光源分类

照明灯具的分类及其特点电光源按照其发光原理可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。普通白炽灯白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。自1879年，美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。1959年，美国在白炽灯的基础上发展了体积和衰光极小的卤钨灯。白炽灯的发展趋势主要是研制节能型灯泡。不同用途和要求的白炽灯，其结构和部件不尽相同。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能很好，是产量最大，应用最广泛的电光源。技术原理白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。由电流通过灯丝加热至白炽状态产生光的一种光源。是最早出现的电灯。一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000℃。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。钨跟空气中的氧化合生成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合物。原因是空气里的氧气使高温的钨丝氧化了。所以钨丝灯泡要抽成真空，把空气统统清除出去。有时怕抽气机抽不干净，还要在灯泡的感柱上涂一点红磷。红磷受热会变成白磷，白磷很容易同氧气反应，生成固态的五氧化二磷，玻壳里残留的氧气也被消除了。但是白炽灯用久了玻壳会变黑，再过一段时间会烧断，因为钨丝比起炭丝来，在真空里的升华速度要快得多。当白炽灯点亮温度升得很高的时候，钨的升华仍然十分严重。长时间的高温使钨丝表面的钨原子升华扩散，然后一层又一层地沉积到玻壳的内表面上，使玻壳慢慢黑化，钨的蒸发也使钨丝越来越细，最后烧断。灯丝工作温度越高钨升华的越快，白炽灯的使用寿命就越短。组成结构编辑白炽灯用耐热玻璃制成泡壳，白炽灯内装钨丝。泡壳内抽去空气，以免灯丝氧化，或再充入惰性气体（如氩），减少钨丝受热升华。因灯丝所耗电能仅一小部分转为可见光，故发光效率低，一般为50～75流/瓦。白炽灯，主要由玻壳、灯丝、导线、感柱、灯头等组成。玻壳做成圆球形，制作材料是耐热玻璃，它把灯丝和空气隔离，既能透光，又起保护作用。白炽灯工作的时候，玻壳的温度最高可达100℃左右。灯丝：是用比头发丝还细得多的钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短，其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一条直线，这条直线竟有1米多长。白炽灯里的钨丝害怕空气。如果玻壳里充满空气，那么通电以后，钨丝温度升高到2000℃以上，空气就会对它毫不留情地发动袭击，使它很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。导线：两条导线表面上很简单，实际上由内导线、杜美丝和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用铜丝或镀镍铁丝制做；中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不漏气；外导线是铜丝，任务就是连接灯头用以通电。感柱：一个喇叭形的玻璃零件就是感柱，它连着玻壳，起着固定金属部件的作用。其中的排气管用来把玻壳里的空气抽走，然后将下端烧焊密封，灯就不漏气了。灯头是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在一起。光电参数额定电压灯泡的设计电压称为额定电压。光源(灯泡)只能在额定电压下工作才能获得各种规定的特性。如果低于额定电压使用，光源的寿命虽然可以延长，但发光强度不足，发光效率降低。如果在高于额定电压下工作，发光强度变强，但寿命缩短，故要求电源电压能达到规定值。功率灯的额定功率是指灯泡(管)的设计功率值，单位为W(给定某种气体放电灯的额定功率与其镇流器损耗功率之和称为灯的全功率)。