光源基础知识
光源基础知识(共82张PPT)可修改文字
高压汞灯：404.7，435.8，546.1，578nm 四条汞的 特征谱线。
灯丝光谱
自镇流高压汞灯：四条汞的 特征谱线+灯丝 光谱，增加了红光成分
荧光粉作用：一般涂敷发红光的荧光粉，将发出的紫 外线转换为红色可见光，提高光通和显色
指数，降低色温。
备注：1大气压=760mmHg=760乇=1000mbar=101325Pa=0.1MPa
高光效钠灯：
充氙气压力25~30乇提高 到250~360乇后：
光效提高10%以上； 流明维持率提高；
寿命延长； 启动困难一些。
高光效钠灯
标准钠灯
高光效钠灯的 电弧管有辅助 启动线
标准钠灯的电 弧管没有辅助 启动线
高压钠灯类别：按结构分类
双管钠灯：
寿命提高80%
光通下降3% 热启动性能提高
双管钠灯
普通钠灯
高压钠灯类别：
按泡壳涂粉分类：清光，涂粉（漫反射用）。
按灯头分类：E39，E40；E26，E27。
按额定功率分类。
金属卤化物灯类别：
石英金卤灯：
钪钠系列；
稀土系列； 钠铊铟系列；
彩卤灯系列。
陶瓷金卤灯。
石英金卤灯是在高压汞灯的基础上，添加金属卤化
物而制成。 由于所添加的金属卤化物的金属元素
电离电位和激发电位都低于汞原子， 所以 发光光谱主要以金属卤化物中的金属为主。
所以：
高压钠灯外玻壳一般抽真空，使电弧管各部位温度不
均匀，而且不受环境温度影响。
高压汞灯外泡壳充氮气（自镇流充灯泡氩），氮气一 方面散热，另一方面气体循环，使电弧管放电腔各部位温度 更加均匀。
• 普通照明金属卤化物灯结构：
高纯氮 填充气
照明光源基本知识
光度光通量(luminous flux ) 单位：流明（lm）光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。
光强（luminous intensity ）单位：坎德拉（cd）光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光强。
照度(illuminance) 单位：勒克斯（lx）照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。
亮度（luminance）单位：坎德拉每平方米（cd/m2, ），尼特（nt）是旧的亮度单位名称，现已废除不用。
光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。
光效（luminous efficacy of light source）单位：流明/瓦（lm/W）光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。
平均寿命（average life）单位：小时（h）指一批灯燃点，当其中有50%的灯损坏不亮时所燃点的小时数。
色度色温 CT-colour temperature当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K （kelvim）表示。
黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。
相关色温 CCT-correlated colour temperature当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。
由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。
色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。
色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。
通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。
光源选型基础知识
光源知识光源的目录一.光源的分类二.光源的参数三.光源的规格四.光源的区别五.光源的优缺点六.光源的适用场所七.灯头一、光源的分类1．白炽灯—灯丝发光：2.气体放电灯：二：光源的参数1.光通量（Φ）单位：流明（lm）定义：光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和。
2.寿命(h)3.显色性（Ra）定义：光源对于物体自然原色的呈现程度Ra数值越接近100，表示显色性越好。
表一表二4.色温（K）光源点燃后的光色与标准黑体加热到某一温度时的光色相同，该黑体当时的绝对温度称为光源的色温. 表一表二表三K值越撕，光色越偏红。
