光源基礎(chǔ)知識(shí)

1、光源基礎(chǔ),研發(fā)中心 龍慶文 2009.02.14,主要內(nèi)容,一　光源的定義二　光源的光色特性與電氣特性三　光源的分類與對(duì)比四　光源的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)五　光源的光色標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量六 LED光源簡(jiǎn)介,一　光源的定義,定義：什么叫光源　通俗的講就是能自身發(fā)光的物體就是光源 ．廣義上講所有的物體都是光源，但我們通常所說的光源主要是指可見光波段的光源，即380nm到760nm的照明光源．但有時(shí)也會(huì)用到特殊

2、光源如紅外光源和紫外光源,二 光源的光色特性與電氣特性,（一）光源的光度學(xué)特性?。薄」馔浚啤」馔浚汗庠丛趩挝粫r(shí)間內(nèi)所發(fā)出的光量稱為光　　　　　　　　　　　　　　　源的光通量，通常用Ｆ來表示，單位為lm（流明）　２　光強(qiáng)度Ｉ　光強(qiáng)度：光源在給定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量．光強(qiáng)的單位是cd（坎德拉）?。场」獬錾涠龋秃凸庹斩龋?出射度：光源上每個(gè)單位面積向半個(gè)空間內(nèi)發(fā)出的光通量。 照度：表面被照明程度的量，，

3、它表示每個(gè)單位面積上受到的光通量。,4 光亮度 光亮度：光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光強(qiáng)與發(fā)光面在該方向上投影表面積之比，坎德拉每平方米（cd/m2, ） ，尼 特（nt）是舊的亮度單位名稱，現(xiàn)已廢除不用。 5 光 效 光效：光源所發(fā)出的總光通量與該光源所消耗的電功率（瓦）的比值 6 平均壽命 平均壽命：指一批光源，當(dāng)其中有50%的光源損壞不亮?xí)r所燃點(diǎn)的小時(shí)數(shù),（二）光源的色度學(xué)特性,色

4、度學(xué)是色彩混合的定量科學(xué) ，它主要包括：色溫、顯示性指數(shù) 1 色溫 色溫：當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，黑體的溫度就稱為該光源的色溫，用絕對(duì)溫度K（kelvim）表示。 2 顯色性指數(shù) 顯色性指數(shù)：我們把光源對(duì)物體真實(shí)顏色的呈現(xiàn)程度稱為光源的顯色性。為了對(duì)光源的顯色性進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)，引入顯色指數(shù)的概念。以標(biāo)準(zhǔn)光源為準(zhǔn)，將其顯色指數(shù)定為100，其余光源的顯色指數(shù)均低于100。顯色指數(shù)用Ra

5、表示，Ra值越大，光源的顯色性越好,（三）光源的電氣特性,在測(cè)量光源的光學(xué)特性的同時(shí)常常要求測(cè)定光源的電氣特性，如測(cè)定光源的光效時(shí)，除了要測(cè)出燈的光通量之外，還要測(cè)出輸 入到 光源的中所消耗的電功。不同類的光源，它的電特性也不相司。白熾燈，它的電功率實(shí)際上就是它的電流和電壓的乘積。 而對(duì)于電體放電燈，它有負(fù)阻性特性。所以一定要與鎮(zhèn)流器配合使用，同樣對(duì)于LED燈來說由于LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間 。所以要配備合適的

6、開關(guān)電源。由于二極管的伏安特，通常都是用穩(wěn)流開并源來驅(qū)動(dòng)。,三 光源的分類與對(duì)比,（1）目前光源可以分為三大類：（1）白熾燈；（2）氣體放電燈；（3）LED燈（一） 白熾燈-燈絲發(fā)光,（二） 氣體放電燈（三）LED燈 LED包括：普通LED，OLED，場(chǎng)致發(fā)光LED（2） 各類光源之間的光色特性對(duì)比,四　光源的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)光源好壞的標(biāo)準(zhǔn) (1)光效 (2)壽命 (3)色表:

7、人眼直接觀察光源時(shí)所看到的顏色，稱為光源 的色表 (4)顯色性,五 光源的光色標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量,(一)光源的標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) 目前國(guó)際上通用的光源標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是CIE 1931 xyz系統(tǒng).其色度圖如下:,(二) 三原色 三原色是紅、綠、藍(lán)三種色光。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)照明委員會(huì)（CIE）1931年規(guī)定這三種色光的波長(zhǎng)是： 　　紅色光（R）：700nm 　　綠色光（G）：546.1nm 　　藍(lán)色光（B）：435.8nm,(三)四

8、種標(biāo)準(zhǔn)光源照明體 標(biāo)準(zhǔn)照明體 A ：代表完全輻射體在 2856K 發(fā)出的光（ X0=109.87 ， Y0=100.00 ， Z0=35.59 ） 標(biāo)準(zhǔn)照明體 B ：代表相關(guān)色溫約為 4874K 的直射陽(yáng)光（ X0=99.09 ， Y0=100.00 ， Z0=85.32 ） 標(biāo)準(zhǔn)照明體 C ：代表相關(guān)色溫大約為 6774K 的平均日光，光色近似陰天天空的日光 （ X0=98.07 ， Y0=100.00 ， Z

9、0=118.18 ） 標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65 ：代表相關(guān)色溫大約為 6504K 的日光（ X0=95.05 ， Y0=100.00 ， Z0=108.91 ）,標(biāo)準(zhǔn)照明體 D ：代表標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65 以外的其它日光。,(四) 三種標(biāo)準(zhǔn)光源,標(biāo)準(zhǔn)光源 A ： 色溫為 2856K 的充氣螺旋鎢絲燈，其光色偏黃。標(biāo)準(zhǔn)光源 B ： 色溫為 4874K ，由 A 光源加罩 B 型 D-G 液體濾光器組成。光色相當(dāng) 于中午日

10、光。標(biāo)準(zhǔn)光源 C ： 色溫為 6774K ，由 A 光源加罩 C 型 D-G 液體濾光器組成，光色相當(dāng) 于有云的天空光。,(五) 光色特性的測(cè)量,1 光譜儀2 照度計(jì)3 光強(qiáng)測(cè)試儀,六 LED光源,(一) 發(fā)光原理 LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫 ,核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中

11、，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光 .,(2) LED光源的特點(diǎn) 1 . 電壓： LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。 2. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80% 3. 適用性：很小，每個(gè)單元 LED小片是3-5m

12、m的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 4. 穩(wěn)定性： 10萬小時(shí)，光衰為初始的50% 5. 響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)， LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí) 6. 對(duì)環(huán)境污染：無有害金屬汞,7. 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的 LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色