常用照明电光源可分为两大类:一类是热辐射光源,如白炽灯、卤钨灯等;另一类是气体放电光源,如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、氙灯等。灯具由光源和控照器(灯罩)组成,也称为照明器。
1.常用照明光源
(1)白炽灯 白炽灯是第一代电光源,属于热辐射光源,它是通过钨丝白炽体高温辐射来发光的,构造简单,使用方便。但是由于白炽灯钨丝热辐射的频率范围很广,其中可见光部分仅占很小的比率,紫外线很少,绝大部分是红外线,可见光部分约占2%~30%,这就使得白炽灯的光视效能很低,仅为(10~18)lm/W,寿命比较短,约为1000h。
提高钨丝温度可以提高白炽灯的光视效率。根据光谱分析,温度大约在6500K时,可见光在总辐射能中所占的比率最大,约为43%,理论上光视效能可达85lm/W。钨丝白炽灯的工作温度一般为2500K,但是提高钨丝温度会使钨的升华变快,使得钨丝很快变细以致烧断;同时由于钨蒸气凝华到泡壳上使泡壳变黑,又会降低白炽灯的光视效能。
(2)卤钨灯 卤钨灯泡壳是用石英玻璃制成的,在泡壳内,充入适量的卤族元素(常用的如碘、溴等)和惰性气体。
卤钨灯是靠卤钨循环来解决上述灯丝温度与钨升华的矛盾的,当灯丝在高温下工作,升华出来的钨蒸气在灯泡壳内壁附近温度较低处与卤素化合成卤化钨,并向管心扩散。在高温下重新分解成卤素和钨,因而在钨丝周围形成一层钨蒸气,一部分钨又重新凝华在钨丝上,有效地抑制了钨的升华。但是,钨的卤化物的挥发温度超过200℃,在这个温度下长期工作,普通玻璃会析晶,变得不透明,因而灯泡壳采用石英玻璃。石英玻璃还具有热膨胀系数小、熔点高、高温下透明度好等优点。
卤钨灯工作温度高,灯丝耐振性差,不宜在振动场所使用。为了保证卤钨循环,灯具安装时需保持水平(一般目测,与水平面交角不超过40°),如果倾斜,将会破坏卤钨循环,使灯泡很快发黑,灯丝加快烧断,灯具寿命降低。
(3)荧光灯(俗称为日光灯)荧光灯靠汞蒸气弧光放电时发出可见光和紫外线,后者又激励管内壁的荧光粉而发光,两者混合光色接近白色,其特点是光效高、寿命长。
荧光灯的光视效能为25~67lm/W,平均寿命为2000~3000h。为了保证灯管发光的稳定性,它必须与镇流器(或称稳压器)一起使用。荧光灯的电源电压的变化范围为±5%,否则将影响灯的光视效能和寿命。
(4)荧光高压汞灯(俗称高压水银荧光灯) 荧光高压汞灯的发光原理与低压荧光灯基本相同,只是它的工作气压要高得多。荧光高压汞灯的光视效能比白炽灯高3倍左右,寿命也长,启动时不需加热灯丝,故不需要启动器。
自镇流荧光高压汞灯用钨丝作为镇流器,利用高压汞蒸气放电,白炽体和荧光材料三种发光物质同时发光的复合光源。
(5)高压钠灯 它是利用高压钠蒸气放电,其辐射光的波长集中在人眼较灵敏的区域内,故光视效能高,为荧光高压汞灯的2倍,约为110lm/W,且寿命长,但电源电压的变化范围为±5V。(www.xing528.com)
(6)金属卤化物灯 金属卤化物灯(简称为金属卤素灯)通过在高压汞灯内添加某些金属卤化物,靠金属卤化物的循环作用,不断向电弧提供相应的金属蒸气,金属原子在电弧中受激发而辐射该金属的特征光谱线。
金属卤化物灯是一种新型光源,光色好,光视效能高,接入电路时需配用镇流器。电源电压的变化范围为±5V,使用时要特别注意它的悬挂高度和安装方向,否则有灯管炸裂的危险。
(7)管形氙气灯(也称为长弧氙气灯) 高压氙气灯放电时能产生很强的白光,接近连续光谱,特别适合于大面积场所的照明。管形氙气灯点燃瞬间能达到80%光输出,光电一致性好,工作稳定,受环境温度影响小,电源电压波动时容易自熄。由于这种灯在发光时有强紫外线辐射,因此安装高度不宜低于20m。
2.照明光源的光电参数特性
作为照明用的光源,其主要性能指标是:光视效能、寿命、色温、显色指数、启动稳定时间、再启动时间等。这些性能指标之间,有时是互相矛盾的。在实际选用时,一般应先考虑光视效能高、寿命长,其次才考虑显色指数、启动性能等。
气体放电光源一般比热辐射光源光视效能高、寿命长,能制成各种不同光色;白炽灯由于结构简单、使用方便、显色性好,故在一般场所仍被普遍采用。常用照明电光源的主要特性见表3-3。
表3-3 常用照明电光源的主要特性比较表
(续)
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