電光源分類及發(fā)光原理概述

電光源分類及發(fā)光原理概述1第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一何為光源

宇宙間的物體有的是發(fā)光的有的是不發(fā)光的我們把發(fā)光的物體叫做光源。太陽、電燈、燃燒著的蠟燭等都是光源。光是能量輻射的一部分體現(xiàn)。物理學(xué)上指能發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的電磁波（包括可見光與紫外線、紅外線和X光線等不可見光）的物體。通常指能發(fā)出可見光的發(fā)光體。凡物體自身能發(fā)光者，稱做光源，又稱發(fā)光體，如太陽、恒星、燈以及燃燒著的物質(zhì)等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它們反射外來光才能使人們看到它們，這樣的反射物體不能稱為光源。在我們的日常生活中離不開可見光的光源，可見光以及不可見光的光源還被廣泛地應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)，醫(yī)學(xué)和國(guó)防現(xiàn)代化等方面。2第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一光源的發(fā)展（一）

照明的最佳光源當(dāng)然是太陽。太陽以可見的光譜提供光線，千百年來，人們的眼睛已經(jīng)熟悉了這種光譜。現(xiàn)在人類已經(jīng)開始重視對(duì)自然光源的應(yīng)用，一些創(chuàng)新的技術(shù)如側(cè)窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內(nèi)部，作為主要的照明光源。我們平常說的照明光源一般是指人工光源，又分物理光源與電光源，而我們的商業(yè)產(chǎn)品一般為電光源。物理光源主要是從人工取火開始，人工取火是一件意義十分重大的發(fā)明，古人用火來防止野獸的攻擊，烤制食物，夜晚照明從而大大延長(zhǎng)了活動(dòng)時(shí)間3第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一

太陽每時(shí)每刻都在向地球傳送著光和熱，有了太陽光，地球上的植物才能進(jìn)行光合作用。對(duì)于人類來說，太陽無疑是宇宙中最重要的天體。萬物生長(zhǎng)靠太陽，沒有太陽，地球上就不可能有姿態(tài)萬千的生命現(xiàn)象，當(dāng)然也不會(huì)孕育出作為智能生物的人類。太陽給人們以光明和溫暖，它帶來了日夜和季節(jié)的輪回，左右著地球冷暖的變化，為地球生命提供了各種形式的能源。起初的人類在沒有其他光源的情況下一直過著“日出而作，日落而息”的生活4第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一光源的發(fā)展（二）

人類社會(huì)自鉆木取火以來，經(jīng)歷了制造和使用動(dòng)物油燈、植物油燈、煤油燈到白熾燈、鹵素光源、日光燈以致金鹵燈、LED光源的漫長(zhǎng)歷史過程。

1879年，愛迪生最先成功發(fā)明的是白熾燈?，F(xiàn)代的白熾燈是將電流通過一小圈鎢絲，使鎢絲受熱而發(fā)亮。白熾燈是照明領(lǐng)域最成功的產(chǎn)品。很長(zhǎng)一段時(shí)間在家用照明應(yīng)用中占主導(dǎo)地位。然而由于白熾燈只能將約二十分之一的電能轉(zhuǎn)化為光能，效率很低且發(fā)光13小時(shí)燈絲就被燒斷。燈具的產(chǎn)生是圍繞光源服務(wù)的，最初的燈籠罩也可以視為燈具，而用來固定光源的輔助設(shè)備經(jīng)過不斷改進(jìn)和演變，也就出現(xiàn)了專用照明的物事——燈具?，F(xiàn)在燈具的種類和款式已經(jīng)成千上萬，但有一點(diǎn)不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，照明產(chǎn)品因?yàn)楣庠床艜?huì)被叫做照明產(chǎn)品，燈具僅僅是一個(gè)載體，一個(gè)保護(hù)，承載防水防塵防爆等功能。5第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一

