视觉函数和外量子效率的计算方法

一、视觉函数人眼成像过程：人眼成像过程视细胞受到光刺激产生电脉冲－视神经中枢－大脑成像光度学的基础知识1、电磁辐射和可见光谱图1、电磁波辐射波谱紫蓝青绿黄橙红380nm700nm紫外光红外光546.1nm435.8nm780nm光波是一种具有一定频率范围的电磁波，人们能用眼睛感受到的波长在380～780nm的范围内。波长不同，感受到的颜色就不同。随着波长的缩短，可见光依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，只有单一波长成分的光成为单色光。含有两种以上波长成分的光为复合光。人眼对波长为380~780nm内不同波长的光具有不同的敏感程度，称为人眼的视敏特性，描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数和相对视敏函数。1）视敏函数在相同亮度感觉的条件下，不同波长光辐射功率P(λ)的倒数用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度。称：K(λ)=1/P(λ)为视敏函数。2、相对视敏函数图2相对视敏函数曲线光谱光效应函数V：描述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异。如图13-1。明视觉光谱光效应函数：将黄绿光=555nm的感觉量定为1，其余波长光的感觉量都小于1，如图中的实线；暗视觉光谱光效应函数：以的蓝绿光=510nm的感觉量定为1，如图中虚线。明视觉光谱光效应函数3、光学的术语和计量单位光通量：每秒钟内光流量的度量。单位：流明（lm）。发光强度：光源在单位立体角内发出的光通量，用符号表示。单位：坎德拉（cd)。亮度：用来描述物体表明发光的量度，光源单位面积上在法线方向上的发光强度来表示，记为B，单位是：单位面积上的坎德拉，。是客观亮度。2/cdm光通量：是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能通量（辐射功率）。用F表示，单位：光瓦，流明（lm）。光通量的计算公式：PVF波长为λ的辐射通量若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：)(21PVFFF单位换算：1光瓦等于辐射通量为1W，波长的黄绿光所产生的光感觉量。光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（lm）nm5551光瓦=683lm光通量的计算公式1光瓦=683lmlm683FVP（）PVF:主波长序号Φ(lm)Φe(mW)主波长(nm)峰值波长(nm)10.67613.7461.8456.821.01520.9461.4456.431.35428.25461.145642.00842.64460.745652.31949.65460.6455.263.24770.82460.1454.876.056137.6459.2454.1发光强度：指光源所发出的光通量在空间的分布密度。不同光源发出的光通量在空间的分布往往不同。公式计算：当点光源在某一方向上的无限小立体角内发出的光通量为时，则该方向上的发光强度为dddFI发光强度的单位：坎德拉（Candela），符号。立体角的单位：球面度，符号。srlmcd111cdsr如图13-2，在一半径为的球心O处放一光源，它向球表面ABCD所包围面积S上发出F的光通量。面积S在球心形成的立体角为：则这一方向的发光强度为：rlm2rsFI三、照度：照度：表示被照面上的光通量密度。计算公式：设被照面无限小面积上所接受的光通量为，则该点处的照度为：当光通量均匀分布在被照面上时，则此时被照面的照度为：单位：勒克斯dSdFESFEdSdFFS)(xl2111mlmlx四、亮度：物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就感到它越亮，即亮度越大。亮度单位：熙提sb，太阳亮度20万sb，蓝天0.2~2.0sb，白炽灯灯丝亮度300~500sb。二、LED外量子效率//1240extPhPIeI发射出的光子数目内部产生的光子总数P：光功率（mW）I：输入电流（mA）λ：峰值波长内量子效率int111111intnrrr非辐射性复合时间辐射性复合时间辐射性复合时间非辐射性复合速率辐射性复合速率辐射性复合速率总复合速率辐射性复合速率qIhchqIhhPintintintLED电子电量的电流强度注入内量子效率合数量每秒钟内总的载流子复内量子效率那么LED的内部发光功率为：三、LED的内部量子效率和内部功率