《光电子光源》PPT课件.ppt

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1、第二章第二章 电电 光光 源源光是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分光是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分光的本质光光的的本本质质电磁波:可见光部分的波长范围为380780nm.由单一波长组成的光称为单色光,不同的单色光有不同的颜色.6307806006305656005005654355003804351nm(纳米)=10-9m(米)波长比红色光更长的电磁波部分 780nm10nm(1mm),称为红外辐射(红外光,IR).再长为无线电波红外光主要产生热效应 (红外加热).光光的的本本质质n另一个光的本质是光子,是一个个量子化的光子的传播.光子的不同频率对应于不同的颜色.光子的频率和电磁波的波

2、长具有对应关系.n光子频率和电磁波波长之间的关系式:=c/:电磁波波长,:光子频率 其中:光速C3 x 108m/s光光的的本本质质n相同频率的光子在不同的媒质中对应不同的波长(颜色)n光子的频率越高,能量越高 Qh (Q为光子能量 h为普朗克常数=6.6 x 10-34 焦尔秒,为光子频率）n光具有波粒二象性 波动性:c/解释偏振,干涉,衍射等现象 微粒性:Qh 解释光化学,光电效应等现象光光的的本本质质n 波长比紫光更短的部分(1nm380 nm)称为紫外辐射,(紫外 光UV).紫外光主要产生化学效应(光化学反应,皮肤病治疗,晒 色效应,诱昆虫,杀菌).n 紫外光谱分区:380-315nm

3、为UV-A,315-280nm为UV-B;280-100nm为UV-C.n 小于315nm的紫外光谱会产生红斑和灭菌 两种特殊辐射现象,在297nm处红斑辐射 效果最大;在260nm处灭菌辐射效果最大.光光的的本本质质c热辐射热辐射物体被加热到高温时产生的光辐射称为热辐射,辐射出来的能量是连续波谱.光的发射o光发射在光源中的应用热辐射白炽灯/卤钨灯荧光荧光灯/节能灯/荧光汞灯低气压放电荧光灯/节能灯/低压钠灯/电磁感应灯高气压放电高压汞灯/高压钠灯/金卤灯/超高压汞灯光光的的发发射射a 气体放电(1)p低气压放电气体压力近似于大气压时的电离放电.p电离产生电子碰撞产生等离子体p放电性质弧光放电

4、p放电谱 线状谱 汞：钠：光光的的发发射射a 气体放电(2)o高气压放电气体压力为1个到几十个大气压时的电离放电;o电离产生电子碰撞产生 等离子体;o放电性质辉光到弧光放电;o启动放电较困难；o放电谱线状谱.光光的的发发射射 荧光发光材料受紫外光、电子束、可见光 的激发而发光.a紫外激发荧光粉(光致发光):用于荧光灯管等.a电子束激发荧光粉(阴极发光):用于显像管等.光光的的发发射射选择性辐射体产生的线光谱选择性辐射体产生的线光谱例如例如:气体放电灯气体放电灯 场致发光a某些材料(荧光粉)在电场中直接把电磁场能转化为光能.粉质场致发光屏:如平面显示器(ELP)场致发光膜:如数字指示器(FEL)

5、光光的的发发射射n半导体发光 半导体p-n结发光二极管(LED),具有低压,耐振,长寿,高效等特点,有红,绿,蓝,琥珀,白等色.光光的的发发射射n近代照明光源主要采用电光源（即将电能转换为光能的光源），一般分为热辐射光源、气体放电光源和半导体光源三大类。一、电光源发展简史一、电光源发展简史n1802年英国科学家HumphryDavy显示了白炽现象n1879年美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯n1906年研制成功高压汞灯,1930年应用于照明n1938年荧光灯问世n60年代金属卤化物灯研制成功n70年代发明了铝酸盐系列三基色荧光粉n1979年PHILIPS发明了第一只节能灯二、电光源种类二、电光

6、源种类n固体发光光源包括场致发光灯、半导体发光器件、热辐射光源（白炽灯、卤钨灯）n气体放电发光光源包括辉光放电灯(氖灯、霓虹灯)和弧光放电灯低压气放电灯(荧光灯、紧凑型荧光灯、低压钠灯)高气压放电灯(高压汞灯、高压钠灯高压氙灯、金属卤化物灯）三、选择与设计光源基本要素n光通量n照度n色温n显色性n光效、眩光n电磁干扰、电磁噪声n平均寿命n亮度对比概念光通量光通量：光源每秒钟发出的可见光量之总和，简单说就是发光量。单位：流明（lm）照照 度度：单位面积内入射的光通量，也就是光通量除以面积所得到的值。单位单位：勒克司（lm），照度分为水平照度和垂直照度。水平照度为光通量入射水平表面的照度，垂直照度

