光源原理与设计
低压水银荧光灯.ppt
四.电流密度J对 ηuv 的影响
J↑→ Il ↑→ ne↑→ n*↑→ ηuv↑ J↑↑→ ne ↑↑→ P弹 ↑→ηuv↓
ηuv 要求J不宜太大 Ws要求J不宜太小
J＝0.03～0.13 A/cm
光源原理与设计—低压水银荧光灯
诸定昌
5.1 低气压汞蒸汽放电的实验研究
光源原理与设计—低压水银荧光灯
electrode filling gas
Hg Ar glass tube
诸定昌
光源原理与设计—低压水银荧光灯
诸定昌
一.低气压汞放电的最佳汞气压
一定管径下存在对应的最佳汞气压
T12[φ38]
PHg=0.8Pa
PAr=100Pa λ =0.01cm
充Ar使电子的碰撞次数大大增加
V*min(Ar)>Vi(Hg)
11.57V 10.4V
光源原理与设计—低压水银荧光灯
b)Penning Effect 降低启动电压
气体
He6.62 11.57 9.98 8.37 4.86
η∝ηuv 荧光粉转换效率
PHg↓→n↓→PHg↑→n* ↑→ηuv↑
→PHg↑↑→n* 禁锢↑→n**↑→ηuv↓ n+ ↑
光源原理与设计—低压水银荧光灯
诸定昌
二.惰性气体的作用和充量
1.作用 a)Buffer Gas (缓冲气体)
P=0.8Pa λ =5cm 可能有电子未经碰撞就已运动到管壁而损失掉
亚稳态电位 19.72 16.57 11.49 9.86 8.28 4.66
一次电离电位 24.5 21.5 15.7 14.0 12.1
10.4
诸定昌
H2 11.1
/ 15.4
LED光源简述
LED光源简述LED光源摘要：发光⼆极管(LED)作为⼀种新型绿⾊光源被⼴泛地应⽤于诸多领域，本⽂阐述了LED的发光原理、优缺点、加⼯⼯艺、应⽤领域以及发展前景。
关键词：LED；绿⾊光源；环保节能；寿命长第53届世界博览会在中国上海市举⾏，世博期间璀璨的夜景给⼈们留下了深刻的印象，尤其是5⽉4⽇晚上“LED夜间⾳乐灯光秀”与⽓势恢弘的现场演出的完美结合，营造出如诗如画的“春江花⽉夜”氛围，为参观者呈现了⼀场美轮美奂的视觉盛宴。
承担这项任务的是光源家族的新秀：发光⼆极管LED。
整个世博会⽤了10.3亿个LED芯⽚。
负责夜景照明总体规划的同济⼤学郝洛西教授说：“它们共同点亮了上海世博会”。
下⾯我们就来谈谈这⼀新型光源的原理、特点以及在现实⽣活中的各种应⽤。
（⼀）LED简介LED(Lighting Emitting Diode)即发光⼆极管，是⼀种半导体发光器件，由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成，它可以直接把电能转化为光能。
它利⽤固体半导体芯⽚作为发光材料，基本结构是⼀块电致发光的半导体材料，置于⼀个有引线的架⼦上，四周⽤环氧树脂密封，保护内部芯线。
发光⼆极管的核⼼部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶⽚。
当有正向电流通过导线作⽤于这个晶⽚的时候，电⼦就会被推向P区，在P区⾥电⼦跟空⽳复合，然后就会以光⼦的形式发出能量，辐射出可见光。
⽽加反向电压时，少数载流⼦难以注⼊，故不发光，反向击穿电压约为5V。
光的颜⾊由形成PN结的材料决定（磷砷化镓⼆极管发红光,磷化镓⼆极管发绿光,碳化硅⼆极管发黄光）。
在很⼤的⼯作电流范围内，发光⼆极管的亮度随电流的增⼤⽽提⾼。
（⼆）LED的优点2.1亮度⾼1W LED=3W CFL(节能灯）=15W⽩炽灯3W LED=8W CFL(节能灯）=25W⽩炽灯4W LED=11W CFL(节能灯）=40W⽩炽灯8W LED=15W CFL(节能灯）=75W⽩炽灯12W LED=20W CFL(节能灯）=100W⽩炽灯2.2发光效率⾼⽬前普通⽩炽灯的发光效率为120lm／w，荧光灯为50~70lm／w，螺旋节能灯为60lm /ｗ，⽽⽬前⽩光LED的发光效率已经达到100~200lm／w，远远⾼于其它照明光源的发光效率，并且其光的单⾊性好，所发的光⼤多都在可见光⾊谱内。
户外灯的原理
户外灯的原理户外灯是一种用于户外照明的电器设备，通过使用不同的电气元件和电路设计实现光的发射和控制。
户外灯的原理可以从光源、电路和控制三个方面来阐述。
一、光源原理户外灯的光源通常有三种：白光LED、钠灯和金卤灯。
