光源基础知识

1、光源基础,研发中心 张天龙 2011.12.14,主要内容,一光源的定义 二光源的光色特性与电气特性 三光源的分类与对比 四光源的性能评价标准 五光源的光色标准与测量 六 LED光源简介,一光源的定义,定义：什么叫光源 通俗的讲就是能自身发光的物体就是光源 广义上讲所有的物体都是光源，但我们通常所说的光源主要是指可见光波段的光源，即380nm到760nm的照明光源但有时也会用到特殊光源如红外光源和紫外光源,二 光源的光色特性与电气特性,（一）光源的光度学特性 光通量 光通量：光源在单位时间内所发出的光量称为光源的光通量，通常用来表示，单位为lm（流明） 光强度 光强度：光源在给定方向的单位立体

2、角内发射的光通量光强的单位是cd（坎德拉） 光出射度和光照度 出射度：光源上每个单位面积向半个空间内发出的光通量。 照度：表面被照明程度的量，它表示每个单位面积上受到的光通量。,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强与发光面在该方向上投影表面积之比，坎德拉每平方米（cd/m2, ） ，尼 特（nt）是旧的亮度单位名称，现已废除不用。 5光 效 光效：光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值 6 平均寿命 平均寿命：指一批光源，当其中有50%的光源损坏不亮时所燃点的小时数,（二）光源的色度学特性,色度学是色彩混合的定量科学 ，它主要包括：色温、显示性指数 1

3、 色温 色温：当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvim）表示。 2 显色性指数 显色性指数：我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。为了对光源的显色性进行定量的评价，引入显色指数的概念。以标准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。显色指数用Ra表示，Ra值越大，光源的显色性越好,（三）光源的电气特性,在测量光源的光学特性的同时常常要求测定光源的电气特性，如测定光源的光效时，除了要测出灯的光通量之外，还要测出输 入到 光源的中所消耗的电功。 不同类的光源，它的电特性也不相司。白炽灯，

4、它的电功率实际上就是它的电流和电压的乘积。 而对于电体放电灯，它有负阻性特性。所以一定要与镇流器配合使用，同样对于LED灯来说由于LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间 。所以要配备合适的开关电源。由于二极管的伏安特，通常都是用稳流开并源来驱动。,三 光源的分类与对比,（1）目前光源可以分为三大类：（1）白炽灯；（2）气体放电灯；（3）LED灯 （一） 白炽灯-灯丝发光,（二） 气体放电灯 （三）LED灯 LED包括：普通LED，OLED，场致发光LED （2） 各类光源之间的光色特性对比,四光源的性能评价标准,评价光源好坏的标准 (1)光效 (2)寿命 (3)色表: 人眼直接观察光源时

5、所看到的颜色，称为光源 的色表 (4)显色性,五 光源的光色标准与测量,(一)光源的标准色度系统 目前国际上通用的光源标准色度系统是CIE 1931 xyz系统.其色度图如下:,(二) 三原色 三原色是红、绿、蓝三种色光。国际标准照明委员会（CIE）1931年规定这三种色光的波长是： 红色光（R）：700nm 绿色光（G）：546.1nm 蓝色光（B）：435.8nm,(三)四种标准光源照明体 标准照明体 A ：代表完全辐射体在 2856K 发出的光（ X0=109.87 ， Y0=100.00 ， Z0=35.59 ） 标准照明体 B ：代表相关色温约为 4874K 的直射阳光（ X0=99

6、.09 ， Y0=100.00 ， Z0=85.32 ） 标准照明体 C ：代表相关色温大约为 6774K 的平均日光，光色近似阴天天空的日光 （ X0=98.07 ， Y0=100.00 ， Z0=118.18 ） 标准照明体 D65 ：代表相关色温大约为 6504K 的日光（ X0=95.05 ， Y0=100.00 ， Z0=108.91 ）,标准照明体 D ：代表标准照明体 D65 以外的其它日光。,(四) 三种标准光源,标准光源 A ： 色温为 2856K 的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄。 标准光源 B ： 色温为 4874K ，由 A 光源加罩 B 型 D-G 液体滤光器组成。光色相

7、当 于中午日光。 标准光源 C ： 色温为 6774K ，由 A 光源加罩 C 型 D-G 液体滤光器组成，光色相当 于有云的天空光。,(五) 光色特性的测量,1 光谱仪 2 照度计 3 光强测试仪,六 LED光源,(一) 发光原理 LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写 ,核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光 .,(2) LED

8、光源的特点 1 . 电压： LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80% 3. 适用性：很小，每个单元 LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 4. 稳定性： 10万小时，光衰为初始的50% 5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级， LED灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染：无有害金属汞,7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8.价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