光源培訓(xùn)課件

1、光源培訓(xùn)照明基礎(chǔ)知識 光源培訓(xùn)一、常用術(shù)語 1、光是電磁波輻射到人的眼睛，經(jīng)視覺神經(jīng)轉(zhuǎn)換為光線，即能被肉眼看見的那部分光譜。這類射線的波長范圍在360830nm之間，僅僅是電磁輻射光譜非常小的一部分； 2、光通量（單位：流明LM）光源發(fā)射并被人的眼睛接受能量的總和即為光通量； 3、光強 （單位：坎德拉cd）光的強度，可見光在某一特定方向角內(nèi)所放射的強度； 4、照度（單位：勒克斯Lux ）是光通量與被照面積之間的比例系數(shù)。1Lux即指1Lm的光通量平均分布在面積1的平面上的明亮度光源培訓(xùn) 5、色溫（單位：開爾文k） 當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與“黑體”在某一溫度下輻射的顏色相同時，“黑體”的溫度就稱

2、為該光源的色溫?！昂隗w”的溫度越高，光譜中藍(lán)色的成分則越多，而紅色的成分則越少。例如：白熾燈的光色是暖色，其色溫表示為2700K,而日光色熒光燈的色溫表示方法則是6000K。色溫以絕對溫度K來表示，色溫值越高，表示冷感越強，色溫越低暖感越強，越柔和，通常大部分光源設(shè)計集中在2700K4300K及5800K6700K兩個色溫位置；光源培訓(xùn) 7、顯色性 原則上，人造光線應(yīng)與自然光線相同，使人肉眼能正確辨別事物的顏色。當(dāng)然，這要根據(jù)照明的位置和目的而定。光源對于物體顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性。通常叫做“顯色指數(shù)”（Ra） 8、燈具效率 燈具效率（也叫光輸出系數(shù)）是衡量燈具利用能量效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，它是燈

3、具輸出的光通量與燈具內(nèi)光源輸出的光通量之間的比例 9、光源效率（Lm/W）也就是每一瓦電力所發(fā)出的光量，其數(shù)值越高表示光源的效率愈高，所以對于使用時間較長的場所，如辦公室走廊、走道、隧道等，效率通常是一個重要的考慮因素 10、亮度 光源在某一方向上的單位投影面在單位立體角中反射光的數(shù)量，稱為光源在某一方向的光亮度單位為cd/（坎德拉每平方米） 光源培訓(xùn) 11、眩光 視野內(nèi)有亮度極高的物體或強烈的亮度對比，則可以造成視覺不舒適稱為眩光。眩光可以分為視能眩光和不舒適眩光。眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素 12、功率因數(shù) 電路中有用功率與實際功率之間的比值。功率因數(shù)低，則電流中的諧波含量越高，對電網(wǎng)產(chǎn)生

4、污染，破壞電網(wǎng)的平衡度，無功損耗增加 13、平均壽命 也就是額定壽命，是指點亮批量燈完好率為50%的小時數(shù) 14、光束角 射燈發(fā)射光的空間分布，以中心最強，向四周逐漸減弱到中心光強50%強度的圓錐角為光束角 15、三基色 紅、綠、藍(lán)（稀土元素在紫外線照射下呈現(xiàn)的三種顏色）。 16、頻閃效應(yīng) 電感式熒光燈隨電壓電流周期性變化，光通量也周期性的產(chǎn)生強弱變化，使人產(chǎn)生不舒適的感覺，稱為頻閃效應(yīng) 光源培訓(xùn)二、光色的應(yīng)用 1、暖色光 暖色光的色溫在3300K以下，暖色光與白熾燈相近，紅光成分較多，能給人溫暖、健康、舒適的感覺。適用于家庭、住宅、宿舍、賓館等場所或溫度較低的地方 2、冷白色光 又叫中性色，