其中，白光LED是一种半导体光源，它利用半导体材料的PN结发射可见光。
白光LED的发光效率高、寿命长、抗震动性强，因此在户外灯中应用广泛。
钠灯是一种利用钠蒸气电离发射黄光的类型，它的功率较大、颜色接近自然阳光，视觉效果比较好，并且比白光LED便宜。
但是钠灯也有一些缺点，比如启动时间长、光谱不连续等。
金卤灯是一种卤素气体放电灯，它可发射白光和彩色光，并且光谱连续，色彩鲜艳。
但是金卤灯的功率和使用寿命相对较短。
二、电路原理户外灯的电路通常包括LED驱动电路和控制电路两个部分。
LED驱动电路是为了保证LED灯珠稳定工作而设计的，它的主要目的是将输入的电能变成恰当的电流和电压，然后驱动LED发光。
控制电路则分为三种：常开、常关和可调。
常开电路指灯的开关永久为开状态，一旦电源打开，灯就会发光。
这种方式适合于需要24小时持续照明的场合，比如安防系统。
常关电路则相反，它指灯的开关永久关闭。
当需要照明时，通过遥控或市电开关等方式打开电源，灯便会发光。
这种方式适合于需要定时控制的场合，比如停车场。
可调光电路是指允许灯具在照明需求变化时，通过控制电压大小来改变功率，从而提高或降低光照度的电路。
这种方式适合于对灯光亮度要求较高的场合，比如广场和大型建筑物。
三、控制原理户外灯的控制方式也分为多种，比较常见的有时序控制、无线遥控、光感应控制、人体红外控制等。
以下将对这几种方式进行简要介绍。
（1）时序控制时序控制是指在固定时间内将灯具打开或关闭，可以通过程序控制实现，可以根据用户的要求进行时间设置。
这种方式必须保证有足够的光线照明或者夜晚的时候可以进行照明。
（2）无线遥控无线遥控是指用户通过遥控设备来控制户外灯的开启和关闭，遥控器通过无线电波来与灯具进行通讯。
光学设计 第7讲 光的传播基本原理
h1
O’P’=p
h2
费马原理的应用(1)——反射定律
B A b
i i’ x P d
A与B时折射率为n的均匀介质 中的两点，有一光线APB，其 光程为：
a
L( APB) n a 2 x 2 n b 2 (d x)2
n 根据费马原理，这光程 应为极小，所以
1 1 dL 1 2 1 n (a x 2 ) 2 (2 x) n [b 2 (d x) 2 ] 2 2(d x)(1) 0 dx 2 2
n
即：
a
P d
i i'
这就是反射定律。
费马原理的应用(2)——折射定律
折射定律的证明（取极小值） 设A(0,yA)，O(x,0) ，B(xB，yB) y
Δ ni AO+nt BO
2 2 =ni x 2 y A nt ( xB x )2 yB
2(x xB ) dΔ 2x =ni nt 0 2 2 2 2 dx x yA (xB x) yB ni x
n2 偏心率e 1 n1
理想光学系统物像之间的等光程性 理想光学系统成像时，物点s到像点S‘的个光 线的光程相等，请用费马原理解释
n
P
1 nL O1
2
n
O2
s1
s2
s1
P
d
s2
等光程面 物像对应只需单个反射面或折射面 该面＝物像共轭点的等光程面
x
n1
P
O
M ( x, y)
n'
2 i'0
B
练习：
i 0 符合什么条件时 发生全反射现象？
光源原理1-2
K代表黑色。因为在实际应用中， 青色、品红色和黄色很难叠加形成 真正的黑色，最多不过是褐色而已。 因此才引入了K——黑色。黑色的 作用是强化暗调，加深暗部色彩。
相减混色规律
青色＝白色－红色 品红＝白色－绿色 黄色＝白色－蓝色
相减混色规律 黄色＋品红＝白色－蓝色－绿色＝红色 黄色＋青色＝白色－蓝色－红色＝绿色 品红＋青色＝白色－绿色－红色＝蓝色 黄色＋青色＋品红＝白色－蓝色－红色
假定参加混色各色光亮度分别为L1、L2、…Ln，则 混合色光的光亮度L为：
L L1 L2 ... Ln
格拉斯曼颜色混合定律，适用于色光相加混色，不 适用于减混色。
如何获得我们想要的 各种色光呢？
四、颜色匹配
颜色匹配——通过改变参加混色的各颜色的量，使混合色 与指定颜色达到视觉上相同的过程。
色光三原色：红（red）、绿（green）、蓝（blue）
RGB 模式
1931年，国际照明委员会 （CIE）规定R～ 700nm； G～546.1nm； B～ 435.8nm 为红、绿、蓝基色光。当红、 绿、蓝三束光比例合适时，就 可以合成自然界中常见的大多 数彩色。
不是单色光