鉆木取火動(dòng)植物油燈愛迪生電燈6第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一7第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一1、熱輻射光源，如:白熾燈，鹵素光源3、固體發(fā)光光源，如:發(fā)光二極管。2、氣體放電光源，如:節(jié)能燈、金鹵燈電光源按發(fā)光原理大體可分為:8第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一人造光源熱輻射光源固體發(fā)光（ LED等）氣體放電光源白熾燈鹵素光源高壓氣體放電低壓氣體放電普通白熾燈泡R80類反光燈泡部分PAR光源MR16、MR11燈杯AR111/AR70溴鎢燈珠碘鎢燈及其他高壓鈉燈高壓金鹵燈其他直管熒光燈緊湊型熒光燈水銀燈及其他9第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一發(fā)光原理光效色溫(k)壽命(H)其它匹配燈具當(dāng)燈接入電路中,電流流過燈絲,電流的熱效應(yīng),使白熾燈發(fā)出連續(xù)的可見光和紅外線.白熾燈8-162700K左右1000H左右開燈即亮,可連續(xù)調(diào)光,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格廉,壽命短光效低臺(tái)燈,頂燈,壁燈,床頭燈,走廊燈鹵素光源12-243000K左右2000-3000H燈杯角度可控，碘鎢燈發(fā)熱能力強(qiáng)可用加熱天花燈,射燈,格柵射燈,壁燈,舞臺(tái)燈熱輻射光源10第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一11第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一AR70、AR111石英燈杯

溴鎢燈珠GU10燈杯部分鹵素光源12第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一最常用的還是以下兩種AR111（AR70）的組成部分：a、鋁反射罩b、遮光罩c、陶瓷燈頭d、燈珠13第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一鹵鎢燈鹵鎢燈是在白熾燈的基礎(chǔ)上在燈內(nèi)添加碘、溴等鹵素，使揮發(fā)的鎢能重新回到燈絲上。這樣，燈絲的溫度就可以比白熾燈高，光效也就更高，一般為15~35lm/W，壽命也比白熾燈長(zhǎng)。一般來說壽命可超過1000小時(shí)。鹵鎢燈小而結(jié)實(shí)，配光容易，在壽命期的光通維持率高，幾乎可達(dá)100%。應(yīng)用范圍：大功率的鹵鎢燈可以用于車場(chǎng)、工場(chǎng)、建筑工地等處進(jìn)行照明，小功率的鹵鎢燈可以用作商店、展廳等處的室內(nèi)照明。14第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一15第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一它們一般用于以下燈具16第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一氣體放電光源---之低壓氣體放電光源17第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一低壓氣體放電燈常見產(chǎn)品18第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一2U3U螺旋4U19第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一

它是利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中輻射紫外線，從而使熒光粉發(fā)出可見光的原理發(fā)光，因此它屬于低氣壓弧光放電光源。熒光燈內(nèi)裝有兩個(gè)燈絲。燈絲上涂有電子發(fā)射材料三元碳酸鹽（碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣），俗稱電子粉。在交流電壓作用下，燈絲交替地作為陰極和陽極。燈管內(nèi)壁涂有熒光粉。管內(nèi)充有400Pa-500Pa壓力的氬氣和少量的汞。通電后，液態(tài)汞蒸發(fā)成壓力為0.8Pa的汞蒸氣。在電場(chǎng)作用下，汞原子不斷從原始狀態(tài)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，繼而自發(fā)躍遷到基態(tài)，并輻射出波長(zhǎng)253.7nm和185nm的紫外線(主峰值波長(zhǎng)是253.7nm，約占全部輻射能的70-80％；次峰值波長(zhǎng)是185nm，約占全部輻射能的10％)，以釋放多余的能量。熒光粉吸收紫外線的輻射能后發(fā)出可見光。20第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一直管熒光燈相關(guān)直管型熒光燈管按管徑大小分為：Ｔ12、Ｔ10、Ｔ8、Ｔ6、Ｔ5、Ｔ4等規(guī)格。規(guī)格中“Ｔ+數(shù)字“組合，表示管徑的毫米數(shù)值。其含義：一個(gè)Ｔ＝1/8英吋，一英吋為25.4mm；數(shù)字代表Ｔ的個(gè)數(shù)。如Ｔ12＝25.4mm*1／8*12＝38mm。T5=16mm熒光燈管管徑與其電參數(shù)的關(guān)系：1、熒光燈管，管徑越細(xì)，光效越高，節(jié)電效果越好。2、熒光燈管，管徑越細(xì)，啟輝點(diǎn)燃電壓越高，對(duì)鎮(zhèn)流器技術(shù)性能要求越高。管徑大于Ｔ8（含Ｔ8）的熒光燈管，啟輝點(diǎn)燃電壓較低。相對(duì)于220Ｖ、50Ｈｚ工頻交流電，符合啟輝點(diǎn)燃電壓小于1／2電源電壓定律?？梢圆捎秒姼惺芥?zhèn)流器，進(jìn)行啟輝點(diǎn)燃運(yùn)行。管徑小于Ｔ8的熒光燈管，啟輝點(diǎn)燃電壓較高。相對(duì)于220Ｖ、50Ｈｚ工頻交流電，不符合啟輝點(diǎn)燃電壓小于1／2電源電壓定律。不能采用電感式鎮(zhèn)流器，進(jìn)行啟輝點(diǎn)燃運(yùn)行。管徑小于Ｔ8的熒光燈管，必須匹配電子式鎮(zhèn)流器。由電子式鎮(zhèn)流器，產(chǎn)生啟輝高壓，將熒光燈管擊穿點(diǎn)燃。爾后，由電子式鎮(zhèn)流器，驅(qū)動(dòng)熒光燈管點(diǎn)燃運(yùn)行。