5、它的色溫在3300K5300K之間，中性色由于光線柔和，使人有愉快、舒適、安詳?shù)母杏X。適用于商店、醫(yī)院、辦公室、飯店、餐廳、候車室等場所 4、冷色光 又叫日光色，它的色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感覺，使人精力集中。適用于辦公室、會議室、教室、繪圖室、設(shè)計室、圖書館的閱覽室、展覽櫥窗等場所 光源培訓(xùn)三、各國電器電子產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)致及說明 認(rèn)證是由第三方經(jīng)授權(quán)的獨立的權(quán)威機(jī)構(gòu)根據(jù)相關(guān)的國家或國際法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品或生產(chǎn)體系進(jìn)行檢測與監(jiān)督，并就通過與否簽發(fā)檢測報告與證書的過程。如果取得認(rèn)證，也就說明產(chǎn)品質(zhì)量符合了國家或國際標(biāo)準(zhǔn) 光源培訓(xùn) 1、PRC標(biāo)志為電子元器件專用認(rèn)證標(biāo)志，

6、其顏色及其印制必須遵守國務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化行政主管部門，以及中國電子元器件質(zhì)量認(rèn)證委員會有關(guān)認(rèn)證標(biāo)志管理辦法的規(guī)定 光源培訓(xùn) 2、UL認(rèn)證標(biāo)志UL是美國保險商實驗室（Underwrite rs Laboratories Incorporation）的縮寫，它是一個國際認(rèn)可的安全檢驗及UL標(biāo)志的授權(quán)機(jī)構(gòu)，對機(jī)電包括民用電器類產(chǎn)品頒發(fā)安全保證標(biāo)志。一百多年來，一直致力于對有關(guān)材料、工具、產(chǎn)品、設(shè)備、構(gòu)造、方法和系統(tǒng)等對生命財產(chǎn)的危險性進(jìn)行評估實驗。美國安全檢測實驗室公司提出了為公眾所接受的科學(xué)測試方法和要求，它制訂了七百多種安全標(biāo)準(zhǔn)，其中部分UL安全標(biāo)準(zhǔn)被美國政府采納為國家標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品要行銷美國市場，UL認(rèn)

7、證標(biāo)志是不可缺少的條件 3、CE標(biāo)志CE標(biāo)志是歐洲共同市場安全標(biāo)志，是一種宣稱產(chǎn)品符合歐盟相關(guān)指令的標(biāo)識。使用CE標(biāo)志是歐盟成員對銷售產(chǎn)品的強制性要求。目前歐盟已頒布12類產(chǎn)品指令，主要有玩具、低壓電器、醫(yī)療設(shè)備、電訊終端（電話類）、自動衡器、電磁兼容、機(jī)械等 光源培訓(xùn) 4、GS標(biāo)志 GS標(biāo)志是德國安全認(rèn)證標(biāo)志，它是德國勞工部授權(quán)由特殊的TUV法人機(jī)構(gòu)實施的一種在世界各地進(jìn)行產(chǎn)品銷售的歐洲認(rèn)證標(biāo)志。GS標(biāo)志雖然不是法律強制要求，但是它確實能在產(chǎn)品發(fā)生故障而造成意外事故時，使制造商受到嚴(yán)格的德國（歐洲）產(chǎn)品安全法的約束，所以GS標(biāo)志是強有力的市場工具，能增強顧客的信心及購買欲望，通常GS認(rèn)證產(chǎn)品

8、銷售單價更高而且更加暢銷 5、歐共體CE規(guī)定，從1997年1月1日起管制“低電壓指令（LVD）”。GS已經(jīng)包含了“低電壓指令（LVD）”的全部要求。所以獲得GS標(biāo)志后，TUV會例外免費頒發(fā)該產(chǎn)品LVD的CE證明（COC），TUV Rhein land1997年后的證書則在GS證書中包含了LVD證書。廠商申請GS標(biāo)志的同時獲得了LVD證明。瑞士和波蘭產(chǎn)品安全認(rèn)證標(biāo)志產(chǎn)品范圍同GS標(biāo)志 光源培訓(xùn) 6、TUV標(biāo)志 TUV標(biāo)志是德國零部件產(chǎn)品型式認(rèn)證標(biāo)志，適用于電氣零部件，如：電源、變壓器、調(diào)光器、繼電器、插接件、插頭、導(dǎo)線等機(jī)械產(chǎn)品零部件及運動器材零部件。隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展，家用電器產(chǎn)品日益普及