额定光通量在额定电压下工作，灯泡辐射出的是额定光通量，一般是指点燃100h后的灯泡的初始光通量，以lm为单位。对于某些灯泡，例如反射型灯泡还应规定在一定方向的发光强度。由于灯丝形状的变化、真空度(或充气纯度)的下降、钨丝蒸发粘附在灯泡内壁等因素，白炽灯在使用过程中光通量会衰减。充气白炽灯内气体的对流使蒸发的钨不像真空白炽灯那样均匀散布在玻壳内部，而集中在灯头上方(指灯头在上的安装方式)，光通衰减情况较好。灯在给定点燃时间后的光通量与其初始光通量之比，称为光通量维持率，通常用百分比表示。发光效率灯泡的发光效率是指灯泡消耗单位电功率所发出的光通量(简称光效)，以lm/W为单位。寿命灯泡的寿命一般有两种意义：(1)全寿命：指灯泡从开始使用到点燃失效，或者根据某种规定标准点到不能再使用的状态的累计时间;(2)在规定条件下，同批寿命试验灯所测得寿命的算术平均值称为平均寿命。产品样本上列出的光源寿命一般指平均寿命。白炽灯的平均寿命为1000h。白炽灯的寿命受电源电压的影响，电源电压升高，灯泡寿命将大大降低。灯丝在工作过程中各处变细的速度不同(由于材料或制造方面的原因)，在局部地方蒸发加速，该处的温度也就加速提高，甚至蒸发迅速而最终烧断。灯丝温度的变化使得灯的寿命和光效都会产生变化，同一个灯泡光效越高寿命就越短。白炽灯的启动性能好，从对灯施加电压到发出额定光通量为止，只需数百毫秒的时间，在如此短的点熄灭时间内，其瞬间过渡电流约为额定电流的7-10倍，通常在数百毫秒到数秒内的燃点熄灭周期内，就大致可使寿命缩短2-8%。频繁开关白炽灯，使钨丝出现急冷急热，温度发生反复变化，又由于钨丝内部晶体呈纤维状，表现出各向异性，导致热应力。当热应力超过材料高温下的弹性极限时，将发生局部塑形变形，经过一定循环次数后，即可能引起热疲劳裂纹，有些裂纹联合起来形成主裂纹。这些区域就成了应力敏感处。另一方面，钨丝的急冷急热，产生热冲击现象。这种热冲击产生的热应力，远远大于钨丝正常发光时的恒定的热应力，而且这种应力以冲击式的高速加在钨丝上，容易在已存在的应力敏感区出现应力集中，使裂纹纵深扩展而导致钨丝点熄间断裂。光谱能量(功率)分布白炽灯是热辐射光源，具有连续的光谱能量(功率)分布。色温、显色指数白炽灯是低色温光源，一般为230～290K，显色性很好，显色指数99～100。白炽灯当电源电压变化时，除寿命有很大变化外，光通、光效、功率等也都有很大变化。基本特点优点：1、光源小、便宜，具有种类极多的灯罩形式，并配有轻便灯架、顶棚和墙上的安装用具和隐蔽装置。2、通用性大，彩色品种多，具有定向、散射、漫射等多种形式。3、能用于加强物体立体感、白炽灯的色光最接近于太阳光色，显色性好，光谱均匀而不突兀。白炽灯（包含卤素灯）的光谱是连续而且平均的，拥有极佳演色性的优点；而荧光灯、LED是离散光谱，演色性低，低演色性光源不但会让人觉得颜色不好看、对于健康及视力也有害。传统灯泡还有可调光、耐点灭及无汞的优点。白炽灯有一个其他大部分类型发光产品不具备的优点，即适合频繁启动的场合。4、白炽灯和卤钨灯相比较，卤钨灯与一般白炽灯相比光效离低,体积不大，便于光控翻，色越校高，显色性好，特别适用于电视转播照明、绘图、摄影及建筑物泛光照明等。但制造方便，成本低，启动快，线路简单，被大量采用。缺点：在所有用电的照明灯具中，白炽灯白炽灯的效率是最低的。它所消耗的电能只有约2%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。在这一点上，卤素灯就比一般的白炽灯要长很多。卤素灯的外形一般都是一个细小的石英玻璃管，和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。实际上，在这种灯的灯丝和玻璃外壳中充有一些卤族元素，如碘和溴。当灯丝发热时，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动。在它们接近玻璃管时，钨蒸气被“冷却”到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨、溴化钨）。卤化钨向玻璃管中央移动，又落到被腐蚀的灯丝上。因为卤化钨很不稳定，遇热后就会分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补了被蒸发的部分。