7、为光通量入射到垂直表面的照度。垂直照度1000lux色色 温：温：以绝对温度K来表示，即将一标准黑体加热，湿度升高以一定程度时颜色开始由深红浅红橙黄白蓝，逐渐改变，某光源一黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对湿度称为该光源之色温。色温在3000K以下，光色偏红给人以温暖的感觉：色温超过6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感觉，色温在4000K左右，人在此色调下，无特别明显的视觉心理效果，故称为“中性”色温。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射

8、，使蓝色具有清凉感；采用高色温等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。光源照射，使物体有冷的感觉。光源照射，使物体有冷的感觉。光源照射，使物体有冷的感觉。显显色色性性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜有现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会CIE把太阳光的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同，如：高压钠灯的显色指数Ra=23，荧光灯管显色指数Ra

9、=60-90。光光效效：衡量光源节能的重要指标，就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。单位：流明/瓦（lm/w）眩光眩光：视野内的亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光。眩光分为失能性眩光和不舒适眩光。眩光是影响照明质量的重要因素。直射眩光直射眩光反射眩光反射眩光电磁干扰电磁干扰：气体放电灯镇流器在使用过程中，会通过幅射、传导等方式对周围电器产生干扰。电磁噪音电磁噪音：可能使周围电器工作导常甚至失控。平均寿命平均寿命：灯50%损坏时的时间。亮亮度度对对比比：被识别对象和其背景亮度之差与背景亮度之比称为亮度对比，对比影响物体的可见度。对比大的物体容易被观察到，并在视觉上

10、产生近距离感和兴奋感。启燃与再启燃时间：启燃与再启燃时间：启燃与再启燃时间：启燃与再启燃时间：电光源的启燃时间是指光源接电光源的启燃时间是指光源接通电源到光源达到额定光通量输出所需的时间。通电源到光源达到额定光通量输出所需的时间。电光电光源的再启燃时间是指正常工作着的光源熄灭后再将其点源的再启燃时间是指正常工作着的光源熄灭后再将其点燃所需要的时间。燃所需要的时间。频闪效应频闪效应频闪效应频闪效应：气体放电光源因交流电源周期性变化使光气体放电光源因交流电源周期性变化使光通量发生周期性变化，造成观察运动物体时造成错觉。通量发生周期性变化，造成观察运动物体时造成错觉。四、几种常用电光源的介绍n白炽灯

11、n卤钨灯n荧光灯n紧凑型荧光灯n高压汞灯n高压钠灯n金属卤化物灯n氙灯白炽灯的工作原理电流流过灯丝，使灯丝产生热量，大量的热能将灯丝加热到高温状态，温度达2700多度，处于白炽状态，放射出可见光。1、白炽灯白炽灯的结构1、白炽灯白炽灯的种类n透明泡n磨砂泡n乳白泡n彩色泡1、白炽灯局部照明白炽灯局部照明白炽灯n局部照明白炽灯又称低电压安全灯。它局部照明白炽灯又称低电压安全灯。它适用于安全低电压适用于安全低电压636V的局部照明场的局部照明场合，如机床工作照明及其它类似要求的合，如机床工作照明及其它类似要求的场所。行业标准场所。行业标准QB/T2054-94适用于适用于额定电压为额定电压为6V，

12、12V，24V和和36V，直，直流或流或50Hz交流。交流。1、白炽灯白炽灯优点极低的初始成本 令人愉悦的暖色光 优异的显色性 多样的外形和涂层 简便的安装特性需反复开启时能瞬间点燃能瞬间点燃 无频闪无频闪无频闪无频闪 廉价廉价廉价廉价 点灭对寿命影响小点灭对寿命影响小点灭对寿命影响小点灭对寿命影响小1、白炽灯白炽灯的不足之处n光效低（约10lm/W），运行费用高。n寿命较短，平均寿命1000小时。n n表面温度较高1、白炽灯白炽灯适用范围：n n要求照度不高的场所，局部照明，事故照明；n n要求频闪小或经常开关的场所；n n避免气体放电对无线电或电子设备干扰场所；需调光场所。1、白炽灯2、卤

13、钨灯外形更紧凑较低的初始成本 令人愉悦的暖色光 优异的显色性 比白炽灯更高的光效 比白炽灯更长的寿命简便的安装特性卤钨灯的工作原理电流流过灯丝，使灯丝产生热量，大量的热能将灯丝加热电流流过灯丝，使灯丝产生热量，大量的热能将灯丝加热到高温状态，温度达到高温状态，温度达2700多度，处于白炽状态，放射出多度，处于白炽状态，放射出可见光。可见光。在高温下，从灯丝上蒸发出来的钨，在靠近玻壳的温度较在高温下，从灯丝上蒸发出来的钨，在靠近玻壳的温度较低的部位，与灯内的卤素发生化合反应，形成卤化钨，并低的部位，与灯内的卤素发生化合反应，形成卤化钨，并部分向钨丝扩散，使钨不至于粘到管壁上；在靠近钨丝的部分向钨

