常见电光源

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发布时间 2009-01-21

  1.白炽灯,又称钨丝灯、灯泡

  前面说过,白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态而发光的电光源,俗称电灯泡。为提高白炽灯的发光效率,目前白炽灯的灯丝大都做成双螺旋型并充有氩氮混合气,大功率的白炽灯还充有氪气、氙气等惰性气体,以进一步提高白炽灯的发光效率或延长白炽灯的寿命。
白炽灯按用途可分为普通照明灯泡和专用照明灯泡。普通照明灯泡按其结构和外形又可分为无色(透明)灯泡、白色灯泡、乳白色灯泡、磨砂灯泡、彩色灯泡、单螺旋灯泡、双螺旋灯泡、球形灯泡、蘑菇形灯泡、摇曵形灯泡、反射型灯泡、螺口灯泡(灯头型号为E14、E27)、卡口(插口)灯泡(灯头型号为B14、B22)等等。专用照明灯泡有装饰灯泡、局部照明灯泡、道路机车灯泡、军用灯泡、照相摄相灯泡、红外线灯泡、无影灯泡、仪器灯泡、水下灯泡、指示灯泡、矿用灯泡、船用灯泡、飞机用灯泡、聚光灯泡、放映灯泡、励光灯泡、印刷灯泡、防爆灯泡、小型灯泡、超小型灯泡(微型灯泡、米泡)等等。光电参数和外形尺寸极其繁多。

  白炽灯的发光效率及其他光点参数远比节能灯、卤钨灯等新光源差,已逐步被节能灯、卤钨灯等新光源取代,但其价格便宜,目前在一些特殊应用场合和落后地区还有一定市场。

  2.卤素灯

  充有溴碘等卤族元素或卤化物的钨灯称为卤素灯或卤钨灯。它是新一代白炽灯。

  为提高白炽灯的发光效率,必须提高钨丝的温度,但相应会造成钨的蒸发,使玻壳发黑。在白炽灯中充入卤族元素或卤化物,利用卤钨循环的原理可以消除白炽灯的玻壳发黑现象。这就是卤素灯的来由。但为确保卤钨循环的正常进行,必须大大缩小玻壳尺寸,以提高玻壳温度(一般要求碘钨灯的玻壳温度为250-600℃,溴钨灯的玻壳温度为200-1100℃),使灯内卤化钨处于气态。因此,卤素灯的玻壳必须使用耐高温和机械强度高的石英玻璃。其结构有双端直管形、单端圆柱形和反射形。由于使用石英玻璃作玻壳,卤素灯又常称石英灯。其中反射形卤素灯因带有反射杯,又常称杯灯。卤钨灯功率有5W、10W、15W、20W、25W、30W、35W、40W、45W、50W、60W、70W、100W、150W、200W和250W等多种。工作电压有6V、12V、24V、28V、110V和220V等多种。灯头有螺口式(E10、E11、E14等)、插入式(GU5.3、GX5.3、GY6.35、GZ4和G8等)和直接引出式。其中杯灯还有带前罩与不带前罩之分。杯口直径有25mm(MR8),35mm(MR11)和50 mm(MR16)等几种。反射角有8°、10°、12°、20°、24°、30°、36°、40°和60°等多种。

  由于卤素灯中钨的蒸发受到有效的抑制,加之卤钨循环消除了玻壳发黑,卤素灯灯丝的温度就可大大提高(高达3000℃),使卤素灯的发光效率远比普通白炽灯高。例如,白炽灯需要消耗75W电能才能达到960流明的光通量,而卤素灯仅需50W。卤素灯尤其吸引人的地方是它的体积小巧玲珑,品种规格多种多样,尤其杯灯可把光线集中反射,相对于散射型光源而言,消耗同样电功率,可获得强得多的照度,因此,人们觉得卤素灯“特别明亮”,能使物体的表面色泽更绚丽,光彩更夺目,甚至觉得有迷人的闪烁效果。杯灯的反射角度有从窄到宽多种角度可供选择(越窄越觉明亮),也给专业灯光设计提供很大的创意空间。

  卤素灯具有体积小、发光效率高(达17-33 lm/W)、色温稳定(可选取2500K-3500K)、光衰小(5%以下)、寿命长(可达3000小时至5000小时)等特点,这些特点显示出它有取代普通白炽灯的趋势。但石英玻璃昂贵,卤素灯的价格当然要比白炽灯高。
同白炽灯一样,卤钨灯按用途、结构和外形也可分成许多类别。

