电光源科技名词定义


电光源
电光源

电光源科技名词定义

中文名称:电光源

英文名称:electric light source 

定义:将电能转化为光能的设备。 

应用学科:

电力(一级学科);配电与用电(二级学科) 

  利用电能做功,产生可见光的光源叫电光源。电光源的发明促进了电力装置的建设。电光源的转换效率高,电能供给稳定,控制和使用方便,安全可靠,并可方便地用仪表计数耗能,故在其问世后一百多年中,很快得到了普及 
。它不仅成为人类日常生活 的必需品 ,而且在工业、农业、交通运输以及国防和科学研究中,都发挥着重要作用。 

  人类对电光源的研究始于18世纪末。19 世纪初,英国的H.戴维发明碳弧灯。1879年,美国的T.A.爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯 
,使人类从漫长的火光照明进入电气照明时代。1907年采用拉制的钨丝作为白炽体。1912年,美国的I.朗缪尔等人对充气白炽灯进行研究,提高了白炽灯的发光效率并延长了寿命,扩大了白炽灯应用范围。20世纪30年代初,低压钠灯研制成功。1938年,欧洲和美国研制出荧光灯 ,发光效率和寿命均为白炽灯的 
3倍以上,这是电光源技术的一大突破。40年代高压汞灯进入实用阶段。50年代末,体积和光衰极小的卤钨灯问世,改变了热辐射光源技术进展滞缓的状态,这是电光源技术的又一重大突破。60年代开发了金属卤化物灯和高压钠灯,其发光效率远高于高压汞灯。80年代出现了细管径紧凑型节能荧光灯、小功率高压钠灯和小功率金属卤化物灯,使电光源进入了小型化、节能化和电子化的新时期。电光源的发明促进了电力装置的建设。电光源的转换效率高,电能供给稳定,控制和使用方便,安全可靠,并可方便地用仪表计数耗能,故在其问世后一百多年中,很快得到了普及 
。它不仅成为人类日常生活 的必需品 ,而且在工业、农业、交通运输以及国防和科学研究中,都发挥着重要作用。 

  世界上的照明用电(照明光源的耗电量)约占总发电量的10%~20%。在中国,照明用电约占总发电量的10%。随着中国现代化发展速度的加快,照明用电量逐年上升,而电力增长率又不相适应,因此,研制、开发和推广应用节能型电光源已引起人们的高度重视。

电光源分类

  电光源一般可分为照明光源和辐射光源两大类。照明光源是以照明为目的,辐射出主要为人眼视觉的可见光谱(波长380~780纳米)的电光源,其规格品种繁多,功率从0.1瓦到20千瓦,产量占电光源总产量的 
95%以上。辐射光源是不以照明为目的,能辐射大量紫外光谱(1~380纳米)和红外光谱( 
780~1×106纳米)的电光源,它包括紫外光源、红外光源和非照明用的可见光源。以上两大类光源均为非相干光源。此外还有一类相干光源,它通过激发态粒子在受激辐射作用下发光,输出光波波长从短波紫外直到远红外,这种光源称为激光光源。照明光源品种很多,按发光形式分为热辐射光源、气体放电光源和电致发光光源3类。① 
热辐射光源。电流流经导电物体,使之在高温下辐射光能的光源。包括白炽灯和卤钨灯两种。②气体放电光源。电流流经气体或金属蒸气,使之产生气体放电而发光的光源。气体放电有弧光放电和辉光放电两种,放电电压有低气压、高气压和超高气压 
3种。弧光放电光源包括:荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯,高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯,超高压汞灯等超高压气体放电灯,以及碳弧灯、氙灯、某些光谱光源等放电气压跨度较大的气体放电灯。辉光放电光源包括利用负辉区辉光放电的辉光指示光源和利用正柱区辉光放电的霓虹灯,二者均为低气压放电灯;此外还包括某些光谱光源。③电致发光光源。在电场作用下,使固体物质发光的光源。它将电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。

电光源颜色特性

  光通量:光源每秒种发出的可见光量之和,简单说就是发光量。单位:流明(lm);照度:单位面积内入射的光通量,也就是光通量除以面积所得到的值。单位:勒克司(lux),照度 
分为水平照度和垂直照度。水平照度为光通量入射水平表面的照度,垂直照度为光通量入射到垂直面的照度。照度[lx]=落在某面积上之光通量[lm]此被照面面积[㎡]=光强度[cd]/(距离[m])2L;亮度:符号 L,单位尼脱 
cd/m2,说明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量显色性:光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度;显色性高的光源对颜色表现较好,人们所见到的颜色也就接近自然色,显色性低的光源对颜色表现较差,人们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100。显色指数:光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离,能较全面反映光源的颜色特性。色温:以绝对温度K(Kelvin)来表示,即将一标准黑体加热,温度升高到一定程度时颜色开始由深红-浅红-橙黄-白-蓝,逐渐改变,某光源与黑体的颜色相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。光效:单位:每瓦流明 
Lm/w,说明电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示。光效是衡量光源节能的重要指标,就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。灯具效率:灯具效率(又称灯具光输出比)是用来评估灯具之能源效率的一项重要标准,其值是将装有光源的灯具所发出之光通量除以所装光源本身所发出光通量所得之比值。平均寿命:单位:小时,说明指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数;经济寿命:单位:小时,说明在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十,用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光。眩光分为失能性眩光和不舒适性眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。

