《南京理工大學(xué)光源》課件

南京理工大學(xué)光源光源簡(jiǎn)介定義光源是指能夠發(fā)出可見(jiàn)光或其他電磁輻射的物體。分類光源可以分為自然光源和人工光源兩種。特性光源的特性包括亮度、顏色、光譜分布、光效等。應(yīng)用光源被廣泛應(yīng)用于照明、顯示、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。光源定義發(fā)光體光源是指能夠發(fā)射可見(jiàn)光的物體，例如太陽(yáng)、燈泡、螢火蟲等。光能來(lái)源光源是光能的來(lái)源，它將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為光能。照明工具光源是重要的照明工具，為人類提供光照，方便生活和工作。光源分類白熾燈使用鎢絲發(fā)光，發(fā)光效率低，壽命短，但價(jià)格便宜。熒光燈利用氣體放電激發(fā)熒光粉發(fā)光，發(fā)光效率較高，壽命較長(zhǎng)，但體積較大，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。LED燈利用半導(dǎo)體發(fā)光，發(fā)光效率極高，壽命超長(zhǎng)，體積小，響應(yīng)速度快，但價(jià)格較高。光源基本特性光通量光源在單位時(shí)間內(nèi)輻射出的光能量，單位為流明(lm)色溫光源發(fā)出的光與黑體在某一溫度下輻射出的光顏色相近時(shí)，該黑體的溫度稱為光源的色溫，單位為開爾文(K)顯色性光源照射物體時(shí)，物體呈現(xiàn)的色彩與在標(biāo)準(zhǔn)光源下呈現(xiàn)的色彩的接近程度光源發(fā)光原理1熱激發(fā)物質(zhì)在高溫下，電子被激發(fā)到高能級(jí)，當(dāng)電子躍遷回低能級(jí)時(shí)會(huì)釋放光子，產(chǎn)生光。2電激發(fā)電流通過(guò)物質(zhì)，電子獲得能量被激發(fā)到高能級(jí)，躍遷回低能級(jí)釋放光子，例如白熾燈。3化學(xué)發(fā)光化學(xué)反應(yīng)釋放能量，部分能量以光子的形式釋放，例如螢火蟲的發(fā)光。光源發(fā)光過(guò)程1能量轉(zhuǎn)換光源通過(guò)各種能量轉(zhuǎn)換將電能轉(zhuǎn)化為光能。2電子躍遷原子內(nèi)的電子吸收能量，躍遷到高能級(jí)。3光子發(fā)射電子從高能級(jí)躍遷回低能級(jí)，釋放光子。光源發(fā)光效率光源發(fā)光效率光源發(fā)出的光能與消耗的電能之比。單位流明/瓦特（lm/W）影響因素光源類型，光源工作狀態(tài)等。重要性衡量光源節(jié)能性能的關(guān)鍵指標(biāo)。光源功率光源功率是指光源在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的電能，單位為瓦特(W)。光源光譜特性380紫外線波長(zhǎng)范圍為380nm以下400可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍為400nm-760nm760紅外線波長(zhǎng)范圍為760nm以上光源熒光特性熒光效率指光源將輸入能量轉(zhuǎn)換為熒光的效率熒光壽命指熒光持續(xù)時(shí)間熒光光譜指熒光的波長(zhǎng)分布熒光強(qiáng)度指熒光的亮度光源壽命1000傳統(tǒng)燈泡壽命較短，易損壞5000節(jié)能燈比傳統(tǒng)燈泡更持久50000LED燈超長(zhǎng)壽命，節(jié)省更換成本光源工作溫度光源工作溫度會(huì)影響其壽命和光效。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致光源壽命縮短，光效降低。光源電壓電流特性1工作電壓不同光源的工作電壓范圍不同。2工作電流光源的工作電流與功率和電壓有關(guān)。3效率光源的電壓電流效率影響發(fā)光效率。光源熱特性光源在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這會(huì)影響光源的壽命和性能。不同的光源類型有不同的工作溫度。光源穩(wěn)定性光通量穩(wěn)定性光源在長(zhǎng)時(shí)間工作后，光通量會(huì)逐漸下降，這稱為光衰。光衰的大小反映了光源的穩(wěn)定性。色溫穩(wěn)定性光源在工作過(guò)程中，色溫會(huì)發(fā)生變化，這也會(huì)影響光源的穩(wěn)定性。顯色性穩(wěn)定性光源在長(zhǎng)時(shí)間工作后，顯色性會(huì)下降，這會(huì)影響物體的顏色還原度。光源安全性光源輻射確保光源輻射水平符合安全標(biāo)準(zhǔn)。光源溫度控制光源工作溫度，防止過(guò)熱引起安全隱患。光源電壓確保光源工作電壓穩(wěn)定，避免出現(xiàn)過(guò)壓或欠壓。