光源發(fā)光原理PPT優(yōu)秀課件

1、光源發(fā)光原理 發(fā)光原理分類2 3熱致發(fā)光光源 5固體照明光源 4氣體放電光源 目錄 基礎(chǔ)知識1 基礎(chǔ)知識 基礎(chǔ)知識1 可見光和輻射: 光是電磁波輻射到人的眼睛，經(jīng)視覺神經(jīng)轉(zhuǎn)換為光線，即能被肉眼 看見的那部份光譜。這類射線的波長范圍在360到780nm之間，僅僅 是電磁輻射光譜非常小的一部份。 基礎(chǔ)知識1 380 0,5 1,0 0 780 700(nm)600500400 人眼在日光下對可見人眼在日光下對可見 光的感知光的感知 每種單原色光對應(yīng)于一種波長 顏色 波長（納米nm） 紅 630780 橙 600630 黃 565600 綠 500565 藍(lán) 435500 紫 380435 基礎(chǔ)知識

2、1 光通量 單位時間內(nèi)發(fā)出的光亮的 總和。 光通量是衡量光源輸出可 見光多少的一個指標(biāo)。 單位: 流明 (lm) 如40瓦白熾燈光通量400流明 光強(qiáng) 光源在某一給定方向的立 體角內(nèi)發(fā)射的光通量稱為 該方向上的發(fā)光強(qiáng)度 光強(qiáng)是指在特定方向上的 光輸出大小。 單位:坎德拉 candela (cd) 1cd=1 lm/sr sr-球面度 照度 光源照射在被照物體單位 面積上的光通量大小。 單位: 勒克斯 lx 1勒克斯=1流明/1平米 亮度 光源在某一方向上的亮度 是光源在同一方向上光強(qiáng) 與發(fā)光面在該方向上的投 影面積之比 單位: 坎德拉每平方米 candela/m2 (cd/m2 ) Lumen

3、 m2 illiuminated surface visible surface light intensity 發(fā)光原理分類1 熱致發(fā)光光源 熱致發(fā)光光源2 l白熾燈的發(fā)光體是用金屬鎢拉制的燈絲，這種材料的特點是其熔點很高，在高溫下仍 保持固態(tài)。一只點亮的白熾燈的燈絲溫度高達(dá)3000。熾熱的燈絲產(chǎn)生了光輻射，使 電燈發(fā)出了明亮的光芒。 l因為在高溫下一些鎢原子會蒸發(fā)成氣體，并在燈泡的玻璃表面上沉積，使燈泡變黑， 所以白熾燈都被造成較大的外型，這是為了使沉積下來的鎢原子能在一個比較大的表 面上彌散開。否則的話，燈泡在很短的時間內(nèi)就會被熏黑了。 l由于燈絲在不斷地被氣化，所以會逐漸變細(xì)，直至最后

4、斷開，這時一只燈泡的壽命也 就結(jié)束了，其壽命一般為1000小時。 l在所有用電的照明光源中，白熾燈的效率是最低的，它所消耗的電能只有很小的部分， 即1218可轉(zhuǎn)化為光能，而其余部分都以熱能的形式散失了。 白熾燈 熱致發(fā)光光源2 1 鎢鎢 (W) 鹵素鹵素原子原子 (X) 2 W + nX WXn 34 WXn W + nX x w 鹵素?zé)艉桶谉霟粝啾?，其特殊性就在于鎢絲可以“自我再生”。鹵素?zé)魺艚z和玻璃外殼中充有一 些鹵族元素如碘和溴。當(dāng)燈絲發(fā)熱時，鎢原子被蒸發(fā)向玻璃管壁方向移動，在它們接近玻璃管時， 鎢蒸氣被“冷卻”到大約800并和鹵素原子結(jié)合在一起形成鹵化鎢（碘化鎢、溴化鎢）。鹵化鎢 向玻

5、璃管中央移動，落到燈絲上，因為鹵化鎢很不穩(wěn)定，遇熱后就會分解成鹵素蒸氣和鎢，這樣 鎢又在燈絲上沉積下來，彌補(bǔ)了被蒸發(fā)的部分。如此循環(huán)，燈絲的使用壽命就會延長很多，鹵素 燈的體積也可以做得相對小巧。 鹵素?zé)?型式型式 光源效率光源效率 （LM/W） 平均壽命平均壽命 （小時） 特性特性使用范圍使用范圍 普通燈泡 NORMAL INCANDESCENT LAMPS 8-181000 安裝及使用容易，立即 可以啟動，成本低 住宅之基本照明及裝飾 性照明 反射燈泡 REFLECTOR LAMPS 8-181000 反射燈泡可以做聚光投 射 反射燈泡可用于重點照 明 鹵素?zé)?HALOGEN LAMPS

6、12-242000-3000 體積小，亮度高，光色 較白，安裝易，壽命較 普通燈光長 商業(yè)空間之重點照明 氣體放電光源 3氣體放電光源（低氣壓） 熒光燈 工作原理:熒光燈是一種低氣壓汞蒸氣氣體放電燈,管內(nèi)的汞蒸氣在電離作 用下發(fā)射出紫外線，涂在燈管內(nèi)表面的熒光粉將紫外線轉(zhuǎn)換成可見光輸出。 不同熒光粉決定了不同的色溫和顯色性。鎮(zhèn)流器為燈提供合適的工作電流。 氣體放電光源（低氣壓）3 高頻無極燈 其發(fā)光原理是：在輸入一定范圍的電源電壓后，高頻發(fā)生器產(chǎn)生2.65MHZ高頻恒電壓送 給功率耦合器，由功率耦合器在玻殼的放電空間內(nèi)建立靜電強(qiáng)磁場，對放電空間內(nèi)的大 氣進(jìn)行電離，并生產(chǎn)強(qiáng)紫外光，玻璃泡殼內(nèi)壁的

