光源與光源技術(shù)基礎(chǔ)

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1、光源與光源技術(shù)基礎(chǔ)光的本質(zhì)1.光是電磁波電磁波長(zhǎng)波段是通訊用無(wú)線電波，波長(zhǎng)范圍在幾十千米至幾毫米。2．可見(jiàn)光譜人眼可見(jiàn)的光譜范圍約在380～780納米（nm）之間。1nm﹦10-6nm﹦10-9m波長(zhǎng)較短的約在380～420nm的可見(jiàn)光，人的視覺(jué)感到它是紫色的，波長(zhǎng)再長(zhǎng)些的380～106nm，這一段人眼看不到的紅外線，或稱為紅外輻射。人的視覺(jué)中的“色覺(jué)”實(shí)際上只是可見(jiàn)光譜中波長(zhǎng)不同的光被人感覺(jué)到不同的光色。因而，不同的光色或顏色的本質(zhì)，只是光的波長(zhǎng)有所不同而已。由單一波長(zhǎng)組成的光稱為單色光。實(shí)際上，嚴(yán)格的單色光

2、幾乎是不存在。所有的自然光源如太陽(yáng)、月亮，或人工光源所發(fā)出的光，其光譜都具有叫寬廣的頻譜，只是在不同的波段，它的輻射能量不同而已。只有激光光源發(fā)出的光譜才窄得接近于單色光譜。光是能量的一種形態(tài)。光輻射也可以像其他能量可以互相轉(zhuǎn)換一樣，可以變?yōu)闊崮?，電能，化學(xué)能等。(1)熱效應(yīng)光產(chǎn)生熱效應(yīng)最明顯的就是紅外線，這已為大家熟知。大功率照明裝置工作時(shí)產(chǎn)生大量的傳到熱和紅外線，紅外線被周?chē)矬w和空氣吸收變成熱能。(2)光電效應(yīng)光電效應(yīng)是在某些在一定波長(zhǎng)的光照下發(fā)射電子或物質(zhì)中電子的遷移。如光電管、硅光電池。光電效應(yīng)器件最

3、重要的用途之一，就是在現(xiàn)代測(cè)光儀器中作為光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的主要傳感元件。(3)光化學(xué)效應(yīng)光的化學(xué)效應(yīng)就是物質(zhì)吸收光能產(chǎn)生化學(xué)或物理反應(yīng)。對(duì)于人類(lèi)的生存來(lái)說(shuō)，最重要的就是植物葉綠素的光合作用。其他，如膠片的感光、各種涂料的表面光致固化也是重要的應(yīng)用。(4)光的傳播特性光致發(fā)光是某些物質(zhì)在一定的光的照射下，發(fā)出另一波長(zhǎng)的光的現(xiàn)象。這一效應(yīng)在某些電光源中應(yīng)用較多，如熒光燈中熒光粉受到汞放電發(fā)出的253.7nm紫外線照射后發(fā)出可見(jiàn)光。3.光度量及單位光源與照明技術(shù)中，為了對(duì)光進(jìn)行定量測(cè)量和研究，規(guī)定了一系列光的量和單

4、位。由于人眼的視覺(jué)不僅與光的能量大小有關(guān)，還與光的波長(zhǎng)有關(guān)，所以必須采用以光產(chǎn)生的視覺(jué)強(qiáng)度為基礎(chǔ)的物理量。我們把以視覺(jué)效果作為評(píng)價(jià)光輻射的理論稱為光度學(xué)。光度學(xué)的計(jì)量單位稱光度量。（1）光源輻射的能量包括紫外、可見(jiàn)、紅外能量。不同的光源，光譜能量分布也不同。由于人眼對(duì)各種不同波長(zhǎng)的視覺(jué)靈敏度不同，故不能直接用光源的輻射能量（W）來(lái)衡量光能的大小。必須用人眼對(duì)光的相對(duì)感覺(jué)量為基準(zhǔn)，這個(gè)量就稱光通量，單位是流明，符號(hào)lm。但在國(guó)際單位制中，光度學(xué)的基本單位是坎德拉。流明是導(dǎo)出單位。流明的定義是：具有均勻光強(qiáng)度1坎德

5、拉（cd）的均勻發(fā)光點(diǎn)光源，它發(fā)出的總光通量就是4πl(wèi)m。表1-2列出幾種常見(jiàn)光源的額定光通量。表1-2常見(jiàn)光源的額定光通量類(lèi)型和功率（W）光通量（lm）類(lèi)型和功率（W）光通量（lm）普通白熾燈15110直管形熒光燈（日光色）15560普通白熾燈25220直管形熒光燈（日光色）20960普通白熾燈1001250直管形熒光燈（日光色）4002400高壓汞燈（外鎮(zhèn)流）40020000金屬鹵化物燈（坑鈉）36000高壓汞燈40044200　　1.光效發(fā)光效率簡(jiǎn)稱光效。光效就是燈每消耗1瓦電能所發(fā)出的光通量，即總稱光通

6、量與光功率之比。單位是流明/瓦（lm/W）。下面列出常見(jiàn)光源的光效。真空普通燈泡的光效約為7~8lm/W充氣普通燈泡的光效約為10~13lm/W高色溫鹵鎢燈泡的光效約為26~28lm/W日光色熒光燈泡的光效約為40~65lm/W三基色熒光燈泡的光效約為60~85lm/W熒光高壓汞燈泡的光效約為40~60lm/W超高壓氙燈泡的光效約為30~35lm/W高壓鈉燈泡的光效約為90~120lm/W金屬鹵化物燈泡的光效約為70~100lm/W理論計(jì)算表明，1W能量如果全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐曇?jiàn)函數(shù)最高的555nm波長(zhǎng)的時(shí)光，光效可達(dá)

7、680lm/W。2.光強(qiáng)度光通量是說(shuō)明光源向各方向上發(fā)出的光的總量。但是，不同光源的光通量在空間各方向的分布也不是各向均勻的。有的方向亮些，有的方向暗些。亮的方向上，光通量密度大，暗的方向上光通量密度小。因而，照明設(shè)計(jì)時(shí)只知道光源的總光通量是不夠的，還必須了解光通量在空間的分布狀況。表示光通量在空間密度的量稱發(fā)光強(qiáng)度。光源在某一方向的光強(qiáng)度就是該方向單位立體角內(nèi)的光通量值。光強(qiáng)度的單位是坎德拉，符號(hào)（cd）。若一個(gè)均勻發(fā)光體在1球面度（sr）的立體角內(nèi)均勻發(fā)射1lm的光通量，在該方向的光強(qiáng)度就是1cd。由于發(fā)光

8、強(qiáng)度是光源在給定方向上單位立體角內(nèi)輻射的光通量，所以如果光源在給定方向上的發(fā)光輕度為1cd，則光源在該方向上1sr的立體角內(nèi)輻射的光通量為1lm。因此：1lm＝1cd?sr（光強(qiáng)的舊單位為“蠟燭”。1948年國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用鉑凝固點(diǎn)黑體做基準(zhǔn)后，改為坎德拉。）光源在各方向的光通分布情況，如用坐標(biāo)表示，便是該光源的光強(qiáng)分布曲線。光源裝入某種燈具后，它的光通量分布也隨之變化，用坐標(biāo)表示