9、。廣播電視、郵電通訊和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá)，電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化，使得電氣電子產(chǎn)品的電磁兼容性問題受到各國政府和生產(chǎn)企業(yè)的日益重視。歐共體政府規(guī)定，從1996年1月1日起，所有電氣電子產(chǎn)品必須通過EM C認(rèn)證，加貼CE標(biāo)志后才能在歐共體市場上銷售。此舉在世界上引起廣泛反響，各國政府紛紛采取措施，對電氣電子產(chǎn)品的EM C性能實行強制性管理。國家標(biāo)準(zhǔn)GM4343家用和類似用途電動、電熱器具，電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和限值已于1996年12月1日起強制實施，國內(nèi)的家用電器生產(chǎn)廠家必須盡早行動起來，重視EM C認(rèn)證工作，了解和提高產(chǎn)品EM C性能，緊隨EM C認(rèn)證的新形勢，以取得市

10、場上的主動地位 光源培訓(xùn) 7、JIS標(biāo)志JIS標(biāo)志是日本標(biāo)準(zhǔn)化組織（JISC）對經(jīng)指定部門檢驗合格的電器產(chǎn)品、紡織品頒發(fā)的產(chǎn)品標(biāo)志。 8、BEB標(biāo)志是英國家用電器審核局對電器及電器設(shè)備經(jīng)指定的第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)確認(rèn)合格后，頒發(fā)的安全質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)志 9、NF標(biāo)志是法國認(rèn)證標(biāo)志，這種標(biāo)志可單獨用于電器及非電器類產(chǎn)品，也可與其他標(biāo)志或字母的圖案共同使用，主要指安全標(biāo)準(zhǔn)要求和效能特征 10、CB檢驗為全球性相互認(rèn)證體系，全世界有34個會員。在共同的IEC標(biāo)準(zhǔn)下，各驗證單位均相互承認(rèn)彼此核發(fā)之CB證書及報告，據(jù)此，可以迅速地轉(zhuǎn)換他國證書 11、Nordic標(biāo)志是北歐四國安全認(rèn)證標(biāo)志，產(chǎn)品范圍同CB標(biāo)志 光源培

11、訓(xùn)四、 主要光源介紹 實質(zhì)上，使用效率最高的光源是低壓鈉燈，由于它發(fā)射單色的黃色光，因此幾乎沒有顯色性能。與之相對照，白熾燈及鹵鎢燈有極好的顯色性能，但是其發(fā)光效率很低 光源培訓(xùn) 1、 白熾燈有較寬的工作電壓范圍，從電池提供的幾伏電壓到市電電壓，價格低廉，不需要附加電路。其主要應(yīng)用是家庭照明及需要密集的低工作電壓燈的地方，如手電筒、控制臺照明等。僅有10%的輸入能量轉(zhuǎn)化為可見光能，典型的壽命從幾十小時到幾千小時不等。使用通電的方式加熱玻璃泡殼內(nèi)的燈絲，導(dǎo)致燈絲產(chǎn)生熱輻射而發(fā)光的光源，燈頭是白熾燈電連接和機(jī)械連接部分，按形式和用途主要可分為螺口式燈頭，聚焦燈頭及特種燈頭。在普通白熾燈中，最常用的

12、螺口式燈頭為E14、E27；最常用的插口燈頭為B15、B22。常用于住宅基本照明及裝飾照明，具有安裝容易，立即啟動，成本低廉等優(yōu)點。主要部件：燈絲、支架、泡殼、填充氣體、燈架 光源培訓(xùn) 2、 鹵鎢燈同額定功率相同的無鹵素白熾燈相比，鹵鎢燈的體積要小得多，并允許充入高氣壓的較重氣體（較昂貴），這些改變可延長壽命或提高光效。同樣，鹵鎢燈也可直接接電源工作而不需控制電路。鹵鎢燈廣泛用于機(jī)動車照明、投射系統(tǒng)、特種聚光燈、低價泛光照明、舞臺及演播室照明及其他需要在緊湊、方便、性能良好上超過非鹵素白熾燈的場合 光源培訓(xùn) 3、 熒光燈主導(dǎo)商業(yè)和工業(yè)照明。通過設(shè)計的革新、熒光粉的發(fā)展，及電子控制線路的應(yīng)用，熒

