基本介紹
- 中文名：電光源
- 外文名：electric light source
- 定義：將電能轉換為光能的器件或裝置
- 所屬：電力術語
簡介,電光源的分類,電光源的一般構成,電光源的基本要求,高發光效率,高顯色性,長壽命,低成本,利於環保全全可靠,發展趨勢,
簡介
將電能轉換為光能的器件或裝置稱為電光源。
人類對電光源的研究始於18世紀末。19世紀初，英國的H·戴維發明了碳弧燈。1879年，美國的T·A·愛迪生髮明了具有實用價值的碳絲白熾燈，使人類從漫長的火光照明進入電氣照明時代。1907年採用拉制的鎢絲作為白熾體。1912年，美國的I·朗繆爾等人對充氣白熾燈進行研究，提高了白熾燈的發光效率並延長了壽命，擴大了白熾燈套用範圍。20世紀30年代初，低壓鈉燈研製成功。1938年，歐洲和美國研製出螢光燈，發光效率和壽命均為白熾燈的3倍以上，這是電光源技術的一大突破。40年代高壓汞燈進入實用階段。50年代末，體積和光衰極小的鹵鎢燈問世，改變了熱輻射光源技術進展滯緩的狀態，這是電光源技術的又一重大突破。60年代開發了金屬鹵化物燈和高壓鈉燈，其發光效率遠高於高壓汞燈。80年代出現了細管徑緊湊型節能螢光燈、小功率高壓鈉燈和小功率金屬鹵化物燈，使電光源進入了小型化、節能化和電子化的新時期。
電的發明使得人類進入了一個嶄新的時代，電光源的誕生使人工光源發生了巨大飛躍。以電的形式作為光源的供給能源，光源就能連續而不間斷地發出明亮的光來。對光源的控制和使用也極為方便。電光源的轉換效率高，電能供給穩定，控制和使用方便，安全可靠，並可方便地用儀表計算耗能，故在其問世後一百多年中，很快得到了普及。它不僅成為人類日常生活的必需品，而且在工業、農業、交通運輸以及國防和科學研究中，都發揮著重要作用。 ·
電光源發展的速度超過了以往任何種類的人工光源。特別現代有最新的科學技術和工藝設備作為基礎，出現了更多更好的新型電光源。目前，世界上有數以萬計的電光源產品，年產量達數百億隻，電光源的最大功率超過了200kW，而最小的產品僅有幾毫瓦。
電光源的分類
電光源一般可分為照明光源和輻射光源兩大類。
照明光源是以照明為目的，輻射出主要為人眼視覺的可見光譜（波長380~780nm）的電光源，其規格品種繁多，功率從0.1W到20kW，產量占電光源總產量的95%以上。
輻射光源是不以照明為目的，能輻射大量紫外光譜（1~380nm）和紅外光譜（780~1×106nm）的電光源，它包括紫外光源、紅外光源和非照明用的可見光源。
以上兩大類光源均為非相干光源。還有一類相干光源，它通過激發態粒子在受激輻射作用下發光，輸出光波波長從短波紫外直到遠紅外，這種光源稱為雷射光源。
近幾年，又出現了一種新的光源——電漿光源。
電光源的一般構成
不同類型的電光源有不同的結構，但一般都具有以下幾部分的零部件：
①發光體：燈絲、電極、螢光粉。
②發光體外殼：玻璃、半透明陶瓷管、石英管。
③引線：導絲、芯柱、燈頭。
④充填物：各類氣體、汞、金屬及其鹵化物。
⑤其他：消氣劑、各類塗層、絕緣件及黏結劑等。
電光源的基本要求
電光源把電能轉變成光能，輻射出從紅外線、可見光直到紫外線的能量。電光源的品種很多，用途各不相同，技術要求也千差萬別，但是總的說來，主要有如下幾個方面。
高發光效率
提高發光效率一直是電光源研究的主要課題。如果按發光效率的高低來劃分電光源，我們可以把10~20 lm/W的白熾燈稱為第一代電光源，而50 lm/W左右的螢光燈和高壓汞燈稱為第二代光源，把光效為80~100 lm/W的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈稱為第三代光源。現在國際上相繼研製成功的超高光效金屬鹵化物燈和高壓鈉燈，光效超過130 lm/W，也可算是第四代光源吧。我們相信，隨著對光源的深入研究、隨著科學技術的發展，一定會有更高效的第五代第六代新的光源出現。提高發光效率對節省能源具有十分重要的意義，提高發光效率仍然是今後電光源研究的首要任務。
