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六种LED新技术与应用 哪种叫你眼前一亮?

发布时间:2016-11-03 浏览:1465次 发布:中国照明灯具网
六种LED新技术与应用 哪种叫你眼前一亮?

    毫无疑问,我们都应当为所有奋战在科技前沿的研发者致敬。所谓的“技术为王”,首先是一种饱含务实精神而又略显残酷的提法。确实,在科学技术领域,日新月异、不进则退。近期,业界的各种技术进展喜讯连连,下面跟随笔者的指引共同关注一下吧。
 
    1 黑暗中也能传送数据的可见光
 
    美国达特茅斯学院(Dartmouth College)的研究人员为可见光通讯(VLC)赋予全新的功能,透过将传送的数据编码成一种人眼无法察觉但可经由光电二极管侦测的超短频率脉冲,使得可见光也可以在光线暗淡或黑暗的环境中传送数据。
 
    研究人员的想法是充份地利用可见光,即使是在白天室内灯光经常关闭的情况下。此外,依赖可见光的行动用户很清楚传送光源至接收机有多么耗电。因此,研究人员利用现成可用的低成本LED与光电二极管,设计出一种新颖的数据编码与LED驱动机制。研究人员在此过程中面对各种挑战,例如他们必须设计一款有效的驱动电路,能以够快的反应速度(仅几奈秒)实现最低延迟,并提高低成本光电二极管的增益(改善通讯距离)。
    此外,还有一款优化的轻量级调变方案,可在超低功耗LED的工作周期内尽可能编码至最大位数,同时,研究人员也开发出一款稳健的解调方案,能够可靠地从光脉冲中撷取位。
 
    研究人员将这项人眼不可见的VLC计划称为‘DarkLight’,它可实现1.6kbps的数据率,支持高达1.8m的通讯距离,而且还可使LED前端功耗从19.8W大幅降低至104mW。而且,研究人员采用的是500ns光脉冲以及仅0.007%的LED工作周期实现,使得DarkLight LED几乎和“关断”状态的LED什么分别。
    研究人员指出,DarkLight拓展了VLC的适用场景,因为它本来只是VLC链路可能无缝切换的某种特殊模式。这种模式让以光为基础的通讯途径始终开启,而无论实际的光照亮度如何。有趣的是,DarkLight还可根据环境光调整其LED工作周期,使其得以在最大周期下作业,同时保持让人眼无法察觉的亮度。
 
    研究人员还着眼于接收器如何同时从多个LED发射的光脉冲中译码位,以及根据每个LED用于编码数据的时隙组合,在不同的LED中差异化多个同步的位串流。接下来,研究人员希望提高DarkLight的数据速率和范围,进一步探索更高阶的LED和光电二极管,以便找出DarkLight的最终极限。研究人员甚至考虑更先进的驱动电路设计,例如脉冲成形技术,可用于产生较短但更高的光脉冲。此外,这种新的VLC编码机制也适用于IR,为人眼的安全降低IR能量,而这也是研究人员未来要研究的方向之一。
 
    2 植物蓝光反应的初始过程被查明
    蓝光受体隐花色素控制的生理响应
    隐花色素蓝光响应的控制模式
 
    10月21日,由日本理化学研究所、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校、韩国全南大学等组成的国际共同研究小组宣布,查明了植物蓝光响应的初期过程。据指,植物细胞核内存在的蓝光受体“隐花色素”在接受蓝光后会通过“二聚体化”激活,而BIC1蛋白质会阻碍二聚体化,调节隐花色素的活性。对植物而言,光不仅是光合作用的能量源,而且还是用来探知周围光环境的信息源,使多个光受体不断得到进化。其中,隐花色素就是一种重要的光受体,控制着植物的众多蓝光响应,比如脱黄化(使黄化的子叶以及变成豆芽状的植物恢原)、花芽形成、避阴反应(伸长茎部,向更好的光环境生长)等。
 
