常用电光源的分类

常用电光源的分类

凡可以将其他形式的能量转换成光能，从而提供光通量的设备、器具统称为光源；而其中可以将电能转换为光能，从而提供光通量的设备、器具则称为电光源。常用的电光源有：①热致发光电光源（如白炽灯、卤钨灯等）；②气体放电发光电光源（如荧光灯、汞灯、钠灯、金属卤化物灯等）；③固体发光电光源（如LED和场致发光器件等）。在这三类电光源中，各种电光源的发光效率有较大差别，热致发光电光源如白炽灯，它利用斯蒂芬-玻尔兹曼定律：物体温度越高，它辐射出的能量越大。这可用公式E=μξT4表示。式中，E表示物体在温度T时单位面积和单位时间内的辐射总能量；μ表示斯蒂芬-玻尔兹曼常数（μ=5.6697×10-12W/（cm2·K4））；ξ表示比辐射率，即物体表面辐射本领与黑体辐射本领的比值；T表示物体的绝对温度。利用热致发光原理制成的电光源制作简单和成本低，但是发光效率低，其余的能量则以热的形式消耗掉。

白炽灯的发光效率一般为7~20lm/W，发光效率仅有11%，红外、热能消耗分别占69%、20%；大部分能量被发热损耗了。而气体放电发光器件，如荧光灯(Florescent)、金卤灯(Halide)、高强度放电灯(HID)等气体放电发光器件的发光效率比热辐射电光源就要高很多，它们的发光效率为普通白炽灯的数十倍，一般情况下，可以逐步用发光效率高的气体放电电光源替代热辐射电光源。

由于气体放电灯的功率可以做得较大（数千瓦），发光效率又高，是一种绿色照明电光源。常用电光源的分类如图1所示。

由于气体放电灯电光源在灯的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。热辐射电光源以普通白炽灯泡和卤钨系列灯泡为代表。气体放电电光源，主要是指弧光放电电光源和辉光放电电光源，例如荧光灯、高强度气体放电灯和霓虹灯等。弧光放电电光源又可分为低气压放电电光源和高强度放电电光源。

低气压气体放电电光源以荧光灯及节能灯为代表；高强度气体放电电光源以高压水银荧光灯、高压钠灯（国外还有低压钠灯）和金卤灯为代表。例如，高压钠灯的发光效率是白炽灯的8~10倍，寿命长、特性稳定、光通量维持率高，适用于在显色性要求不高的道路、广场、码头和室内高大的厂房、仓库等场所的照明场合应用。

金属卤化物灯，具有发光效率高、显色性好、功率大的特点，适用于剧院、总装车间等大面积照明场所应用。

单端紧凑型荧光灯的发光效率为50lm/W。采用一只9W、寿命为3000~5000h的节能灯完全可以替代40W的白炽灯泡；双端直管T12型的荧光灯的发光效率为55lm/W，寿命为3000~5000h，而现在的T5荧光灯的发光效率可达90~110lm/W，寿命可达8000~10000h。

近些年来，许多其他类型的新型电光源在不断地产生和发展，如准分子光源（ELS）、微波光源以及固体光源（如LED）等。而固体发光光源，如发光二极管、等离子体发光器件等，尽管它们的发光效率高，目前还不能得到大功率（如数百瓦），所以固体发光器件要进入大规模实用阶段还有一段距离，据分析在近十几年内，传统电光源将还是主流（例如白炽灯和荧光灯等）。

（1）气休放电光源按放电形式划分

①弧光放电灯。这类气体放电电光源主要利用弧光放电柱产生光。阴极工作在较高温度下，所以又叫热阴极灯。这类气体放电电光源通常需要专门的启动器件和线路才能工作，电光源主要有荧光灯、汞灯、钠灯等。

②辉光放电灯。这类气体放电电光源由辉光放电柱产生光，放电时阴极温度不高，所以又叫冷阴极气体放电电光源。阳极到阴极的电压降较大（100V左右），电流密度小。霓虹灯即属此类。

（2）按放电时电流经过的媒质划分

①气体放电灯。利用气体的放电发光。如氙灯、荧光灯和氖灯等。

②金属蒸气灯。利用金属蒸气（如汞蒸气、钠蒸气等）产生光，如汞灯、钠灯等。

（3）按放电时灯内大气压的高低划分

①低气压灯。放电时，灯内气压为1%个大气压左右，如荧光灯、低压钠灯等。

②高气压灯。放电时，灯内气压为1~5个大气压，如高压汞灯、高压钠灯、高压氙灯等。

③超高气压灯。放电时，灯内气压大于10个大气压，如镝灯、钪钠灯、钠钪烟灯等。

其中高压汞灯的发光效率可达50lm/W，显色指数Ra超过65，色温4000~6000K，寿命也可达到约10000h，功率规格有35~3500W，已形成系列化。高压钠灯发光效率达到120lm/W，显色指数Ra为25，寿命达到24000h，功率规格有30~1000W。HID灯所散发的热量只是卤素灯的一半，灯具寿命可达2500h以上。

荧光灯比白炽灯节电70%，适用于在办公室、宿舍及顶棚高度低于5m的车间等室内照明场合应用。紧凑型荧光灯发光效率比普通荧光灯高5%，细管型荧光灯比普通荧光灯节电10%，因此，紧凑型和细管型荧光灯是当今“绿色照明工程”实施方案中推出的高效节能电光源。