  3.荧光灯

  荧光灯即低压汞灯,它是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线,从而使荧光粉发出可见光的原理发光,因此它属于低气压弧光放电光源。荧光灯内装有两个灯丝。灯丝上涂有电子发射材料三元碳酸盐(碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙),俗称电子粉。在交流电压作用下,灯丝交替地作为阴极和阳极。灯管内壁涂有荧光粉。管内充有400Pa-500Pa压力的氩气和少量的汞。通电后,液态汞蒸发成压力为0.8 Pa的汞蒸气。在电场作用下,汞原子不断从原始状态被激发成激发态,继而自发跃迁到基态,并辐射出波长253.7nm和185nm的紫外线(主峰值波长是253.7nm,约占全部辐射能的70-80%;次峰值波长是185nm,约占全部辐射能的10%),以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。荧光粉不同,发出的光线也不同,这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由。由于荧光灯所消耗的电能大部分用于产生紫外线,因此,荧光灯的发光效率远比白炽灯和卤钨灯高,是目前最节能的电光源。

  从荧光灯的发光机制可见,荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。20世纪50年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙,俗称卤粉。卤粉价格便宜,但发光效率不够高,热稳定性差,光衰较大,光通维持率低,因此,它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。1974年,荷兰飞利蒲首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇(发红光,峰值波长为611nm)、多铝酸镁(发绿光,峰值波长为541nm)和多铝酸镁钡(发蓝光,峰值波长为450nm)按一定比例混合成三基色荧光粉(完整名称是稀土元素三基色荧光粉),它的发光效率高(平均光效在80lm/W以上,约为白炽灯的5倍),色温为2500K-6500K,显色指数在85左右,用它作荧光灯的原料可大大节省能源,这就是高效节能荧光灯的来由。可以说,稀土元素三基色荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑。没有三基色荧光粉,就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的今天。但稀土元素三基色荧光粉也有其缺点,其最大缺点就是价格昂贵。

  目前常见的荧光灯有:

  (1)直管形荧光灯。这种荧光灯属双端荧光灯。常见标称功率有4W,6W,8W,12W,15W,20W,30W,36W,40W,65W,80W,85W和125W。管径用T5,T8,T10,T12。灯头用G5,G13。目前较多采用T5和T8。T5显色指数>30,显色性好,对色彩丰富的物品及环境有比较理想的照明效果,光衰小,寿命长,平均寿命达10000小时。适用于服装、百货、超级市场、食品、水果、图片、展示窗等色彩绚丽的场合使用。T8色光、亮度、节能、寿命都较佳,适合宾馆、办公室、商店、医院、图书馆及家庭等色彩朴素但要求亮度高的场合使用。

为了方便安装、降低成本和安全起见,许多直管形荧光灯的镇流器都安装在支架内,构成自镇流型荧光灯。

  (2)彩色直管型荧光灯。常见标称功率有20W,30W,40W。管径用T4,T5,T8。灯头用G5、G13。彩色荧光灯的光通量较低,适用于商店橱窗、广告或类似场所的装饰和色彩显示。

  (3)环形荧光灯。除形状外,环形荧光灯与直管形荧光灯没有多大差别。常见标称功率有22W,32W,40W。灯头用G10q.。主要提供给吸顶灯、吊灯等作配套光源,供家庭、商场等照明用。

  (4)单端紧凑型节能荧光灯。这种荧光灯的灯管、镇流器和灯头紧密地联成一体(镇流器放在灯头内),除了破坏性打击,无法把它们拆卸,故被称为“紧凑型”荧光灯。由于无须外加镇流器,驱动电路也在镇流器内,故这种荧光灯也是自镇流荧光灯和内启动荧光灯。整个灯通过E27等灯头直接与供电网连接,可方便地直接取代白炽灯。

  这种荧光灯大都使用稀土元素三基色荧光粉,因而具有节能功能。下表列出节能荧光灯与光通量大体相同的白炽灯的对照。

  节能荧光灯功率(W) 5 7 9 11 13 18 36 45 65 85 105
  白炽灯功率(W) 30 40 50 60 70 100 200 250 350 500 650

  由上表可见,节能荧光灯大约可节省能量80%。由于它具有节能功能,加之能方便地直接取代白炽灯,现在已广泛使用于各种照明场所。
荧光灯的发光效率与光管长度有关。增长光管长度有利于提高荧光灯的发光效率。为增长光管长度,紧凑型节能荧光灯的光管大都做成多U形、多U形、H形、多H形、∏形、多∏形、螺旋形、多螺旋形等形状。为了适应各种照明场合的需要,其标称功率也较多,常见的有5W、7W、9W、11W、13W、18W、20W、24W、26W、32W、36W、40W和50W。大功率单端紧凑型节能荧光灯的标称功率有65W、85W、105W。管径用9.0mm和12.0mm。

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