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光电子技术lecturenew3.ppt

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* * 光电子技术(3) 5、气体放电灯的启动 正常的工作电压通常并不能使气体放电,而需要一个起始的 高压(Vz)来使气体产生预电离,并跨过非自持区,进入自持 区。 启动方法:高压启动(储能的瞬间释放),高频高压启动(线圈耦合). 二、常用气体放电光源 分类:低压和高压气体放电光源两类。 气压影响:发射光谱、光色和发光效率等。 低气压气体放电灯:气压在10-1-10-2乇的气体光源。其光谱 特点是表现为工作原子或分子的发射谱线,即线状光谱,带 有明显的特征颜色,显色性不好。 光电子技术(3) 高气压气体放电光源:气压大于一个大气,其光谱特征为工作气体的原子或分子谱线展宽,并迭加在较强的连续背景光谱上。显色性较好。通常发光效率随压力增加而提高。 1、低压气体放电光源 (1)、低压汞灯 低压汞灯规格多、用途广。主要有两类:冷阴极辉光放电型和 热阴极弧光放电型。前者主要用作紫外光源,用于消毒、杀菌。 后者通过光谱转换后用于照明。 汞的主要辐射为253.7nm,发光效率很低。通常利用荧光粉转 换此光谱能量到需要的波段,即二次发射。如照明用就要转换 到可见区。诱杀害虫就要转换到370nm。 光电子技术(3) (2)、低压钠灯 钠的共振辐射在人眼的敏感辐射区,不需要象汞灯那样二次 转换光谱。所以发光效率较高。 小功率钠灯主要用于光谱仪器中单色光源,大功率(45瓦) 钠灯主要用于指示、信号照明光源,如航标灯,矿井,码头等 (3)、其它低气压气体放电光源 主要有氢灯、氪灯、氢弧灯、原子光谱灯。用于各种光谱仪器中。 氢和氪灯属辉光放电灯,发射氢和氪原子光谱线。 氢弧灯:弧光放电,发射1800-4000唉的连续光谱。 原子光谱灯:又称空心阴极等,即阴极做成圆筒状,属辉光放电, 工作气体为惰性气体。 特点:稳定性好,谱线窄、强。 光电子技术(3) 汞齐灯:汞和镉、锌三种金属蒸气的弧光放电,使得光谱线在 紫外、可见区更丰富。 (4)、碳弧 一种特殊的气体放电光源-开放式电弧。 分类:普通电弧、火焰电弧和高强度碳弧。 放电发射:电极之间的空气击穿,主要在灯芯发光。其中火焰碳 弧还添加其它金属化合物。如钙、铁、钡、镉等的化合物。 电极结构:外壳(阴极,硬)和灯芯(阳极,软),用纯碳素制造。 光谱:碳元素连续谱与空气和其它添加物的光谱的混合。 普通和高强度碳弧直流供电,而火焰碳弧交、直流供电均可。 光电子技术(3) 2、高压气体放电光源 常用的高压气体光源主要有:高压汞灯、超高压汞灯、金属卤 化物灯、高压钠灯和脉冲氙灯等。 (1)、高压汞灯 充1-5大气压的汞蒸气。光效率显著增加。 光谱特性:谱线加宽,连续背景加强、自吸收谱线形成,使紫 外辐射大大减弱,可见成份加强。 (2)、超高压汞灯 气压上升到10-20大气压,自吸收进一步加强,紫外共振辐射 几乎全部吸收,光效显著增强。 光电子技术(3) 光谱特性:具有连续辐射谱线特征。 用途:用于光学仪器和投影系统。 (3)、高压钠灯 充2000-2500乇钠蒸气,共振辐射的自吸收增强,转换为长波 发射,所以,光谱展宽,光色变好。发光效率近120lm/W。 用途:城市街道照明。 (4)、金属卤化物灯 汞蒸气与某种金属的卤化物(主要是碘化物)混合,以改善汞 灯的发光效率和光色。然而,此处汞并不参与发光,主要起如 下三方面作用:(1)提高光效;(2)改善电特性;(3)改善 启动特性。 光电子技术(3) 发光原理:启动点燃放电 加热泡壳 金属卤化物蒸发 向弧中心扩散 在高温区分解 金属发光 电弧中的金属和卤素原子向外扩散 在玻璃壳区再形成金属卤化物。 常见卤钨灯 a、铊灯:碘化铊与汞的混合气体。发光峰波长为535nm,用于 水下照明和光化学工业。 b、镝灯:碘化镝、碘化汞和碘化铊及汞的混合物。光色好, 光谱接近太阳,色温在5000-6000K,光效达80流明/瓦。显色 指数为90,是理想的电影、电视摄影和印刷照相制板光源。 C、钠铊铟灯:汞与碘化钠、碘化铊、碘化铟的混合气体,光 色为白,显色指数68。用于公共场所照明。 光电子技术(3) CIE规定用普朗克辐射体或标准照明体D(高色温标准照明 体)作参考照明,并将其显色指数定义为100。 规定3000K色温的标准荧光灯的显色指数为50。 显色性和显色指数 定义标准颜色样品在参照光源和待测光源照明下的色差为?E, 待测光源对该颜色样品的显色指数称为特殊显色指数,记为Ri, 计算公式为: 光源对特定的8个颜色样品的特殊显色指数的平均值称为一般显 色指数Ra, 光电子技术(3) 光源的Ra值越高,显色性越好,最大值为100,即与参考光 源一样。 (5)、脉冲氙灯 脉冲放电是非稳定放电。脉冲氙灯脉冲放电可获得短脉冲、 高通量和
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