21第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一熒光燈管的構(gòu)造

熒光燈的核心部件是管形玻殼和燈絲管內(nèi)壁涂有熒光粉燈絲上涂有一層發(fā)射電子的物質(zhì)，也稱為陰極芯柱用于固定燈絲，同時(shí)保證與玻璃燈管密封管內(nèi)填充惰性氣體和汞蒸氣22第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一下面給各位介紹：節(jié)能燈燈管發(fā)光原理及工藝基礎(chǔ)23第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一24第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一接下來對(duì)上面的3個(gè)過程簡(jiǎn)單說明：*1、陰極產(chǎn)生電子的方法主要是熱電子發(fā)射：陰極金屬通電產(chǎn)生熱量，使得電子從陰極基金屬和堿土氧化物涂層中釋放；*2、紫外線的產(chǎn)生：電子打在汞原子上，汞原子被激發(fā)，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，放出波長(zhǎng)253.7nm為主的紫外線；*3、光線的產(chǎn)生：380nm以下、780nm以上為肉眼所無法看見的光線，紫外線的波長(zhǎng)位于肉眼所能看見的光線以（380nm以下），熒光粉能夠充分吸收253.7nm的紫外線，產(chǎn)生肉眼能夠看見的可見光。25第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一影響燈管壽命的因素?zé)艄艿膲勖韵乱蛩赜蟹浅４蟮年P(guān)系。原材料、制造工藝、制造設(shè)備、質(zhì)量控制、其中原材料首先就影響一個(gè)產(chǎn)品的壽命，決定了一個(gè)產(chǎn)品壽命長(zhǎng)短，但是原材料好，如果工藝、設(shè)備、技術(shù)等沒有配合好，只要一個(gè)環(huán)節(jié)出問題，這個(gè)產(chǎn)品的壽命周期就會(huì)很短。26第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一熒光燈管制作過程27第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一*1、玻璃制作：玻璃經(jīng)過各種彎制，目的是適應(yīng)外形和性能的需求*2、涂粉：在燈管內(nèi)腔盡可能均勻地涂上熒光粉，使得整個(gè)放電腔體都能均勻地發(fā)出光線；附加的保護(hù)膜主要目的是隔離熒光粉和玻璃，使玻璃中的物質(zhì)不容易遷移到熒光粉處，使燈管黑，影響亮度。*3、芯柱：實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能，一個(gè)能夠夾持燈絲、同時(shí)能夠引入電流密封玻璃腔體的混合體；28第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一*4、繃絲：在芯柱上加上燈絲，保持一定形狀，涂覆電子粉漿，使燈絲上帶有足夠發(fā)射的物質(zhì)；輔助汞齊用于幫助燈管快速發(fā)亮；*6、排氣：抽去管內(nèi)不需要的空氣、水氣等等雜質(zhì)氣體；對(duì)電極進(jìn)行通電加熱，使碳酸鹽分解形成氧化物，通過電流使陰極產(chǎn)生活性物質(zhì)，具備良好的發(fā)射性能；充入適量的惰性氣體和汞，將多余的部分和燈管主體分離開；形成最終的燈管成品。*5、封口/對(duì)接：把芯柱和管體燒封，形成固定開口的腔體；對(duì)接的目的是使燈管形成更長(zhǎng)的放電管；29第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一燈絲：

