電光源

發布時間(jian)：2016/1/27 9:10:10   新聞來源：admin   瀏覽次數：22576

    將(jiang)電能轉換為光能的器件或(huo)裝置(zhi)。廣泛(fan)用于日常(chang)照明、工農業(ye)生產、國防和(he)科(ke)研等方面。
 
    簡史 　人(ren)類(lei)對電(dian)光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)研究(jiu)始(shi)于18世(shi)紀(ji)末(mo)。19世(shi)紀(ji)初(chu)，英(ying)國的(de)(de)(de)H.戴維(wei)發(fa)明(ming)碳弧燈(deng)(deng)。1879年(nian)(nian)(nian)，美國的(de)(de)(de)T.A.愛迪生發(fa)明(ming)了具有實(shi)用(yong)價值的(de)(de)(de)碳絲白(bai)熾燈(deng)(deng)，使人(ren)類(lei)從漫長的(de)(de)(de)火光(guang)照(zhao)明(ming)進(jin)入(ru)電(dian)氣(qi)照(zhao)明(ming)時(shi)(shi)代(dai)(dai)(dai)。1907年(nian)(nian)(nian)采用(yong)拉制的(de)(de)(de)鎢絲作為(wei)白(bai)熾體。1912年(nian)(nian)(nian)，美國的(de)(de)(de)I.朗繆爾等人(ren)對充氣(qi)白(bai)熾燈(deng)(deng)進(jin)行(xing)研究(jiu),提(ti)高(gao)了白(bai)熾燈(deng)(deng)的(de)(de)(de)發(fa)光(guang)效(xiao)(xiao)率并延長了壽(shou)命,擴大(da)(da)了白(bai)熾燈(deng)(deng)應用(yong)范圍。20世(shi)紀(ji)30年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)(dai)初(chu)，低壓(ya)鈉燈(deng)(deng)研制成功(gong)。1938年(nian)(nian)(nian)，歐洲和(he)(he)美國研制出熒光(guang)燈(deng)(deng)，發(fa)光(guang)效(xiao)(xiao)率和(he)(he)壽(shou)命均(jun)為(wei)白(bai)熾燈(deng)(deng)的(de)(de)(de)3倍以(yi)上,這是(shi)電(dian)光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)技術的(de)(de)(de)一(yi)大(da)(da)突破。40年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)(dai)高(gao)壓(ya)汞燈(deng)(deng)進(jin)入(ru)實(shi)用(yong)階段。50年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)(dai)末(mo)，體積和(he)(he)光(guang)衰極小的(de)(de)(de)鹵鎢燈(deng)(deng)問世(shi)，改變了熱(re)輻射光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)技術進(jin)展滯緩的(de)(de)(de)狀態，這是(shi)電(dian)光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)技術的(de)(de)(de)又一(yi)重(zhong)大(da)(da)突破。60年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)(dai)開發(fa)了金(jin)屬(shu)鹵化(hua)物(wu)燈(deng)(deng)和(he)(he)高(gao)壓(ya)鈉燈(deng)(deng)，其(qi)發(fa)光(guang)效(xiao)(xiao)率遠高(gao)于高(gao)壓(ya)汞燈(deng)(deng)。80年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)(dai)出現(xian)了細(xi)管徑緊(jin)湊型(xing)(xing)節(jie)能熒光(guang)燈(deng)(deng)、小功(gong)率高(gao)壓(ya)鈉燈(deng)(deng)和(he)(he)小功(gong)率金(jin)屬(shu)鹵化(hua)物(wu)燈(deng)(deng)，使電(dian)光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)進(jin)入(ru)了小型(xing)(xing)化(hua)、節(jie)能化(hua)和(he)(he)電(dian)子化(hua)的(de)(de)(de)新時(shi)(shi)期(qi)。
 
    電光(guang)源(yuan)(yuan)的發(fa)明促進(jin)了(le)(le)電力裝置的建設。電光(guang)源(yuan)(yuan)的轉換效率高(gao)，電能供給穩定，控制和(he)使用(yong)(yong)方(fang)便(bian)(bian)，安全可(ke)靠，并可(ke)方(fang)便(bian)(bian)地用(yong)(yong)儀(yi)表(biao)計數耗能，故在其問(wen)世后一(yi)百(bai)多年中，很快(kuai)地得到(dao)了(le)(le)普及(ji)。它不僅成為人類(lei)日常(chang)生活的必需品，而(er)且(qie)在工業、農業、交通運輸(shu)以及(ji)國防和(he)科學研究中，都發(fa)揮著重要作用(yong)(yong)。
 
