光源原理论文

热辐射光源和气体放电光源的比较1工作原理热辐射光源是指当电流通过并加热安装在填充气体泡壳内的灯丝，其发光光谱类似于黑体辐射的一类光源，自爱迪生发明第一只电灯近两个世纪以来，发展至今出现了许多其他的现代光源，但是在照明的应用上，白炽类的使用仍占有相当大的比例，与其分光源比较，白炽灯主要是安装和更换费用低，使用便利，在某种程度上还具有一定的装饰性，如节日的城市，建筑物或一些临时构筑物常常使用白炽灯，装饰建筑或组成灯光长廊表演，丰富的图案变化，加之音乐的烘托，给人们强烈的视觉感受。热辐射光源是一种非相干的光源，是发光物体在热平衡状态下，使热能转变为光能的光源，如白炽灯，卤钨灯等。一切炽热的光源都属于热辐射光源。包括太阳，黑体辐射等。其特点是产生连续的光谱。绝对黑体是一种理想热辐射源。所谓绝对黑体（以下简称黑体）是具有以下典型特征的物体：对任何波长的入射辐射，它的光谱吸收比等于1，透射比为0.反射比为0。强吸收体一定是强辐射体，因此，黑体具有最强的热辐射能力气体放电光源是利用气体放电发光原理制成的。气体放电光源是紫外辐射源迄今的主要形式，其电弧单位长度功率从0.1W/cm到400W/cm，辐射光谱范围覆盖紫外区域，效率最高达60%，寿命为100~1000小时。这类紫外辐射源中，电子在1V/cm到100V/cm的电场中加速，然后产生激发和电离，最后通过能级跃迁，辐射出紫外能量。弧光灯适用的填充气体范围从氢气到氙气，包括汞-氩气和钠-氩气。汞弧光是非常有效的紫外源，其大部分输出在紫外波段（特别接近254nm）。氢和氘灯在紫外波段能产生强连续光谱，短波输出主要受限于窗口的光源透过性能。外界电场加速放电管中的电子，通过气体（包括某些金属蒸气）放电而导致原子发光的光谱，如日光灯，汞灯，钠灯，金属卤化物灯气体放电有弧光放电和辉光放电两种，放电电压有低气压、高气压和超高气压3种。弧光放电光源包括：荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯。此种光源具有分立的线状谱。正常状态下气体不是导体。当气体原子受到具有一定能量的电子碰撞时会被激发和电离而发光。当放电电流很小时，放电处于辉光放电阶段；放电电流增大到一定程度时，气体放电呈低电压大电流放电，这就是弧光放电。2结构气体放电灯的基本结构大同小异，都是由泡壳、电极和放电气体构成。泡壳内充有放电气体，泡壳与电极之间是真空气密封接。气体放电灯不能单独接到电路中去，必须与触发器、镇流器等辅助电器一起接入电路才能启动和稳定工作。放电灯的启动通常要施加比电源电压更高的电压，有时高达几千伏或几万伏以上。采用漏磁变压器，或用启动器可以满足上述要求。电弧放电一般都具有负的伏-安特性,即电压随电流的增加而减小。如将放电灯单独接入电网，灯泡或电路元件将被过电流毁坏。放电灯和镇流器串联起来使用才能稳定工作。镇流器可以是电阻、电感或电容。通常在直流电源时用电阻镇流、低频交流电源时用电感镇流，高频时用电容镇流。3分类及特点热辐射光源以白炽灯为主1.普通白炽灯：即一般常用的白炽灯泡，特点：显色性好（Ra=100）、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效低。用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。运用方式：台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯。2.卤钨灯：填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。具有普通照明白炽灯的全部特点，光效和寿命比普通照明白炽灯提高一倍以上，且体积小。用途：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明。3.荧光灯：荧光灯俗称日光灯特点：光效高、寿命长、光色好。荧光灯有直管型、环型、紧凑型等，是应用范围十分广泛的节能照明光源。4.低压钠灯：特点：发光效率特高、寿命长、光通维持率高、透雾性强，但显色性差。用途：隧道、港口、码头、矿场等照明。5.高强度气体放电灯：（1）荧光高压汞灯特点：寿命长、成本相对较低。用途：道路照明、室内外工业照明、商业照明。