14、丝扩散，使钨不至于粘到管壁上；在靠近钨丝的温度较高部位，化合物因高温而分解成钨与卤素，温度较高部位，化合物因高温而分解成钨与卤素，钨回到钨回到灯丝上灯丝上，卤素又可参与下一次循环。，卤素又可参与下一次循环。如此周而复始，就延长了灯丝的寿命。如此周而复始，就延长了灯丝的寿命。2、卤钨灯卤钨灯的结构2、卤钨灯卤钨灯的种类n卤钨灯按型状和结构常有以下种类：n管型卤钨灯（双端卤钨灯）n单端卤钨灯nGU10单端卤钨灯2、卤钨灯管型卤钨灯（双端卤钨灯）2、卤钨灯单端卤钨灯2、卤钨灯GU10单端卤钨灯2、卤钨灯MR11、MR16卤素灯杯注：卤钨灯的国家标准为GB/T14094-932、卤钨灯PAR灯-冷反射

15、定向照明卤钨灯2、卤钨灯冷光束卤钨灯冷光束卤钨灯n由卤钨灯泡和介质膜冷光镜组合而成，具有体由卤钨灯泡和介质膜冷光镜组合而成，具有体积小、造型美观、工艺精致、发光效率高、使积小、造型美观、工艺精致、发光效率高、使用寿命长、光线柔和舒适等特点。用寿命长、光线柔和舒适等特点。n应用于商业橱窗、舞厅、宾馆、展览厅、博物应用于商业橱窗、舞厅、宾馆、展览厅、博物馆等室内照明，是最佳装饰照明光源。馆等室内照明，是最佳装饰照明光源。n冷光束卤钨灯的介质膜冷光束卤钨灯的介质膜冷光镜冷光镜对对可见光反射可见光反射比比达达，对，对红外线可过滤约红外线可过滤约80，因此被称为冷光因此被称为冷光灯。灯。2、卤钨灯卤钨灯

16、的型号nLZG灯管额定功率灯管额定电压管形照明卤钨灯2、卤钨灯卤钨灯的型号nFY表示放映电影用的卤钨灯nFJ表示冷反射放映卤钨灯nHD表示幻灯、投影用幻灯卤钨灯nZ表示照明用卤钨灯2、卤钨灯卤钨灯优缺点n n优点：光谱连续，显色性好，体积小，功率大，发光效率高，可调光，能瞬间点燃。无频闪，寿命长（平均寿命可达1500小时）。n n缺点：对电压波动比较敏感，灯管表面温度很高(600)，耐振性差。2、卤钨灯荧光灯的结构3、荧光灯荧光灯的工作原理n灯丝上的电子发射材料，在电流流过灯丝时，灯丝上的电子发射材料，在电流流过灯丝时，受到灯丝加热，受到灯丝加热，发射出电子发射出电子；电子在运动过；电子在运动

17、过程中，程中，碰撞汞原子碰撞汞原子，使汞原子由稳态进入激，使汞原子由稳态进入激发态，激发态的汞原子会跃迁回稳态，同时发态，激发态的汞原子会跃迁回稳态，同时放射出汞的特征谱线放射出汞的特征谱线紫外线。紫外线。n紫外线照射到紫外线照射到荧光粉荧光粉上上,使荧光粉发出可见使荧光粉发出可见光。光。n此过程稳定保持下去，于是，荧光灯便能稳此过程稳定保持下去，于是，荧光灯便能稳定地发光了。定地发光了。3、荧光灯荧光灯的基本工作电路n荧光灯的基本工作电路如下：日光灯的光谱3、荧光灯荧光灯优点n高光效n发光均匀n光色柔和n结构简单n安装方便n n温度低温度低n n光效高（比白炽灯高光效高（比白炽灯高2-32-

18、3倍）倍）n n寿命长（寿命长（30003000小时以上）小时以上）n n电子镇流无频闪（电子镇流无频闪（20K-100KHZ20K-100KHZ）。3、荧光灯荧光灯缺点荧光灯缺点电压特性：对电压不十分敏感；灯管电流、灯管电功率和光通量基本与电源电压成正比，而灯管电压却与电源电压近似成反比。缺点：不宜开关频繁，低温度难以启动，频闪明显，功因低（左右），需辅助电路，启动慢（3-5s）。3、荧光灯荧光灯的种类和变形n荧光灯按其形状来分，有以下一些种类：n直管荧光灯；n环形荧光灯；nU形荧光灯；n平面形荧光灯（如2D、Y型、M型）；n螺旋形荧光灯；3、荧光灯荧光灯的种类n荧光灯通常按管径来分类，有以

19、下一些种类：nT12-38mm最早采用此管径nT10-32mm国内曾大量采用nT9-30mm国内曾大量采用nT8-26mm目前最通用nT5-15mm未来发展趋势3、荧光灯荧光灯的型号（第一部分）nYZ表示直管荧光灯nYU表示U形荧光灯nYH表示环形荧光灯nYZZ表示自镇流荧光灯nYHG表示黑光荧光灯nZW表示紫外线灯管3、荧光灯荧光灯的型号（第二部分）n第二部分表示灯管功率n第三部分表示灯管颜色特征RR表示日光色（6500K）RZ表示中性白色（5000K）RL表示冷白色（4000K）RB表示白色（3500K）RN表示暖白色（3000K）3、荧光灯荧光灯的种类荧光灯按其材料和功能来分类，有以下一

