三. 光源的参量
1. 技术参量
• 光通量
F(lm)
• 功率
P(w)
• 寿命
H(hrs)
全寿命 从亮到熄 有效寿命 F衰减到初始值的一定比例
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2. 运行参量 • 光效 η(lm/w) 每单位输入功率产生的光通量
780
Km 380 PV ()d Pin
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3. 光学波段
• 可见光区 380～780 nm
• 红外光
近红外区 780～1500 nm 中红外区 1500～1×10 4 nm 远红外区 1×10 4～1×10 6 nm
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真空紫外 1～200 nm • 紫外光 远紫外 200～300 nm
直管/环形日光灯
紧凑型节能灯
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五. 光源的应用 1. 照明
体育场照明, 泛光照明……
2. 加热
3. 光化学
照像, 加快化学反应速度……
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4. 光生物
杀菌, 保健, 光合作用……
5. 高科技
模拟室, 光电效应, 军事(夜视仪) LCOS PDP DBD
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30 32
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2. 第二代光源—荧光灯
霓虹灯(Neon lamp)
1910
汞蒸汽放电灯
1930
荧光灯(卤粉)
1935
涂钒酸钇荧光粉灯
1967
细管径荧光灯(T12—T8—T5) 1973
异型荧光灯(CFC)
1977
η
Ra
用于广告
38
差
40
好
65
好
85
好
代替白炽灯
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4.Kirchholf Law
M (,T (,T )
)
1
M (,T (,T )
)
2
f
(,T )
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三、黑体辐射的基本性质
1.黑体的定义： 黑体就是能够在任何温度下将辐射到
锇丝白炽灯
1898
钨丝白炽灯
1907
真空钨丝白炽灯
1910
充N2螺旋钨丝白炽灯
1913
充Ar(Kr,Xe)钨丝白炽灯
1917
充Ar(Kr,Xe)双螺旋钨丝白炽灯
碘钨灯
1959
溴钨灯
1964
光效η 寿命 1.4～3 几小时 5～5.5 几十小时 5～8 几百小时 8～9 接近一千小时 11 12 14
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2.1 热辐射的性质
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一、热辐射的定义（温度辐射）
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因温度而产生的辐射
TE（thermal Equilibrium)热力学平衡状 态 LTE（local thermal Equilibrium)局部 热力学平衡状态
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显色性: 被照物体本色被光源显色的程度
指标: Ra
太阳光下最大,为100
钠灯 28
高压汞灯 40
价格
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四. 光源的分类 1. 以放电类型分类
辉光放电,弧光放电……
2. 以工作气压分类
低气压,高气压,超高气压……
3. 以工作气体种类分类
汞灯,荧光灯,惰性气体,金属蒸汽……
近紫外 300～380 nm
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紫外A区 UVA 400～315 nm 化学线 黑斑线 紫外B区 UVB 315～280 nm 健康线（红斑线） 紫外C区 UVC 280～200 nm 灭菌线
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二. 光源发展简史 1. 第一代光源—白炽灯
碳丝白炽灯
1879(Edison)
二、基尔霍夫定律（Kirchholf Law)
1.光辐射出度Me(T)
Me(T)=Pe(T)/S
单位（W/m2)
Pe——单位时间辐射的能量。
2.光谱辐射出度Mλ（λ,T)
Mλ（λ,T) =dMe(T)/dλ=dPe(T)/Sdλ
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3.光谱的吸收率α(λ,T)
α (λ,T)=dPe ’(λ,T)=/dPe (λ,T)
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第一章 绪论
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一. 光源的定义
能把其他形式的能量转换为光学波段的电磁辐射的器件 称为光源。
1.能量的形式
• 热能
• 化学能
• 生物能
• 电能—电光源
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2. 转换方式
• 加热辐射（eg白炽灯）—热辐射光源—连续谱 • 原子激发辐射—线光谱 • 带电粒子的速度变化（轫致辐射）—连续谱
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3. 第三代光源—钠灯与金卤灯
η
低压钠灯
1932 40
外壳涂红外反射层的低压钠灯 1965 200
高压钠灯
1965 150
钠-铊-铟灯
1961 75
镉-钬-铥灯
1971 90
络合物(Sc-Na)金卤灯
1976 80
无极放电灯
寿命长
Ra 差 差 差 好 很好95 ＞65
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780
Km 380 PV ()d
•
0PV (d)
0PV (d)
Pin
2 1
η1 转换成辐射的功率占总功率的比例
η2 辐射中可见辐射的比例
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•光源的颜色
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色表: 人眼观察光源颜色时的舒适程度(与背景光有关) 色温
照度 E(lux) 房间 E<150lux Tc<4000K 机场 E>500lux Tc>6000K
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第二章 白炽灯
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白炽灯主要特性：
使用方便，外型多样，价格低廉 η=8~15 lm/w H=1*103 小时 灯丝色温 Tc=2700~2900K(灯光黄）
Ra≈100
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References:
1. “电光源原理引论” 蔡祖泉等 (1988) 2. “气体与真空中电现象” 卡普卓夫 (1952) 3. “Light Sources” Elenbass (1972)
4. “Gas Discharge Lamp” Johr.F.Vaymouth
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4. 按用途分类 5. 按灯种类分
热辐射光源 按发光原理 气体放电光源
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电光源
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钨丝灯类
气体放电灯类
固体光源类
白炽灯(普灯)
无极灯
卤素灯
高强度气体放电灯 (HID)类
高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯
荧光灯类
发光二极管(LED)