光电子技术电子课件-光电参数

光电参数
1.点光源、立体角
（1）点光源
点光源是理想化为质点的向四面八方发出光线的光源。

点光源是抽象化了的物理概念，为了把物理问题的研究简单化。

就像平时说的光滑平面，质点，无空气阻力一样，点光源在现实中也是不存在的，指的是从一个点向周围空间均匀发光的光源。

（2）立体角
一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。

如下图所示，从O点看，表示光向空间展开的角度称为立体角，其单位是sr（球面度），点的周围总立体角为4π。

球面度（steradian，符号∶sr）是立体角的国际单位。

它可以算是三维的弧度。

2.辐射通量
光源向周围空间辐射不同波长的电磁波（光波），光的传播过程是能量的传播过程。

在单位时间内从光源发射的能量称为辐射通量ᶲ。

它客观反映了光源辐射能量的多少。

它的单位为W（瓦）。

3.光通量
在辐射通量中，包含了各种波长的电磁波，例如红外线、紫外线、可见光等。

对于可见光，人眼对不同波长的可见光的敏感度不同，即不同波长但辐射通量相同的光波，对人眼造成的亮度感不一样。

如黄绿光最亮，红光和紫光让人觉得暗得多。

人眼的这一特性称为光谱光视效率（Vλ）。

由于人眼的这种特性，我们不能直接用光源的辐射通量来表示可见光能的大小，而必须以人眼的光感觉，即辐射通量所具有的光视觉效应的“强弱”、“多少”来表示光源发光的多少，在光度学中用光通量表示。

光通量是指由光源向各个方向射出的人眼有光感的光功率，即每一单位时间射出的光能量，以F表示，单位为lm（流明）。

1mb=10lm。

4.光强度
光强度是指光源在单位立体角内辐射的光通量，以I表示，单位为cd（坎[德拉]），如下图所示，1cd表示在单位立体角内辐射出1lm的光通量。

已知立体角的光通量和立体角，用公式I=F/ω 可以算出光强度。

5.光照度
光照度是指从光源照射到单位面积上的光通量，以E表示，单位为lx（勒克斯），如下图所示。

已知光通量和照射面积，用公式E=F/A可以算出光照度。

6.反射系数
人们观看物体时，总要借助于反射光，所以要经常用到“反射系数”的概念。

反射系数是指光线照在某物体表面，物体表面反射的光通量（反射的流明数F1）与入射的光通量（入射的流明数F）之比，用R表示，如下图所示。

已知反射光通量和入射光通量，用公式R=F1/F可以算出反射系数。

7.光亮度
光亮度是指一个表面的明亮程度，以L表示，即从一个表面单位面积反射出来的光通量。

不同物体对光有不同的反射系数或吸收系数。

光的强度可用照在平面上的光的总量来度量，这叫入射光（inci-dent light）或照度（illuminance).若用从平面反射到眼球中的光量来度量光的强度，这种光称为反射光（reflection light）或亮度（brightness). 亮度和照度的关系如下图所示。

（特别的，对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。

电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相
同的亮度感。

）
例如，一般白纸大约吸收入射光量的20%，反射光量为80%；黑纸只反射入射光量的3%.所以，白纸和黑纸在亮度上差异很大.
从亮度和照度的关系图不难理解亮度和照度的关系，即L=R*E，式中L表示亮度，R表示反射系数，E表示照度。

因此，当我们知道一个物体表面的反射系数及照度时，便可推算出它的亮度。

8.光源的色温
（1）色温的定义
光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。

热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是该光源的色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。

色温是表示光源光色的尺度，单位为K（开尔文）。

人们用与光源的色温相等或相近的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表（人眼直接观察光源时所看到的颜色），又称光源的色温。

（2）色温的分类
不同的色温会引起人们在情绪上的不同反应，一般把光源的色温分成三类。

a.暖色光；
b.暖白光；
c.冷色光。

（3）色温的应用
摄影、录像、出版等领域。

9.暗电流
暗电流是指器件在反偏压条件下,没有入射光时产生的反向直流电流.(它包括晶体材料表面缺陷形成的泄漏电流和载流子热扩散形成的本征暗电流.)一般光电倍增管、光电二极管等光电器件用到暗电流这一参数。

所谓暗电流指的是光伏电池在无光照时，由外电压作用下P-N结内流过的单向电流。

光电倍增管在无辐射作用下的阳极输出电流称为暗电流。

10.光电转换率
光电转换率是指在太阳能光伏系统中太阳能电池板把太阳光能转化为电能的转换效率。

一般用于介绍太阳能电池的性能和光电探测器测试的参数。

现在一般的太阳能电池的光电转换率在10%到15% ，而国外一些高科技能源公司已将这一效率提高到45%左右。

但成本较高。