K值越高，光色越偏蓝。
5.光强（I）一般来讲，光线都是向不同方向发射的，并且强度各异。
可见光在某一特定方向角内所发射的强度就叫做光强（I）。
6.照度（E）单位：勒克司（LX）照度（E）是光通量与被照射面积之间的此例系数。
1LX即指1Lm的光通量平均分布在面积1平方米的平面上的明亮度。
7.辉度单位：坎德拉/平方米（cd/平方米）辉度（L）是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度。
8.光线和辐射光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部分光谱。
这类射线的波长范围在360到830之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部分。
9.最重要光学公式三.光源的规格1.三大光源公司2.金卤灯表一表二表三表三表四四．光源的区别五.光源的优缺点六.光源的适用场所七．光源灯头。
照明基础知识
照明基础知识一、光学基本知识1. 光的本质光的本质是一种电磁波，其波长范围广泛。
能够引起视觉反应的光被称为“可见光”，其波长在380-780纳米之间，是电磁辐射光谱中的一小部分。
不可见光如红外线、紫外线等，则因其波长超出此范围而无法被肉眼直接感知。
2. 光通量光通量是衡量光源输出可见光量的总和，是光源发光能力的指标。
它表示发光体每秒所发出的可见光量，单位为流明（lm）。
3. 光效与发光强度光效即发光效率，是电光源将电能转化为光的能力，以流明每瓦（lm/w）为单位。
发光强度（光强）则是指发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量，常用坎德拉（cd）来表示。
4. 照度与亮度照度是表征被照面上接收光的强弱，即被照面单位面积上接收的光通量，单位为勒克斯（Lux）或流明平方米（lm/㎡）。
而亮度则是指光源在某一方向上的单位投影面在单位立体角中反射光的数量，单位为坎德拉每平方米（cd/㎡）或坎德拉每平方厘米（cd/cm²）。
5. 眩光与光束角眩光是指视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比造成的视觉不舒适感。
光束角则是射灯发射光的空间分布，以中心最强，向四周逐渐减弱到中心光强50%强度的圆锥角。
6. 其他重要概念●功率因素：电路中有用功率与实际功率之间的比值，影响电网的平衡度和无功损耗。
●频闪效应：电感式荧光灯随电压电流周期性变化，光通量也周期性变化，导致视觉不舒适。
●平均寿命与经济寿命：衡量光源使用寿命的指标，分别考虑光源损坏和光束输出衰减的情况。
●显色性：光源对物体颜色的呈现能力，以显色指数（Ra）表示，高显色性光源能更真实地还原物体颜色。
●色温：光源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度即为该光源的色温，以开尔文（K）为单位。
二、照明工作原理照明的基础是光源产生光线并将其传播至需要照明的区域。
照明工作原理主要包括以下几个环节：1.光源产生光线：光源可以是自然的（如太阳、星星）或人工的（如灯泡、LED）。
光源基础知识及大类介绍
光源基础知识及大类介绍光源是指能够产生光的物体或装置，是光学领域中重要的研究对象。
光源可以分为自然光源和人工光源两大类。
一、自然光源月亮是反射太阳光的天体，它产生的光主要是散射光和反射光，由于月亮表面的物质不均匀，所以月亮光的能量分布并不均匀。
星辰是宇宙中的自然光源，其中最亮的是恒星。
恒星是由氢气聚集形成的，通过核融合反应释放出能量，产生光和热。
恒星的光谱包含了各种波长的光线，可以通过光谱分析来研究星体的物质组成和温度等信息。
二、人工光源人工光源是人类为特定目的产生的光。
人工光源广泛应用于生产、生活和科学研究等领域。
根据光源的产生原理和特点，人工光源可以分为以下几类：1.发光二极管(LED)：LED是一种半导体器件，通过电流激发发射光的现象而产生光。
LED光源具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，被广泛应用于照明、显示屏、信号灯等领域。
2.白炽灯：白炽灯是由灯丝加热发光的，其原理是电热效应。
白炽灯的发光效率低，大部分电能转化为热能，只有少部分转化为可见光。
由于白炽灯使用的材料易熔化，所以寿命较短。
3.荧光灯：荧光灯利用气体放电和荧光物质发光的原理来产生光。
荧光灯的发光效率比白炽灯高，寿命较长，但启动时需要较高的电压。
