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什么是電光源?電光源的性能指標(biāo)和特點有哪些?

2023-02-22

什么是電光源?所謂電光源,就是能將電能轉(zhuǎn)化為光能的器件或裝置,例如我們?nèi)粘I钪械陌谉霟?、鹵鎢燈、熒光燈、汞燈等都屬于電光源,電光源按照工作原理和工作方式的不同可以分為不同的類型。本文對電光源的種類、性能指標(biāo)及特點進(jìn)行了簡要的介紹,對光源知識感興趣的朋友不妨了解一下!

電光源01

什么是電光源?

將電能轉(zhuǎn)換為光能的器件或裝置稱為電光源。電光源的發(fā)明促進(jìn)了電力裝置的建設(shè),在其問世后一百多年中,很快得到了普及。它不僅成為人類日常生活的必需品,而且在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸以及國防和科學(xué)研究中,都發(fā)揮著重要作用。

人類對電光源的研究始于18世紀(jì)末。19世紀(jì)初,英國的H·戴維發(fā)明了碳弧燈。1879年,美國的T·A·愛迪生發(fā)明了具有實用價值的碳絲白熾燈,使人類從漫長的火光照明進(jìn)入電氣照明時代。電光源發(fā)展的速度超過了以往任何種類的人造光源。特別現(xiàn)代有最新的科學(xué)技術(shù)和工藝設(shè)備作為基礎(chǔ),出現(xiàn)了更多更好的新型電光源。目前,世界上有數(shù)以萬計的電光源產(chǎn)品,年產(chǎn)量達(dá)數(shù)百億只,電光源的最大功率超過了200kW,而最小的產(chǎn)品僅有幾毫瓦。


電光源的種類:

光源中,可將電能轉(zhuǎn)換為光能,從而提供光通量的設(shè)備、器具,稱為電光源。電光源按工作原理可分為熱輻射光源、氣體放電光源和場致發(fā)光光源三大類。電光源的品種很多,用途各不相同,技術(shù)要求也千差萬別,但是總的說來,主要有如下幾個方面:

1.熱輻射型電光源

主要代表就是白熾燈、鹵鎢燈兩種。白熾燈是電光源中最古老、最普遍的品種,由此派生的光源種類繁多。最早的商用化白熾燈是愛迪生1880年發(fā)明的用竹子炭化作燈絲的竹炭絲白熾燈(Bamboo Filament Lamp),后來出現(xiàn)了使用壽命更長一些的用纖維素作燈絲的白熾燈(Cellulose Filament Lamp)。不過隨著科技的不斷進(jìn)步,為了進(jìn)一步提高燈泡的工作壽命,人們采用高熔點的金屬鎢代替竹炭作為燈絲,這就是應(yīng)用最為廣泛的光源之一——鎢絲白熾燈。

而鹵鎢燈是在普通鎢絲燈的基礎(chǔ)上,充入少量的鹵族元素(一般是碘或溴)制造而成的,加入碘元素的叫碘鎢燈,加入溴元素的叫溴鎢燈,碘鎢燈和溴鎢燈都是鹵族元素?zé)舻募彝コ蓡T,統(tǒng)稱鹵鎢燈,又稱鹵素(Halogen)。

2.氣體放電型電光源

氣體放電型光源通過氣體放電發(fā)光,有時也統(tǒng)稱為弧光燈(ArcLight)。和熱輻射型電光源相比,其優(yōu)點是光效高,工作溫升相對較小,所以習(xí)慣上認(rèn)為氣體放電光源屬于冷光源(盡管如此,大功率的氣體放電光源在工作時其溫升也非常高,需要有效的降溫措施)。和白熾燈、鹵鎢燈相比,氣體放電光源的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,另外色彩還原能力較差。氣體放電型光源的種類繁多,大致可分為兩類,一類是低壓氣體放電光源,如低壓汞燈(含熒光燈)和低壓鈉燈,另一類是高壓氣體放電光源,如高壓鈉燈、高壓汞燈、金鹵燈和氙燈。

比如現(xiàn)在比較常見的熒光燈、三基色熒光燈、汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈、氙燈等都是氣體電型電光源。

3.電致發(fā)光光源

在電場作用下,使固體物質(zhì)發(fā)光的光源稱為電致發(fā)光光源。它將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?。包括場致發(fā)光光源和發(fā)光二極管兩種。通常情況下,我們常常根據(jù)光的產(chǎn)生原理,把電光源分為固體光源和氣體光源。固體光源屬于最新一代光源,具有極高的發(fā)光效率和優(yōu)異的光色性能,主要有LED和OLED兩種。

(1)LED光源

LED即發(fā)光二極管,是一種半導(dǎo)體器件,有正負(fù)兩個電極,加上適當(dāng)?shù)恼蚱珘汉筇幱趯?dǎo)通狀態(tài),電流從正極流向負(fù)極的過程中,電子轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾?,形成可見光?/p>

(2)OLED光源

OLED即有機發(fā)光二極管,其發(fā)光層由有機化合物(一種聚合體)構(gòu)成,發(fā)光單元本質(zhì)上和發(fā)光二極管類似,但不是用電流驅(qū)動發(fā)光,而是由電場驅(qū)動發(fā)光,所以O(shè)LED屬于場致發(fā)光器件。


電光源的性能指標(biāo):

電光源主要有光與電兩方面的性能指標(biāo),這兩方面的性能指標(biāo)有著密切的聯(lián)系。但作為光源,主要還是光的性能指標(biāo),電光源的主要性能指標(biāo)可概括為以下幾項:

1.光量特性指標(biāo)包括總光通量、亮度、光強和熱輻射量等。

2.光色特性指標(biāo)包括光色、色溫、顯色指數(shù)、色度和光譜分布等。

3.電氣特性指標(biāo)包括消耗功率、燈電壓、燈電流、啟動特性、干擾特性等。

4.機械特性包括外形、結(jié)構(gòu)、安裝等。

5.經(jīng)濟(jì)特性包括發(fā)光效率(光效)、壽命、價格等。

5.心理特性包括燈外觀和舒適性等。


電光源的特點:

1.高發(fā)光效率

提高發(fā)光效率一直是電光源研究的主要課題。如果按發(fā)光效率的高低來劃分電光源,我們可以把10~20lm/W的白熾燈稱為第一代電光源,而50lm/W左右的熒光燈和高壓汞燈稱為第二代光源,把光效為80~100lm/W的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈稱為第三代光源。

2.高顯色性

隨著照明技術(shù)水平的提高,人們對電光源的要求也逐步提高,不但發(fā)光效率要高,而且發(fā)出的光的顏色也要求好,使用被照物體的顏色失真很少,即光源的顯色性要高。

3.長壽命

光源壽命是人工照明中一項重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。延長壽命可降低光源成本,節(jié)省資源。此外,對簡化照明的安裝、維修、使用也是極其重要的。

4.低成本

要降低光源的成本,首先就是降低光源材料的成本,以廉價的大量易得材料取代稀有貴重材料,其次就是優(yōu)化光源結(jié)構(gòu),提高生產(chǎn)效率,使用高效的自動化生產(chǎn)線等。

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