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全彩色激光地标灯三原色激光器功率配备
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全彩色激光地标灯三原色激光器功率配备
平刚
全彩色激光地标灯的光源由红光激光器，蓝光激光器，绿光激光器三台激光器合光组成，通过主板程序控制红绿蓝三台激光器的调制电压，改变各个激光器的出光亮度，使合成的光束呈现全彩色。一台全彩色激光地标灯色彩的好坏，关键看是否能合成D65白光。因为人眼对不同波长的颜色敏感度不同，不同波长的激光器在相同功率下，人眼的亮度感觉完全不同，合成D65白光，红绿蓝的亮度比值是恒定的，所以全彩色激光地标灯要发出D65白光，使用的红绿蓝激光器功率必须严格按一定的比例配备。
首先，我们必须明白激光器出光功率和亮度的关系，前面我们说过，人眼对不同波长的颜色敏感度不同，不同波长的激光器在相同功率下，人眼的亮度感觉完全不同。正常的人眼对555nm的黄光最敏感，往红光和蓝光方向，敏感度逐渐降低，直到完全看不见的紫外光和红外光，这一特性，有专业的数据来说明，就是视见函数。下图是我们常见激光器的视见函数值，又称光视效率。
|
激光器波长 |
视见函数 |
|
405nm |
0.00064 |
|
445nm |
0.0298 |
|
450nm |
0.038 |
|
457nm |
0.05257304 |
|
473nm |
0.1033674 |
|
520nm |
0.71 |
|
532nm |
0.8849624 |
|
635nm |
0.217 |
|
650nm |
0.107 |
|
671nm |
0.02996261 |
从上图可以看出，520nm激光器和532nm激光器虽说都是绿光激光器，但532nm激光器的视见函数值比520nm激光器的视见函数值要高，可以理解为1瓦功率的532nm激光器比1瓦功率的520nm激光器要亮，520nm激光器的亮度要达到1瓦功率的532nm激光器的亮度，其功率要达到1瓦*(0.8849624/0.71)= 1.246425915瓦。
下面，我们具体阐述激光功率和亮度的关系：
光通量Φv和辐射通量Φe可以通过人眼视觉特性进行转换，即
Φv(λ)=KmV(λ)Φe(λ)
式中，光通量Φv单位是流明，辐射通量Φe单位是瓦，V(λ)是CIE推荐的平均人眼光谱光视效率，其常见波长值见附表。Km是最大光谱光视效能（常数），Km=683lm/W。
例如，求1瓦635nm激光的光通量：
|
Φv(635)= |
KmV(635)Φe(635) |
|
= |
683*0.217*1 |
|
= |
148.211(lm) |
根据计算及大量实验，合成标准白光D65时，红、绿、蓝三色激光的亮度比例约为3:6:1，(其计算过程较为复杂，暂且略去)即：
Φv(R):Φv(G):Φv(B)=3:6:1
换算成功率就是
|
Φe(R) |
: |
Φe(G) |
: |
Φe(B) |
= |
3 |
: |
6 |
: |
1 |
|
V(λ) |
V(λ) |
V(λ) |
|
3 |
: |
6 |
: |
1 |
≈ |
4 |
: |
1 |
: |
1.4 |
|
0.107 |
0.88496 |
0.103 |
例如：650nm的红光,532nm的绿光和473nm的蓝光合成标准白光D65时,功率比约为
类似计算,我们常用几种激光合成白光时的功率比如下表:
|
635nm:532nm:473nm |
≈ |
2 |
: |
1 |
: |
1.4 |
|
635nm:532nm:457nm |
≈ |
2 |
: |
1 |
: |
2.8 |
|
650nm:532nm:473nm |
≈ |
4 |
: |
1 |
: |
1.4 |
|
650nm:532nm:457nm |
≈ |
4 |
: |
1 |
: |
2.8 |
合成1000毫瓦白光,红、绿、蓝三色激光的功率配置为
|
635nm:532nm:473nm |
≈ |
450 |
: |
230 |
: |
320 |
|
635nm:532nm:457nm |
≈ |
350 |
: |
170 |
: |
480 |
|
650nm:532nm:473nm |
≈ |
620 |
: |
160 |
: |
220 |
|
650nm:532nm:457nm |
≈ |
510 |
: |
130 |
: |
360 |
考虑激光器的现有功率，以上配置实际应用时，一般为
|
635nm:532nm:473nm |
≈ |
450 |
: |
200 |
: |
350 |
|
635nm:532nm:457nm |
≈ |
350 |
: |
200 |
: |
450 |
|
650nm:532nm:473nm |
≈ |
600 |
: |
150 |
: |
250 |
|
650nm:532nm:457nm |
≈ |
500 |
: |
150 |
: |
350 |
其光亮度为
|
635nm:532nm:473nm |
≈ |
638*（0.45*0.217+0.2*0.8849624+0.2*0.1033674） |
= |
188.40 |
|
635nm:532nm:457nm |
≈ |
638*（0.35*0.217+0.2*0.8849624+0.32*0.05257304） |
= |
172.00 |
|
650nm:532nm:473nm |
≈ |
638*（0.6*0.107+0.15*0.8849624+0.32*0.1033674） |
= |
146.75 |
|
650nm:532nm:457nm |
≈ |
638*（.5*0.107+0.15*0.8849624+0.32*0.05257304） |
= |
129.56 |
（单位：流明）
本文由青岛华烁光电技术有限公司提供