20、些种类：n普通卤粉荧光灯（普通照明用）n三基色荧光灯（普通照明用）n紫外荧光灯（保健、消毒用）n彩色荧光灯（装饰用）n其它特殊荧光灯（如暗室胶片冲洗用、生物生长用等）3、荧光灯荧光灯的种类和变形荧光灯按其电极结构分类，有以下种类荧光灯按其电极结构分类，有以下种类：n热阴极荧光灯热阴极荧光灯（如普通直管荧光灯）；（如普通直管荧光灯）；n冷阴极荧光灯冷阴极荧光灯（如装饰用的冷极管）（如装饰用的冷极管）n无极荧光灯无极荧光灯无无极极荧荧光光灯灯的的基基本本发发光光机机制制与与荧荧光光灯灯相相似似，但但是是无无极极荧荧光光灯灯的的放放电电腔腔内内不不需需要要电电极极，通通过过高高频频工工作作的的感感应

21、应线线圈圈发发出出电电磁磁波波，激激发发气气体体发发出出紫外能量。紫外能量。瞬时启动，关灯后可以立即重新启动。瞬时启动，关灯后可以立即重新启动。无极荧光灯的寿命非常长。无极荧光灯的寿命非常长。3、荧光灯紫外线杀菌灯 3、荧光灯紫外线杀菌灯紫外线杀菌灯n n紫外线杀菌灯，和普通日光灯一样，利用低压汞蒸汽被激发后发射紫外线。采用石英玻璃制作，对紫外线各波段都有很高的透过率，达80%-90%。杀菌灯有热阴极低压汞蒸气放电灯、冷阴极低压汞蒸气放电灯等几种结构。n n强紫外线光源，对核酸蛋白质作用极强，能使细菌发生变异或死亡，n n被广泛应用于医疗卫生、细菌研究、制药工业和食品制造工业等场所。3、荧光灯

22、橄榄形和管形高压钠灯橄榄形(ED泡壳)管形(T型泡壳)4、气体放电灯高压钠灯n高光效（120LM/W）；n功率范围宽（从35W-1000W）n结构简单紧凑；n寿命长（15000-20000h）；n光色金白色。4、气体放电灯高压钠灯的结构4、气体放电灯高压钠灯的型号nNG250N-1GL/T型波壳内启动式灯泡功率（普通型）高压钠灯泡4、气体放电灯高压钠灯的型号nNGZ400灯泡功率中显色性（60左右）高压钠灯泡4、气体放电灯高压钠灯的型号nNGG250灯泡功率高显色性（80左右）高压钠灯泡4、气体放电灯高压钠灯的工作原理n高压钠灯内管（氧化铝陶瓷管）里充有钠汞剂，在灯管里分别存在钠蒸气和汞蒸气。

23、灯工作时，钠和汞都参与工作。先是汞放电，形成较低的放电电流，然后温度慢慢上升。随着温度上升，钠蒸气压也慢慢提高。越来越多的钠参与放电。n钠放电在低气压下，放射出589和两条谱线.(低压钠灯即利用此工作状态);n当钠蒸气压进一步提高,钠放电的谱线会加宽,在共振波长两侧形成连续的宽辐带.此时钠蒸气压达到104Pa左右,所以称为高压钠灯.4、气体放电灯高压钠灯的种类n高压钠灯按其显色性来分,有:n普通高压钠灯,Ra=20-30;n颜色改进型高压钠灯,Ra=60-70;n高显色性高压钠灯:Ra=80-85;n高压钠灯按外玻壳形状来分,有:n橄榄形(ED和BT);n管形(T型)4、气体放电灯高压钠灯的规

24、格高压钠灯的规格n35W、50W、70W、100W、150W、250W、400W、1000W。n高压钠灯的国家标准为高压钠灯的国家标准为GB13259-914、气体放电灯高压钠灯的应用n高压钠灯光效高，但显色指数偏低，光色偏黄，所以常用于对光色要求不是太高，但亮度要求高的场所。n高压钠灯适用于：道路、广场、停车场、码头、大型工场、矿区照明等。4、气体放电灯高压钠灯光谱 4、气体放电灯n n高压钠灯高压钠灯 中显色高压钠灯和高显色高压钠灯中显色高压钠灯和高显色高压钠灯 在普通高压钠灯基础上，适当在普通高压钠灯基础上，适当提高电弧管内的钠提高电弧管内的钠蒸气气压蒸气气压，从而提高高压钠灯的色温度，