光源材料使用防火、防腐蝕的材料，確保光源安全可靠。LED光源特性1高效率LED光源的光電轉(zhuǎn)換效率很高，能夠?qū)⒋蟛糠蛛娔苻D(zhuǎn)化為光能，相比傳統(tǒng)光源，節(jié)能效果顯著。2長(zhǎng)壽命LED光源的壽命很長(zhǎng)，一般可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)，幾乎不需要更換，可以有效降低使用成本。3環(huán)保LED光源不含汞等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。LED光源種類白光LED廣泛應(yīng)用于照明，提供明亮的白光，色溫可調(diào)。彩色LED用于裝飾照明，提供各種顏色，可以用于創(chuàng)建各種色彩效果。紅外LED用于遙控器、夜視等應(yīng)用，發(fā)射不可見(jiàn)紅外光。紫外LED用于消毒、殺菌、固化等應(yīng)用，發(fā)射紫外光。LED光源結(jié)構(gòu)1封裝2芯片3基座LED光源結(jié)構(gòu)主要由封裝、芯片和基座構(gòu)成。封裝層包裹著芯片，保護(hù)芯片并提高光效；芯片是光源的核心部分，負(fù)責(zé)發(fā)光；基座用于固定芯片并提供電氣連接。LED光源驅(qū)動(dòng)電路恒流驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電路的主要功能是提供穩(wěn)定的電流，LED電流穩(wěn)定才能保證LED光源的光效穩(wěn)定。限流驅(qū)動(dòng)通過(guò)限流的方式控制電流，防止LED電流過(guò)大而損壞LED。降壓驅(qū)動(dòng)將電源電壓降至LED工作電壓，使LED正常工作。LED光源應(yīng)用照明廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外照明、街道照明、建筑照明等領(lǐng)域顯示用于手機(jī)、電視、電腦顯示屏等汽車應(yīng)用于汽車前照燈、尾燈、儀表盤等激光器光源特性方向性強(qiáng)激光束具有高度的平行度和方向性，幾乎不會(huì)發(fā)散。單色性好激光束的光譜范圍非常窄，幾乎只包含一種波長(zhǎng)的光。相干性高激光束中的光波具有相同頻率和相位，具有很高的相干性。激光器光源種類固體激光器例如，紅寶石激光器、釹玻璃激光器等氣體激光器例如，氦氖激光器、二氧化碳激光器等半導(dǎo)體激光器例如，激光筆、激光掃描儀等激光器光源結(jié)構(gòu)1諧振腔激光器最核心的部分，由兩個(gè)反射鏡組成，一個(gè)完全反射，另一個(gè)部分反射，構(gòu)成一個(gè)光學(xué)諧振腔，實(shí)現(xiàn)光束在腔內(nèi)多次反射，放大能量。2增益介質(zhì)增益介質(zhì)是產(chǎn)生激光的光學(xué)材料，根據(jù)材料類型分為氣體、固體和液體，例如氦氖激光器、紅寶石激光器和染料激光器。3泵浦源泵浦源的作用是提供能量，使增益介質(zhì)中的原子躍遷到高能級(jí)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生激光。激光器光源工作原理1受激輻射原子在較高能級(jí)上，受到光子激發(fā)，躍遷到低能級(jí)并釋放光子2光放大光子在腔體內(nèi)多次反射，不斷激發(fā)其他原子，放大光束3激光輸出放大后的光束從腔體中射出，形成定向、單色、相干的光束激光器光源應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域激光切割、焊接、打標(biāo)、表面處理等制造工藝。醫(yī)療領(lǐng)域激光治療、手術(shù)、診斷等醫(yī)療應(yīng)用。信息技術(shù)光纖通信、光存儲(chǔ)、激光掃描等信息處理技術(shù)?？茖W(xué)研究光譜分析、材料研究、激光測(cè)量等科學(xué)研究領(lǐng)域。高壓放電光源特性高亮度高壓放電光源具有高亮度，可以提供強(qiáng)烈的照明效果。豐富色彩可以通過(guò)改變氣體種類和壓強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)不同顏色的光源。高效率高壓放電光源發(fā)光效率較高，可以節(jié)省能源。高壓放電光源種類鈉燈鈉燈主要用于路燈照明汞燈汞燈是常見(jiàn)的照明光源氙燈氙燈擁有良好的顯色性鹵素?zé)酐u素?zé)粲糜谖枧_(tái)照明高壓放電光源結(jié)構(gòu)燈管高壓放電光源使用石英玻璃管，石英玻璃具有良好的透光性和耐高溫性能。電極電極通常由鎢絲制成，并涂有金屬氧化物，以提高電子發(fā)射效率。填充氣體光源內(nèi)部充入氬氣、汞蒸氣等氣體，通過(guò)高壓電場(chǎng)激發(fā)氣體產(chǎn)