如此循环，灯丝的使用寿命就会延长很多。所以，卤素灯的灯丝就可以做的相对较小，灯体也很小巧。卤素灯一般用在需要光线集中照射的地方，比如用于写字台或居室局部的照明。卤钨灯（卤素灯）在白炽灯灯泡中充入含有卤族元素（碘化物）的惰性气体，利用卤钨循环原理来提高灯的发光效率和使用寿命。但其耐震性较差，应注意防震。（卤钨灯和卤素灯是同一种灯，只是叫法不一样。不过卤钨灯以前通常是指之前管形的双端卤钨灯。而卤素灯包括所有的灯种，小灯珠，射灯等等。）卤钨灯属于白炽灯的一种。都属于热辐射光源。二者都是钨丝发光。不同的是普通白炽灯即使灯泡内充了惰性气体，也会由于钨丝蒸发容易使灯泡壁发黑；而卤钨灯由于在灯泡内的惰性气体中加入了卤素（通常是溴和碘），可以进行卤钨循环，使蒸发的钨重新沉积在灯丝上。金卤灯金卤灯（MetalHalideLamp）是交流电源工作的，在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯，金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源。照明采用钪钠型金属卤化物灯，该灯具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。性能结构金属卤化物灯(简称金卤灯)有两种，一种是石英金卤灯，其电弧管泡壳是用石英做的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的，金卤灯是目前世界上最优秀的电光源之一，它具有高光效(65～140lm/w)，长寿命(5000～20000h)，显色性好(Ra65～95)结构紧凑、性能稳定等特点。它兼有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点、克服了这些灯的缺陷，金卤灯汇集了气体放电光源的主要优点。尤其是光效高、寿命长、光色好三大优点.因此金卤灯发展很快，用途越来越广。市场上的金卤灯同其它气体放电灯一样，灯内的填充物中有汞，汞是有毒物质，制灯注汞时，处理不慎，会造成对生产环境污染，有损工人的身体健康，电弧管排气时，有微量的汞蒸气排出,若处理不当，会直接排入大气，当使用的灯破损，皆会对环境造成污染。由金属蒸汽（例如汞）和卤化物（如镝、钠、铊、铟等元素的卤化物）的分解物的混合物辐射而发光的气体放电灯。具有添加金属的特征光谱线，因而光色改善，也提高了光效。这类灯的相关色温4000K左右，显色指数70，光效在70lm/W以上。金属卤化物灯产品参数采用国际领先的电弧管独特橄榄状外形设计，能够带来极佳的光色一致性。有效地解决因光色漂移引起的色彩分布不均现象。采用无焊点的支架安装结构，可以防止因高温氧化或振荡引起的支架焊点断裂，更加提高了灯泡的可靠性。电弧管不受燃点位置的限制，可以实现任意位置的燃点。发光效率极高，比普通金卤灯光效高20%。HPl400/ED/UP/4K的平均光效在110lm/w。在合理的点灯线路上使用，对灯的电极有更好的保护作用，可以使灯的使用寿命更持久。最长可达20000小时以上。高光效和长寿命，可以减少工程中使用光源、电器和灯具的数量，减少灯泡更换的次数，从而降低了整体维护成本。适合垂直燃点和水平燃点，垂直燃点效果更好。最适用于对光色一致性要求较高的厂房、大型卖场、购物中心、建筑物、广告、机场等场所的照明。分类金属卤化物充入电弧管内，利用金属原子电离激发发光的电光源。具有发光效率高、色温高、显色性好等特点。1911年，施泰因梅茨发现，在汞放电灯中加进各种金属碘化物时，放电电弧中就会产生这些金属的光谱。但是，当时的放电管温度受玻璃软化点的限制，其光谱强度微弱。1953年，制成放电中采用碘化钍、不需要电极的微波激发石英发光灯，它产生亮白色的钍发射谱线。50年代末，为了改进高压汞灯的光色，进行了在汞电弧管内充入各种金属及金属卤化物的试验。1961年，第一支金卤灯金属卤化物灯问世，灯内的发光物质不再是汞，而是金属卤化物（钠、铊、铟的碘化物）。金属卤化物灯得到进一步研究和发展。金属卤化物灯的分类方法很多，按填充物可分为4类：①钠铊铟类。具有线状光谱，在黄、绿、蓝区域分别有3个峰值。②钪钠类。在整个可见光范围内具有近似连续的光谱。③镝钬类。在整个可见光谱范围内具有间隔极窄的多条谱线，近似连续光谱。④卤化