（2）高压钠灯特点：寿命长、光效高、透雾性强。用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。（3）金属卤化物灯特点：寿命长、光效高、显色性好。用途：工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明以及道路照明等。（4）陶瓷金属卤化物灯特点：性能优于一般金卤灯。用途：商场、橱窗、重点展示及商业街道照明。6.卤素灯泡卤素灯泡（Halogenlamp），亦称钨卤灯泡，是白炽灯的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，蒸发的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。此外，卤素灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作，它们的亮度及效率亦更高。不过在这温度下，普通玻璃可能会软化。因此卤素灯泡需要采用熔点更高的石英玻璃。而由于石英玻璃不能阻隔紫外线，故此卤素灯泡通常都而需要另外使用紫外线滤镜。卤素灯泡上的水晶玻璃如果有油，会造成玻璃上温度不一，减低灯泡的寿命。因此换卤素灯泡时要避免人手触及灯泡的玻璃。7.无绳电灯美国麻省理工学院研究人员2007年6月10日进行了“无绳灯泡”的实验。由索尔贾希克领导的研究小组利用两个铜丝线圈充当共振器，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮。而且试验显示“无线电能传输”技术对人类无害，因为电磁场只对能与之产生共振的物品有影响。气体放电灯可分为：1、低气压放电灯：荧光灯（低压汞灯）、低压钠灯、无极灯2、高强度气体放电灯：荧光高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、陶瓷金属卤化物灯其中荧光灯是应该最广泛、用量最大的气体放电光源。它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长等优点。荧光灯的发光效率是白炽灯的4-5倍，寿命是白炽灯的3-8倍，是高效节能光源。高强度气体放电灯：由于管壁温度而建立发光电弧，其发光管表面负载超过3W/cm2的放电灯。如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。其中，金属卤化物灯是在高压汞灯和卤钨灯工作原理的基础上发展起来的新型高效光源，其基本原理是将多种金属卤化物的方式加入到高压汞灯的电弧管中，使这些金属原子像汞一样电子、发光。充入不同的金属卤化物，可以制成不同特性的光源。4我认为无极灯更适合人类日常照明应用，原因如下1、无极灯没有灯丝或电极等限制光源寿命的必然组件，不受频繁开关限制，寿命可达60000小时，是白炽灯的60倍，高品质节能灯、钠灯和金卤灯的12倍，一旦安装使用，长年无需维护。大大减少维修烦恼和更换费用，尤其适用于换灯困难且费用昂贵的场所以及对安全要求尤为重要的场所。如隧道、交通复杂地带、地铁站、天花板很高的厂房、危险地域照明、大厅、运动场等。2、基于气体放电和电磁感应的原理，高效、节能、环保。同等亮度下，比白炽灯节能80%以上；比电子节能灯节能30%以上；比汞灯、钠灯和金卤灯综合节能40%以上。汞齐可回收，无污染。3、超低电压启动，88V电压即刻正常工作，适应全球电压。电压波动时，灯仍可正常工作。无极灯工作频率极高，电流过零时导致的光通的频闪效应被彻底消除了，保护了眼睛的视力健康，有助于提高劳动安全，且可用于直流电源。4、在-20℃至+50℃的环境温度下，无极灯可即开即亮，无须预热，而电子节能灯、汞灯、钠灯与金卤灯等需要3至15分钟的预热时间。市场定位：无极灯集多种先进光源优点于一身，长寿、高效、节能、环保、无汞污染、光通利用系数高、光色多，可广泛应用于室内外照明。既可满足要求高显色性和光线柔和、稳定的纺织、印染和精密装配等室内照明的需求，也可满足要求暖色调、高穿透力的道路照明需求，符合节能、高效、环保的照明发展趋势。作为一种成熟的高效、节能、环保型新光源，无极灯目前已进入市场成熟期并将会在照明市场中占据越来越重要的地位。