三原色选700nm/546.1nm/435.8nm单 色光是因为700nm是可见光谱的红色末 端，546.1nm和435.8nm为明显的汞谱 线，三者都能比较精确地产生出来。
－ 绿色＝黑色
白光穿过透明的彩色薄膜
白光
白光
？光பைடு நூலகம்
以光为笔。。。
如何定量衡量光 源的色表？
光源的色温
色温（CT——Color Temperature） 当某一光源所发出光的颜色与某一温度下 的黑体的发光颜色相同时，称此时黑体的 温度为该光源的颜色温度，简称色温Tc。
光源 教案 教学设计
光源教案教学设计教学对象：小学科学四年级教学课时：45分钟教学目标：1. 了解光源的概念，能够识别生活中的光源。
2. 探究光源的产生和传播，培养学生的观察和思考能力。
3. 培养学生的合作意识和口头表达能力。
教学重点：1. 光源的概念及其分类。
2. 光源的产生和传播。
教学难点：1. 光源的产生和传播的原理。
教学准备：1. 教学PPT。
2. 光源实验材料（如手电筒、蜡烛等）。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用PPT展示各种光源图片，引导学生思考光源的概念。
2. 邀请学生分享他们对光源的理解。
二、探究光源的产生（15分钟）1. 引导学生分组进行实验，观察和记录光源的产生过程。
2. 邀请各组学生分享他们的实验观察结果。
三、探究光源的传播（15分钟）1. 引导学生分组进行实验，观察和记录光源的传播过程。
2. 邀请各组学生分享他们的实验观察结果。
四、总结与反思（5分钟）1. 引导学生总结本次课程所学的内容。
2. 邀请学生分享他们的学习心得。
五、拓展活动（5分钟）1. 引导学生进行光源创意画创作，展示他们的想象力。
2. 邀请学生分享他们的创作思路和成果。
六、课堂小结（5分钟）1. 教师带领学生回顾本节课所学的知识点，包括光源的概念、光源的产生和传播。
2. 强调光源在生活中的重要性，激发学生对科学的热爱。
七、作业布置（5分钟）1. 请学生课后观察周围的环境，找出生活中的光源，并记录下来。
2. 结合家庭作业，让学生思考并提出一个问题：光源是如何影响我们生活的？八、教学反思（课后）1. 教师总结本节课的教学效果，包括学生的参与度、理解程度等。
2. 针对学生的反馈，调整教学方法和完善教学内容。
九、课后评价（课后）1. 通过学生作业、实验报告等评价学生的学习效果。
2. 关注学生在课堂上的表现，了解学生的学习需求和兴趣。
十、拓展阅读（课后）1. 推荐学生阅读关于光源的科普书籍，增加他们的科学知识。
2. 引导学生利用互联网资源，了解更多关于光源的科普知识。
第五章 低压水银荧光灯
四.电流密度J对 ηuv 的影响
J↑→ Il ↑→ ne↑→ n*↑→ ηuv↑ J↑↑→ ne ↑↑→ P弹 ↑→ηuv↓ ηuv 要求J不宜太大 Ws要求J不宜太小
J＝0.03～0.13 A/cm
光源原理与设计—低压水银荧光灯
5.3 荧光粉的光学特性
光源原理与设计—低压水银荧光灯
一.荧光粉的定义
o
光源原理与设计—低压水银荧光灯
5.6荧光灯的特性和应用
光源原理与设计—低压水银荧光灯
一.光维持性
定义：光输出随点燃时间的变化光维持性 dF/dt=-kt Ft=F0exp(-kt) F0-Ft=F0[1-exp(-kt)] 光通量可能损失的最大量
光源原理与设计—低压水银荧光灯
考虑不同的影响因素
光源原理与设计—低压水银荧光灯
第五章 低压水银荧光灯
光源原理与设计—低压水银荧光灯
汞的物理性质
熔点 -38.87 C 沸点 356.58 C 蒸汽压随T敏感变化
o o
光源原理与设计—低压水银荧光灯
汞的化学性质
稳定性好, 不与灯用材料在工作T下有化学反应
可与许多金属形成合金 amalgam 汞齐(铋,钛,锌) 汞有毒性: 汞中毒
光源原理与设计—低压水银荧光灯
electrode
filling gas
Hg Ar
glass tube
光源原理与设计—低压水银荧光灯
一.低气压汞放电的最佳汞气压
一定管径下存在对应的最佳汞气压 T1uv 荧光粉转换效率 PHg↓→n↓→PHg↑→n* ↑→ηuv↑ →PHg↑↑→n* 禁锢↑→n**↑→ηuv↓ n+ ↑
PHg一定
d↑→禁锢↑→猝灭 ↑→ηuv↓ d↓→双极↑→ E↑→Ee↑→n* ↓→ηuv↓
光源自动跟踪系统自控原理课程设计
