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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，對設(shè)計視頻監(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，并簡介新的光纖激光器與光子晶體激光器）等，以及它們在安防系統(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)才好進行光源的選擇。通常光源有下列幾個最基本的特性參數(shù)。

1.發(fā)光效率

       在給定的波長范圍小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/有關(guān)，稱為光譜的功率分布，常見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，它由一些分開的譜帶組成，每一譜帶中又包含許多連續(xù)的細譜線，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，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與光電器件的靈敏波長相一致，其光譜的功率分布還應(yīng)根據(jù)被檢測對象的要求來決定。對于目視測量，一般可以選用可見光譜輻射比較豐富的光源；對于目視瞄準，為了減輕人眼的疲勞，宜選用綠光光源；對于彩色攝像用光源，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，對于紫外和紅外測量，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)光強度在各個方向是不同的。若在光源輻射光的空間某一截面上，將發(fā)光強度相同的點連線，就得到該光源在該截面的發(fā)光強度分布曲線，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輻射的物體稱為絕對黑體(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，它們的相對光譜功率分布不一定相同。

       若一個光源的顏色與任何溫度下的黑體輻射的顏色都不相同，這時的光源即用相關(guān)色溫表示，這個相關(guān)色溫是指在均勻的色度圖中光源的色坐標點與某一溫度下的黑體輻射的色坐標點最接近，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范圍內(nèi)輻射的相對光譜功率分布與黑體在某一溫度下輻射的相對光譜功率分布一致，這時該黑體輻射的分布溫度就稱為這個輻射源的分布溫度。分布溫度實際上是色溫的一個特例，當光源的光譜能量分布和黑體相近時，該光源的色溫就和它的分布溫度一致了。