13、光燈的性能不斷提高。帶一體化電路的緊湊型熒光燈的引入拓寬了熒光燈的應(yīng)用，包括家居的應(yīng)用，這種燈替代白熾燈，將節(jié)能75%，壽命提高810倍。一般情況下，所有氣體放電燈都需要某種形式的控制電路才能工作。熒光燈的性能主要取決于燈管的幾何尺寸即長度和直徑，填充氣體的種類和壓器，涂敷熒光燈粉及制造工藝。現(xiàn)在我們常用的熒光燈主要分以下三類： 光源培訓(xùn) 直管燈：一般使用的有T5、T8、T12，常用于辦公室，商場、主宅等一般公用建筑，具有可選光色多，可達(dá)到高照度兼顧經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點?！癟”表示燈管直徑 一個“T”表示1/8英寸T5管直徑15mm T8管直徑25 mm T12管直徑38 mm 熒光燈都可調(diào)配出300

14、0K 3500K 4000K 6500K四種標(biāo)準(zhǔn)“白色”。 高流明單端熒光燈高流明單端熒光燈又稱為是為高級商業(yè)照明中代替直管熒光燈設(shè)計。這種燈管與直管型燈管相比，主要的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)緊湊、流明維護(hù)系數(shù)高，還有它這種單端的設(shè)計使得燈具中的布線簡單的多。 光源培訓(xùn) 緊湊型熒光燈（CFLS）緊湊型熒光燈又稱為節(jié)能燈，使用直徑9-16 mm細(xì)管彎曲或拼接成（U型、H型、螺旋型等），縮短了放電的線型長度。它的光效為白熾燈的五倍，壽命約800010000小時，常用于局部照明和緊急照明。一般分為兩類：A、帶鎮(zhèn)流器一體化緊湊型熒光燈 這種燈自帶鎮(zhèn)流器、啟輝器等全套控制電路；并裝有愛迪生螺旋燈頭或插式燈頭?？捎糜?/p>

15、使用普通白熾燈泡的場所，具有體積小，壽命長，效率高，省電節(jié)能等優(yōu)點，可用來取代白熾燈。B、與燈具中電路分離的燈管（PLC） 用于專門設(shè)計的燈具之中借助與燈具結(jié)合成一體的控制電路工作，燈頭有兩針和四針兩種，兩針燈頭中含有啟輝器和射頻干擾（RFI）抑制電容，四針無任何電器組件。一般四針PLC光源使用于高頻的電子鎮(zhèn)流器中。常用于局部照明和緊急照明。 光源培訓(xùn) 熒光燈控制電路（鎮(zhèn)流器）可分為：電感式、電子式。電感式鎮(zhèn)流器的特點是功率因素低，有頻閃效應(yīng)，自身重量大，但壽命長，堅固耐用，成本低；電子式鎮(zhèn)流器的特點是功率因素高，無頻閃，重量輕。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，低成本、長壽命的電子鎮(zhèn)流器將逐步取代傳統(tǒng)的電

16、感鎮(zhèn)流器。 光源培訓(xùn) 4、 低壓鈉燈光效最高，但僅輻射單色黃光，這種燈照明情況下不可能分辨各種顏色的。主要應(yīng)用是：道路照明，安全照明及類似場合下的室外應(yīng)用。其光效是熒光燈的2倍，鹵鎢燈的10倍。與熒光燈相比，低壓鈉燈放電管是長管形的，通常彎成“U”型，把放電管放在抽成真空的夾層外玻殼內(nèi)，其夾層外玻殼上涂有紅外反射層以達(dá)到節(jié)能和提高最大光效的目的。 5、 高強度氣體放電燈（HID）這類燈都是高氣壓放電燈，特點是都有短的高亮度的弧形放電管，通常放電管外面有某種形狀的玻璃或石英外殼，外殼是透明或磨砂的，或涂一層熒光粉以增加紅色輻射。分為：高壓汞燈（HPMV）：最簡單的高強度氣體放電燈，放電發(fā)生在石英

