【视学课堂】3分钟学习光源

时间:

2022-04-01 00:00:00.000

光源按照发光方式可分为热光源和冷光源。

热光源又称为热辐射光源，是一种由热能激发的光源。白炽灯、卤素灯都属于热光源。这类光源发出的光有连续的光谱，其中只有少部分光谱在可见光光谱范围内，因此这类光源的转换效率普遍低于冷光源，大部分能量以热量的形式耗散。

图1 不同温度下的黑体辐射

冷光源是一种利用化学能、电能等激发的光源，由于不依赖热能工作，因此工作时温度相较于热光源更低。荧光灯、LED等都属于冷光源。这类光源的工作方式通常是物体受到外力作用导致电子从基态激发到较高能态，而后高能态电子再回落至基态，同时以光的形式释放能量。冷光源的光谱基本集中在几个有限的范围内，因此发光效率很高。

本文简单介绍以下光源：

LED

LED是小且高鲁棒性的光源，其发出的冷光波长半宽约30nm，说明其光源几乎是单色光。LED灯的发光效率高达200lm/W左右，光源单色性好，耗电量少，使用寿命长。LED的寿命因颜色、测量条件、环境条件、设计、制造等不同而有很大差异。对于单色LED，其使用寿命大约在100000到200000小时之间，而白色LED的部分寿命相对更短。LED发出的光的颜色取决于LED内部p-n转换衬底，因此有不同颜色的LED。

白光LED通常是几种发光材料混合发光产生白光的。目前白光LED发光方式分为多晶型和单晶型。多晶型白光LED使用两个或两个以上的互补的2色LED发光二极管或把3原色LED发光二极管做混合光而形成白光。单晶型白光LED使用一只单色的LED发光二极管加上相应的荧光粉，采用LED发光二极管激发荧光粉发光。单晶型白光LED有两种较普遍的发光方式，一种方式是蓝光LED发光二极管激发黄色荧光粉产生白光，另一种方式是紫外光LED激发RGB三波长荧光粉来产生白光。如果LED在短时间内被脉冲化，它们可以在高达10倍的电流过载下工作产生高达10倍发射强度的光，可用于需要短时间高强度光源的场合。

LED灯由于工作寿命长、对震动不敏感、单色性好、响应时间小、光源形状灵活、发光效率高等优点非常适合用于机器视觉应用场合。