    隐花色素有CRY1和CRY2两种,在接受蓝光被激活后会控制多种基因的表达。但蓝光使隐花色素激活的分子机制至今未能查明。另外,脱敏作用(在持续的光刺激下,原有的反应消失)机制也一样,以前只知道CRY2被激活后会迅速分解,但CRY1和CRY2共同的脱敏作用机制一直未能查明。此次研究使用拟南芥的全长cDNA过量表达系统“Thaliana FOX Line”,对蓝光响应低的变异体实施了筛查。结果发现了对隐花色素信号传导起抑制性作用的“BIC1(Blue light Inhibitor of Cryptochrome1)基因”。BIC1与隐花色素结合后,会完全阻碍隐花色素磷酸化以及隐花色素控制的多种基因表达控制等与隐花色素信号传导相关的反应。
 
    另外,CRY2接受蓝光后会“二聚体化”。二聚体化的CRY2在受到磷酸化后,会与信号传导因子SPA1及CIB1结合,控制多种基因的表达,诱导与蓝光相应的形态变化(蓝光响应)。而BIC1阻碍了CRY2的二聚体化形成。这些结果表明,依存于蓝光的二聚体化形成是承担隐花色素初期反应的重要过程,而BIC1通过阻碍隐花色素的二聚体化,在之后抑制了隐花色素的磷酸化等一系列的反应。隐花色素控制着各种农作物的重要性状,因此此次研究有望在今后为作物量的生物质性增收等做出贡献。
 利用细菌制造光源或许很快将成为可能。来自英国纽卡斯尔大学的一组学生正尝试将电子工程学和合成生物学结合起来,以创造“电子—生物”电路。
    这些学生将经过基因改造的发光大肠杆菌转变成类似于灯泡的东西。当细菌经历来自微型微生物燃料电池(一种通过利用细菌活动产生的电能充当电池的设备)的热应力时,这种灯泡便会打开。该项目在日前于美国波士顿举行的国际基因工程机器设计大赛(iGEM)上亮相。
 
    该团队设计了当被引入电流或42℃的热源时因一个荧光基因的表达增强而发光的大肠杆菌。他们还设计了将灯泡和电源连接在一起的电路,以期创建能像乐高积木一样很容易组合起来的装备。
 
    尽管他们无法在最后一轮的测试中让燃料电池激活灯泡,但团队成员Ollie Burton表示,其主要目标是创建一个工具箱,以鼓励其他人基于该想法继续开展研究。
 
    “我们做的所有事情都是开源的。”Burton表示,“它更关乎在我们设定的基础上其他人能够做什么,而不是我们自己设计出任何变革性的东西。”
 
    在弗吉尼亚州诺福克经营一家DIY实验室的合成生物学家Jameson Dungan认为,该项目“就像我们首次从真空管过渡到晶体管。晶体管做了和真空管相同的事情,只是以不同的方式。这就像生物部件重建了电气部件的功能一样。”
 
    生物黑客和DIY科学家一直在倡导开源研究的想法。就iGEM本身而言,它还促进了实验室之间的交流,并且将建立一个标准化、可兼容的“零件”(DNA序列)数据库,以供各团队在试验中使用。
 
    4 色彩度提高了2倍的高彩色LED
 
    西铁城电子株式会社于10月20日发布公告称,开发出了照明LED的第二代CITILED Vivid系列高彩色LED产品,它比第一代产品色彩度提高了2倍,它们将在10月27日开始举行的“2016香港国际照明展”上进行展出,并预计在2017年春天进行量产。
    关于第二代新产品、推出了2种追求色彩度的系列、客户可以根据自己的目的以及需求进行选择。
 
