第二章光电检测技术的常用光源wyzh预案.ppt

光源 50年代末，体积和光衰极小的卤钨灯问世，改变了热辐射光源技术进展滞缓的状态，这是电光源技术的又一重大突破。 60年代开发了金属卤化物灯和高压钠灯，其发光效率远高于高压汞灯。 80年代出现了细管径紧凑型节能荧光灯、小功率高压钠灯和小功率金属卤化物灯，使电光源进入了小型化、节能化和电子化的新时期。 4.电光源的分类 电光源一般可分为照明光源和辐射光源两大类。 （1）照明光源是以照明为目的，辐射出主要为人眼视觉的可见光谱（波长380～780纳米）的电光源，其规格品种繁多，功率从0.1瓦到20千瓦，产量占电光源总产量的 95％以上。 （2）辐射光源是不以照明为目的，能辐射大量紫外光谱（1～380纳米）和红外光谱（ 780～1×106纳米）的电光源，它包括紫外光源、红外光源和非照明用的可见光源。 以上两大类光源均为非相干光源。 此外还有一类相干光源，它通过激发态粒子在受激辐射作用下发光，输出光波波长从短波紫外直到远红外，这种光源称为激光光源。 二光源在光电检测系统中的位置和作用 自然光源：被动探测系统 红外跟踪制导 天文光电探测 探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。 人造光源：主动探测系统 激光制导 精密微小尺寸测量 主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。 2.1 光源的特性参数及光源选择的基本要求 常用发光强度矢量和发光强度曲线来描述光源的这种空间光强分布特性。 分布温度：是描述辐射源光谱能量分布的物理量 辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那么该黑体的温度就称为这个辐射源的分布温度。一般仅限于辐射源与黑体的光谱能量分布相差不大于5％的情况，所以具有线状或带状光谱特征的光源不能用其描述。 但是对于具有不连续光谱的发射体或具有连续光谱但其能量分布特征与黑体相差甚远的发射体，却可以用色温来描述 色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光颜色相同，则黑体的这一温度成为该辐射源的色温。根据色度学, 色具有同色异谱的性质即色温相同的光源，它们的相对光谱功率分布不一定相同。色温不能象分布温度那样近似说明光源的光谱能量分布特性。 相关色温：若与任何温度下的黑体辐射的颜色都不相同，但与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近。则称该黑体的温度为这个光源的相关色温。 2.2 热辐射源 2.3 气体放电光源 3、气体放电光源的优点 （1）发光效率高：比同瓦数的白炽灯发光效率高2～10倍。 （2）结构紧凑：由于不靠灯丝发光，电极可以做得牢固紧凑耐震、抗冲击。 （3）寿命长：一般比白炽灯寿命长2～10倍。 （4）光色适应性强（范围大）：可在较大范围内选择。只要选则适当的发光材料即可。如普通高压汞灯发光波长大约为400~500nm 由于上述特点，气体放电光源具有很强的竞争力，在光电测量和照明中得到广泛使用。 气体放电灯不足之处：冷态阻抗大，起动后阻抗又急剧变小的特点，其特性类似于电弧特性。启动后内阻太小，不得不采用限流措施，即所谓用镇流器来限制电流，使得灯具的接线较白炽灯麻烦得多。 1）、脉冲灯的特点 在极短的时间内发出很强的光辐射。 亮度高为1010~1011 cd/m2,闪光时间为ms~ns，除激光外，脉冲灯是最亮的光源。 2.4 固体发光光源（FPD） 一、定义 固体发光光源又称平板发光器件或平板显示器。平板显示器的厚度较薄，看上去就像一块平板。 二、分类 1、平板显示(FPD) 按发光类型分：主动发光型和被动发光型两种。前者媒质自己发光，后者则靠媒质调制外部光源实现信息显示。 2、按媒质和工作原理分：液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、电致发光显示(ECD)和电泳发光显示(EPD)等。 一、场致(电致)发光光源 1、定义：场致发光是固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象，也称电致发光。 2、有三种形态 粉末场致发光源 薄膜场致发光源 结型场致发光源（二极管） 2.LED的特性参数 （1）量子效率 内量子效率： （接近100％） 外量子效率 （很低） Nr：产生的光子数，G:注入的电子空穴对 NT：器件射出的光子数 前者：发光复合在整个过程中的比例 后者：发光复合过程中发射光子的能力 Ostar Lighting则可产生强度超过1000流明的亮光，同时，耗电量仅为13瓦。 Osra