25、改善灯，从而提高高压钠灯的色温度，改善灯的的显色性显色性。中显色高压钠灯中显色高压钠灯相关色温为相关色温为2200K2200K，平均显色指，平均显色指数提高到数提高到6060。高显色高压钠灯高显色高压钠灯相关色温为相关色温为2500K2500K，平均显色指，平均显色指数提高到数提高到8585。与标准型高压钠灯相比，它们的与标准型高压钠灯相比，它们的光效明显下降。光效明显下降。适用于高大厂房、商业区、游泳池、体育馆、娱适用于高大厂房、商业区、游泳池、体育馆、娱乐场所等处的室内照明。乐场所等处的室内照明。4、气体放电灯 低压钠灯 电光源中光效最高的品种，光效可达140180lm/W，589nm单色

26、光为主，光色呈黄色，柔和、眩光小、透雾能力极强，冷态启燃时间810min，热态再启燃时间不足1min。寿命约为20005000h，燃点次数对灯寿命影响较大，并要求水平燃点，否则也影响寿命。适用于公路、隧道、港口、货场和矿区等场所的照明，也可作为特技摄影和光学仪器的光源。4、气体放电灯低压钠灯 但低压钠灯辐射近乎单色黄光，显色能力差，分辨颜色的能力差，不宜用于繁华的市区街道和室内照明。4、气体放电灯低压钠灯光谱 4、气体放电灯高压汞灯n光效较白炽灯高，约40-60lm/w；n寿命是白炽灯的3-5倍，3000-5000h；n显色性较差，Ra20-40；4、气体放电灯高压汞灯的工作原理n高压汞灯是利

27、用汞放电时产生的高气压来获得高发光效率的一种光源。高压汞灯刚起动时，灯管两端电压为20V左右，与荧光灯放电类似。谱线集中在254nm附近。光色呈蓝色。随着放电的进行，温度升高，更多的汞被蒸发，汞蒸汽压增大，放电的能量逐渐向长波谱线移动。光色从蓝色变成白色。汞蒸汽压增大至0.2-1MPa。故称为高压汞灯。4、气体放电灯高压汞灯的结构4、气体放电灯自镇流荧光高压汞灯的结构4、气体放电灯高压汞灯的型号和规格n荧光高压汞灯泡型号：GGY50、GGY80、GGY125、GGY175、GGY250、GGY400、GGY1000行业标准为QB/T2051944、气体放电灯高压汞灯的型号和规格n自镇流高压汞灯

28、泡GGY50Z、GGY80Z、GGY125Z、GGY175Z、GGY250Z、GGY400Z、GGY1000Z。行业标准：QB/T250294高压汞灯因为光色偏兰，显色指数很低；为改善光色，一般在玻壳内涂上荧光粉，故称荧光高压汞灯。4、气体放电灯高压汞灯的种类高压汞灯按用途可分为照明用高压汞灯和非照明用高压汞灯。照明用高压汞灯常用的有：n荧光高压汞灯n反射型荧光高压汞灯n自镇流荧光高压汞灯4、气体放电灯高压汞灯的种类非普通照明用高压汞灯有：n紫外线高压汞灯n球型超高压汞灯n毛细管形超高压汞灯4、气体放电灯荧光高压汞灯 反射型荧光高压汞灯自镇流荧光高压汞灯4、气体放电灯荧光高压汞灯 荧光高压汞灯

29、是玻壳内表面涂有荧光粉的高压汞蒸汽放电灯，它的特点是结构简单、寿命长，耐震性较好，但显色指数低。4、气体放电灯自镇流荧光高压汞灯 自镇流荧光高压汞灯是利用汞放电管、钨丝和荧光粉三种发光要素同时发光的一种复合光源。钨丝兼作镇流器，可以像普通灯泡那样直接接入灯座使用，非常方便。但该灯光效低，耗电较多，寿命因灯丝而缩短，故而不应推广使用。4、气体放电灯微波硫灯 4、气体放电灯n n微波硫灯发光原理：利用发光原理：利用 245050MHz微波电微波电磁场能量来激发石英泡壳内主要为硫的磁场能量来激发石英泡壳内主要为硫的发光物质，使其形成分子辐射而产生可发光物质，使其形成分子辐射而产生可见光。见光。优点：

30、高光效、长寿命、光谱连续、光优点：高光效、长寿命、光谱连续、光色好、无汞害污染、良好的光通量维持色好、无汞害污染、良好的光通量维持率、瞬时启动、低紫外和红外输出、发率、瞬时启动、低紫外和红外输出、发光体小，便于配置灯具光体小，便于配置灯具适用场所：大型厂房、仓库、广场、体适用场所：大型厂房、仓库、广场、体育场馆等等。育场馆等等。4、气体放电灯金卤灯的分类n金卤灯按形状分，有：n单端金卤灯n双端金卤灯n插脚式单端金卤灯4、气体放电灯金属卤化物气体放电灯金属卤化物气体放电灯n基本原理是将多种金属以卤化物的方式加入到高压汞灯的电弧管中，使这些金属原子像汞一样电离、发光。汞弧放电决定了它的电性能和热损