    世界上的(de)照(zhao)明(ming)用(yong)電(dian)(dian)(照(zhao)明(ming)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)耗電(dian)(dian)量(liang))約占(zhan)總發電(dian)(dian)量(liang)的(de)10～20％。在中(zhong)國，照(zhao)明(ming)用(yong)電(dian)(dian)約占(zhan)總發電(dian)(dian)量(liang)的(de)10％。隨(sui)著中(zhong)國現(xian)代化發展速(su)度的(de)加快，照(zhao)明(ming)用(yong)電(dian)(dian)量(liang)逐年上升，而電(dian)(dian)力增長率又不相適(shi)應(ying)，因(yin)此(ci)，研制(zhi)、開發和推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)節能型電(dian)(dian)光(guang)(guang)源(yuan)已引起人們(men)的(de)高度重視(shi)。
 
     1984年，世界(jie)電光源總(zong)產(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)約 120億(yi)(yi)只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，其中美(mei)國(guo)38.2億(yi)(yi)只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、蘇聯24.6億(yi)(yi)只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、日本(ben)18.6億(yi)(yi)只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、中國(guo)13.1億(yi)(yi)只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。中國(guo)電光源工(gong)業發展很快。1949年年產(chan)(chan)(chan)(chan)僅1000萬只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，1987年已上升到近17億(yi)(yi)只(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)（不包括臺灣省）。生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)企業遍(bian)及各省，已形成一(yi)個從專用原材(cai)料(liao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)到配套(tao)部件生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)，從科研開(kai)發、教(jiao)育(yu)培訓到企業生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)的一(yi)個相對獨立的、完整的電光源工(gong)業體系。
 
     分(fen)類 　電(dian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)一(yi)般可分為照明(ming)(ming)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)和輻射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)兩大類。照明(ming)(ming)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)是以(yi)(yi)照明(ming)(ming)為目的，輻射(she)出主(zhu)要為人(ren)眼視覺的可見(jian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)（波長(chang)380～780nm）的電(dian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)，其規(gui)格品種繁(fan)多,功率從0.1W到20kW,產(chan)量(liang)占電(dian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)總產(chan)量(liang)的95％以(yi)(yi)上。輻射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)是不以(yi)(yi)照明(ming)(ming)為目的，能輻射(she)大量(liang)紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(1～380nm)和紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(780～1×106nm)的電(dian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan),它包(bao)括紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)、紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)和非(fei)照明(ming)(ming)用的可見(jian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)。以(yi)(yi)上兩大類光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)均(jun)為非(fei)相干光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)。此外(wai)(wai)還有一(yi)類相干光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)，它通過(guo)激發態粒子在受激輻射(she)作(zuo)用下發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，輸出光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波波長(chang)從短(duan)波紫(zi)外(wai)(wai)直到遠(yuan)紅(hong)外(wai)(wai)，這種光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)稱為激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)。
 
    照(zhao)明光源(yuan)(yuan)品種(zhong)很多，按發光形(xing)式(shi)分為熱輻射光源(yuan)(yuan)、氣體放電光源(yuan)(yuan)和電致(zhi)發光光源(yuan)(yuan)3類。
    ①熱(re)輻射光源(yuan):電(dian)流(liu)流(liu)經導電(dian)物體，使(shi)之在高(gao)溫下輻射光(guang)能的(de)光(guang)源。包括白(bai)熾(chi)燈(deng)和鹵鎢(wu)燈(deng)兩(liang)種。
    ②氣體放(fang)電光源(yuan)：電(dian)(dian)(dian)流流經(jing)氣(qi)體(ti)或金(jin)(jin)屬蒸氣(qi)，使之產(chan)生(sheng)氣(qi)體(ti)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)而發光(guang)(guang)(guang)的(de)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)。氣(qi)體(ti)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)有弧光(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)和(he)輝(hui)(hui)光(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)兩種，放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)有低氣(qi)壓(ya)(ya)、高氣(qi)壓(ya)(ya)和(he)超高氣(qi)壓(ya)(ya)3種。弧光(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)包括(kuo)(kuo):熒光(guang)(guang)(guang)燈(deng)、低壓(ya)(ya)鈉燈(deng)等(deng)低氣(qi)壓(ya)(ya)氣(qi)體(ti)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)燈(deng)，高壓(ya)(ya)汞(gong)燈(deng)、高壓(ya)(ya)鈉燈(deng)、金(jin)(jin)屬鹵化物(wu)燈(deng)等(deng)高強度氣(qi)體(ti)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)燈(deng)，超高壓(ya)(ya)汞(gong)燈(deng)等(deng)超高壓(ya)(ya)氣(qi)體(ti)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)燈(deng)，以及碳弧燈(deng)、氙燈(deng)、某些(xie)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)等(deng)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)壓(ya)(ya)跨度較大的(de)氣(qi)體(ti)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)燈(deng)。輝(hui)(hui)光(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)包括(kuo)(kuo)利用負輝(hui)(hui)區輝(hui)(hui)光(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)的(de)輝(hui)(hui)光(guang)(guang)(guang)指示光(guang)(guang)(guang)源(yuan)和(he)利用正柱(zhu)區輝(hui)(hui)光(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)的(de)霓虹燈(deng)，二者均為低氣(qi)壓(ya)(ya)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)燈(deng)；此外還包括(kuo)(kuo)某些(xie)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)。
    ③電致發(fa)光(guang)光(guang)源：在電場(chang)作用下(xia)，使固體(ti)物質發光(guang)(guang)(guang)的光(guang)(guang)(guang)源(yuan)。它將電能(neng)直接轉變(bian)為光(guang)(guang)(guang)能(neng)。包括場(chang)致發光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)和發光(guang)(guang)(guang)二極管兩種。
 
