固体发光讲义 - 附录3 - 光度与色度.pdfVIP

固体发光讲义 著者：许少鸿 附录3 附录3 亮度和色度简介 F －3 －1 亮度单位 众所周知，人的眼睛对不同颜色的光敏感度是不一样的。实验得知，紫色一端到了400nm 以下、红色波长长于 720nm，就几乎看不见了。而最灵敏的波长在 555nm。作为一个显示 器件，发光波长一定要落在可见光区域内。在给出器件的性能时，常常需要它的亮度值，而 不仅仅是发光功率大小。所以应该注意，不同波长而亮度相同的两种发光可能具有完全不同 的功率。在比较两个器件的发光效率时，决不应只考虑它的流明效率，忽视能量效率。 人眼对不同波长光的敏感程度，叫做相对发光效率relative luminous efficiency 。按波长 画出敏感度的曲线叫做可见度函数(visibility curve 图附3-1) 。这个曲线的峰值在555nm,取 值为 1。其它波长的值是相对的，都小于1。注意纵轴取的对数值，所以图中最大和最小值 相差达三个数量级以上。 可见度函数与光源的亮 度有关, 上面说的可见度函 数,是人眼在通常情况的照度 下的灵敏曲线.称为适光视觉 (photopic vision, 心理学家译 为明视觉,似乎更恰当些) 的灵 敏曲线。当环境照度弱到一定 程度时，曲线开始向短波方向 连续移动。到最暗的时候，曲 线的峰值在507nm，这时称为 暗视觉 （scotopic vision ）,这 是眼睛在完全暗适应的条件 下的灵敏曲线。由于应用发光 材料时一般多要求较强的亮 度，暗视觉的问题就不多加讨 论了。 亮度(Luminannce)的单位 是cd/m2 ,也就是单位面积的 发光强度。.cd 是发光强度坎 德拉（candela ） 的符号。而 坎德拉是光度学的原始单位， 也是国际单位制七个基本单 位之一。cd是有方向性的，是 附3-1 可见度函数 指光在一个特定的方向一个 单位立体角内的强度。具体的意思是，一个黑体表面在铂的熔点温度时，垂直方向上的亮度 定义为60cd/m2 （Encyclopaedic Dictionary of Physics, 1961 ）。每个国家计量局都有这种计量 标准设备。根据我国1982 公布的国家标准,如果光源是单色光，频率为540x1013 Hz ，在空气 中相应的波长为555 nm，在给定方向上的发射强度为1/683 W，这就是1 cd。前述的铂熔点 方案，是国际标准，对设备的规格有严格规定。我国公布的这个标准，当然也是根据国际标 准。不过在上述出版物中，都只涉及单位的量和意义，确定光和能量的换算关系，也就是光 127 固体发光讲义 著者：许少鸿 附录3 功当量，没有涉及具体设备。为了计算方便，这个值通常取为每坎德拉相当于1 ／680 W 。 一个点光源，它的发射应该是各向同性的。这样，发射强度为1cd 的光源，也就是每单 位立体角发光强度为 1cd，则它在这个立体角内发出的光通量是1 流明 （lumen ）。而总共发 出的光通量就是4 π流明。 对于一个平面光源或者平面反射体，它的发光强度完全可以有方向性。因为反射体的反 射能力和发射体的发射能力可以有方向性。这种物体从不同的方向看有着不同的亮度。但是， 通常的粉末发光器件，如果是平面型的，则一般不会有方向性。因为粉末所包含的微晶，是 杂乱地排列的。就和标准的反射体如粉末状的硫酸钡一样，它的反射也是基本上没有方向性 的。对于这种发射体或反射体，则从任何方向看其亮度都是一样的。因此，如果一个发光面 在垂直方向的亮度是1cd，则通过积分，它的总发光通量应是π流明。 F －3 －2 色度坐标 彩色显示的图像，要比黑白图像清楚明晰得多，这是不争的事实。因此，从事发光研究工 作的人，就需要对色度学有一个简单的了解。这里将尽量简单地介绍光的色度的表示方法及 其和发射光谱的关系。通常人们都知道红、橙、黄、绿、蓝、紫等颜色的区别，但如果说深 红、淡黄、蓝绿…到底是什么颜色，则各人心中各有不同的概念。因此，客观上需要有一种 标志颜色的定量描述。这就是颜料、染色以及显示技术使用