光源和电光源的基础知识

以爱迪生为代表发明的白炽灯，经过几代科技人员100多年的努力，白炽灯的发光效率平均每年增长0.11Im7W，至今白炽灯的发光效率增加了10倍、寿命提高了500倍、价格下降了10倍，满足了人们对400~2000Im光通量的室内照明的需要。

白炽灯是人们熟悉的电光源，它是利用电流通过钨丝将其加热到白炽状态而发光的，所以白炽类光源又被称为热辐射光源。

白炽灯用黑体发热，主要以钨丝作灯丝，因为钨有高熔点(3683K)及低蒸发率。白炽灯的大部分的光是红外线，钨丝放热比黑体稍微蓝移，即向短波长方向移，所以发光效率比较高，而蓝移也不影响显色性。一般钨丝都卷成螺旋形放在球形玻璃壳

中，并充人不起反应的惰性气体，例如氩气及少数氮气，而40W以下的白炽灯则多数是抽真空。灯丝通电后，钨丝呈炽热状态并辐射发光。灯丝温度越高，辐射的可见光H1728-03.html" target="_blank" title="H1728-03">H1728-03比例就越高，即白炽灯将电能转换为可见光的效率就越高。随着白炽灯发光效率的增加，灯丝温度的升高，钨灯丝的蒸发速度也增加，从而使白炽灯的寿命缩短。

因为白炽灯的大部分辐射光是红外线，所以120W白炽灯的照明效率在2400K时约为8lrrVW，一般100W白炽灯只有7070的电功率转变为可见光。白炽灯寿命衰减的主要原因是钨丝蒸发，白炽灯的一般寿命约750~lOOOh，但是因为白炽灯价廉，所以被大量应用在住宅照明。

白炽灯之所以使用钨做灯丝，是因为钨在高温下的低蒸发速率以及可以被抽成细丝等特性。普通照明白炽灯显色性好（尺a=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，白炽灯有较宽的工作电压范围。灯头是白炽灯电连接和机械连接部分，按形式和用途主要可分为螺口式灯头、聚焦灯头及特种灯头。在普通白炽灯中，最常用的螺口式灯头为E14、E27；最常用的插口灯头为B15、B220白炽灯主要部件有：灯丝、支架、泡壳、填充气体、灯架。

由于气体放电光源在发光效率和工作寿命方面具有白炽灯无可比拟的优势，因此，从它诞生之日起就一直受到人们的广泛关注，由此派生的产品可谓异彩纷呈。目前，市场上已有约5000多种电光源。

各种常用电光源的性能对比如图1-15所示(图中CRI为显色指数的缩写ColorRender．ingIndex)o从商用可月性的角度而言，LED将会成为发光效率最高的电光源，LED照明的应用前景十分看好。各种电光源发光效率的进展对比

。电光源主要性能指标有：

①光量特性指标。包括总光通量、亮度、光强、紫外线量和热辐射量等。光源的光通量表征着光源的发光能力，是光源的重要性能指标。光源的额定光通量指光源在额定电压、额定功率的条件下工作，并在无拘束地发出光的工作环境下的光通量输出。

光源的光通量随光源点燃时间会发生变化，即点燃时间越长，光通量因衰减而变得越小。大部分光源在点燃初期光通量衰减较多，随着点燃时间的增长，衰减也逐渐减小。光源的额定光通量有两种情况：一种指电光源的初始光通量，即新光源刚开始点燃时的光通量的输出值，它一般用于在整个使用过程中光通量衰减不大的光源，例如卤钨灯；另一种情况是指光源使用了lOOh后的光通量输出值，它一般用于光通量衰减较大的光源，例如荧光灯。

②光色特性指标。包括光色、色温、显色性、色度和光谱分布等。显色性是光源的一个重要性能指标。通常情况下光源一般用显色指数衡量其显色性，在对某些颜色有特殊要求时则采用特殊显色指数。

光源的色表是指其表观颜色，它和光源的显色性是两个不同的概念。例如荧光高压汞灯的灯光从远处看又白又亮，色表较好，但在该灯光下人的脸部呈现青色，说明它的显色性并不是很好。色表同样是电光源的重要性能指标。光源的色表虽然可以用红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等形容词来表示，但为了定量表示，常用相关色温来度量。

③电气特性指标。包括消耗功率、额定电压、额定电流、启动特性和干扰噪声等。电光源点燃时间是指电光源点燃后达到额定光通量输出所需的时间，热辐射光源点燃时间一般不足Is，可认为是瞬时点燃的；气体放电光源的点燃时间从几秒钟到几分钟不等，取决于光源的种类。

电光源的再点燃时间是正常工作的光源熄灭后再将其点燃所需要的时间，大部分高压气体放电光源的再点燃时间比点燃时间长，这是因为再点燃时要求这种光源冷却到一定的温度才能正常点燃，即增加了冷却所需要的时间。

④机械特性。包括几何尺寸、灯结构和灯头等。

⑤经济特性。包括发光效率、寿命、价格等。先源的光通量输出与它取用的电功率的比称为光源的发光效率，简称光效，单位是Im/Wo

⑥平均寿命。光源从第一次点燃起，一直到损坏熄灭为止，累计点燃小时数称为光源的全寿命。电光源的全寿命有相当大的离散性，即同一批电光源虽然同时点燃，却不会同时损坏，它们将有先有后陆续损坏，且可能有较大的差别，因此常用平均寿命来定义电光源的寿命。取一组电光源作试样，从同时点燃开始计时，到50cVO的电光源试样损坏为止，所经过的小时数就是该组电光源的平均寿命。一般光通量衰减较小的光源常用平均寿命作为其寿命指标。

⑦有效寿命。电光源在使用过程中光通量将随时间的增加而逐渐衰减，有些电光源的光通量衰减到一定程度时，虽然光源尚未损坏，但它的光效明显下降，继续使用极不经济。电光源从点燃起，一直到光通量衰减到某个百分比所经过的点燃时数就称为光源的有效寿命。一般取70%~80070额定光通量作为更换光源的依据。荧光灯一般用有效寿命作为其寿命指标。

⑧心理特性。包括灯外观和舒适性等。

电光源的主要发展趋势是：提高发光效率，开发体积小的高效节能光源，改善电光源的显色性，延长寿命。达到上述目的的具体途径是开发研制新型材料、采用新工艺以及进一步研究新的发光机理、开发新型电光源，而最为现实的途径则是改进现有电光源的制造技术，采用新型的、自动化程度高的生产设备。