光源自动跟踪系统自控原理课程设计一、前言光源自动跟踪系统是指利用光敏元件感知光线方向和光强，并通过自控原理去控制光源的方向和角度，以保证光源始终朝向目标，从而提高光能利用效率。
在现代节能环保理念的引领下，光源自动跟踪系统的研究与应用备受重视。
本课程设计立足于自控原理，旨在通过深入的理论研究和系统实践，培养学生动手能力和解决实际问题的能力，为学生今后的工程实践打下坚实基础。
二、课程设计目标1. 了解光源自动跟踪系统的基本原理和实现方式；2. 掌握自控原理在光源自动跟踪系统中的应用；3. 进行光源自动跟踪系统的设计与实现；4. 提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
三、课程设计内容1. 光源自动跟踪系统的原理及相关知识介绍1.1 光敏元件的工作原理1.2 光源的自动定位与跟踪1.3 控制系统的设计与实现2. 自控原理在光源自动跟踪系统中的应用2.1 PID控制器在光源自动跟踪系统中的应用2.2 虚拟仪器软件的使用3. 光源自动跟踪系统的设计与实现3.1 选择合适的光敏元件3.2 搭建实验评台3.3 调试控制系统4. 实际案例分析4.1 光伏发电系统中的光源自动跟踪技术4.2 植物生长灯中的光源自动跟踪技术四、课程设计步骤1. 第一阶段：理论学习1.1 学生通过课堂教学和自主学习，掌握光源自动跟踪系统的原理及相关知识；1.2 学生学习自控原理在光源自动跟踪系统中的应用，了解PID控制器的基本原理和实现方法；1.3 学生熟悉虚拟仪器软件的基本操作和功能，为实验做好准备。
2. 第二阶段：实验设计2.1 学生在老师的指导下，选择合适的光敏元件，并设计光源自动跟踪系统的整体结构；2.2 学生搭建实验评台，完成光源自动跟踪系统的硬件部分搭建；2.3 学生根据课程要求，编写控制系统的程序，并进行调试。
3. 第三阶段：实验实施3.1 学生进行光源自动跟踪系统的实验实施，并记录实验数据；3.2 学生通过实验数据的分析，对光源自动跟踪系统的性能进行评估；3.3 学生在老师的指导下，完成实验报告的撰写。
拱形光源原理-概述说明以及解释
拱形光源原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述拱形光源是一种新型的照明装置，其特点是采用拱形形状的光源来产生光线。
相比传统的平面光源，拱形光源能够更好地聚焦光线，提高照明效果。
随着人们对照明质量的要求不断提高，传统的平面照明方式已经无法满足人们对于光线亮度和均匀性的需求。
而拱形光源通过设计特殊的光学结构，能够将光线聚焦在一个更小的区域内，使得照明效果更加明亮，光线分布更加均匀。
拱形光源的工作原理是通过选择合适的光学材料和光学结构，将光线在其内部进行反射和折射，从而实现光线的聚焦和传播。
拱形光源一般由球形或弧形透明外壳和光源组成，在光源的驱动下，光线会经过外壳的特殊结构，形成特定的光线分布模式。
拱形光源不仅可以提供更好的照明效果，还可以应用于其他领域。
例如，在农业领域，拱形光源可以模拟太阳光的光谱和强度，为植物的生长提供更加适宜的光环境。
在医疗领域，拱形光源可以用于照明手术场所，提高医生的工作效率和手术质量。
虽然拱形光源在照明领域具有较大的优势和应用前景，但是目前的研究和应用还有一些挑战和待解决的问题。
例如，如何提高拱形光源的光效和热管理能力，如何降低拱形光源的制造成本等。
总之，拱形光源作为一种新型的照明装置，具有明亮的照明效果和良好的光线分布特性，能够广泛应用于不同领域。
随着相关技术的不断发展和完善，相信拱形光源将会在未来得到更广泛的应用和推广。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构:本文将分为引言、正文和结论三个部分来介绍拱形光源的原理。
引言部分将首先对拱形光源进行概述，介绍其基本概念和重要性。
接着，文章将给出整篇文章的结构，并明确本文的目的和意义。
正文部分将分为两个小节。
首先，将介绍拱形光源的定义和相关背景知识，为读者建立起对拱形光源的基本认识和理解。
其次，将详细阐述拱形光源的工作原理，包括其构造、原理、相关技术和应用场景等内容，以帮助读者深入了解拱形光源的实质和特点。
结论部分将对整篇文章进行总结和归纳，总结拱形光源的优势与应用，提供相关实例和数据支持。
同步辐射光源的原理、构造和特征.