7、三基色熒光粉受強(qiáng)紫外光激勵發(fā)光。在 電源設(shè)計上，由于采用APFC電源控制技術(shù)和采用IC技術(shù)，一方面使得電源的功率因數(shù)高 達(dá)0.95以上；另一方面使得高頻發(fā)生器始終以高頻恒電壓點燈。所以，輸入的電源電壓 在一定范圍內(nèi)波動時，其發(fā)光亮度均不變。 氣體放電光源（低氣壓）3 低壓鈉燈 低壓鈉燈原理：是基于低壓鈉稀有氣體放電原理而發(fā)光的電光源。因室溫時鈉 是固體，單純使用鈉的氣體放電燈不易啟動。在燈的玻管內(nèi)充入氬氖混合氣即潘寧氣 體后，燈放電時首先呈現(xiàn)氖的特征紅光，并產(chǎn)生熱量使放電管溫度提高，導(dǎo)致鈉開始 蒸發(fā)；因鈉的電離電位和激發(fā)電位比氖和氬低，放電很快轉(zhuǎn)入鈉蒸氣中，輻射出可見 光。 氣體放電光源（高強(qiáng)

8、度） 氣體放電光源（高強(qiáng)度）3 熒光高壓汞燈 它由熒光泡殼和放電管兩部分組成。放電管又 細(xì)又短、只有人的手指大小、內(nèi)裝高壓水銀蒸 氣，放電管外面有一棉球形的熒光泡殼。 通電后放電管產(chǎn)生很強(qiáng)的可見光和紫外線，紫 外線照射在熒光泡殼上，發(fā)出大量可見光。 高壓汞燈工作時，電流通過高壓汞蒸氣，使之 電離激發(fā)，形成放電管中電子、原子和離子間 的碰撞而發(fā)光。 氣體放電光源（高強(qiáng)度）3 高壓鈉燈 燈泡啟動后，電弧管兩端電極之間產(chǎn)生 電弧。 由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞氣受 熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射 的電子在向陽極運動過程中，撞擊放電 物質(zhì)的原子，使其獲得能量產(chǎn)生電離或 激發(fā)。 然后由激發(fā)態(tài)恢復(fù)到

9、基態(tài)；或由電離態(tài) 變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，再回到基態(tài)無限循環(huán)，此 時，多余的能量以光射的形式釋放，便 產(chǎn)生了光。 氣體放電光源（高強(qiáng)度）3 金屬鹵化物燈 電弧管內(nèi)充有汞、惰性氣體和一種以上的金屬鹵化物。 汞蒸發(fā)，電弧管內(nèi)汞蒸氣壓達(dá)幾個大氣壓（零點幾個兆帕）； 鹵化物也從管壁上蒸發(fā)，擴(kuò)散進(jìn)入高溫電弧柱內(nèi)分解，金屬原子被電離激發(fā)，輻射出特征譜線。 當(dāng)金屬離子擴(kuò)散返回管壁時，在靠近管壁的較冷區(qū)域中與鹵原子相遇，并且重新結(jié)合生成鹵化物分子。 這種循環(huán)過程不斷地向電弧提供金屬蒸氣。 電弧軸心處的金屬蒸氣分壓與管壁處鹵化物蒸氣的分壓相近，一般為 133013300Pa。金屬光譜的總 輻射功率可以大幅度超過汞的輻射功率

10、。結(jié)果，典型的金屬鹵化物燈輸出的譜線主要是金屬光譜。充填 不同種金屬鹵化物可改善燈的顯色性（平均顯色指數(shù)Ra為7095）。 4固體照明光源 LED（Light Emitting Diode），即發(fā) 光二極管。是一種P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體固體 發(fā)光器件。主要由 PN 結(jié)芯片、電極和光學(xué) 系統(tǒng)組成。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā) 光材料。當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的 少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出過 剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、橙、 黃、綠、青、藍(lán)、紫、白色的光。 其發(fā)光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。 微小的半導(dǎo)體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹脂物中； 當(dāng)電子經(jīng)

11、過該晶片時，帶負(fù)電的電子移動到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消失的同時產(chǎn)生光子。電子和空 穴之間的能量（帶隙）越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。 光子的能量反過來與光的顏色對應(yīng)，可見光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能 量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。 LED 基層 (吸收或透明) 芯片設(shè)計芯片設(shè)計 N結(jié)層 窗口層 P結(jié)層 + - n p 導(dǎo)帶導(dǎo)帶 N結(jié) P結(jié) 光光 無偏置電壓 價帶價帶 能隙能隙 有偏置電壓 無極燈5 1、無極燈由高頻發(fā)生器、 耦合器、燈泡三部分組成。 它是由高頻發(fā)生器的電磁 場以感應(yīng)的方式耦合到燈 內(nèi)，是燈泡內(nèi)的氣體雪崩 電離，形成等離子體。等 離子受激原子返回基態(tài)時 輻射出紫外線。燈泡內(nèi)的 銀光粉受紫外線的激發(fā)產(chǎn) 生可見光。 單位：流明每瓦單位：流明每瓦 lm/Wlm/W 光效是指電能轉(zhuǎn)換成光能的效率。光效是指電能轉(zhuǎn)換成光能的效率。 光源類型光效典型數(shù)值 常用白熾燈（1560W）612 線電壓鹵鎢燈 （HALOPAR, HALOPIN）1215 低壓鹵鎢燈 （HALOSTAR, DECOSTAR）1419 管型熒光燈（T8）60100 高壓鈉燈（NAV）100150 金鹵燈（HQI）60105 光源壽命的定義 平均壽命一組燈中50燈失效的工作時間 技術(shù)失效燈不能工作（不亮、不起動） 經(jīng)