光源与光源技术基础Word格式文档下载.docx

1、（3）光化学效应光的化学效应就是物质吸收光能产生化学或物理反应。对于人类的生存来说，最重要的就是植物叶绿素的光合作用。其他，如胶片的感光、各种涂料的表面光致固化也是重要的应用。（4）光的传播特性光致发光是某些物质在一定的光的照射下，发出另一波长的光的现象。这一效应在某些电光源中应用较多，如荧光灯中荧光粉受到汞放电发出的253.7nm紫外线照射后发出可见光。3.光度量及单位光源与照明技术中，为了对光进行定量测量和研究，规定了一系列光的量和单位。由于人眼的视觉不仅与光的能量大小有关，还与光的波长有关，所以必须采用以光产生的视觉强度为基础的物理量。我们把以视觉效果作为评价光辐射的理论称为光度学。光度

2、学的计量单位称光度量。（1） 光源辐射的能量包括紫外、可见、红外能量。不同的光源，光谱能量分布也不同。由于人眼对各种不同波长的视觉灵敏度不同，故不能直接用光源的辐射能量（W）来衡量光能的大小。必须用人眼对光的相对感觉量为基准，这个量就称光通量，单位是流明，符号lm。但在国际单位制中，光度学的基本单位是坎德拉。流明是导出单位。流明的定义是：具有均匀光强度1坎德拉（cd）的均匀发光点光源，它发出的总光通量就是4lm。表1-2列出几种常见光源的额定光通量。表1-2 常见光源的额定光通量类型和功率（W）光通量（lm）普通白炽灯 15110直管形荧光灯（日光色）15560普通白炽灯 25220直管形荧光

3、灯（日光色）20960普通白炽灯 1001250直管形荧光灯（日光色）4002400高压汞灯（外镇流）40020000金属卤化物灯（坑钠）36000高压汞灯 400442002. 光效发光效率简称光效。光效就是灯每消耗1瓦电能所发出的光通量，即总称光通量与光功率之比。单位是流明/瓦（lm/W）。下面列出常见光源的光效。真空普通灯泡的光效约为78 lm/W充气普通灯泡的光效约为1013 lm/W高色温卤钨灯泡的光效约为2628 lm/W日光色荧光灯泡的光效约为4065 lm/W三基色荧光灯泡的光效约为6085 lm/W荧光高压汞灯泡的光效约为4060 lm/W超高压氙灯泡的光效约为3035 lm

4、/W高压钠灯泡的光效约为90120 lm/W金属卤化物灯泡的光效约为70100 lm/W理论计算表明，1W能量如果全部转变为视见函数最高的555nm波长的时光，光效可达680lm/W。3. 光强度光通量是说明光源向各方向上发出的光的总量。但是，不同光源的光通量在空间各方向的分布也不是各向均匀的。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，照明设计时只知道光源的总光通量是不够的，还必须了解光通量在空间的分布状况。表示光通量在空间密度的量称发光强度。光源在某一方向的光强度就是该方向单位立体角内的光通量值。光强度的单位是坎德拉，符号（cd）。若一个均匀发光体在

5、1球面度（sr）的立体角内均匀发射1 lm的光通量，在该方向的光强度就是1cd。由于发光强度是光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量，所以如果光源在给定方向上的发光轻度为1cd，则光源在该方向上1sr的立体角内辐射的光通量为1 lm。因此：1 lm1cd sr（光强的旧单位为“蜡烛”。1948年国际计量大会决定采用铂凝固点黑体做基准后，改为坎德拉。）光源在各方向的光通分布情况，如用坐标表示，便是该光源的光强分布曲线。光源装入某种灯具后，它的光通量分布也随之变化，用坐标表示便是该灯具的光强分布曲线。4. 光照度光照度是指被光照射的平面上，单位面积所接收的光通量数值。即某以平面，被光照亮的程度。

6、照度的单位是勒克斯（lx）。1 lx等于1lm均匀分布在lm2的表面上所产生的照度。图1-6为照度定义的示意图。1lx照度很低，仅能大致分辨周围物体。表1-3列出日常情况下的照度值。图1-6 光照度定义示意图表1-3 常见情况下照度值光照情况照度值（lx）夏日阳光直射下10000040W 普通白炽灯下（lm）30白天室外（无直射阳光）1000一般阅读时300500白天室外100500工作场合下5050040W 荧光灯下300夜晚满月地面上0.2有时，我们见到照度的另一单位，英尺-烛光（ftcd）。1 ftcd表示1lm均匀分布在1（ft）2上所产生的照度。所以，1 ftcd=1lm/1（ft）

7、2。勒克斯和英尺-烛光之间的关系为：1lx=0.0929ftcd1 ftcd=10.76lx照度是各类照明应用的主要参量之一。如彩色电视演播，照度为15001600lx较为适当，低于此值可看出可见的图像，但细节较差；高于此值是不必要的浪费。5. 发光亮度有些光源的发光表面很亮（如白炽灯丝），有的表面亮度较低（如荧光灯表面）。所以，发光亮度就是表征光源发光表面明亮程度的量。亮度高低还与该发光表面在与视线垂直方向上的投影面积大小有关。如果光强不变，发光面投影面积小，亮度越高，发光面投影面积越大，则亮度越低。亮度的单位为坎/平方米（cd/m2）。其定义是光源表面一点处的面元在给定方向上发光强度除以该

