你知道各種光源的光譜特征嗎?

【轉(zhuǎn)】? ?隨著技術(shù)的發(fā)展,光源的種類越來(lái)越多,我們用到的人造光源包括:白熾燈、鹵素?zé)?、熒光燈(?jié)能燈)、金鹵燈、鈉燈、氙燈、LED燈。下面對(duì)各種光源做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

南方正午日光光譜如下:

名稱????????別名????發(fā)光類型????能效lm/W
白熾燈????????????????高溫輻射????10~18
鹵素?zé)????鹵鎢燈??高溫輻射????12~24
熒光燈????節(jié)能燈、汞蒸氣燈????金屬蒸汽放電????50~90
金鹵燈????金屬鹵化物燈????????????金屬蒸汽放電????65~140
鈉燈?????????????????????氣體放電????90~130
氙燈???????????????????? 氣體放電????24~60
LED???????????????????? 電子空穴復(fù)合 80~120

?1.白熾燈(光效10~18lm/W)
白熾燈是最傳統(tǒng)的鎢絲燈,歷史悠久。其發(fā)光原理是:鎢絲通電后發(fā)熱,再發(fā)光,所以白熾燈也是熱發(fā)光,其光譜連續(xù),色溫基本恒定,是2700K左右。


優(yōu)點(diǎn):光譜連續(xù)、最接近于自然光;顯色指數(shù)高。
缺點(diǎn):能效最低:白熾燈的能效只有節(jié)能燈的1/5,LED燈的1/8左右。熱效應(yīng)比較明顯,燈罩的設(shè)計(jì)要特別注意散熱問(wèn)題。熱容量另外白熾燈的鎢絲細(xì)長(zhǎng),玻璃脆弱,壽命較短。白熾燈有一定的頻閃效應(yīng),但因其光譜連續(xù),其頻閃影響不大,是完全可接受的(全世界用了100多年呢)。

?2.鹵素?zé)鬨鹵鎢燈(光效12~24lm/W)
鹵素?zé)舯举|(zhì)也是鎢絲燈,是傳統(tǒng)白熾燈的改進(jìn)(原理是在燈泡內(nèi)注入碘或溴等鹵族元素,在適當(dāng)?shù)臏囟认?,從燈絲蒸發(fā)出來(lái)的鎢在燈泡壁與鹵素發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成揮發(fā)性的鹵鎢化合物。由于泡壁足夠熱,鹵鎢化合物呈氣態(tài),當(dāng)鹵鎢化合物擴(kuò)散到較熱的燈絲周圍區(qū)域時(shí)又分解為鹵素和鎢。釋放出來(lái)的鎢部分回到燈絲上,從而形成鎢原子的內(nèi)循環(huán)),其壽命比白熾燈明顯延長(zhǎng),能效提高一倍左右,體積更小。鹵素?zé)粢彩菬岚l(fā)光,其光譜連續(xù),色溫是2700K左右。


優(yōu)點(diǎn):光譜與白熾燈相同,是連續(xù)的、最接近于自然光;顯色指數(shù)高。鹵素?zé)舻念l閃比白熾燈要小,完全可接受。
缺點(diǎn):能效雖比白熾燈高,但還是只有節(jié)能燈的2/5,LED燈的1/4左右。熱效應(yīng)較明顯,燈罩的設(shè)計(jì)也要注意散熱問(wèn)題。鎢絲燈發(fā)光點(diǎn)較小,燈罩應(yīng)采用散光片以使得照射區(qū)域光線均勻。

3.?熒光燈\日光燈\熒光汞蒸氣燈(光效50~90lm/W)
傳統(tǒng)型熒光燈即本質(zhì)是低壓汞燈加上熒光粉,是利用低氣壓的汞蒸氣在通電后釋放紫外線,從而使熒光粉發(fā)出可見光的原理發(fā)光,因此它屬于低氣壓弧光放電光源。傳統(tǒng)的日光燈是細(xì)長(zhǎng)條的熒光燈管,采用電感鎮(zhèn)流器和啟輝器啟動(dòng)。其色溫一般是6500K左右,屬冷白色。



優(yōu)點(diǎn):能效相對(duì)較高;發(fā)光點(diǎn)比較大,不易產(chǎn)生對(duì)比度強(qiáng)的陰影。
缺點(diǎn):光譜不連續(xù);顯示指數(shù)不高,發(fā)出的光線有100赫茲的閃爍(即頻閃),且波動(dòng)深度很大,達(dá)55%左右,人眼能覺察得到,易產(chǎn)生眼疲勞,不利于近距離閱讀/寫字。通常用于公共照明。功率受限,一般做成5~100W。