电光源原理

  一、电光源的发光方法 
  1.电阻发光,这是一种利用导体自身的固有电阻通电后产生热效应,达到炽热程度而发光的方法。如常用的白炽灯、碘钨灯等。
  2.电弧发光,这是一种利用二电极的放电产生高热电弧而发光的力法。如碳精灯. 
  3.气体发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体和金属蒸气,利用二极放电使气体高热而发光的方法。如钠灯、镝灯等。 
  4.荧光粉发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体或微量金属,并在玻璃管内壁涂上一层荧光粉,借二极放电后利用气体的发光作用使荧光粉吸收再发出另一种光的方法,如荧光灯等。 

  二、电光源的起动方式 
  1.电压自适应,这类灯泡,只要给它加上额定电压即可正常工作。如白炽灯、溴钨灯等。 
  2.辅助触发型。这类灯泡,供给其额定电压.它并不工作,而是需要一个较额定电压高的辅助触发电压进行启动,然后才能工作,如荧光灯、放映氙灯等。 

  不同类型的电光源有不同的结构,但一般都具有以下几部分的零部件:作为发光体的灯丝、电极、荧光粉;作为发光体外壳的玻璃、半透明陶瓷管、石英管;作为引线的导丝、芯柱 
、灯头 ;作为充填物的各类气体、汞、金属及其卤化物 
;消气剂、各类涂层、绝缘件及粘结剂等。

结构和性能

  不同类型的电光源有不同的结构,但一般都具有以下几部分的零部件:作为发光体的灯丝、电极、荧光粉;作为发光体外壳的玻璃、半透明陶瓷管、石英管;作为引线的导丝、芯柱 、灯头 ;作为充填物的各类气体、汞、金属及其卤化物 ;消气剂、各类涂层、绝缘件及粘结剂等。 
  电光源主要性能指标有 6项]:①光量特性指标。包括总光通量、亮度、光强 
、紫外线量和热辐射量等。②光色特性指标。包括光色、色温、显色性、色度和光谱分布等。③电气特性指标。包括消耗功率、灯电压、灯电流、启动特性和干扰噪声等。④机械特性。包括几何尺寸、灯结构和灯头等。⑤经济特性。包括发光效率、寿命、价格和电费等。⑥心理特性。包括灯外观和舒适性等。

电光源发展趋势

  主要是提高发光效率 
,开发体积小的高效节能光源,改善电光源的显色性,延长寿命。达到上述目的的具体途径是开发研制新型材料、采用新工艺以及进一步研究新的发光机理、开发新型电光源,而最为现实的途径则是改进现有电光源的制造技术,采用新型的、自动化性能好的生产设备。

电光源主要参数介绍

  光通量 Luminous Flux: 
  单位:流明(lm) 
  光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。 
  光强 Luminous Intensity: 
  单位:坎德拉(cd) 
  光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度,简称光强。 
  照度Illuminance: 
  单位:勒克斯(lx) 
  照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。 
  亮度Luminance: 
  单位:坎德拉每平方米(cd/m 2, ),尼 特( nt)是旧的亮度单位名称,现已废除不用。 
  光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。 
  光效Luminous Efficacy of Light Source: 
  单位:流明/瓦(lm/W) 
  光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率(瓦)的比值,称为该光源的光效。 
  平均寿命Average Life: 
  单位:小 时(h) 
  指一批灯燃点,当其中有 50%的灯损坏不亮时所燃点的小时数。 
  色 温 CT-Color Temperature: 
  当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的色温,用绝对温度K(kelvin)表示。 

  黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的,所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近,都是连续光谱,用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。 

  相关色温 CCT-Correlated Color Temperature: 
  当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时,黑体的温度就称为该光源的相关色温,单位为K。 
  由于气体放电光源一般为非连续光谱,与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合,所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。 

  色温(或相关色温)在3300K以下的光源,颜色偏红,给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时,颜色偏兰,给人一种清冷的感觉。通常气温较高的地区,人们多采用色温高于4000K的光源,而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。 

  显色指数(Ra)Color Rendering Index: 
  太阳光和白炽灯均辐射连续光谱,在可见光的波长(380nm-760nm)范围内,包含着红、橙、黄、绿、青、兰、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下,显示出它的真实颜色,但当物体在非连续光谱的气体放电灯的照射下,颜色就会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性 
。 
  为了对光源的显色性进行定量的评价,引入 显色指数的概念。以标准光源为准,将其显色指数定为100,其余光源的显色指数均低于100。显色指数 用Ra表示, Ra值越大,光源的显色性越好。

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