17、管內(nèi)的汞蒸氣中，放電管通常安裝在涂有熒光粉的外玻璃殼內(nèi)。高壓汞燈僅有中等的光效及顯色性，因此主要應(yīng)用于室外照明及某些工礦企業(yè)的室內(nèi)照明。 光源培訓(xùn) 高壓鈉燈（HPS）：需要用陶瓷弧光管，使它能承受超過1000的有腐蝕性的鈉蒸氣的侵蝕。陶瓷管安裝在玻璃或石英泡內(nèi)，使它與空氣隔離。在所有高強度氣體放電燈中，高壓鈉燈的光效最高，并且有很長的壽命（24000小時），因此它是市中心、停車場、工廠廠房照明的理想光源。在這些場合，中等的顯色性就能滿足需要。顯色性增強型及白光型高壓鈉燈也可用，但這是以降低光效為代價的 金屬鹵化物燈（M-H）：是高強度氣體放電燈中最復(fù)雜的，這種燈的光輻射是通過激發(fā)金屬原子產(chǎn)生的

18、，通常包括幾種金屬元素。金屬元素是以金屬鹵化物的形式引入的，能發(fā)出具有很好顯色性的白光。放電管由石英或陶瓷制成，與高壓鈉燈相似，放電管裝在玻璃泡殼或長管形石英外殼內(nèi)。廣泛應(yīng)用在需要高發(fā)光效率、高品質(zhì)白光的所有場合。典型應(yīng)用包括上射照明、下射照明、泛光照明和聚光照明。緊湊型金屬鹵化物燈在需要精確控光的場合尤其適宜。 光源培訓(xùn) 6、 感應(yīng)燈剛出現(xiàn)不久的無極氣體放電燈。所需要的能量是通過高頻場耦合到放電中的，變壓器的次級線圈就能產(chǎn)生有效的放電。從形式看來，感應(yīng)燈是緊湊型熒光燈的另一種形式，但高壓部分也許不同。這種燈不局限于長管形（如熒光燈管），同時還能瞬時發(fā)光。工作頻率在幾個兆赫之內(nèi)，并且需要特殊的

19、驅(qū)動和控制燈燃點的電子線路裝置。 7、 場致發(fā)光照明包括多種類型的發(fā)光面板和發(fā)光二極管，主要應(yīng)用于標(biāo)志牌及指示器，高亮度發(fā)光二極管可用于汽車尾燈及自行車閃爍尾燈，具有低電流消耗的優(yōu)點。 光源培訓(xùn)五、 發(fā)光原理 1、 白熾燈太陽發(fā)光是因為表面溫度接近6000K，所有固體、液體及氣體如達(dá)到足夠高的溫度，都會產(chǎn)生可見光。白熾燈中的固體鎢在大約3000K時的熾熱就是我們常見的光源。白熾體的重要特性：輻射的色表隨著輻射體的溫度的升高從暗紅、經(jīng)過桔黃、發(fā)白，最后到熾藍(lán)。色溫也隨著輻射體的溫度升高而提高。白熾燈之所以使用鎢做燈絲材料是因為鎢在高溫下的低蒸氣速率以及可以被抽成細(xì)絲等其他性質(zhì)。電流在金屬導(dǎo)線中流

