功率白光LED的光通量衰减特性,提出了一种包含温度影响因素的LED寿命推算方法.实验发现:LED的光通量衰减速度随着加速电流的增大而变快,同时器件温度升高,温度的升高又会促进LED灯珠的加速老化.通过分组实验,在不考虑温度因素时,采用狭义Eyring公式计算LED的寿命;在考虑温度因素时,采用广义的Eyring公式计算LED的寿命.对比2种模型的计算结果发现:考虑温度影响能更准确的推算出LED的寿命.