燈絲由鎢絲為材料繞制而成，燈絲的尺寸都經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)和選擇，使提供給燈絲螺旋的熱能夠很快產(chǎn)生一個(gè)恰當(dāng)?shù)臏囟龋ＷC電子發(fā)射。同時(shí)，中空的絲體內(nèi)能夠存儲(chǔ)更多的發(fā)射材料，利于壽命的維持。30第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一b.熒光粉：

我們現(xiàn)在使用的熒光粉是用紫外線來激發(fā)發(fā)光材料的，這種通過光線激發(fā)的發(fā)光現(xiàn)象稱為光致發(fā)光。節(jié)能燈用熒光粉必須有幾個(gè)特性必須滿足：充分吸收253.7nm紫外線；發(fā)射的光譜能滿足發(fā)光效率和顯色性的要求；顆粒度適宜，保證亮度和維持率；三基色熒光粉由紅綠蘭粉依據(jù)需要搭配比例而成，調(diào)整粉的不同比例可以得到不同的光色表現(xiàn)。31第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一c.保護(hù)膜：保護(hù)膜的作用是在玻璃和熒光粉之間形成一層致密的薄膜，這層膜可以很好地使二者隔離開，使得析出的金屬不至于影響燈管性能表現(xiàn)。分析：玻璃中的金屬元素在長(zhǎng)時(shí)間電子轟擊下會(huì)逐漸析出，并遷移到玻璃管內(nèi)側(cè)和汞形成汞齊，一方面使燈管發(fā)黑，一方面使汞失效，使燈管的轉(zhuǎn)換效率降低，光線被遮擋。d.電子粉：節(jié)能燈所采用的電子粉要滿足如下條件：工作溫度較低、發(fā)射效率較高、壽命較長(zhǎng)。涂覆電子粉漿，使燈絲上帶有足夠發(fā)射的物質(zhì)32第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一e.汞/汞齊：汞在氣體放電燈的作用是接受電子，并產(chǎn)生出紫外線。汞齊的目的是在相對(duì)高的溫度環(huán)境中維持放電所需要的最佳蒸汽壓。不同的金屬和汞形成的汞齊有不同的適應(yīng)溫度，設(shè)計(jì)時(shí)選取不同種類的汞齊放置于不同的位置來保證相對(duì)良好的光輸出。輔助汞齊：在未使用的輔助汞齊中是不含汞的，它在燈中吸收汞，形成汞齊。在燈剛剛啟動(dòng)的時(shí)候，借助陰極的熱量快速釋放出汞，縮短燈的啟動(dòng)時(shí)間。33第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一f.惰性氣體：

惰性氣體由于化學(xué)性質(zhì)極不活潑，幾乎不與其他元素反應(yīng)，故此得名。由于它們?cè)诖髿庵泻繕O少，所以也被稱為稀有氣體。惰性氣體在節(jié)能燈中的作用是使得電子的行程增加，因?yàn)殡娮拥闹亓糠浅Ｐ?，和相?duì)很大的惰性氣體原子產(chǎn)生彈性碰撞，增加了和汞原子的碰撞機(jī)會(huì)，增加了電離的機(jī)會(huì)，使發(fā)光的效能提高。我們常用的惰性氣體有氬氣、氖氣、氪氣等等，我們還依據(jù)不同的需要搭配出一些混合氣體，用于不同需要的燈管。34第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一下面介紹其它幾種常見的光源：2、鹵鎢燈；1、白熾燈；3、高壓汞燈；4、金鹵燈；5、LED；35第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一白熾燈白熾燈是根據(jù)熱輻射原理制成，通常它是靠電能將燈絲加熱至白熾而發(fā)光，燈絲在將電能變成可見光的同時(shí)，還要產(chǎn)生大量的紅外輻射的少量的紫外輻射。36第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一