20、過時會有一定的消耗，當(dāng)輸入功率與輻射功率及其他功率損失的總和精確平衡時，就達(dá)到了一個穩(wěn)定態(tài)。影響一些光源壽命的因素，主要原因是由于鎢燈絲的蒸發(fā)損失，主要是熱點和填充氣體。 光源培訓(xùn) 2、 鹵鎢燈維恩位移定律表明：溫度越高光效越高。如鎢絲表面在3200K時的光效（每一瓦電力所發(fā)出的光量，其數(shù)值越高表示光源的效率愈高）為36 lm.W-1，而在2800K時為22 lm.W-1。如果在高壓下使用一種低熱導(dǎo)氣體，如氪，使蒸發(fā)受到抑制，就可以使用較高的燈絲溫度。要安全承受這種高壓，就需要一種小而結(jié)實的燈泡。非常小量的鹵素，如各種形式的碘、溴，可以用來與到達(dá)燈泡殼壁的鎢起反應(yīng)，確保泡殼的干凈。通過這種手段

21、制造出燈絲溫度達(dá)到3450K的燈泡，同時也改進(jìn)了光效。如果沒有充入鹵素，這種燈泡會在幾小時內(nèi)變黑。改善鎢絲燈的方法是只允許可見輻射出射。如果紅外輻射被反射回來并被燈絲吸收，則維護(hù)燈絲溫度的功率就可以減小。商業(yè)化實現(xiàn)方法：發(fā)明制造低費用、低損耗、高質(zhì)量的紅外反射膜，我們也可稱之為紅外反射濾光器。 光源培訓(xùn)3、 氣體放電放電通常比白熾燈更有效，這是由于其輻射來自高于固體燈絲能達(dá)到的溫度區(qū)域。放電是比鎢更有選擇的發(fā)射體（可移向可見區(qū)或者紫外區(qū)而遠(yuǎn)離紅外輻射區(qū)），因此在紅外輻射區(qū)有更少的能量浪費。放電形成等離子體，它是離子、電子形成的混合體，平均呈電中性。一般必須有與等離子體的電子連接，通常是電極，但

22、無電極連接也是可能的。帶電極的氣體放電氣體放電示意圖：空心圓表示可被電離和形成等離子體的氣體原子。當(dāng)帶有正電荷的粒子在電場作用下定向位移時，就形成了放電電流。陰極必須能發(fā)射出足夠多的電子，以維持電流的持續(xù)，而陽極則接收電流。圖中的電阻是直流放電時起限制電流作用的鎮(zhèn)流器。圓中有*符號的表示是被高能電子激發(fā)的原子，他們會產(chǎn)生輻射。當(dāng)一個足夠大的電場加在氣體上，氣體被擊穿而導(dǎo)電。最熟悉的例子是閃電。產(chǎn)生擊穿是由于自然界中總有數(shù)量很小的、由宇宙射線或者自然放射所產(chǎn)生的以電子-離子對形式存在的電離。外加的電場使電子加速（離子相對是靜止的），一部分可能獲得足夠能量從而電離氣體原子。 光源培訓(xùn) 當(dāng)施加足夠大

23、的電場時，電離的速率可能超過離子與電子復(fù)合的損失速率；那么放電電流就會迅速增長。電荷攜帶者的產(chǎn)生率比電流增長得更迅速。結(jié)果是放電電壓將隨著電流的上升而下降。電流限制通過鎮(zhèn)流器來實現(xiàn)，以阻止電流上漲到使保險絲熔斷或者一些別的破壞性結(jié)果的產(chǎn)生。為了維持放電電流，在陽極返回外部電路的電子必須被從陰極發(fā)射的電子代替。陰極是典型的鎢絲結(jié)構(gòu)（卷狀或者穗狀）。來自放電過程的離子轟擊陰極使之加熱。電子能夠逃離陰極的可能幾率指數(shù)地依賴于它的溫度以及表面的障礙因素。放電通常工作在交流電網(wǎng)頻率條件下。高頻電子鎮(zhèn)流器能提供一些好處，對于熒光燈來說，在20KHZ或者更高頻處的工作實質(zhì)上減少了電極損失，并且消除了某些用戶