1 同步辐射光源的原理和发展历史同步辐射是电子在作高速曲线运动时沿轨道切线方向产生的电磁波，因是在电子同步加速器上首次观察到，人们称这种由接近光速的带电粒子在磁场中运动时产生的电磁辐射为同步辐射，由于电子在图形轨道上运行时能量损失，故发出能量是连续分布的同步辐射光。
关于由带电粒子在圆周运动时发出同步辐射的理论考虑可追溯到1889年Lienard的工作，进一步的理论工作由Schott， Jassinsky， Kerst及Ivanenko， Arzimovitch和Pomeranchuk等直至1946年才完成，Blewett的研究工作首次涉及同步辐射对电子加速器操作的影响，并观察到辐射对电子轨道的影响，Lee和Blewett较详细地给出了发展史的评论。
至今，同步辐射光源的建造经历了三代，并向第四代发展。
（1）第一代同步辐射光源是在为高能物理研究建造与电子加速器和储存环上的副产品。
（2）第二代同步辐射光源是专门为同步辐射的应用而设计建造的，美国的Brokhaven国家实验室（BNL）两位加速器物理学家Chasman和Green[1]把加速器上使电子弯转、散热等作用的磁铁按特殊的序列组装成 Chasman2Green 阵列(Lattice，这种阵列在电子储存环中采用标志着第二代同步辐射的建造成功。
（3）第三代同步辐射光源的特征是大量使用插入件（Inserction Devices），即扭摆磁体（Wiggler）和波荡磁体（Undulator）而设计的低发散度的电子储存环。
表1为三代同步辐射光源的重要参数比较，其中表征性能的指标是同步辐射亮度，发散度以及相干性。
表1 三代同步辐射光源主要性能指标的比较Tab.1 Comparison of main properties of the three generationsynchrotron radiation sources目前，世界上已使用的第一代光源19台，第二代24台，第三代11台。
第4章-照明电光源
高压气体放电光源包括高压汞灯、高压钠灯、金属卤 化物灯和氙灯。这类光源的特点是灯管中气压较高，原子 之间距离比较近，相互影响比较大，电子在轰击原子时不 能直接与一个原子作用，从而影响了原子的辐射，因此这 类辐射与低压气体放电光源有较大的区别。但其辐射原理 仍然是气体中的原子辐射产生光辐射。高压气体放电光源 管壁的负荷一般比较大，也就是灯的表面积（玻璃壳外表 面）不大，但灯的功率较大，往往超过3W/cm2，因此又称 为高强度气体放电灯，简称HID灯。
（3）电容镇流器 一般用于高频交流而不适用工频电源，否则会使灯的光通 输出具有脉冲性质。
（4）电子镇流器 80年代引进，具有节能环保的特点，优点：在150~250V下 可正常工作，一次性快速启动，损耗小，寿命长，效率高， 功率因素高，对设备无干扰，外形美观，结构紧凑，重量 轻，安装方便，安全可靠，无闪烁，无噪音。
电光源型号的各部分按顺序直接编排。当相邻部分同 为字母或数字时，中间用短横线”-”分开（外资产品的命名 方式有所不同）。常用电光源型号命名方法见表。
例如，20W直管荧光灯的型号为YZ20RR，第一部分 YZ指的是直管荧光灯，第二部分20表示灯的额定功率，第 三部分RR说明灯的发光色为日光色。
第二节 白炽灯
影响灯泡使用寿命的主要因素是电压。
（6）色温、显色指数 白炽灯的色温较低，一般为 2400-2900K，但显色性较高，显色指数Ra高达99～100。
如前所述，当电压变化时，白炽灯除了使用寿命有很 大变化外，对光通量、发光效率等都有较大影响。下图给 出了白炽灯光电参数与电源电压的关系。
五、白炽灯的应用
凡是根据热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。目 前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。 一、白炽灯的构造
室内灯光设计
•
•
•
•
七、电光源的种类
八、灯光照明设计的原则
1.功能性原则 灯光照明设计必须符合功能的要求，根据不同的空间、不同的场合、不同的对象选择不同 的照明方式和灯具，并保证恰当的照度和亮度。例如：会议大厅的灯光照明设计应采用垂 直式照明，要求亮度分布均匀，避免出现眩光，一般宜选用全面性照明灯具；商店的橱窗 和商品陈列，为了吸引顾客，一般采用强光重点照射以强调商品的形象，其亮度比一般照 明要高出3～5倍，为了强化商品的立体感、质感和广告效应，常使用方向性强的照明灯具 和利用色光来提高商品的艺术感染力。
•
•
Байду номын сангаас三、室内常用的几种照明方式