高顯色性
隨著照明技術水平的提高，人們對電光源的要求也逐步提高，不但發光效率要高，而且發出的光的顏色也要求好，使用被照物體的顏色失真很少，即光源的顯色性要高。特別是在一些特殊的照明場合，如紡織，印染和印刷等工業部門照明，展覽館、博物館、商場等處的照明，以及電影、電視、舞台、照相等藝術照明，對於光源顯色性的要求就更苛刻了。最近，在研製高顯色性光源方面取得了進展，如已研製成功的高顯色性螢光燈，顯色指數可在90以上。另外，金屬鹵化物燈在保持高光效的前提下，改善它的顯色性也有較大進展。
長壽命
光源壽命是人工照明中一項重要的經濟技術指標。延長壽命可降低光源成本，節省資源。此外，對簡化照明的安裝、維修、使用也是極其重要的。延長壽命只有在保證高光效、高顯色性的前提下才有實際意義。目前，隨著新材料新工藝的採用，普通白熾燈的額定壽命由1000h延長到2000h，螢光燈壽命可達10000h以上。高壓鈉燈壽命可達到20000h，金屬鹵化物燈壽命可達10000h，鹵鎢燈的壽命也有顯著增加。
低成本
要降低光源的成本，首先就是降低光源材料的成本，以廉價的大量易得材料取代稀有貴重材料，其次就是最佳化光源結構，提高生產效率，使用高效的自動化生產線等。
要降低成本，除要考慮光源結構簡單外，也要儘量使它的附屬裝置及附屬檔案少而簡單，光源附屬檔案要小型化、輕量化、通用化。
白熾燈雖然光效低，但因其生產自動化程度高，自動線每小時可生產4000隻以上，同時由於材料廉價、結構簡單、使用方便，無附屬裝置和附屬檔案，因此與高效的氣體放電燈相比，仍然具有強大的生命力，有著廣泛的市場，年總產量仍然在各種電光源產量中首屈一指。而有的新型光源雖然光效高、顯色性好、壽命長，卻因成本高、使用複雜而不能快速普及，只能在特殊場合中使用。
利於環保全全可靠
環境照明光的色調會因光源顯色性的差異，造成視覺上的不適應。顯色性不好的低壓納燈、高壓汞燈在照明物體時顏色失真，本來是五光十色、充滿活力的世界就會因此而顯得單調沉悶呆板。人們在這種燈光下活動有壓抑感，臉色難看，心情不適，一副病態。這就是光色“污染”了環境。
汞燈中的汞以及其他有害材料不僅污染環境，而且會直接危害人體健康。目前，放電燈中所使用的汞約占該項資源的0.3%，雖然已經對汞污染採取了一些有效措施，如採用封閉式生產裝置，高度自動化的無人操作，採用汞合金和汞的化合物等方法，但是，由於有汞光源（如廢舊日光燈管、高壓汞燈、金屬鹵化物燈等）使用後的處理，至今仍未有理想的方法。
有一些高強度氣體放電燈在工作時，會使空氣中的氧游離，產生了大量有特殊氣味的臭氧，對人的鼻、喉很有害處。這主要是放電輻射的短波紫外線引起的。有些電光源在工作時，除輻射可見光外還會輻射大量對人體有害的紅外線、紫外線。有些氣體放電燈在工作時，它的附屬檔案產生的電磁波對正常的無線電通訊、廣播、電視等，均有影響。有些超高壓放電燈在使用時，會由於本身質量或操作上的問題發生爆炸，毀傷人物。
因此，我們生活中需要無光污染綠色環保的光源。這需要在光源的製造過程中採取使用環保材料，增加防輻射手段等有效措施，在使用時引起足夠的重視，以消除不安全因素。
發展趨勢
主要是提高發光效率 ，開發體積小的高效節能光源，改善電光源的顯色性，延長壽命。達到上述目的的具體途徑是開發研製新型材料、採用新工藝以及進一步研究新的發光機理、開發新型電光源，而最為現實的途徑則是改進現有電光源的製造技術，採用新型的、自動化性能好的生產設備。