31、耗，而充入灯管内的低气压金属卤化物决定了灯的发光性能。4、气体放电灯金属卤化物灯n发光效率高(60-90Lm/W);n显色性好(Ra:7090);n寿命长(10000-20000H);n功率范围宽(35-2000w);4、气体放电灯金卤灯的结构4、气体放电灯金卤灯的型号nJLZKN表示不同玻壳型号（如ED型、BT型、T型、TT型）表示为钪钠型灯泡表示灯的额定功率表示金属卤化物灯4、气体放电灯金卤灯的规格金卤灯的规格n35W、50W、70W、100W、150W、175、250W、400W、1000W、1500W、1800W、2000W。n金卤灯的国家标准金卤灯的国家标准GB18661-20024

32、、气体放电灯金卤灯的工作原理n金卤灯是在高压汞灯基础上发展起来的,它是在高压汞灯内添加某些金属卤化物,使此种金属参与到放电过程中,利用此金属放电的特征颜色,来改善高压汞灯在显色性方面的不足.n目前的金卤灯一般采用Na-Tl-In系列和Sc-Na系列金属卤化物；此外，还有采用Sn系列的和La系列的。4、气体放电灯金卤灯的应用n金卤灯光效高、寿命长、显色指数高、除了常归照明用途外，还可以制成多种彩色灯，因此，应用十分广泛。n金卤灯常用于以下场所如：道路、广场、体育场馆、商场、广告标牌、建筑物立面照明、园林景观装饰照明等等。4、气体放电灯氙灯氙灯是利用高压、超高压惰性气体的放电现象制成的高效率光源之

33、一。氙气在高压、超高压下放电时，原子被激发到高能级，并被大量电离，在可见光区发射出与日光接近的连续光谱。氙灯作为照明光源，功率大，光通量输出高，被称为“人造小太阳”。4、气体放电灯氙灯的特性1、氙灯发射连续光谱，光色近似日光，显色性好，Ra达90以上；2、氙灯的工作状态受制作工艺和工作环境的影响较少，光电参数一致性好。3、氙灯放电发光所需的稳定时间很短，一点亮，很快就达到稳定。4、氙灯具有正的伏安特性，可以不用镇流器。5、氙灯的光效比其它气体放电灯低，一般为30-50lm/w。4、气体放电灯氙灯的分类氙灯按工作气压可分为：脉冲氙灯（工作气压低于100KPa）；长弧氙灯（工作气压约为100KPa

34、）；短弧氙灯（工作气压为500-3000KPa）；4、气体放电灯5、LED基础知识 1.1.什么是发光二极管什么是发光二极管 发光二极管英文全称为Light Emitting Diode（简称LED），是一种新型的固态光源，诞生于20世纪60年代。1923年，罗塞夫（）在研究半导体SiC时有杂质的P-N结中有光发射，研究出了发光二极管（LED：Light Emitting Diode），一直不受重视.随着电子工 业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展LED才逐步受到人们的重视。传统灯传统灯食人鱼食人鱼LED普通普通LED未来未来LED大功率大功率LED5、LED基础知识 LED与传统灯

35、泡的比较白热的技术技术机理机理热量 放电放电 固态LED电子/空穴复合光谱光谱分布分布光效光效固有失效固有失效机理机理热量15%40%50%辐射对流传导辐射对流传导内部反射5、LED基础知识 LEDLED的优点的优点寿命长（100，000Hrs）驱动电压低（1.8（5V）耗电量少（401000mW）相对冷光源(熱輻射小)点亮速度快（时间常数为10-710-9S）避免疑似点灯效应体积小多种色彩耐震性特佳（全固体封装，不易破损）单色性佳（发光波长稳定）绿色无污染5、LED基础知识 LEDLED分类及结构分类及结构A.A.直插式直插式LEDLED：（：（ight emitting diodeight

36、 emitting diode）1.按外形尺寸分：3mm、5mm、8mm、10mm等等2.按发光颜色分：红色、绿、蓝、黄、橙、黄绿、白色、紫色、红外线、紫外线等3.按胶体颜色分：无色透明、有色透明、有色散射、无色散射（深浅根据配比调节）4.色彩分类：单色、双色、全彩（三色）5、LED基础知识.SMD(Surface mount diode）表面贴装二极管 1.按外形分：0603、1206、2810、3020、3528、5050等等2.按颜色分：红色、绿、蓝、黄、琥珀、黄绿、白色、紫色、红外线等;3.按胶体颜色分：无色透明、有色透明、有色散射、无色散射（深浅根据配比调节）4.色彩分类：单色、双色