    CITILED Vivid系列Brilliant Type更适用于展示区等用射灯,CITILED Vivid系列Natural Type更适用于空间照明
 
    对于颜色鲜艳重视以店铺照明,美术馆,摄影棚为首,并伴随着彩度的提升,明暗反差的提高纸面文字也能变的清晰。因此图书馆和学校等教育机构也非常适用。今后作为COBLED的先驱者、创造出光的新价值。
    CITILED Vivid系列Brilliant Type光的彩度提高,实物的颜色能更加鲜艳漂亮。Vivid系列和一般LED照明对比、全部光色的彩度⊿C*ab※2值都有增加,能使物体表现出比本来的颜色更加的鲜艳。关于这次开发的Brilliant类型、根据荧光粉材料的配比调整、在保持全体的平衡时,提高了原本彩度较低的红色和绿色,因此实现了鲜艳度2倍提升。能表现出细致的美观,最适用于店铺展示和美术馆等的射灯照明
 
    CITILED Vivid系列Natural Type,在维持目前Vivid系列的⊿C*ab值(彩度)的同时、既突出被照物鲜艳程度、又调整了彩度的平衡,使感官上很自然的产品。
 
    5 一流标准尺寸的7070大功率LED
 
    LED照明组件制造商Plessey宣布推出其新的7070大功率LED系列。PLW7070产品充分利用了其专有的硅基氮化镓MaGIC技术,并提供业界一流的标准大功率LED封装尺寸,扩充了现有的i2LED大功率产品系列。
    Plessey新款7070系列LED为苛刻环境中的照明应用提供高功率和改进热性能,并显著降低现有解决方案的成本。其主要特性和优势是采用定制的氮化铝陶瓷透镜封装,其低热阻,小于2°CW-1。
 
    6 光纤拉丝塔用紫外LED光固化系统
 
    由复旦大学团队研发的光纤拉丝塔用高效紫外LED光固化系统完成了技术上的创新突破,仅需原本五分之一的能耗,就能实现高一半的光纤生产速度。据介绍,绝大部分的光固化油墨经该系统的照射,短短几秒就能固化。如此高功率密度、低能耗的创新技术将使光纤行业的生产制造实现飞跃发展。
    紫外LED光固化系统最突出的优势是耗能低。较之于传统的微波中压汞灯动辄6000多瓦的高耗能,由紫外LED组成的线光源仅需消耗1200瓦,节省了80%能耗。微波中压汞灯是过去通常用于光纤拉丝塔的固化装置。
 
    在制造光纤过程中,当光纤被拉成细丝后,需要在其表面涂覆一层保护性质的油墨材料并进行固化,通俗地说就是使涂料由液态变成固态。印刷、汽车、电子、家具等行业的生产,都少不了这一环节。紫外光固化是最常见的快速固化工艺,对紫外光波段敏感的涂料经相应光源照射后就能够实现固化。

 
该研发团队为此采用紫外LED光源研发出更为高效的紫外光固化系统,除降低能耗外,传统设备只有6000小时的寿命,这套系统则将使用寿命延长到了30000小时。经过一年多持续运行,几乎没有光衰,光电参数依然保持出厂状态。
 
    根据光谱显示,紫外LED在针对光纤油墨固化的365至385纳米波段上,能量非常集中,相比于中压汞灯,对固化更为有利。据介绍,这套紫外LED光固化系统不仅能完全取代传统的微波中压汞灯,与现有的同类产品相比,在多方面实现了技术上的突破与创新。
 
    该系统由光纤固化炉、驱动电源和冷却系统三个部分组合而成,光纤固化炉是技术的核心所在,而这其中的LED光源又是整套系统最为关键的部分。三年间,这套针对光纤拉丝塔的紫外LED光固化系统最高封装功率密度被该研发团队从200瓦每平方厘米提升至700瓦每平方厘米。
 
    此外,行业常见的紫外LED芯片最高只能经受1安培每平方毫米的电流密度,经过特别设计定制的LED芯片则能将这个承受上限提高到4.5安培每平方毫米。另一大技术创新亮点则是高效的紫外光折射和反射系统。这套光学系统包含了精心设计的透镜和反射器,能够将光源发出的紫外光汇聚到圆柱轴心,增强轴心的辐射照度,降低光学损耗,从而提高拉丝固化的速度。
 
责任编辑:JRT来源:中国之光网     
 
 

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