電光源種類與特點(diǎn)分析論文

1、電光源種類與特點(diǎn)分析論文 摘要：分別討論了熱輻射型電光源、氣體放電型電光源和高亮度白色發(fā)光二極管燈的性能和特點(diǎn)，從節(jié)能和長(zhǎng)壽的角度分析，推廣使用高亮度白色發(fā)光二極管燈，是二十一世紀(jì)電光源發(fā)展的必然趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：電光源；白熾燈；熒光燈；金屬鹵化物燈；發(fā)光二極管 1引言 電光源自最初的白熾燈誕生以來，已有百余年的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相繼涌現(xiàn)出眾多的電光源品種，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的照明需求。進(jìn)入二十世紀(jì)下半葉以后，世界性的能源短缺和火力發(fā)電廠二氧化碳排出量造成的溫室效應(yīng)，以及許多新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姽庠吹男阅芴岢隽诵碌囊蟮?，促使電光源向著?jié)能、環(huán)保、安全、長(zhǎng)壽等方面發(fā)展，并取得了一系列令人矚目

2、的成就。 本文將分別討論熱輻射型光電源、氣體放電型電光源和前景無(wú)量的白色發(fā)光二極管燈的性能和特點(diǎn)，與讀者共同交流。 2熱輻射型電光源 熱輻射型電光源主要有白熾燈、鹵鎢燈兩種。 白熾燈是電光源中最古老，也是最常見的品種，它的派生種類也最多。白熾燈的制造工藝成熟、成本低、光色柔和及顯色性好，顯色指數(shù)高達(dá)9599，近似為自然光，無(wú)須任何附件配合工作，調(diào)光方便，且無(wú)啟動(dòng)時(shí)間，但發(fā)光效率較低，一般只有520lm/w，壽命也較短，通常只有1000小時(shí)左右。 鹵鎢燈是繼白熾燈之后改進(jìn)而成的，它是在裝有鎢絲的燈管內(nèi)，充入微量的鹵素或鹵化物構(gòu)成的電光源。鎢絲點(diǎn)亮后，在高溫下能揮發(fā)出鎢蒸氣，在燈管內(nèi)壁附近溫度較低

3、的區(qū)域與鹵素化合成鹵化鎢，由于對(duì)流的作用，鹵化鎢又在鎢絲表面的高溫區(qū)分解出鎢，再返回到鎢絲表面。如此將不斷地?fù)]發(fā)、分解與返回，因此，鎢絲不會(huì)很快變細(xì)，燈管也不會(huì)發(fā)黑，故鹵鎢燈具有壽命長(zhǎng)（一般為2000小時(shí)）、光效高（2030lm/W）的特點(diǎn)，而且還具有體積小、亮度強(qiáng)、使用方便、價(jià)格便宜等一系列優(yōu)點(diǎn)。 白熾燈和鹵鎢燈都是依靠電流通過燈內(nèi)的鎢絲產(chǎn)生熱效應(yīng)而發(fā)光的，鎢絲屬于金屬導(dǎo)體，在電路中顯示純電阻性，不影響供電電源的交流參數(shù)，對(duì)電源質(zhì)量不會(huì)產(chǎn)生危害，對(duì)電源設(shè)備不構(gòu)成影響。 3氣體放電型電光源 氣體放電型電光源主要有普通型（即標(biāo)準(zhǔn)型）熒光燈、節(jié)能型熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等品種。

4、普通型熒光燈是誕生最早的氣體放電型電光源，外形為直管狀，且管徑較粗（T12，38mm）。它能夠發(fā)出近似自然光的白光，光色好，顯色指數(shù)高達(dá)7080，光線柔和，發(fā)光效率高（大多為4070lm/w），平均壽命20003000小時(shí)。 節(jié)能型熒光燈是上世紀(jì)八十年代以后發(fā)展起來的，主要有細(xì)管徑T8型（26mm）和超細(xì)管徑T5型（16mm）兩種類型。T8型的顯色指數(shù)可達(dá)60，發(fā)光效率高達(dá)70lm/w；T5型的顯色指數(shù)提高到80，發(fā)光效率更是高達(dá)85lm/w，性能非常優(yōu)越。 除了T8、T5型管狀節(jié)能熒光燈外，還有細(xì)管H燈、U型燈和雙D燈，通常稱它們?yōu)榫o湊型節(jié)能燈。這些燈體積小、重量輕、亮度高、功耗低、壽命長(zhǎng)，