37、、全彩（三色）5、LED基础知识 、食人鱼（、食人鱼（Flux ledFlux led）食人鱼产品主要是顶部LENS的不同种类而改变：顶部珠子分为：3mm、5mm、平头与微凸产品。为改变角度的大小，顶部珠子的高低也不同：比如3mm的珠子高度有1.35、1.5、1.9mm的.颜色种类如插件LED齐全。5、LED基础知识 D D、大功率、大功率LEDLED（Power ledPower led）1.大功率有1w、3w、5w、10w等等不同种类2.目前流程大大功率有铝基板样式的、仿luminous、SMD样式的。3.透镜有酒杯状的、平头的、透镜的4.直流与交流驱动5、LED基础知识 E、数码管LED

38、（Display）数码管的种类比较繁多:单位、双位、三位、四位、多位、以及客户要求定做的各种产品。F F、点阵（、点阵（Dot matrix displayDot matrix display）外形和数码管不同，但性能等相关规格差别不大。5、LED基础知识 1 1 波长波长(Wavelength(Wavelength)可見光380-780nm紫外线100-380nm紅外线780-1,000,000nm234 5 6 7 8 9234 5 6 7 8 91001,000波長 1,0000(纳米nm)x-射线微波 LED的参数5、LED基础知识 LED光谱5、LED基础知识 LED的特性 1 1、

39、LEDLED理想的理想的I-VI-V曲线图曲线图施加正向电压时施加正向电压时施加反向电压时施加反向电压时5、LED基础知识 LED的特性 2 LED2 LED电性参数图电性参数图正正向向电电流流反向电反向电压压反反向向电电流流正向电正向电压压5、LED基础知识 LED的发展5、LED基础知识 1 1 车载用灯车载用灯 汽车的内部照明显示虽不像外部信号灯那样受到政府有关部门的控制，但汽车的制造者对LED的颜色及照度有要求。GaPLED早已用于车内，超高亮度AlGaInP和InGaNLED由于在颜色和照度上可满足制造者的要求，因而将更多的取代车内白炽灯。下图表示了LED在汽车上的应用：LED的应用

40、5、LED基础知识 2 2 交通信号指示：交通信号指示：用超高亮度LED取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地，市场广阔，需求量增长很快。采用超高亮度LED取代 白炽灯后，其耗电量仅为原来的12%。LED的应用5、LED基础知识 3 3 屏幕显示屏幕显示大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括：图形、文字、数字 的单色、双色和全色显示。LED的应用5、LED基础知识 4 4 液晶显示液晶显示(LCD)(LCD)的背照明的背照明 采用LED作为背照明的液晶显示器可用于移动电话、笔记本电脑，随着小型液晶显示器在节电型通信产品中的广泛使用，将会对超 高亮度LED有更大的

41、需求。LED的应用5、LED基础知识 5 5 固体照灯、室内照明固体照灯、室内照明 LED固体照明灯的功耗只占白炽灯的10%20%，白炽灯的寿命一般不超过2000小时，而LED灯的寿命长达数万小时。这种体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、耐各种恶劣条件的固体光源必将对传统的光源市场造成冲击。LED的应用5、LED基础知识 6 6 建筑装饰业建筑装饰业由于LED具有省电、环保、多种色彩等优点，近年来在灯饰行业的应用越来越普遍。LED的应用5、LED基础知识 回顾光源的发展发光效率：发光效率：白炽灯白炽灯7.519 lm/W7.519 lm/W卤钨灯卤钨灯1821 lm/W1821 lm/W荧

42、光灯荧光灯272782 lm/W82 lm/W荧光高压汞灯荧光高压汞灯1853 lm/W1853 lm/W高压钠灯高压钠灯7070150 lm/W150 lm/W高显色型高压钠灯高显色型高压钠灯50110 lm/W50110 lm/W金卤灯金卤灯65100 lm/W65100 lm/W无极灯无极灯6580 lm/W6580 lm/WLEDLED灯灯60150 lm/W60150 lm/W6、电光源比较一般显色指数：一般显色指数：白炽灯、卤钨灯白炽灯、卤钨灯9999100100荧光灯荧光灯60608080荧光高压汞灯荧光高压汞灯30304040高压钠灯高压钠灯20202525高显色型高压钠灯高显

43、色型高压钠灯7070金卤灯金卤灯65856585无极灯无极灯8080LEDLED灯灯55955595 6、电光源比较色温色温K K：白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯24002400240024002900290029002900、卤钨灯卤钨灯卤钨灯卤钨灯29002900290029003200320032003200，荧光灯荧光灯荧光灯荧光灯27006500270065002700650027006500，荧光高压汞灯荧光高压汞灯荧光高压汞灯荧光高压汞灯44004400440044005500550055005500，高压钠灯高压钠灯高压钠灯高压钠灯20002000200020002400240024

44、002400，高显色型高压钠灯，高显色型高压钠灯，高显色型高压钠灯，高显色型高压钠灯23002300230023003300330033003300，金卤灯金卤灯金卤灯金卤灯320020000320020000320020000320020000，LEDLEDLEDLED灯全覆盖灯全覆盖灯全覆盖灯全覆盖 6、电光源比较寿命寿命：白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯1000h1000h1000h1000h卤钨灯卤钨灯卤钨灯卤钨灯1500h1500h1500h1500h荧光灯荧光灯荧光灯荧光灯15001500150015005000h5000h5000h5000h荧光高压汞灯荧光高压汞灯荧光高压汞灯荧光高压汞