24、需要的光輸出調(diào)制。 光源培訓(xùn) 在更高頻率下，制造完全省卻電極的無極燈是可能的?，F(xiàn)在有三種電感耦合放電。通常由幾兆赫驅(qū)動的一個線圈構(gòu)成變壓器的初級，次級由環(huán)狀的等離子體形成，因此脫離了熒光燈的長而細(xì)的幾何形狀，允許與熟悉的燈泡相似的高效燈的產(chǎn)生。沒有了電極，理論上放電中就沒有什么壽命限制，導(dǎo)致燈出現(xiàn)問題的原因可能是鎮(zhèn)流器中電子元器件損壞或者熒光粉因為時間長而失效，所以其經(jīng)濟(jì)壽命可能短于真實壽命。 4、低壓放電用在照明中的低壓放電中的金屬主要是汞和鈉；氖放電用于指示燈和警告燈。低壓放電的大部分長度被一個很均勻的稱為正柱區(qū)的等離子體占有。在熒光燈和低壓鈉燈中，這是產(chǎn)生高效輻射的區(qū)域。在熒光燈中包含的

25、汞蒸氣氣壓約為6*10-3Torr(0.8Pa)，稀有氣體如氬的典型氣壓為2 Torr(266Pa)。 光源培訓(xùn)熒光燈（低壓鈉燈）工作需要一個最佳汞氣壓（鈉氣壓），而且熒光燈要細(xì)且長。為了使熒光燈工作穩(wěn)定，燈的電壓必須是100V，長度必須約為1M。在緊湊型燈中使用的窄管具有更高的電場，放電長度更短，管子必須折疊起來以獲得必要的燈長度。在無極燈中，加在燈電壓上的約束不再適用。這就是為什么無極燈可以制成類似于白熾燈的形狀的原因。惰性氣體（氖、氬、氪或是它們的混合氣體）在放電過程中起著非常重要的作用。5、高壓放電低氣壓放電中的氣壓升高，氣體被加熱，最后處在一個大氣壓范圍內(nèi)，氣體溫度僅比電子溫度（主要

26、在4000K6000K的范圍）低幾K，要維持如此高的氣體溫度，則必然存在溫度梯度，中心區(qū)域變熱。沿著溫度梯度方向流向管壁的熱能損失限制此種電弧的輻射效率約為60%。蒸氣的參數(shù)由于選擇性輻射可以調(diào)整使輻射主要發(fā)生在可見光區(qū)域。高的氣體溫度有助于激發(fā)和電離，由于大部分的電流通過中心區(qū)域，電弧中心區(qū)域非常熱，絕大多數(shù)的光在中心產(chǎn)生，這就是為什么高氣壓放電電弧繩化的原因。中心熱區(qū)域的氣體密度低于外部冷區(qū)域。如果該放電沿水平方向，則熱的中心區(qū)域就會朝上彎曲，這就是為什么把此種放電稱為電弧的原因。這也解釋了為什么高氣壓放電并非全體都是高熱的，彎曲引起的微小變化也能引起光色的顯著變化，在極端的情況下，它可能

27、引起管壁過熱而損壞。 光源培訓(xùn)4、 化學(xué)種類及金屬鹵化物電弧能在高氣壓電弧的器壁溫度下（如1000K）維持足夠高的蒸氣壓，并且能產(chǎn)生明顯的可見光輻射的元素的種類非常少，實際上用于照明光源的填充元素通常只有氙、鈉和汞，但絕大多數(shù)金屬元素產(chǎn)生的金屬鹵化物比它們自身還要活潑得多。許多元素，尤其是元素周期表中那些過渡金屬和稀土金屬元素，具有非常多的能級數(shù)目，并且能輻射出數(shù)千條光譜線。其中的一些元素如鈧、鏑等，在可見光區(qū)域能產(chǎn)生非常豐富的輻射。其他的一些元素，如銦、鉈和鈉，可以產(chǎn)生非常強的線光譜（分別對應(yīng)藍(lán)色、綠色和黃色）。假如我們將幾毫克的金屬鹵化物碘化鉈（TlI）與汞和稀有氣體一起放入放電管中，在放