4.气体放电灯：气体放电灯包括氮化物激光器、氖灯、氙灯等。
气体放电灯的光源是由气体放电激发而产生的，具有高亮度、长寿命等特点。
5.激光：激光光源是通过激光器产生的，其原理是受激辐射。
激光具有单一波长、方向性好、能量密度高等特点，被广泛应用于医疗、通讯、材料加工等领域。
除了以上介绍的典型人工光源，还有许多其他的人工光源，如投影仪灯泡、车灯、草坪灯等。
这些光源的产生原理、特点和应用领域各有不同。
总结起来，光源是产生光的物体或装置，可分为自然光源和人工光源两大类。
自然光源主要包括太阳、月亮和星辰，而人工光源则广泛应用于生产、生活和科学研究等领域。
不同类型的人工光源具有不同的发光原理、特点和应用领域，但它们共同的目的是为人类提供光的能量和信息。
投影光源基础知识小采
一、为什么要使用光源目的将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像地位机器视觉三大技术（采像技术，处理技术，运动控制技术）之一重要性直接影响系统的成败，处理精度和速度二、光源的种类理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的视觉系统使用的光源主要有三种高频荧光灯光纤卤素灯LED（发光二极管）照明高频荧光灯使用寿命约1500－3000小时优点：扩散性好、适合大面积均匀照射缺点：响应速度慢，亮度较暗光纤卤素灯使用寿命约1000小时优点：亮度高缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化LED灯使用寿命约10000－30000小时可以使用多个LED达到高亮度，同时可组合不同的形状响应速度快，波长可以根据用途选择三、LED光源的优势•可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；•可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；•通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；•使用寿命长（约3万小时，间断使用寿命更长）；•反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；•电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯；•运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势；•可根据客户的需要，进行特殊设计。
四、 LED光源的颜色主要颜色红色蓝色绿色白色其他颜色橙色红外紫外五、照明技术的基础知识1、照射光的种类(1)直射光主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相对高的对比度图像。
(2)漫射光（扩散光）各种角度的光源混合在一起的光。
日常的生活用光几乎都是扩散光。
(3)偏振光在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动的光。
通常是利用偏光板（片）来防止特定方向的反射。
(4)平行光照射角度一致的光。
太阳光就是平行光。
发光角度越窄的LED直射光越接近平行光。
对比度：对比度对机器视觉来说非常重要。
机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特征的区分。
光源基础必学知识点
光源基础必学知识点
1. 光的本质：光是一种电磁波，具有波粒二象性。
当光以粒子的形式传播时，称为光子。
2. 光的传播：光在真空中传播速度为光速，约为每秒30万公里。
光在介质中传播时，会发生折射和反射。
3. 光的产生：光可以由各种物质的激发、电场激励、热辐射等方式产生。
最常见的光源是太阳、电灯等。
4. 光的颜色：光的颜色是由光的频率决定的，频率越高的光色偏蓝，频率越低的光色偏红。
5. 光的强度：光的强度指光的功率在单位立体角内的分布，单位是瓦特/立体弧度(W/sr)。
光的强度跟光源的功率、发光面积以及发光方向有关。
6. 光的亮度：光的亮度是人眼对光的感知强度，单位是坎德拉(Cd)。
亮度与强度有关，但还受到视觉系统的影响。
7. 光的色温：光的色温是指光源发出的光的颜色偏冷或偏热的程度。
色温用开尔文(K)表示，常见的白炽灯色温约为2700K，日光色为5000-6500K。
8. 光的辐射特性：光源的辐射特性描述了光阴影的变化规律。
常用的描述方法有球面照度、光照度曲线等。
9. 光的色彩效果：光源可以通过色彩滤光片或补光色调来实现不同的