45、灯30003000300030006000h6000h6000h6000h高压钠灯高压钠灯高压钠灯高压钠灯600060006000600015000h15000h15000h15000h低压钠灯低压钠灯低压钠灯低压钠灯18000h18000h18000h5kT时，时，f(E)当当E-EFT2T1T0当当T0K时，时，若若EEF，则则 f(E)1/2；若若E=EF，则，则 f(E)=1/2；若若 EEF，则，则 f(E)1/2。1 1、费密原理与费密能级费密原理与费密能级 半导体中的能带半导体中的能带费密分布函数的一些特性费密分布函数的一些特性 2）在掺杂半导体中在掺杂半导体中：n 如果是如果是

46、N型材料由于电子占据导带的几率较型材料由于电子占据导带的几率较 大，则大，则EF的位置上移离的位置上移离导带不远导带不远。n 如果是如果是P型材料则型材料则 EF 的位置下移离的位置下移离价带价带不远。不远。EEg禁带N型价带导带EFEEg禁带P型价带导带EF费密分布函数的一些特性费密分布函数的一些特性 3)掺杂很重时掺杂很重时:n对对N 型型材材料料，能能参参与与导导电电的的电电子子比比空空穴穴多多许许多多，EF 的有可能进入导带；的有可能进入导带；n对对P 型材料，型材料，EF 可能进入价带。可能进入价带。EFEEg禁带P型价带导带EFEEg禁带N型价带导带费密分布函数的一些特性费密分布函

47、数的一些特性n某个能级某个能级E不被电子占据的几率不被电子占据的几率f(E)为：为：费密分布函数的一些特性费密分布函数的一些特性n随随着着温温度度的的升升高高，占占据据能能量量高高于于EF的的能能级级上上的的电电子子增增多，而占据能量底于多，而占据能量底于EF的能级上的电子减少。的能级上的电子减少。n当当E-EFKT时时，由由于于(E-EF)/KT1，费费密密分分布布函函数就转化为：数就转化为：n 上上式式说说明明，在在一一定定温温度度下下，电电子子占占据据能能量量为为E的的能能级级的的几几率率fB(E)由由式式中中指指数数因因子子所所决决定定，即即电电子子能能级级的的分分布布近近似似服服从从

48、波波耳耳兹兹曼分布规律式。曼分布规律式。1 1、PNPN结的能带图结的能带图(EF)PP型区N型区(EF)N(EF)P(EF)NqVD=(EF)N-(EF)P结结2 2、PN PN结的特性结的特性 PNPN结的特性结的特性：结结当当P型半型半导体和导体和N型半导体型半导体结合后，结合后，电子和空电子和空穴的浓度穴的浓度差别差别扩散扩散P区失去区失去空穴留下空穴留下带负电的带负电的杂质离子杂质离子N区失去电区失去电子留下带子留下带正电的杂正电的杂质离子质离子空间电荷区，称空间电荷区，称为为PN结结,N指向指向P，称为内，称为内电场扩散的方向电场扩散的方向相反相反对扩散有阻挡作对扩散有阻挡作用，称

49、为势垒用，称为势垒电子扩散电子扩散长度长度空穴扩散空穴扩散长度长度空间电荷区空间电荷区3 3、加正向电压时加正向电压时PNPN结的能带图结的能带图(EF)N(EF)P价带价带EFEFEg导带导带eVeVeVDe(VD-V)价带价带P型区型区N型区型区结结半导体器件的发光机理半导体器件的发光机理n 如如果果在在PNPN结结上上加加正正向向电电压压，外外电电场场与与内内电电场场的的方方向向相相反反，扩扩散散与与漂漂移移运运动动的的平平衡衡被被破破坏坏。外外电电场场驱驱使使P P区区的的空空穴穴进进入入空空间间电电荷荷区区抵抵消消一一部部分分负负空空间间电电荷荷，同同时时N N区区的的自自由由电电子

50、子进进入入空空间间电电荷荷区区抵抵消消一一部部分分正正空空间间电电荷荷，于于是是空空间间电电荷荷区区变变窄窄，内内电电场场被被削削弱弱，多多数数载载流流子子的的扩扩散散运运动动增增强强，形形成成较较大大的的扩扩散散电电流流（由由P P区区流流向向N N区区的的正正向向电电流流）。在在一一定定范范围围内内，外外电电场场愈愈强强，正正向向电电流流愈愈大大，这这时时PNPN结结呈呈现现的的电电阻阻很很低低，即即PNPN结处于结处于导通导通状态。状态。当当外外加加电电场场正正端端接接P区区负负端端接接N区区与与内内电电场场方方向向相相反反时时，电电子子被被迫迫从从N区区向向P区区方方向向集集结结，当当