光源怎么分类？光源的类型及光源特性参数
2024-05-30
光源怎么分类？光源可以分为自然光和人造光两类，其中自然光如太阳、月亮等，人造光如白炽灯、日光灯等。标准光源箱中所使用的光源，都是人造光源。本文对光源的类型及光源的特性参数做了介绍，对光源知识感兴趣的朋友可以了解一下！
光源的分类：
光源是能产生光辐射的辐射源。天然光源是自然界中存在的，恒星（太阳）等；人造光源是人为将各种形式的能量（热能、电能、化学能）转化成光辐射的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。
按照光波在时间、空间上的相位特征可分为相干光源和非相干光源；按照发光机理可以分为热辐射光源、气体发光光源、固体发光光源和激光器光源。
1.热辐射光源
物体由于温度升高而向周围温度较低环境发射能量的形式称为热辐射，这种物体称为热辐射源。如太阳、黑体模拟器、白炽灯等。
2.气体放电光源
在灯中充入发光用的气体，这些气体的原子在电场作用下电离出电子和离子。当离子向阴极、电子向阳极运动时，从电场中得到加速，在它们与气体原子或分子高速碰撞时会激励出新的电子和离子。在碰撞过程中有些电子会跃迁到高能级，引起原子的激发。受激原子回到低能级时就会发射出相应的辐射，这样的发光机制被称为气体放电原理。
利用气体放电原理制成的光源称为气体放电光源。气体放电光源的特点发光效率高、耐震、抗冲击、寿命长、光色适应性好。常用的有脉冲灯、原子光谱灯、汞灯等。
3.固体发光光源
固体发光光源又称为平板发光器件，也称平板显示器。
按发光类型分为主动发光型（媒质自己发光）和被动发光型（靠媒质调制外部光源实现信息显示）。
按媒质和工作原理分为液晶显示（LCD）、等离子体显示（PDP）、电致发光显示（ECD）、电泳发光显示（EPD）。
场致发光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，有粉末场致发光源、薄膜场致发光源、结型场致发光源（二极管）三种形态。
发光二极管（LED）：少数载流子在PN结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源。属于低电压小电流器件，在室温下即可得到足够的亮度，发光响应速度快、性能稳定、寿命长、单色性好，发光的半宽度一般为几十nm。
4.激光器光源
气体激光器工作物质由一种或几种气体组成，可发射多种波长的光，主要集中于可见和红外部分。
固体激光器：工作物质为具有特殊能力的高质量的光学玻璃或光学晶体里面掺入具有发射激发能力的金属离子。主要有红宝石、钕玻璃、钇铝石榴石激光器等。
染料激光器：工作物质为染料，有连续和脉冲两种工作方式。连续方式输出稳定，线宽小，功率大于1W；脉冲方式输出功率高，输出能量可达120mJ。
半导体激光器：工作物质为半导体，输出波长为0.33-44um，体积小，功率高，寿命长。用于光通信、光学测量等。
光源特性参数：
1.辐射效率
在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比。
2.发光效率
某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比。
3.光谱功率
光谱功率分布四种情况：线状光谱、带状光谱、连续光谱、混合光谱，如下图所示：
在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富的光源。对于彩色摄像用光源，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等。在紫外分光光度计中，通常使用氘灯、汞氙灯等紫外辐射较强的光源。
4.空间光强分布
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。在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发光强度矢量；将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度分布曲线，也称配光曲线。
5.光源的颜色
光源的颜色包含了色表和显色性两方面的含义。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色（也就是物体反射光在人眼内产生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。
光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，通常叫做显色指数（Ra）。显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色的关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小的则表明被测光源颜色的显色性越好（红、黑、黄、粉红、绿、蓝、紫、棕色）。
6.光源的色温
黑体的温度与它的辐射特性是一一对应的，从光源的颜色与温度的这种关系，引出了颜色温度的概念，简称色温。一般光源的色温，经常用色温、相关色温和分布温度表示。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的颜色相同，则黑体的这一温度称为该幅射的色温；若一个光源的颜色与任何温度下的黑体辐射的颜色都不相同，这时的光源用相关色温表示，在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为这个光源的相关色温；辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱功率分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那么该黑体的温度称为这个辐射源的分布温度。
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