根据灯具光通量的空间分布状况及灯具的安装方式，室内照明方式可分为五种： 1、直接照明 光线通过灯具射出，其中90%-100%的光通量到达假定的工作面上，这种照明方式为直接照明。这 种照明方式具有强烈的明暗对比，并能造成有趣生动的光影效果，可突出工作面在整个环境中的主 导地位，但是由于亮度较高，应防止眩光的产生。如工厂、普通办公室等。 2、半直接照明 半直接照明方式是半透明材料制成的灯罩罩住光源上部，60%-90%以上的光线使之集中射向工作面， 10%-40%被罩光线又经半透明灯罩扩散而向上漫射，其光线比较柔和。这种灯具常用于较低的房间 的一般照明。由于漫射光线能照亮平顶，使房间顶部高度增加，因而能产生较高的空间感。
室内灯光设计
室内设计的灵魂—光
光的艺术魅力 光照的作用对人的视觉功能的发挥极为重 要，因为没有光就没有明暗和色彩感觉， 也看不到一切。光照不仅是人视觉物体形 状、空间、色彩的生理的需要，而且是美 化环境必不可缺少的物质条件。光照可以 构成空间，又能改变空间；既能美化空间， 又能破坏空间。不同的光照不仅照亮了各 种空间，而且能营造不同的空间意境情调 和气氛。同样的空间，如果采用不同的照 明方式，不同的位置、角度方向，不同的 灯具造型，不同的光照强度和色彩，可以 获得多种多样的视觉空间效应：如有时明 亮宽敞，有时晦暗压抑；有时温馨舒适， 有时烦躁不安；有时喜庆欢快，有时阴森 恐怖；有时温暖热情，有时寒冷冷淡；有 时富有浪漫情调，有时产生神秘感觉等等， 光照的魅力可谓变幻莫测。
《光源原理与设计》课件
欢迎来到《光源原理与设计》PPT课件！通过本课件，我们将深入探讨光源的 原理、种类以及设计。让我们开启光与色彩的奇妙之旅！
引言
了解光源的定义、种类和基本特性，全面了解光源在设计中的重要性和应用。
光源基本原理
深入研究光源的激发原理、辐射原理以及色温与光谱的关系，揭示光源的基 本工作原理。
常见的光源
探索灯丝电灯、浸泡式汞灯、钨卤化物灯、高压钠灯和LED等常见光源的特点 和应用场景。
光源设计
学习光源设计的要点，如何合理组合光源以及光源的调节和控制方法，让设计师们更好地发挥光源的作用。
光源在实际应用中的应用
探索光源在室内照明光源选择、汽车车灯和舞台灯光设计等实际应用领域中的应用技巧。
总结
总结光源在设计中的重要性和未来发展的展望，引发观众对光源设计的思考和创新。
室内灯光设计
•
3、间接照明 间接照明方式是将光源遮蔽而产生的间接光的照明方式，其中90%-100%的光通量通过天 棚或墙面反射作用于工作面，10%以下的光线则直接照射工作面。通常有两种处理方法， 一是将不透明的灯罩装在灯泡的下部，光线射向平顶或其他物体上反射成间接光线；一种 是把灯泡设在灯槽内，光线从平顶反射到室内成间接光线。这种照明方式单独使用时，需 注意不透明灯罩下部的浓重阴影。通常和其他照明方式配合使用，才能取得特殊的艺术效 果。商场、服饰店、会议室等场所，一般作为环境照明使用或提高景亮度。 4、半间接照明 半间接照明方式，恰和半直接照明相反，把半透明的灯罩装在光源下部，60%以上的光线 射向平顶，形成间接光源，10%-40%部分光线经灯罩向下扩散。这种方式能产生比较特殊 的照明效果，使较低矮的房间有增高的感觉。也适用于住宅中的小空间部分，如门厅、过 道、服饰店等，通常在学习的环境中采用这种照明方式，最为相宜。
•
•
三、室内常用的几种照明方式
根据灯具光通量的空间分布状况及灯具的安装方式，室内照明方式可分为五种： 1、直接照明 光线通过灯具射出，其中90%-100%的光通量到达假定的工作面上，这种照明方式为直接照明。这 种照明方式具有强烈的明暗对比，并能造成有趣生动的光影效果，可突出工作面在整个环境中的主 导地位，但是由于亮度较高，应防止眩光的产生。如工厂、普通办公室等。 2、半直接照明 半直接照明方式是半透明材料制成的灯罩罩住光源上部，60%-90%以上的光线使之集中射向工作面， 10%-40%被罩光线又经半透明灯罩扩散而向上漫射，其光线比较柔和。这种灯具常用于较低的房间 的一般照明。由于漫射光线能照亮平顶，使房间顶部高度增加，因而能产生较高的空间感。
照明布局形式分为三 种，即基础照明(环境 照明)，重点照明和装 饰照明。在办公场所 一般采用基础照明， 而家居和一些服饰店 等场所则会采用一些 三者相结合的照明方 式。具体照明方式视 场景而定。
光学设计原理
光学设计原理
光学设计原理是指根据光的传播规律和物态关系，利用光学器件进行光学系统的设计和优化。
光学设计的基本原理包括折射、反射、衍射、干涉等。
折射是光从一种介质传播到另一种介质时发生的现象。
根据实际需求，可以选择不同的介质，使光线能够按照预定的路径传播。
折射的计算可根据斯涅尔定律进行，该定律表明了光线在两种介质的界面上的入射角和折射角之间的关系。
反射是光线遇到介质边界时，从另一种介质中返回的现象。