可見，白熾燈所耗的電能大部分不是用于發(fā)光的(光效低)。而且燈在燃點(diǎn)的過程中，燈絲會(huì)慢慢變細(xì)，其壽命一般也只有1000小時(shí)(壽命短)。但其使用方便（一點(diǎn)就亮），易于進(jìn)行光學(xué)控制(調(diào)光方便)、價(jià)廉，顯色性好，可作為基準(zhǔn)光源。高色溫的燈色溫約為3200K，主要用于攝影和舞臺(tái)照明，2700K~2900K的用于一般照明，色溫在2500K以下的是紅外燈，用于紅外加熱干燥、室溫保溫、醫(yī)療保健等。

37第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一大家有什么疑問請(qǐng)?zhí)岢鲇懻?8第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一高壓氣體放電燈代表產(chǎn)品為金鹵燈和鈉燈（均需要配合鎮(zhèn)流器工作同時(shí)還會(huì)有觸發(fā)器和功率補(bǔ)償電容）主要應(yīng)用于道路照明,泛光照明,廣場(chǎng)照明,工業(yè)照明城市亮化工程照明,商業(yè)照明,體育場(chǎng)館照明陶瓷金鹵燈的顯色性可達(dá)92，可用于商場(chǎng),櫥窗,重點(diǎn)展示特別是高檔的商業(yè)場(chǎng)所，服裝與珠寶店下頁為高壓氣體放電燈的戶外照明效果:39第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一高壓汞燈高壓汞燈在燈的電弧管內(nèi)充入一定量的汞和少量的氬氣,燈在燃點(diǎn)過程中發(fā)熱使汞蒸氣壓上升并發(fā)出可見光。從下表中可以看出，高壓汞燈的顯色性不高.但其發(fā)光效率較高，還能發(fā)出很強(qiáng)的紫外線。主要用途:照明，另外還可用于曬圖，保健、化學(xué)合成等。40第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一金鹵燈金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎(chǔ)上將一些金屬鹵化物添加到燈里，用金屬鹵化物產(chǎn)生的金屬光譜，填補(bǔ)汞譜線的空白，使燈有較高的顯色指數(shù)及光效。缺點(diǎn)：光色穩(wěn)定性差，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，再次啟動(dòng)能力差，電源要求高，燃點(diǎn)后期顏色漂移影響使用。41第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一金鹵燈相關(guān)介紹

高壓氣體放電光源中，我們應(yīng)用最多最常見的是高壓鈉燈和金鹵燈。金鹵燈(金屬鹵化物燈的簡(jiǎn)稱)有兩種，一種是石英金鹵燈，其電管泡殼是用石英做的，另一種是陶瓷金鹵燈，其電弧管泡殼是用半透明氧化鋁陶瓷做的，金鹵燈是目前世界上最優(yōu)秀的電光源之一，它具有高光效(65～140lm/w)，長(zhǎng)壽命(5000～20000h)，顯色性好(Ra65～95)結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。它兼有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優(yōu)點(diǎn)、克服了這些燈的缺陷，金鹵燈匯集了氣體放電光源的主要優(yōu)點(diǎn)。尤其是光效高、壽命長(zhǎng)、光色好三大優(yōu)點(diǎn).因此發(fā)展很快，用途越來越廣。金鹵光源廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、展覽中心、大型商場(chǎng)、工業(yè)廠房、街道廣場(chǎng)、車站、碼頭等場(chǎng)所的泛光照明。小功率陶瓷金鹵燈用于高檔商業(yè)場(chǎng)所重點(diǎn)照明42第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一43第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一LED工作原理和結(jié)構(gòu)圖LED是LightEmittingDiode簡(jiǎn)稱，是一種具有兩個(gè)電極的半導(dǎo)體發(fā)光器件，讓其流過小量電流就會(huì)發(fā)出可見光，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。

當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)44第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一優(yōu)點(diǎn)：超長(zhǎng)壽命，可達(dá)5萬小時(shí)；可組成各種顏色節(jié)能，效率比白熾燈高.體積小,燈具設(shè)計(jì)靈活.響應(yīng)時(shí)間短；環(huán)保：無有害金屬汞。缺點(diǎn)：每瓦的流明成本高.LED目前在照明行業(yè)中的主要應(yīng)用范圍建筑物外觀照明娛樂場(chǎng)所及舞臺(tái)照明室內(nèi)空間展示照明景觀照明標(biāo)識(shí)與指示性照明交通信號(hào)燈、視頻屏幕45第四十