28、電被觸發(fā)的過程中，汞迅速被蒸發(fā)，管壁變得足夠熱使部分碘化鉈被蒸發(fā)出來。這些碘化鉈通過擴(kuò)散進(jìn)入最高溫度約為6000K的汞電弧，在高溫下，碘化鉈分解為原子：TlI=Tl+I。鉈原子能輻射出很強的535nm的綠色光譜線。與鉈相比碘的激發(fā)能要大得多，因此幾乎沒有碘的輻射。 光源培訓(xùn) 對于相當(dāng)簡單的僅充有鉈、鈉、汞和碘元素的金屬鹵化物燈，假定燈內(nèi)已達(dá)到局部熱平衡的工作狀態(tài)，為簡化分析，我們忽略了Hg、HgI、HgI2、I、I2和Na2等化學(xué)種類。在非常低的溫度下，僅有少量的Na2I2的二聚物，隨著溫度上升，TlI和NaI的分子就會分解成原子，并可能產(chǎn)生輻射。進(jìn)一步升高溫度，這類原子還會被電離。由于NaI

29、比TlI更易電離，所以在這類金屬鹵化物燈內(nèi)，在電弧溫度最高處的大多數(shù)電子來自鈉原子，因此光譜由鈉決定。鈉比汞要容易電離。由于電子可以通過鈉的電離得到補充，這意味著碘化鈉蒸發(fā)時，電弧溫度將下降，電弧溫度的下降導(dǎo)致汞的線光譜發(fā)射的減少，因此其光譜將內(nèi)鈉和鉈所決定。這也就是為什么在充有100Torr鈉和1000Torr汞的高壓鈉放電中幾乎沒有汞原子輻射的原因。在穩(wěn)定狀態(tài)下，汞原子所起的作用主要是減少熱傳導(dǎo)損失，從而提高輻射效率。雖然金屬鹵化物電弧常被描述成帶有附加萬分的汞電弧，但這是完全錯誤的，因為那些金屬鹵化物完全控制了電弧的行為。光源培訓(xùn)以上的這些觀點適用于任何一種金屬鹵化物放電形式。為了得到一

30、個高效的顯色指數(shù)優(yōu)良的白色光源，金屬鹵化物燈的設(shè)計者們可以有許多方法，包括所添加的金屬鹵化物的種類和數(shù)目等等。這些設(shè)計上的自由也伴隨著一些麻煩：比如金屬鹵化物會與燈電極及管壁發(fā)生緩慢的反應(yīng)。這樣，燈的壽命、光色的穩(wěn)定性、光色的可變性、電弧中光色的分層、燈的維護(hù)、啟動以及閃爍等等都將受到這些化學(xué)反應(yīng)的影響。這也是為什么自從金屬鹵化物燈在1959年問世35年后，仍然沒有完全取代其他高強度氣體放電光源的原因。盡管這樣，適當(dāng)?shù)貞?yīng)用金屬鹵化物燈還是帶來了很多好處。今天，金屬鹵化物燈能夠獲得銷售成功是30年來長足進(jìn)步的結(jié)果。5、 發(fā)光和熒光粉熒光粉用于將紫外輻射轉(zhuǎn)化為可見輻射。在熒光燈中，為了產(chǎn)生光的需要

31、，熒光粉也被用來增加紅色輻射以求改善高壓汞燈與金屬鹵化物燈的顏色。“發(fā)光”一詞被用于描述能量被物質(zhì)吸收，并以光子的形式被重新發(fā)射出來的一般過程。其中的一種形式稱作“熒光”。入射的光子被吸收，然后以一個較長的波長再發(fā)射，這是在燈中普遍使用的一個過程。在吸收與發(fā)射期間有一個延遲，可能在10-9S和幾分之一秒之間。伴有長時間延遲的過程通常是指磷光?！八雇锌怂梗⊿tocks）位移”指的是波長增長而能量損失，這是熒光燈工作的一個固有部分。波長的變換是通過將入射光子的一部分能量轉(zhuǎn)化為晶格振動而完成的。 光源培訓(xùn) 在由放電產(chǎn)生的紫外波長處，熒光粉必須有很強的吸收帶，它也必須在可見光譜范圍內(nèi)有一個發(fā)射帶。高效要求在可見光區(qū)吸收率低