半导体照明技术：第一章 光 视觉 颜色.ppt

* 推荐书目 1. E. Fred Schubert, Light-Emitting Diodes, New York: Cambridge, 2003 2.《色度学》，荆其诚，焦书兰等，科学出版社，1979 第1章 光 视觉 颜色 第一章内容 1.1 光 1.2视觉 （不讲） 1.3颜色 1.1.1 光的本质 本质：波粒二重性(同时具有粒子性和波动性) 光速、光波长与频率关系： c=λν 光子具有的能量： E=hν=hc/λ 可见光波段：380nm~780nm 波长：nm(10-9m) 1.1.2.1 光的产生 光的产生：温度辐射和发光（激发发光） 温度辐射：物质在高温下辐射出热能； 黑体辐射：能量分布由普朗克公式描述： 激发发光：除温度以外的原因产生可见光 生物发光：萤火虫 化学发光：化学反应直接引起发光 光致发光：光、X射线、紫外等激发而引起发光 阴极射线发光：电子束激发荧光物质发光（显像管） 燃烧发光：碱金属和碱土金属及其盐类的燃烧 电致发光：气体放电、场致发光、电致载流子复合发光 1.1.2.2 光的传播 反射与折射 斯涅耳（snall）定律 n1sin?1=n2sin?2 全反射:光线从高折射率媒质进入低折射率媒质，如入射角大于临界角，入射光的能量都被反射，没有折射。 全反射角： ?2 =sin-1(n1/n2) ?2 ?1 ?1 折射率n1 折射率n2 媒质1 媒质2 入射光线 反射光线 折射光线 可由半导体材料进入到空气中的光功率： * E. Fred Schubert, “LED basics: optical properties,” in Light-Emitting Diodes, New York: Cambridge, 2003, pp. 91 1.1.2.2 光的传播 吸收：光能转变成其他形式的能量 为吸收系数 LED中光吸收机制： 芯片自吸收，芯片表面电极吸收，封装胶吸收，反射吸收，荧光粉吸收 散射：光在不均匀媒质中传播 由于无数杂乱无章的界面的多次 反射和折射 I0 举例：荧光粉的颗粒散射 1.1.3 人眼的光谱灵敏度 人眼的光谱灵敏度随环境亮度的改变而变化 明视觉：亮度超过10cd（坎德拉）.m-2. 暗视觉：环境亮度低于10-2cd/m2. 1.1.4 光度学及测量 辐通量（辐射功率）：以辐射形式发射、传输或接收的功率。 单位：W； 总的辐射功率为： 光通量：按照CIE规定的人眼的视觉特性（CIE标准光度观察者）来评价的辐通量，即用光谱灵敏度为V(λ)函数的物理探测器所评价的辐通量。 符号Fλ，单位：流明（lm） 1975年，流明的定义为：频率为540×1012赫兹，辐通量为1/683W的单色辐射的光通量。 540×1012赫兹的波长是555nm 1.1.4 光度学及测量 辐通量和光通量的关系式： 对于明视觉： Km=683 lm/W 对于暗视觉： K’m＝1725 lm/W 1.1.4 光度学及测量 光强度：点光源在给定的方向上，单位立体角内发射的光通量。单位：坎德拉（cd） 光照度：投射在单位面积上的光通量。单位：勒克斯（lx），1 lx＝1 lm/m2 1.1.4 光度学及测量 朗伯发光：某些面辐射源或理想的漫射面，辐射强度与表面法线和给定方向间夹角?的余弦成正比 LED、OLED等发光器件在光学模拟中，常常当作朗伯发光体来处理 练习 如图所示为一LED所测的光强分布图，法向的光强为6.48cd。如果此LED是一朗伯发光体，在LED法线45度方向的强度是多少？此方向上2米处放置一探测器，其测到的照度是多少？ 解： 1.3.1 颜色的性质 三原色原理认为：人眼的视网膜是三种不同感色物质镶嵌而成。其分别对应于蓝(B)、绿(G)、红（R)光的特定波长。 颜色叠加原理：任