光电子技术第19课讲义资料.ppt

光电子技术第十九课精彩回顾光源热辐射光源制造方便，成本低，线路简单，产量最大，应用最广泛

白炽灯的发明，美国通常归功于爱迪生，英国则归功于斯旺。
在英国，电灯发明百周年纪念于1978年10月举行，而美国则
于一年后的11月举行

澳大利亚政府推出了
一项逐步采用节能荧光照明
设备，以减少温室气体排放
的计划，从2010年开始将禁
止使用白炽灯泡气体放电光源日光灯、低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中常用的光源。固体发光光源电子和空穴复合，所释放的能量Eg等于PN结的禁带宽度（即能量间隙）。所放出的光子能量用hν表示，h为普朗克常数，ν为光的频率。则

普朗克常数h=6.6╳10-34J.s；
光速c=3╳108m/s；
Eg的单位为电子伏（eV），1eV=1.6╳10-19J。hc=19.8×10-26m•W•s=12.4×10-7m•eV。
可见光的波长λ近似地认为在7×10-7m以下，所以制作发光二极管的材料，其禁带宽度至少应大于

普通二极管是用锗或硅制造的，这两种材料的禁带宽度Eg分别为0.67eV和1.12eV，显然不能使用。
通常用的砷化镓和磷化镓两种材料固溶体，写作GaAs1-xPx，x代表磷化镓的比例，当x＞0.35时，可得到Eg≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长，使λ在550～900nm间变化，它已经进入红外区。

与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表。发光二极管的伏安曲线发光二极管的光谱特性发光二极管的发光效率很大程度上取决于有多少光能够逸出二极管表面，因为大多数半导体材料折射率较高，到达二极管表面的光线大部分将被反射回去。发光二极管的发光强度与电流成正比，这个电流范围约在几十毫安之内，进一步增加会引起发光二极管输出光强饱和直至损坏器件，使用时常串联电阻使发光二极管的电流不会超过允许值。
发光二极管具有体积小、寿命长（106~109h）、工作电压低（1~2V）、响应速度快（几个纳秒至几十纳秒）的优点，在实践中得到了广泛的应用。
光源所发出的总光通量（流明、亮度）与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。发光效率值越高，表明照明器材将电能转化为光能的能力越强，即在提供同等亮度的情况下，该照明器材的节能性越强；在同等功率下，该照明器材的照明性越强，即亮度越大。

照明是为眼睛服务的，眼睛感觉到的光能量，才是真正有用的光能量。表征的是光源产生发生的光通量中，单位光通量中可见光比例的高低。在光通量一定时，可见光比例越高，有效视觉光效越高，实际有效视觉照度越高，光源技术性能越先进。

光源对物体的显色能力是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯）下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。白炽灯的显色指数定义为100。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉
等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因
数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率
因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明
电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用
率，增加了线路供电损失。
频闪：光源频闪就是光源发出的光随时间呈快速、重复的变化，
使得光源跳动和不稳定。是指电光源光通量波动的深度。光通
量波动深度越大，频闪越严重。而电光源光通量波动深度大
小，与电光源的技术品质有直接关係
眩光是指视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存
在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的
视觉条件。视野内产生人眼无法适应之光亮感觉，可能引起厌
恶、不舒服甚或丧失明视度。在视野中某—局部地方出现过高
的亮度或前后发生过大的亮度变化。眩光是引起视觉疲劳的重
要原因之一。激光器
激光器种类繁多，按工作物质分类：
固体激光器（如红宝石激光器）
气体激光器（如氦-氖气体激光器、二氧化碳激光器）
半导体激光器（如砷化镓激光器）
液体激光器。
§1.2固体激光器的基本特性光源的选择
根据使用场合的要求，选择不同的光源。

如：有的检测系统是通过检测被测物体的像来检测被测物体的某些参数，这时只需选择普通的照明光源即可，如白炽灯，卤钨灯。
有的需要测量被检测物的空间频谱分布以确定被检测物的某些特征参数。这时需要选择激光照明，它能满足单色性好，相干性好，光束准直精度高等特点。

另外还需考虑探测器的响应波长，光源体积，热辐射，价格等因素。