色彩效果，如冷暖色调、鲜艳色彩等。
10. 光的能效：光源的能效是指光源发出的光能与其耗电量之间的比值。
能效越高，光源的发光效果越好。
光源与照明重要基础知识点
光源与照明重要基础知识点
在光源与照明的领域中，有一些重要的基础知识点需要了解和掌握。
下面将介绍几个关键的知识点：
1. 光源类型：在照明领域中，常用的光源类型包括白炽灯、荧光灯、LED灯等。
白炽灯是通过加热导电丝来产生可见光的，荧光灯则利用电能激发荧光粉发光，而LED灯则通过电流经过半导体材料来产生光。
2. 光的颜色：光的颜色是由其波长决定的，常用的颜色包括红、橙、黄、绿、蓝、紫等。
在照明中，我们常用的是白光，可以通过混合不
同颜色的光来获得白光。
3. 光的强度：光的强度一般用光通量来表示，单位是流明（lm）。
光
通量表示单位时间内，光源向四面八方辐射出的光的总量。
光源的亮
度越高，光通量就越大。
4. 光的方向性：不同的光源具有不同的方向性，如点光源、面光源等。
点光源是在一个点上发光，发光方向性强，而面光源则在一个区域上
均匀发光，方向性较弱。
在照明设计中，根据需要选择合适的光源方
向性。
5. 照明设计：照明设计是将光源布置在空间中，以达到适宜的照明效
果的过程。
在进行照明设计时，需要考虑空间的用途、氛围要求、光
的色彩、亮度以及光的分布等因素，以创造出舒适、高效的照明环境。
这些基础知识点是理解光源与照明的重要前提，只有掌握了这些知识，才能更好地进行相关的照明设计工作。
在实际应用中，还需要结合具
体的需求和技术要求进行深入研究和实践。
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气体放电发光
半导体发光
光源简史
45亿年前 太阳 40万年前 火炬和篝火 2万年前 动植物油灯 7000年前 矿物油灯 5000年前 蜡烛 1650 第一盏街灯 1820 石灰光 1856 真空灯 1874 白炽灯 1879 1881 爱迪生灯泡 爱迪生照明系 和斯旺的真 统首次用于轮 空泡 船哥伦比亚号 拉特默的碳丝 灯
显色性
- 100；最好
卤钨灯（石英灯）
卤钨循环，减少钨原子损失 增加效率、延长寿命、减小体积 一般需要配套变压器使用(220V －>12V)
卤钨循环原理 1
钨 (W) 卤素原子 (X)
2
W + nX WXn
3
WXn W + nX
4
灯丝温度大约为 3000K 泡壳温度大约为 470K
多层镀膜的冷光杯的工作原理
汞灯 金卤灯 钠灯 低压钠灯
55 60 -100 100 -150 150 -200
白炽灯
白炽灯
分类
形状：普泡、球泡、尖泡、特种泡 表面：明泡、磨砂泡、涂粉泡 功率：10W、15W、25W、40W、100W
白炽灯的特点
成
本
- 初始成本低 光 寿 效
- 7-10流明/瓦
命
- 1000小时
与白炽灯相比，省电80%，是绿色照明的重点推广产品之一
寿命是白炽灯的3-12倍，大大降低了维护费用
高显色性，被照物体呈现亮丽色彩
无极灯
HID
高强度气体放电灯(HID)分类
HQL/HWL 汞灯 HQI 金卤灯 NAV 钠灯
发光原理
镇流器
汞原子+荧光
镇流器/-
金属原子
镇流器+(触发器)
钠原子
镇流器+触发器
金卤灯的发光原理
400
500
600
700 nm
Outer bulb
Hg = Mercury Me = Metals Hal = Halids
Hg* Electrodes Me1Me2Hal Hal
Quartzburner
Me+
Hal*
Me* Me MeHal
Mo-Foils
ignitor
光源的流明维持率
光 通 量 百 分 比
( )
工作时间
气体放电灯
高强气体放电灯
• • • • • • 寿命长，约10000小时； 显色指数高； 光色有多种选择； 光效高，70-90Lm/w; 光通维持性好； 不能立即启动，需要镇流 器才能正常工作； • 暂时不能调光； • 价格稍高。
卤素灯(石英灯)
• 寿命稍长，约2000小 时； • 显色好，指数为100； • 光色温暖、舒适 • 一般为点光源或杯状； • 光效稍高，15-25Lm/w; • 立即启动； • 可以调光； • 光通维持性稍好； • 一般为低压工作，需 要变压器。
பைடு நூலகம்荧光灯
• 寿命长，约10000小时； • 显色指数多样，取决于 荧光粉； • 光色有多种选择； • 一般为线状光源(紧凑型 例外)； • 光效高，70-90Lm/w; • 光通维持性好； • 不能立即启动，需要镇 流器才能正常工作； • 调光较困难，需要专用 镇流器； • 价格稍高。
光效
光源的额定平均寿命