根据反射定律，入射光线与法线的夹角等于反射光线与法线的夹角，该原理可用于设计反射式的光学系统，例如镜子或反射器件。
衍射是光线遇到孔径、边缘或薄缝时发生的现象。
衍射现象可以解释为光的波动性质导致的，根据衍射定律，被衍射的光线呈现出特定的干涉图样。
光学设计可以利用衍射原理，设计衍射光栅等光学元件。
干涉是两束或多束光线相互作用的结果。
干涉现象可以是构造干涉或衍射干涉，可以利用这种原理设计干涉仪、干涉滤波器等光学系统。
干涉定律描述了相干光束的干涉形式。
光学设计的过程需要根据具体的应用需求，确定光学系统的结构和参数。
需要考虑到光线的传播路径、传输损耗、光学元件
的特性等。
通过应用光学设计软件和数值优化方法，可以实现对光学系统的快速设计和优化。
全光谱灯原理
全光谱灯原理一、光源选择全光谱灯是一种能够模拟自然光的照明设备，其光源的选择对于实现全光谱效果至关重要。
目前，常用的全光谱光源主要有荧光灯、LED灯和激光等。
这些光源在色温、显色指数、光效等方面具有不同的特点，可以根据实际需求进行选择。
二、光学设计全光谱灯的光学设计主要涉及灯具的配光曲线和光学元件的选择。
配光曲线决定了灯具的照射角度和光强分布，而光学元件则用于调节光的波长和分布，以实现全光谱效果。
在光学设计过程中，需要综合考虑照明效果、节能和舒适度等多个因素。
三、滤光技术为了获得更接近自然光的全光谱效果，需要对灯具发出的光进行滤光处理。
常用的滤光技术包括采用特殊的滤光片或者多层镀膜技术，这些技术能够选择性地将某些波长的光透过或者反射，从而调整光的色温和光谱分布。
四、智能控制智能控制技术是全光谱灯的重要组成部分，它可以通过传感器和算法自动调节灯具的光输出，以满足不同场景的照明需求。
智能控制还可以实现与其他智能家居设备的联动，提高照明系统的整体智能化水平。
五、适用场景全光谱灯适用于多种场景，包括家庭照明、商业照明和工业照明等。
在家庭照明中，全光谱灯可以营造出更加舒适和自然的照明环境，有助于提高生活品质。
在商业照明中，全光谱灯能够为商品展示提供更加真实的色彩还原，提升顾客的购物体验。
在工业照明中，全光谱灯可以提高生产效率和产品质量，降低能耗和减少人工误差。
六、总结全光谱灯的原理主要涉及光源选择、光学设计、滤光技术、智能控制和适用场景等方面。
通过合理选择光源和光学设计，结合滤光技术和智能控制，可以实现全光谱效果，满足不同场景的照明需求。
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，全光谱灯的应用前景将更加广阔。
长信宫灯的设计原理是
长信宫灯的设计原理是
长信宫灯的设计原理是利用发光二极管（LED）作为光源，电流通过LED时，导管中的电子与空穴结合并释放出能量，从而产生可见光。
灯的外部结构采用透明或半透明的材料，使得发出的光能够通过材料传播和散射，呈现出柔和、均匀的光线效果。
长信宫灯通常采用多个LED灯珠组成一个灯组，在一个灯组中的LED灯珠的数量和排列方式可以根据需要来进行设计。
为了达到更好的亮度和颜色渲染效果，常常使用不同颜色的LED灯珠组合在一起，比如红色、绿色和蓝色的LED组合可以呈现出各种颜色的光线。
长信宫灯的设计还包括LED驱动电源和控制电路。
LED驱动电源将输入的交流电转换为直流电，提供给LED灯珠工作所需的电流和电压。
控制电路可以实现调节LED灯组的亮度和颜色，以及控制灯组的开关和闪烁等特效。
总的来说，长信宫灯的设计原理主要包括LED作为光源、透明的外部结构、LED 灯珠的组合和排列方式、LED驱动电源以及控制电路等方面，从而实现了灯光的亮度和颜色的控制。
环形光源原理
环形光源原理
环形光源是一种特殊形状的光源，其原理是利用符合特定几何形状的LED灯珠在环形空间中分布形成光源。
光源的形状为环形时，可以在光照均匀度、色彩还原度、亮度等方面达到更好的效果。
环形光源的原理与普通的LED光源类似，都是利用半导体物质发光原理转换电能为光能。
但由于环形光源的特殊形状，需要对LED灯珠的分布进行特定的设计和配置，以保证光线能够均匀地辐射朝向不同方向的区域。
在环形光源中，LED灯珠通常被布置在环形板、外壳或者PCB电路板上，通过电子元器件进行照明控制和调光控制，从而实现不同亮度和颜色的光线输出。
环形光源广泛应用于照相摄影、实验室、医疗、工业、艺术等领域中，成为一种独特的照明装置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光源原理与设计—绪论
诸定昌
•光源的颜色
色表: 人眼观察光源颜色时的舒适程度(与背景光有关) 色温 照度 E(lux) 房间 E<150lux 机场 E>500lux Tc<4000K Tc>6000K
光源原理与设计—绪论
诸定昌
