常用儀器的光源類型及特點(diǎn)分析

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1、常用儀器的光源類型及特點(diǎn)分析摘要：隨著投影儀、光譜儀、手機(jī)等儀器的應(yīng)用越來(lái)越多，光源的選取也成為改進(jìn)儀器性能的重要方面，本文簡(jiǎn)要的對(duì)幾種儀器的光源類型及特點(diǎn)進(jìn)行分析進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞：LEDLCD投影儀激光光源光譜儀鈉燈汞燈1.儀器光源的類型1.1投影儀光源投影機(jī)燈泡是投影機(jī)的關(guān)鍵部件之一,它的作用是為非自發(fā)光投影機(jī)提供光源。目前的非自發(fā)光投影機(jī),傳統(tǒng)的投影光源大多為氣體放電燈,是一種成熟的電光源。其中UHE、UHP（高壓汞燈）和UMPRD等燈泡是目前幾種主流的投影機(jī)燈泡。隨著微型投影技術(shù)的發(fā)展，投影儀趨于微型化，而且投影系統(tǒng)的分辨率也不斷提高，因此對(duì)投影儀照明

2、系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，高強(qiáng)度、光學(xué)擴(kuò)展量小的光源逐漸受到重視。同時(shí)隨著LED光源技術(shù)的發(fā)展,其光效和光源亮度在不斷提高,在微型投影機(jī)中占有優(yōu)勢(shì)。1.2手機(jī)背光源LCD（液晶）顯示屏已成為手機(jī)、顯示器和電視機(jī)市場(chǎng)的寵兒，起背光源的光源主要為熒光燈和LEDs。目前,熒光燈(FLs)因其直徑小,成本低,發(fā)光效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地(>99%)用于大屏幕LCD面板中。在小型LCD(小于2.7cm)方面,LEDs應(yīng)用更普遍。但是以熒光燈為基礎(chǔ)的BLU（背光源模組）遺留的技術(shù)問(wèn)題有:1在BLU中的光和電損耗;2.有限的色域;3.應(yīng)用高電壓引起的燈管跳火和驅(qū)動(dòng)問(wèn)題;4.

3、大尺寸LCD減小厚度的對(duì)策;5.充汞光輸出對(duì)溫度的依賴性;6.充汞對(duì)生態(tài)的影響。但LEDs可以滿足其大部分需求，所以在未來(lái)LED成本降低、工藝成熟后，在LCD領(lǐng)域會(huì)大有作為。1.3光譜儀光源光譜儀中光源的作用，將待測(cè)元素變成氣體狀態(tài)，而后激發(fā)成光譜，根據(jù)該元素譜線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成光電流，由計(jì)算機(jī)控制的測(cè)光系統(tǒng)按譜線的強(qiáng)度換算成元素的含量。光源作用的這種動(dòng)態(tài)過(guò)程，就是將樣品由固態(tài)變成氣態(tài)，其中一部份元素激發(fā)而發(fā)射光譜，而這些氣態(tài)的樣品又不斷地向四周擴(kuò)散，分析間隙的氣態(tài)樣品也在不斷更新，要求達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)光源激發(fā)一定時(shí)間后，蒸氣云中待測(cè)元素濃度增大，只有蒸氣云中濃度

4、大，才能得到大的光電信號(hào)，為保證足夠大的光電流，必須使單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入蒸氣云中樣品量的蒸發(fā)速度快，要求擴(kuò)散慢，確保樣品停留在蒸氣云中的時(shí)間?，F(xiàn)在紅外光譜儀的光源各種各樣，種類比較多，主要有以下幾種：?1?碳化硅光源：優(yōu)點(diǎn)是光的能量比較強(qiáng)，功率大，熱輻射強(qiáng)，但需要冷卻。?2?EVER-GLO光源：改進(jìn)型的碳化硅光源，發(fā)光面積小，紅外輻射強(qiáng)，熱輻射很弱，不需要冷卻，壽命長(zhǎng)，能在十年以上。?3?陶瓷光源：水冷卻光源和空氣冷卻光源。這種現(xiàn)在紅外光譜儀用的比較多?。4?能斯特?zé)艄庠矗汗獾哪芰勘容^強(qiáng)，但是需要一個(gè)預(yù)熱的過(guò)程?5?白熾線圈光源：光的能量較弱?。而拉曼光譜儀使用的

5、是激光光源。1.不同光源的特點(diǎn)1.1LEDLED的發(fā)光具有很大的波長(zhǎng)范圍，目前已覆蓋從近紫外到近紅外相當(dāng)大范圍，并且有色平衡好、光能利用率高、光源使用成本低、開(kāi)關(guān)速度高、無(wú)需預(yù)熱等特點(diǎn)。因此其在投影現(xiàn)實(shí)照明以及液晶顯示器中占有顯著優(yōu)勢(shì)。使用LED作為光源，與傳統(tǒng)的投影儀光源相比，LED具有結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是投影儀的理想光源。同時(shí)，目前已經(jīng)有紅色、綠色以及藍(lán)色的LED，所以不需要從白光中提取基本色。因此在LED的投影系統(tǒng)中不需要分光鏡和冷鏡。另外與UHP燈相比，LED光源的光譜分布可以控制，可以不發(fā)出紫外和紅外波段的光，系統(tǒng)中不需要UV和IR濾光片，這會(huì)

6、使得系統(tǒng)的體積更小，成本更低，損耗更小。LED壽命很長(zhǎng)，可以點(diǎn)燃10萬(wàn)個(gè)小時(shí)，大大提高了投影儀的使用時(shí)間。LED的驅(qū)動(dòng)電壓低，是廉價(jià)密集可攜帶的投影儀的理想光源。LED光源的發(fā)光光譜很窄，接近于單色光，因此能產(chǎn)生大的色域。LED背光源在液晶電視領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)很明顯：首先，LED背光源較之其它光源不含汞等有毒物質(zhì)，符合綠色環(huán)保的消費(fèi)訴求，同時(shí)LED內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗小，節(jié)能效果顯著；第二，LED可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)CCFL光源所不能達(dá)到的寬廣色域范圍，為液晶電視的色彩提升提供了保障；第三，LED背光源衰變周期長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)；第四，由于LED的響應(yīng)時(shí)間只有納秒級(jí)，因此可以

7、明顯改善運(yùn)動(dòng)圖像拖尾問(wèn)題，提升動(dòng)態(tài)清晰度。以上技術(shù)優(yōu)勢(shì)解決了目前平板電視顯示技術(shù)發(fā)展中的瓶頸問(wèn)題，LED背光源將是未來(lái)平板電視產(chǎn)品發(fā)展的主流趨勢(shì)。1.1激光光源拉曼光譜儀主要由激光光源、收集光路、分光光路及信號(hào)采集和分析系統(tǒng)組成。對(duì)拉曼光譜儀的一般要求是最大程度地探測(cè)到來(lái)自檢材的拉曼散射光、有較高的光譜分辨率和頻移精度等。作為拉曼光譜儀的激發(fā)光源，儀器的檢測(cè)對(duì)象及應(yīng)用場(chǎng)合決定了對(duì)激光光源的選擇。根據(jù)所用基質(zhì)的不同，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、液體激光器以及其它激光器等4類。氣體激光器在拉曼光譜儀中的應(yīng)用十分廣泛，如氬離子激光器、氦氖激光器、CO激光器和準(zhǔn)

8、分子激光器等。1.氬離子