《光电子光源》PPT课件

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1、第二章电光源光是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分2.1光的本质2.1光的本质电磁波:可见光部分的波长范围为380~780nm.由单一波长组成的光称为单色光,不同的单色光有不同的颜色.630～780600～630565～600500～565435～500380～4351nm(纳米)=10-9m(米)波长比红色光更长的电磁波部分780nm~10６nm(1mm),称为红外辐射(红外光,IR).再长为无线电波红外光主要产生热效应(红外加热).2.1光的本质另一个光的本质是光子,是一个个量子化的光子的传播.光子的不同频率对应于不同的颜色.光子的频率

2、和电磁波的波长具有对应关系.光子频率和电磁波波长之间的关系式:λ=c/νλ:电磁波波长,ν:光子频率其中:光速C＝3x108m/s2.1光的本质相同频率的光子在不同的媒质中对应不同的波长(颜色)光子的频率越高,能量越高Q＝hν(Q为光子能量h为普朗克常数=6.6x10-34焦尔秒,ν为光子频率）光具有波粒二象性波动性:λ＝c/ν解释偏振,干涉,衍射等现象微粒性:Q＝hν解释光化学,光电效应等现象2.1光的本质波长比紫光更短的部分(1nm～380nm)称为紫外辐射,(紫外光UV).紫外光主要产生化学效应(光化学反应,皮肤病治疗,晒色效应,诱昆

3、虫,杀菌).紫外光谱分区:380-315nm为UV-A,315-280nm为UV-B;280-100nm为UV-C.小于315nm的紫外光谱会产生红斑和灭菌两种特殊辐射现象,在297nm处红斑辐射效果最大;在260nm处灭菌辐射效果最大.2.1光的本质热辐射物体被加热到高温时产生的光辐射称为热辐射,辐射出来的能量是连续波谱.2.2光的发射光发射在光源中的应用热辐射~白炽灯/卤钨灯荧光~荧光灯/节能灯/荧光汞灯低气压放电~荧光灯/节能灯/低压钠灯/电磁感应灯高气压放电~高压汞灯/高压钠灯/金卤灯/超高压汞灯2.2光的发射气体放电(1)低气压放

4、电~气体压力近似于0.01大气压时的电离放电.电离产生~电子碰撞产生等离子体放电性质~弧光放电放电谱~线状谱汞：253.7nm钠：589.3nm2.2光的发射气体放电(2)高气压放电~气体压力为1个到几十个大气压时的电离放电;电离产生~电子碰撞产生等离子体;放电性质~辉光到弧光放电;启动放电较困难；放电谱~线状谱.2.2光的发射荧光发光材料受紫外光、电子束、可见光的激发而发光.紫外激发荧光粉(光致发光):用于荧光灯管等.电子束激发荧光粉(阴极发光):用于显像管等.2.2光的发射选择性辐射体产生的线光谱例如:气体放电灯场致发光某些材料(荧光粉

5、)在电场中直接把电磁场能转化为光能.粉质场致发光屏:如平面显示器(ELP)场致发光膜:如数字指示器(FEL)2.2光的发射半导体发光半导体p-n结发光二极管(LED),具有低压,耐振,长寿,高效等特点,有红,绿,蓝,琥珀,白等色.2.2光的发射近代照明光源主要采用电光源（即将电能转换为光能的光源），一般分为热辐射光源、气体放电光源和半导体光源三大类。一、电光源发展简史1802年英国科学家HumphryDavy显示了白炽现象1879年美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯1906年研制成功高压汞灯,1930年应用于照明1938年荧光灯问世60年代

6、金属卤化物灯研制成功70年代发明了铝酸盐系列三基色荧光粉1979年PHILIPS发明了第一只节能灯二、电光源种类固体发光光源包括场致发光灯、半导体发光器件、热辐射光源（白炽灯、卤钨灯）气体放电发光光源包括辉光放电灯(氖灯、霓虹灯)和弧光放电灯[低压气放电灯(荧光灯、紧凑型荧光灯、低压钠灯)高气压放电灯(高压汞灯、高压钠灯高压氙灯、金属卤化物灯）三、选择与设计光源基本要素光通量照度色温显色性光效、眩光电磁干扰、电磁噪声平均寿命亮度对比概念光通量：光源每秒钟发出的可见光量之总和，简单说就是发光量。单位：流明（lm）照度：单位面积内入射的光通量，

7、也就是光通量除以面积所得到的值。单位：勒克司（lm），照度分为水平照度和垂直照度。水平照度为光通量入射水平表面的照度，垂直照度为光通量入射到垂直表面的照度。垂直照度≥1000lux色温：以绝对温度K来表示，即将一标准黑体加热，湿度升高以一定程度时颜色开始由深红—浅红—橙黄—白—蓝，逐渐改变，某光源一黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对湿度称为该光源之色温。色温在3000K以下，光色偏红给人以温暖的感觉：色温超过6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感觉，色温在4000K左右，人在此色调下，无特别明显的视觉心理效果，故称为“中性”色温。采用低色

8、温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，