显色性: 被照物体本色被光源显色的程度 指标: Ra 太阳光下最大,为100 钠灯 28 价格 高压汞灯 40
• 原子激发辐射—线光谱
• 带电粒子的速度变化（轫致辐射）—连续谱
光源原理与设计—绪论
诸定昌
3. 光学波段
• 可见光区 380～780 nm
近红外区 • 红外光
780～1500 nm
4
中红外区 1500～1×10 nm 远红外区 1×10 4 ～1×10 6 nm
光源原理与设计—绪论
诸定昌
真空紫外 1～200 nm • 紫外光 远紫外 200～300 nm 近紫外 300～380 nm 紫外A区 UVA 400～315 nm 化学线 黑斑线
光源原理与设计—绪论
诸定昌
4. 光生物
杀菌, 保健, 光合作用……
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5. 高科技
模拟室, 光电效应, 军事(夜视仪) LCOS PDP DBD
光源原理与设计—绪论
诸定昌
References: 1. “电光源原理引论” 蔡祖泉等 (1988) 2. “气体与真空中电现象” 卡普卓夫 (1952) 3. “Light Sources” Elenbass (1972) 4. “Gas Discharge Lamp” Johr.F.Vaymouth
诸定昌
电光源
钨丝灯类
气体放电灯类
固体光源类
白炽灯(普灯)
无极灯 发光二极管(LED) 高强度气体放电灯
卤素灯
荧光灯类
(HID)类 高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯 直管/环形日光灯
紧凑型节能灯
光源原理与设计—绪论
诸定昌
五. 光源的应用 1. 照明
体育场照明, 泛光照明……
2. 加热 3. 光化学
照像, 加快化学反应速度……
1965
1965 1961 1971 1976 寿命长
200
150 75 90 80
差
差 好 很好95 ＞65
光源原理与设计—绪论
诸定昌
三. 光源的参量 1. 技术参量
• 光通量 • 功率 • 寿命 F(lm) P(w) H(hrs)
全寿命 从亮到熄 有效寿命 F衰减到初始值的一定比例
光源原理与设计—绪论
Ra
差
荧光灯(卤粉)
涂钒酸钇荧光粉灯
1935
1967
40
65 85
好
好 好
细管径荧光灯(T12—T8—T5) 1973 异型荧光灯(CFC) 1977
代替白炽灯
光源原理与设计—绪论
诸定昌
3. 第三代光源—钠灯与金卤灯
η 低压钠灯 1932 40 Ra 差
外壳涂红外反射层的低压钠灯
高压钠灯 钠-铊-铟灯 镉-钬-铥灯 络合物(Sc-Na)金卤灯 无极放电灯
光源原理与设计—绪论
诸定昌
谢谢观看!
诸定昌
2. 运行参量 • 光效 η(lm/w)
Km Km
0 780 380
每单位输入功率产生的光通量
PV ( )d PV ( )d PV ( d )
0
Pin
780
PV (d )
380
Pin
2 1
η1 转换成辐射的功率占总功率的比例 η2 辐射中可见辐射的比例
光源原理与设计—绪论
第一章 绪论
深圳市长远通电子有限公司 整理：王胜 地3924660875
光源原理与设计—绪论
诸定昌
一. 光源的定义
能把其他形式的能量转换为光学波段的电磁辐射的器件 称为光源。
1.能量的形式
• 热能
• 化学能
• 生物能 • 电能—电光源
光源原理与设计—绪论
诸定昌
2. 转换方式
• 加热辐射（eg白炽灯）—热辐射光源—连续谱
光源原理与设计—绪论
诸定昌
四. 光源的分类 1. 以放电类型分类
辉光放电,弧光放电……
2. 以工作气压分类
低气压,高气压,超高气压……
3. 以工作气体种类分类
汞灯,荧光灯,惰性气体,金属蒸汽……
光源原理与设计—绪论
诸定昌
4. 按用途分类
5. 按灯种类分
热辐射光源 按发光原理 气体放电光源
光源原理与设计—绪论
紫外B区 UVB 315～280 nm 健康线（红斑线） 紫外C区 UVC 280～200 nm 灭菌线
光源原理与设计—绪论
诸定昌
二. 光源发展简史 1. 第一代光源—白炽灯
光效η 碳丝白炽灯 锇丝白炽灯 钨丝白炽灯 1879(Edison) 1898 1907 寿命 1.4～3 几小时 5～5.5 几十小时 5～8 几百小时 8～ 9 11 12 14 30 32 接近一千小时
真空钨丝白炽灯 1910 充N2螺旋钨丝白炽灯 1913 充Ar(Kr,Xe)钨丝白炽灯 1917 充Ar(Kr,Xe)双螺旋钨丝白炽灯 碘钨灯 溴钨灯 1959 1964
光源原理与设计—绪论
诸定昌
2. 第二代光源—荧光灯
霓虹灯(Neon lamp) 汞蒸汽放电灯 1910 1930
η 用于广告 38