电光源种类及特点研究论文

摘要：分别讨论了热辐射型电光源、气体放电型电光源和高亮度白色发光二极管灯的性能和特点，从节能和长寿的角度分析，推广使用高亮度白色发光二极管灯，是二十一世纪电光源发展的必然趋势。

关键词：电光源；白炽灯；荧光灯；金属卤化物灯；发光二极管

1引言

电光源自最初的白炽灯诞生以来，已有百余年的历史，随着科学技术的不断发展，相继涌现出众多的电光源品种，以适应各种场合的照明需求。进入二十世纪下半叶以后，世界性的能源短缺和火力发电厂二氧化碳排出量造成的温室效应，以及许多新的应用领域对电光源的性能提出了新的要求等，促使电光源向着节能、环保、安全、长寿等方面发展，并取得了一系列令人瞩目的成就。

本文将分别讨论热辐射型光电源、气体放电型电光源和前景无量的白色发光二极管灯的性能和特点，与读者共同交流。

2热辐射型电光源

热辐射型电光源主要有白炽灯、卤钨灯两种。

白炽灯是电光源中最古老，也是最常见的品种，它的派生种类也最多。白炽灯的制造工艺成熟、成本低、光色柔和及显色性好，显色指数高达95~99，近似为自然光，无须任何附件配合工作，调光方便，且无启动时间，但发光效率较低，一般只有5~20lm/w，寿命也较短，通常只有1000小时左右。

卤钨灯是继白炽灯之后改进而成的，它是在装有钨丝的灯管内，充入微量的卤素或卤化物构成的电光源。钨丝点亮后，在高温下能挥发出钨蒸气，在灯管内壁附近温度较低的区域与卤素化合成卤化钨，由于对流的作用，卤化钨又在钨丝表面的高温区分解出钨，再返回到钨丝表面。如此将不断地挥发、分解与返回，因此，钨丝不会很快变细，灯管也不会发黑，故卤钨灯具有寿命长（一般为2000小时）、光效高（20~30lm/W）的特点，而且还具有体积小、亮度强、使用方便、价格便宜等一系列优点。

白炽灯和卤钨灯都是依靠电流通过灯内的钨丝产生热效应而发光的，钨丝属于金属导体，在电路中显示纯电阻性，不影响供电电源的交流参数，对电源质量不会产生危害，对电源设备不构成影响。

3气体放电型电光源

气体放电型电光源主要有普通型（即标准型）荧光灯、节能型荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等品种。

普通型荧光灯是诞生最早的气体放电型电光源，外形为直管状，且管径较粗（T12，φ38mm）。它能够发出近似自然光的白光，光色好，显色指数高达70~80，光线柔和，发光效率高（大多为40~70lm/w），平均寿命2000~3000小时。

节能型荧光灯是上世纪八十年代以后发展起来的，主要有细管径T8型（φ26mm）和超细管径T5型（φ16mm）两种类型。T8型的显色指数可达60，发光效率高达70lm/w；T5型的显色指数提高到80，发光效率更是高达85lm/w，性能非常优越。

除了T8、T5型管状节能荧光灯外，还有细管H灯、U型灯和双D灯，通常称它们为紧凑型节能灯。这些灯体积小、重量轻、亮度高、功耗低、寿命长，因此应用十分广泛。上述几种荧光灯在使用时，必须由镇流器和启辉器配合工作。

高压汞灯是利用汞放电时产生的高气压获得可见光的电光源，它的发光效率较高，一般为30~60，使用寿命长达2500~5000小时。它的缺点是显色性差，显色指数为30~40，而且不能瞬间启动，并要求电源的电压波动不能太大，还需要镇流器的配合方能工作。

高压钠灯是一种高强度气体放电灯，它的发光效率非常高，可达90~100lm/w，寿命可达3000小时，其光色柔和，透雾性强，唯独显色指数较低，只有20~25，在工作时需要镇流器、启辉器的配合。

金属卤化物灯集中了荧光灯、高压汞灯和钠灯的优点，是目前世界上最理想的气体放电型电光源，它的发光效率一般为80左右，显色指数高达65~85，使用寿命大多在10000小时以上，是名副其实的高效、节能、广用、长命灯。该灯在工作时也需要镇流器的配合。4白色发光二极管灯

发光二极管（LED）自从1962年开始生产以来，一直主要用作电子装置的显示和图象用光源。随着半导体工艺技

术和纳米技术的飞速发展，近几年来，以块状氮化镓（GaN）单晶基材的成长及其有关的成长技术，取得了引人注目的成果，以氮化镓为材料的白色发光二极管应运而生，成为继白炽灯、各类气体放电型电光源之后的一颗耀眼的新星。

单芯片白色发光二极管，是一种含InGaN活性层的GaN发光二极管，In的高浓度扩散成为提高发光效率的主要手段，其白色光获取的机理分为两种：其一是结合蓝色LED和黄磷，通过蓝光和磷发射的黄光混合后产生白色光；其二是通过紫外线LED与红、蓝、绿磷的组合而产生白色光。白色LED的正向压降大多为3.5V左右，额定电流为2~20mA，亮度高达600mcd，发光效率现已超过60lm/w，远远优于白炽灯泡。

以氮化镓为基础而制成的高亮度白色发光二极管，是新一代节能高效环保型绿色光源，它的发光强度分别为荧光灯的4~6倍和白炽灯的15~30倍，能够连续工作10万小时，其寿命比普通白炽灯泡延长了100倍。一种发光面积小于1平方厘米、功耗为3瓦的白色发光二极管，能产生相当于60瓦白炽灯泡发出的光强。当前，发达国家都在竟相研究、开发并推广使用高亮度白色发光二极管，以取代传统的电光源。由于白色发光二极管体积小、亮度强、耗电低、寿命长，而且几乎无温升，故非常适合于商住楼宇的一般照明、交通、展示、广告、方向牌的照明及应急照明和无线电话（如彩屏手机）、游戏机、摄录机、数码像机、笔记本电脑、彩屏PDA，以及建筑、舞台、手术、飞机等照明场合。随着高亮度、高效率白色发光二极管制造技术飞跃的进步，从而将开创出新的照明应用领域及照明文化，必将成为二十一世纪照明光源的主角。

5结束语

从上述的列举可以看出，所有气体放电型电光源的发光效率均比热辐射型高得多，寿命也长得多，这是实现照明节能的先决条件。另一方面，气体放电型电光源在工作时必须有镇流器的配合，否则无法工作，而目前广泛使用的镇流器绝大多数为电感线圈式结构，它在交流供电电路中呈电感性，由此对电源的交流参数必将产生影响，如功率因数下降、波形畸变等，有必要进行无功补偿和其他技术校正措施。相比之下，白色发光二极管使用简单、寿命长、光色好、无公害，其省电优势极为突出，在全球能源紧张的当今时代，推广使用白色发光二极管灯已成为必然趋势。