灯 管
•使用一年中的失效率 - < 0.3% •灯丝预热型或快速型启动 •功率因数 - > 0.98 •谐波失真为L级或总谐波失真 - <15% •电磁干扰符合CISPR15等国际标准 •具有灯管异常及外部输入过流，过压镇 流器自我保护功能
紧凑型荧光灯——节能灯
到90年代中叶为止，所有一体化节能灯都是直管形式的（也称为U 型节能灯）。一般情况下，消费者都希望一体化节能灯的大小和形 状都和白炽灯相同。但在1995年以前由于技术的限制，并不能生产 出外形与白炽灯相同的节能灯。
赫尔曼· 斯普 兰格
伍德沃和埃 文斯
1900 泛光灯
1901 高压汞灯
1905 60 W 碳丝灯
1907 钨丝灯
1913 充气灯
1930 闪光灯
1932 钠灯
1937 荧光灯
1940 PAR灯
1950 激光
1960 金卤灯和 石英卤钨灯
1968 60 W 双螺 旋钨丝灯
1970 LED
1973 小型硬玻 璃卤钨灯
2/3的红外辐射(热量)
玻璃底质
可见光
Si O2, Zn S的复合物
卤钨灯（石英灯）类型
石英灯珠 G4、G5.3、G6.35 10W 20W 35W 50W 石英灯杯 MR11、MR16 10W 20W 35W 50W
铝杯(豆胆杯) QR80、QR111 35W 50W 75W
卤素PAR灯 PAR20、PAR30、PAR38 35W 75W 120W
卤钨灯
荧光灯常用功率、尺寸
T10 （Φ 32mm)
20W 40W 600mm 1200mm
荧光灯常见色温
T8 （Φ26mm)
18W 600mm 36W 1200mm 54W 1500mm
T5 （Φ16mm)
8W 300mm 14W 600mm 21W 900mm 28W 1200mm 35W 1500mm
人造光源
光源分类及特征
光源种类 白炽灯 卤钨灯 发光原理 热辐射 热辐射＋ 卤钨循环 低压汞蒸 气＋荧光 高压气体 连续光谱 控制器件 主要特征 不需要 不需要 便宜，使用方便，显 色性好。 较便宜，显色性好。 寿命、光效比白炽灯 高。
荧光灯 节能灯 金卤灯
启辉器＋ 可实现不同色温。显 镇流器 色性好。 触发器＋ 高光通量。金卤灯可 镇流器 实现不同色温，显色 性好。
正 常 工 作 数 量 百 分 比
100 80
60
40 20 0 20 40 60 80 100 110 120 140 160 180 200
光源的额定寿命的定义：
是指大量的灯在标准状态和要求下点燃，当其中的50%失效，50%还能继续工作时， 其累计的工作时间就定义为额定寿命。
( )
工作时间(与额定寿命的百分比)
1000W、2000W
外形：单端插脚、双端、单端罗口、
PAR30、PAR20、MR16等
陶瓷金卤灯
总结：光源的分类及特点
电光源 白炽灯
普通白炽灯
•寿命短，约1000小时； •显色好，指数为100； •光色温暖、舒适 •一般为球形光源； •可以调光; •发热量大； •立即启动； •一般无需变压器； •光通维持性差； •光效低，10-20Lm/w 。
照明产品分类
产品分类: • 白炽灯 • 卤钨灯 • 低压气体放电灯(荧光灯，包括管型和 紧凑型 )及配套的电器
• 高压气体放电灯及配套电器
•LED及其配套电器
光效
W
光效 = 光通量 功率的输入 光通量(lm) 功率 (W)
lm
白炽灯 卤素灯 节能灯 荧光灯
lm/W 10 - 15 15 - 25 60 - 80 60 -100
荧光灯的特点
三种荧光粉：卤粉，三基色，五基色 多种色温、显色性可供选择 优异的流明维持率 光效高，最高可达104流明/瓦
长寿命，可达12000小时
适用于大面积照明
荧光灯需要配套镇流器才能正常工作 电感镇流器
需配套启辉器工作
电子镇流器
调光电子镇流器
电子镇流器特点
交 流 电
整流
振荡
输出
ballast
supply voltage
金 卤 灯
所有高强度气体放电（HID）光 源中，金属卤化物灯（MH）具 有最好的显色性；
而且具有高光效、长寿和紧凑的 尺寸； 可用各种结构形式封装、可以有 或没有外壳、为单端或双端灯头 。
金 卤 灯
灯头：G12、R7s、E27、E40 功率：35W、70W、150W、250W、400W、
1990 氢化物灯
1991 紧凑型荧 光灯
1992 小功率金 卤灯
1994 硫灯
2000 LEP
2002 欧司朗陶 瓷金卤灯
2005
2010
2015
2020
光源分类及特征
热辐射 自然光源
sun
荧光辐射
发光昆虫
放电辐射
固体辐射
无 类似 自然光源
闪电
白炽灯 荧光灯 节能灯 汞灯(含荧光粉) 无极灯 卤钨灯 金卤灯 钠灯 汞灯(不含荧光粉) 二极管