5、因此應(yīng)用十分廣泛。上述幾種熒光燈在使用時(shí)，必須由鎮(zhèn)流器和啟輝器配合工作。 高壓汞燈是利用汞放電時(shí)產(chǎn)生的高氣壓獲得可見光的電光源，它的發(fā)光效率較高，一般為3060，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25005000小時(shí)。它的缺點(diǎn)是顯色性差，顯色指數(shù)為3040，而且不能瞬間啟動(dòng)，并要求電源的電壓波動(dòng)不能太大，還需要鎮(zhèn)流器的配合方能工作。 高壓鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈，它的發(fā)光效率非常高，可達(dá)90100lm/w，壽命可達(dá)3000小時(shí)，其光色柔和，透霧性強(qiáng)，唯獨(dú)顯色指數(shù)較低，只有2025，在工作時(shí)需要鎮(zhèn)流器、啟輝器的配合。 金屬鹵化物燈集中了熒光燈、高壓汞燈和鈉燈的優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上最理想的氣體放電型電光源，它的發(fā)光效率

6、一般為80左右，顯色指數(shù)高達(dá)6585，使用壽命大多在10000小時(shí)以上，是名副其實(shí)的高效、節(jié)能、廣用、長(zhǎng)命燈。該燈在工作時(shí)也需要鎮(zhèn)流器的配合。4白色發(fā)光二極管燈 發(fā)光二極管（LED）自從1962年開始生產(chǎn)以來，一直主要用作電子裝置的顯示和圖象用光源。隨著半導(dǎo)體工藝技 術(shù)和納米技術(shù)的飛速發(fā)展，近幾年來，以塊狀氮化鎵（GaN）單晶基材的成長(zhǎng)及其有關(guān)的成長(zhǎng)技術(shù)，取得了引人注目的成果，以氮化鎵為材料的白色發(fā)光二極管應(yīng)運(yùn)而生，成為繼白熾燈、各類氣體放電型電光源之后的一顆耀眼的新星。 單芯片白色發(fā)光二極管，是一種含InGaN活性層的GaN發(fā)光二極管，In的高濃度擴(kuò)散成為提高發(fā)光效率的主要手段，其白色光獲取

7、的機(jī)理分為兩種：其一是結(jié)合藍(lán)色LED和黃磷，通過藍(lán)光和磷發(fā)射的黃光混合后產(chǎn)生白色光；其二是通過紫外線LED與紅、藍(lán)、綠磷的組合而產(chǎn)生白色光。白色LED的正向壓降大多為3.5V左右，額定電流為220mA，亮度高達(dá)600mcd，發(fā)光效率現(xiàn)已超過60lm/w，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于白熾燈泡。 以氮化鎵為基礎(chǔ)而制成的高亮度白色發(fā)光二極管，是新一代節(jié)能高效環(huán)保型綠色光源，它的發(fā)光強(qiáng)度分別為熒光燈的46倍和白熾燈的1530倍，能夠連續(xù)工作10萬(wàn)小時(shí)，其壽命比普通白熾燈泡延長(zhǎng)了100倍。一種發(fā)光面積小于1平方厘米、功耗為3瓦的白色發(fā)光二極管，能產(chǎn)生相當(dāng)于60瓦白熾燈泡發(fā)出的光強(qiáng)。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家都在竟相研究、開發(fā)并推廣使用

8、高亮度白色發(fā)光二極管，以取代傳統(tǒng)的電光源。由于白色發(fā)光二極管體積小、亮度強(qiáng)、耗電低、壽命長(zhǎng)，而且?guī)缀鯚o(wú)溫升，故非常適合于商住樓宇的一般照明、交通、展示、廣告、方向牌的照明及應(yīng)急照明和無(wú)線電話（如彩屏手機(jī)）、游戲機(jī)、攝錄機(jī)、數(shù)碼像機(jī)、筆記本電腦、彩屏PDA，以及建筑、舞臺(tái)、手術(shù)、飛機(jī)等照明場(chǎng)合。隨著高亮度、高效率白色發(fā)光二極管制造技術(shù)飛躍的進(jìn)步，從而將開創(chuàng)出新的照明應(yīng)用領(lǐng)域及照明文化，必將成為二十一世紀(jì)照明光源的主角。 5結(jié)束語(yǔ) 從上述的列舉可以看出，所有氣體放電型電光源的發(fā)光效率均比熱輻射型高得多，壽命也長(zhǎng)得多，這是實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的先決條件。另一方面，氣體放電型電光源在工作時(shí)必須有鎮(zhèn)流器的配合，否則無(wú)法工作，而目前廣泛使用的鎮(zhèn)流器絕大多數(shù)為電感線圈式結(jié)構(gòu)，它在交流供電電路中呈電感性，由此對(duì)電源的交流參數(shù)必將產(chǎn)生影響，如功率因數(shù)下降、波形畸變等，有必要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和其他技術(shù)校正措施。相比之下，白色發(fā)光二極管使用