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       在光電信息系統(tǒng)中，光是信息的載體，光源的質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)往往起著關(guān)鍵的作用。了解各種光源的基本特性參數(shù)和特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與光電信息系統(tǒng)是十分重要的。本章主要介紹光電信息系統(tǒng)與安防監(jiān)控系統(tǒng)中常用的及新型的發(fā)光光源，如常用的普通光源、環(huán)保白光LED燈與平面分布式OLED燈、發(fā)光二極管、激光器主要是應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體激光器，并簡(jiǎn)介新的光纖激光器與光子晶體激光器）等，以及它們?cè)诎卜老到y(tǒng)中的應(yīng)用。

常用的普通光源及其在安防中的應(yīng)用 1.光源的基本特性參數(shù)

      一般，要應(yīng)用光源，必須了解它的特性參數(shù)才好進(jìn)行光源的選擇。通常光源有下列幾個(gè)最基本的特性參數(shù)。

1.發(fā)光效率

       在給定的波長(zhǎng)范圍小λ1?λ2內(nèi)，某一光輻射源所發(fā)岀的輻射通量Φe與產(chǎn)生該輻射通量所需要的電功率P之比，稱為該輻射源的輻射效率，它表示為

       某一光源所發(fā)出的光通量©v與產(chǎn)生該光通量所需要的功率P之比，稱為該光源的發(fā)光效率，即

式中，nv的單位為Im/W。顯然，在應(yīng)用中宜選用發(fā)光效率高的光源，以節(jié)省能源。 

2.光譜的功率分布

       光源輸出的功率與光譜有關(guān)，即與光的波長(zhǎng)/有關(guān)，稱為光譜的功率分布，常見(jiàn)的有四種典型的分布，如圖2-1所示。

圖2-1   光源光譜的4種功率分布

       圖2-1(a)為線狀光譜，它由若干條明顯分隔的細(xì)線組成，如低壓汞燈光譜；圖2-1(b)為帶狀光譜，它由一些分開(kāi)的譜帶組成，每一譜帶中又包含許多連續(xù)的細(xì)譜線，如高壓汞燈光譜；圖2-1(c)為連續(xù)光譜，光源發(fā)出的譜線連成一片，如白熾燈、鹵素?zé)艄庾V；圖2-1(d)為復(fù)合光譜，它由連續(xù)光譜與線狀、帶狀光譜組合而成，如熒光燈光譜。

       在選擇光源時(shí)，為了最大限度地利用光能，應(yīng)選擇光譜功率分布的峰值波長(zhǎng)與光電器件的靈敏波長(zhǎng)相一致，其光譜的功率分布還應(yīng)根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的要求來(lái)決定。對(duì)于目視測(cè)量，一般可以選用可見(jiàn)光譜輻射比較豐富的光源；對(duì)于目視瞄準(zhǔn)，為了減輕人眼的疲勞，宜選用綠光光源；對(duì)于彩色攝像用光源，為了獲得較好的色彩還原，則應(yīng)該釆用類似于日光色的光源，如白熾燈、鹵鈣燈與氙燈。同樣，對(duì)于紫外和紅外測(cè)量，也宜選用相應(yīng)的紫外燈(笊燈、紫外汞燈、汞氙燈)和紅外燈等。

3.光強(qiáng)的空間分布

        由于光源發(fā)光的各向異性，許多光源的發(fā)光強(qiáng)度在各個(gè)方向是不同的。若在光源輻射光的空間某一截面上，將發(fā)光強(qiáng)度相同的點(diǎn)連線，就得到該光源在該截面的發(fā)光強(qiáng)度分布曲線，稱為配光曲線。HG500型發(fā)光二極管的配光曲線如圖2-2所示。為了提高光的利用率,一般選擇發(fā)光強(qiáng)度高的方向作為照明方向。為了充分利用其他方向的光(如背面方向的光輻射)，可以安裝反光罩，反光罩的焦點(diǎn)應(yīng)位于光源的發(fā)光中心上。

4.光源的溫度與顏色

       (1)光源的溫度。由物理學(xué)知，能夠在任何溫度下全部吸收所有波長(zhǎng)輻射的物體稱為絕對(duì)黑體(黑體)，用人工方法制作的黑體輻射器，其光譜輻射特性非常接近黑體。任何物體，只要其溫度在絕對(duì)零度以上，就向外界發(fā)出輻射，稱為溫度輻射。黑體是一種完全的溫度輻射體，黑體的溫度決定了它的光輻射特性。對(duì)于非黑體輻射源，它的某些特性常用黑體輻射特性近似地表示。一般地，光源的溫度常用色溫、相關(guān)色溫、分布溫度表小。

      色溫是輻射源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光的顏色相同，則黑體的這一溫度稱為該輻射源的色溫。由于一種顏色可以由多種光譜分布產(chǎn)生，所以色溫相同的光源，它們的相對(duì)光譜功率分布不一定相同。

       若一個(gè)光源的顏色與任何溫度下的黑體輻射的顏色都不相同，這時(shí)的光源即用相關(guān)色溫表示，這個(gè)相關(guān)色溫是指在均勻的色度圖中光源的色坐標(biāo)點(diǎn)與某一溫度下的黑體輻射的色坐標(biāo)點(diǎn)最接近，則該黑體的溫度稱為該光源的相關(guān)色溫。

       分布溫度是指輻射源在某一波長(zhǎng)范圍內(nèi)輻射的相對(duì)光譜功率分布與黑體在某一溫度下輻射的相對(duì)光譜功率分布一致，這時(shí)該黑體輻射的分布溫度就稱為這個(gè)輻射源的分布溫度。分布溫度實(shí)際上是色溫的一個(gè)特例，當(dāng)光源的光譜能量分布和黑體相近時(shí)，該光源的色溫就和它的分布溫度一致了。