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第二章 发光材料及其特征.


短复合发光,单分子过程,<10-10s 长复合发光,双分子过程
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材料的发光特征
1. 颜色特征
不同的发光材料有着不同的发光颜色。
2. 发光强度特征
发光强度代表发射光的能量,是一个客观数值;发光的亮度是人眼的 感觉,是主观判断的结果,其中包含了眼睛对不同颜色视觉的差别。 发光效率用来表征材料的发光本领。 量子效率:发光的量子数与激发源输入的量子数的比值。 能量效率(功率效率):发光的能量与激发源输入的能量的比值。 流明效率(光度效率):发光的流明数与激发源输入的能量的比值 (lm/W)。
第二章 发光材料及其特征
材料发光原理 重要发光概念 发光过程
小结
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冷光
不需要提高物体的温度,是物体在某种外界条 件的刺激下偏离热平衡状态时由激发态到基态 的跃迁所产生的辐射。是一种非平衡辐射。
光的发射是物体中电子从高能态到低能态的跃迁产生的, 物体要发光,首先就得使物体中的电子处于高能态。 以某种方式将能量传递给物体使电子提升到一定高能态 的过程,称为激发过程。 发光就是将所吸收的激发能转化为光辐射的过程。
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发光光谱
(1)线谱
发光光谱指发光强度随波长或能量的 分布曲线,是发光材料独具的特征。 (2)带谱
(3)
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发光材料分类(按激发方式来分)
光致发光材料 电致发光材料 射线致发光材料 热致发光材料 等离子发光材料
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发光材料在光(紫外光、红外光、可见光等) 照射下激发发光。 发光材料在电流作用下的激发发光,如 LED/OLED。 发光材料在电子束或其它射线束的轰击下的 激发发光。 又称热释发光,发光材料在热作用下的激 发发光。 发光材料在等离子体作用下的激发发光,如 稀有气体、汞、钠等。
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照度(lx) 70000 5500 1000~2000 0.25 0.001 1000 120 1~16
亮 度
亮度是指发光体在单位面积内发光强度。 单位是:cd/cm2。 坎 [德拉](cd)为发光强度的国际单位。 与照度定义几乎相同,如果我们把每一物体都视为光 源的话,那么亮度就是描述光源光亮的程度,而照度 正好是把每一物体都作为被照物体,用一块木板来举 例说明,当一定光束照到木板时我们讲木板有多少照 度,然后木板将多少光束反射到人眼,就称为木板的 多少亮度,那么有如下式子:亮度等于照度乘以反射 率。在同一房间同一位置一块白布和一块黑布的照度 是相同的,而亮度是不同的。
光致发光材料
Photoluminescence
吸收光谱
光的吸收系数随ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ长或频率的变化关 系曲线,称为吸收光谱。
激发光谱
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表示用不同波长的光激发材料时,使 材料发出某一波长光的效率。
发光过程
(1) 基质晶格或激活剂(或称发光中心)吸收激发能; (2) 基质晶格将吸收的激发能传递给激活剂; (3) 被激活的激活剂发出一定波长的光而返回基态, 同时伴随有部分非发光跃迁,能量以热的形式散 发。
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A:激活剂 S:敏化剂(能强烈地吸收激发能,然 后将能量传递给激活剂)
发光与激发方式无关
对应于不同的吸收的能量来源: 物理能、机械能、化学能、生物能等 相应地有: 物理发光、机械发光、化学发光、生物发光等。
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材料的发光机理
分立中心发光 复合发光
分立中心发光
发光材料的发光中心受激发 时并未离化,发光过程全部 局限在中心内部。被激发的 发光中心内的电子虽然获得 了跃迁至激发态的能量,但 并未离开中心,迟早会释放 出激发能,回到基态而发出 光来。 这种发光是单分子过程,并 不伴随有光电导,故又称为 “非光电导型”发光。
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照 度
照度是指发光体照射在被照物体单位面积上的光通量, 其国际单位是lx(勒 [克斯] )。
1 lx = 1 lm/m2
照度的定义和测量比较复杂,象平均柱面照度、等效球 照度、标量照度等,它们的测量条件和计算方法有所不 同。 在建筑和装饰工程中经常会遇到、灯光系统中偶尔也涉 及到照度概念。
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光源 太阳,夏 太阳,冬 白昼,阴天 满月夜 星光,晴朗无月夜 工作台照明 起居室照明 街道照明
自发发光:受激发的粒子 (如电子),受粒子内部 电场作用从激发态A而回 到基态G时的发光。 受迫发光:受激发的电子 只有在外界因素的影响下 才发光(亚稳态发光)。
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复合发光
发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒子,一 般为空穴和电子,这两种粒子复合时便发光,称为复 合发光。 由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散,从而 构成特征性光电导,故又称为“光电导型”发光。
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色 温
色温是指光源发射的颜色与黑体在某一温度下辐射的光 色相同时,黑体的温度称为该光源的色温,一般以开氏K 为单位。比如3200K和5600K等。 色温高,光线的颜色偏冷:色温低,光线的颜色偏暖: 色温适中时,光线接近于白色。
自然界正常日照下,光线的色温一般都要高于人工灯具的色温。通 常情况下,阳光的色温为5600K左右,而演播室及演出用灯具的色温 都在3200K左右。(热光源) 近年来电视演播室兴起的冷光源布光,是对传统光源的变革。冷光 源的色温高,耗能低,发热小,在进行室内外摄相时,色温转换简 单,画面自然,当然冷光源对调光台的性能要求也要高些。
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相关名词解释 光通量
光通量是指光源在单位时间内向周围空间辐射的能引起 视觉反应能量,即可见光的能量。 它描述的是光源的有效辐射值,其国际单位是1m(流 明)。 同样功率的灯具的光通量可能完全不同,这是因为它们 的光效不同的缘故。比如:普通照明灯泡只有10 1m/W, 而金属卤素灯可以达到80 1m/W。
3. 发光持续时间特征
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发光持续时间特征
规定当激发停止时,其发光亮度L衰减 到初始亮度L0的10%时所经历的时间为 余辉时间,简称余辉。
人眼能够感觉到余辉的长发光期间者为磷光; 人眼感觉不到余辉的短发光期间者为荧光。 荧光与磷光无严格区别。 极短余辉:余辉时间<1µs的发光; 短余辉: 余辉时间1~10µs的发光; 中短余辉:余辉时间10-2~1ms的发光; 中余辉: 余辉时间1~100ms的发光; 长余辉: 余辉时间10-1~1s的发光; 极长余辉:余辉时间>1s的发光
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