8、面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。表1-7为亮度定义的示意图。图1-7 发光亮度定义示意图表1-4为常见发光体的亮度值。光源发光体的表面亮度主要与光学设计有关。一般来说，光强一定时，发光体越小亮度越高，较接近点光源，对光学系统的设计有利，可以使用光学系统有效高的效率。表1-4 常见的发光体的亮度值光源亮度值（cd/m2）太阳表面1.47109充气白炽灯灯丝4.5106阳光直射下的白色表面30000300014.色度量及单位（1）光源的光色和显色性光源除了要求发光效率高之外，还要球其具有的良好的光色。光源的光色包括两方面，一是人眼观看光源所发出光的颜色，称为广园东色表；二是光源照到物体上

9、后被照表面显现出来的颜色，称为光源所发出光的颜色性。荧光灯及其他气体放电灯的广泛使用，使用色表面在不同的光源照射下显现出颜色不同的问题更为突出。由于人类长期在日光下生活，习惯了日光的光谱成分和能量分布为基准来分辨颜色（图1-8），所以在显色性比较中，用日光或以日光很接近的人工光源做标准，其显色性最好。典型官员的光谱能量分布如图1-9所示。某物体受某光源照射的效果与标准光源想接近，其显色性最好。典型光源的光谱显色指数高；反之，物体受照后颜色失真，则认为光源的显色性很差，显色指数低。荧光高压汞灯的光谱成分虽然与日光相近，但它的光谱能量分布与日光相差很大，如图1-9，青、蓝、绿光多而红光很少，被照物

10、呈青灰色，显色性差。白炽灯的光谱能量分布曲线是连续的，偏重于长波，如图1-9，使其色表偏黄红色，显色性较好。（2） 色温和相关色温黑体辐射是建立在热辐射基础上，黑体是假定吸收系数和辐射系数均为1的假想辐射体。这就是说，在同样的温度时，黑体的辐射和白炽灯辐射体的光能量分布均为连续光谱。光源的光色常用色温表示。在黑体辐射中，黑体的温度不同，发出的光色也不同。光源发出的光色与黑体在某一温度下所发出的光色相同，则这时黑体的温度就称为光源的色温。多数气体放电光源的光谱能量分布呈线状光谱，即在有的波长上，灯有辐射能量，而在另一些波长上，灯没有辐射能量。这种情况下，才引入相关色温的概念。气体放电光源的光色与

11、黑体在某一温度时的光色最接近时，黑体的温度就称为该气体放电光源的相关色温。色温度值采用开氏温标（K）为单位。它以绝对零度为起点，它以摄氏温标的关系为：1K=273oC无论何种光源，在测定其光谱能量分布后，就可以计算出三色刺激值X，Y，Z（或者直接用光电色度计测X,Y,Z），从而计算光源的色坐标x,y和u,v，在从图表上查出光源的（相关）色温。（3） 显色指数光源的显色性是指光源能否正确地显现物体颜色的性能。光源显色变准，便是在该物体在日光下所呈现出颜色。光源的光谱能量分布决定了光源的显色性。日光、白炽光源都是连续光谱，因而具有与日光、白炽光源相似的连续光谱的光源都有较好的显色性。为了对光源的显

12、色性进行定量比较，引入显色指数的概念。一般用日光和极近似日光光谱的人工光源作为标准光源，以显色指数最高为100表示。绝大数人工光源的显色指数值低于100. 为了准确的测定光源的显色指数，国际照明委员会（cie）于1965年制定了显色性能测试方法。该方法用了8个标准的颜色样品在标准光源和待测光源照射时产生色差，算出每一颜色样品的显色指数，称为特殊显色指数。即，如果在待测光源照射下，某一标准颜色样品在与标准光源照射时颜色无变化，则待测光源在这一颜色的特殊显色指数为100.如果上述情况下，标准颜色样品在两者比较产生了差别，则待测光源对该颜色的特殊显色指数值就小于100.这样，就可以得到待测光源的8个

13、特殊显色指数。光源的一般显色指数（又称综合显色指数），是8个特殊显色指数的算术平均值，用符号Ra表示。Ra值越接近100，则光源的显色指数越好。以下是常见源的一般显色指数值。常用光源的一般显色指数值 光源种类Ra白炽灯97-99金属卤化物灯55-90氙气灯95-97高压钠灯30-50荧光灯65-8021-236. 电光源的分类。电光源品种很多，按照工作原理不同可分为固体发光源和气体放电发光源两大类。分类见下图电光源热辐射光源普通白炽灯真空白炽灯充气白炽灯 卤钨灯气体放电发光源辉光放电灯氖气灯、霓虹灯弧光放电灯低气压灯光致发光源（光源低压钠灯高气压灯高压汞灯、荧光高压汞灯高压氙灯碳弧灯光致发光光源（荧光）电致发光光源场致发光（EL）灯半导体发光（LED）灯