4.?金鹵燈\金屬鹵化物燈(光效65~140lm/W)
金屬鹵化物燈內(nèi)充有少量金屬鹵化物和氣體,從觸發(fā)到正常發(fā)光需十分多鐘,大致分為三階段。(1)觸發(fā)階段。金屬鹵化物燈內(nèi)無(wú)燈絲,只有兩個(gè)電極,直接加上工作電壓不能點(diǎn)燃,必須先加高壓使燈內(nèi)氣體電離。高壓由專用觸發(fā)器產(chǎn)生。(2)著火階段。燈泡觸發(fā)后,電極的放電電壓進(jìn)一步加熱電極,形成輝光放電,并為弧光放電創(chuàng)造條件。(3)正常發(fā)光階段。在輝光放電的作用下,電極溫度越來(lái)越高,發(fā)射的電子數(shù)量越來(lái)越多,迅速過(guò)渡到弧光放電。隨著溫度進(jìn)一步升高,燈的發(fā)光越來(lái)越強(qiáng)直到正常,全部過(guò)程需一分多鐘,如果啟動(dòng)電流大,電源啟動(dòng)性能好,此過(guò)程可短些。


優(yōu)點(diǎn):金鹵燈具有高光效(65~140lm/w),長(zhǎng)壽命(5000~20000h),顯色性好(Ra65~95)結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。它兼有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優(yōu)點(diǎn)、克服了這些燈的缺陷,金鹵燈匯集了氣體放電光源的主要優(yōu)點(diǎn)。尤其是光效高、壽命長(zhǎng)、光色好三大優(yōu)點(diǎn)。

5.?鈉燈(光效90~130lm/W)
鈉燈利用鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見光的電光源。當(dāng)燈泡啟動(dòng)后,電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧,由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣,陰極發(fā)射的電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,撞擊放電物質(zhì)有原子,使其獲得能量產(chǎn)生電離激發(fā),然后由激發(fā)態(tài)回復(fù)到穩(wěn)定態(tài);或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),再回到基態(tài)無(wú)限循環(huán),多余的能量以光輻射的形式釋放,便產(chǎn)生了光。因室溫時(shí)鈉是固體,單純使用鈉的氣體放電燈不易啟動(dòng)。在燈的玻管內(nèi)充入氬氖混合氣即潘寧氣體后,燈放電時(shí)首先呈現(xiàn)氖的特征紅光,并產(chǎn)生熱量使放電管溫度提高,導(dǎo)致鈉開始蒸發(fā);因鈉的電離電位和激發(fā)電位比氖和氬低,放電很快轉(zhuǎn)入鈉蒸氣中,輻射出可見光。


鈉燈又分低壓鈉燈和高壓鈉燈。低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過(guò)幾個(gè)帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上,它們非常接近人眼視覺曲線的最高值(555納米),故其發(fā)光效率極高。高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕。高壓鈉燈是針對(duì)低壓鈉燈單色性太強(qiáng),顯色性很差,放電管過(guò)長(zhǎng)等缺點(diǎn)而研制的。

6.?氙燈(光效24~60lm/W)
氙燈是一種在橢球形石英泡殼內(nèi)充有高壓氙氣、極間距離小于10mm的燈具。利用氙氣放電而發(fā)光的電光源。由于燈內(nèi)放電物質(zhì)是惰性氣體氙氣,其激發(fā)電位和電離電位相差較小。其可以分為長(zhǎng)弧氙燈,短弧氙燈和脈沖氙燈。


優(yōu)點(diǎn):①輻射光譜能量分布與日光相接近,色溫約為6000K。②連續(xù)光譜部分的光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無(wú)關(guān),在壽命期內(nèi)光譜能量分布也幾乎不變。③燈的光、電參數(shù)一致性好,工作狀態(tài)受外界條件變化的影響小。④燈一經(jīng)燃點(diǎn),幾乎是瞬時(shí)即可達(dá)到穩(wěn)定的光輸出;燈滅后,可瞬時(shí)再燃點(diǎn)。⑤燈的光效較高,電位梯度較小。

7.?LED燈(光效80~120lm/W)
LED燈是從2010年左右才興起的,其能效非常高,熱效應(yīng)很小。因其體積小,可以做成各種形狀。其驅(qū)動(dòng)電路一般采用電子直流鎮(zhèn)流器。其色溫比較靈活,但一般分2700K(暖白,模擬白熾燈/鹵素?zé)舻纳珳兀?500K(正白),和6500K(冷白)三類。


優(yōu)點(diǎn):成本低、能效高、光線穩(wěn)定、體積??;燈具可以做得非常時(shí)尚(是很好的賣點(diǎn))。
缺點(diǎn):光譜不連續(xù)、較窄,其中藍(lán)光成分較強(qiáng)。LED有光衰現(xiàn)象(亮度隨時(shí)間推移而下降)。發(fā)光點(diǎn)較小,燈罩應(yīng)采用散光片以使得照射區(qū)域光線均勻。