    結(jie)構和(he)性能 　不同類型的(de)(de)(de)電光源有不同的(de)(de)(de)結(jie)構，但一般都具有以下幾部(bu)分的(de)(de)(de)零部(bu)件(jian)：作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)發光體的(de)(de)(de)燈絲(si)、電極(ji)、熒光粉；作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)發光體外殼的(de)(de)(de)玻璃、半透明(ming)陶瓷管(guan)、石(shi)英管(guan);作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)引線的(de)(de)(de)導絲(si)、芯柱、燈頭;作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)充填(tian)物的(de)(de)(de)各(ge)類氣(qi)(qi)體、汞、金(jin)屬(shu)及其鹵(lu)化物；消(xiao)氣(qi)(qi)劑、各(ge)類涂層、絕緣件(jian)及粘結(jie)劑等。
 
    電光源主要性能指標有6項:
    ①光量特性指標。包括總(zong)光(guang)通量、亮度(du)、光(guang)強(qiang)、紫外(wai)線量和熱輻射量等。
    ②光(guang)色(se)特性(xing)指標(biao)。包括光色、色溫、顯色性、色度和光譜分布等。
    ③電氣特性指標。包括(kuo)消耗功率、燈(deng)電壓、燈(deng)電流(liu)、啟動(dong)特性(xing)和(he)干擾噪聲等。
    ④機械特(te)性(xing)。包(bao)括幾何尺寸、燈結構和燈頭(tou)等。
    ⑤經濟(ji)特性。包括發光效率、壽(shou)命、價格和(he)電費等。
    ⑥心理特性。包括(kuo)燈外觀(guan)和舒適性等。
 
    生產工藝 　除一些生(sheng)產(chan)(chan)批(pi)量小的(de)特(te)種光(guang)(guang)源外，大量的(de)電光(guang)(guang)源已采用現代化的(de)中速(su)和(he)(he)高速(su)自(zi)動化生(sheng)產(chan)(chan)線生(sheng)產(chan)(chan)，產(chan)(chan)品質(zhi)量高、生(sheng)產(chan)(chan)效(xiao)率(lv)高、成本(ben)低(di)。普通照明(ming)白熾燈的(de)主要(yao)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)序包括熔制玻(bo)璃、吹制玻(bo)殼、繞制燈絲、制作芯柱、裝架、封口、排氣、老煉和(he)(he)組裝等(deng)。熒(ying)(ying)光(guang)(guang)燈還(huan)包括拉制玻(bo)管、涂敷(fu)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)粉、烘烤、制作電極等(deng)工(gong)序。
 
    發展趨勢 　主要是提高發(fa)光(guang)效率(lv)，開(kai)(kai)發(fa)體積小(xiao)的(de)高效節能光(guang)源(yuan)(yuan)，改(gai)善電光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)顯色性，延長(chang)壽命(ming)。達到上(shang)述目的(de)的(de)具(ju)體途徑是開(kai)(kai)發(fa)研制(zhi)新型材料(liao)、采用新工(gong)藝(yi)以及進一步研究新的(de)發(fa)光(guang)機理、開(kai)(kai)發(fa)新型電光(guang)源(yuan)(yuan)，而最為現實的(de)途徑則是改(gai)進現有電光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)制(zhi)造技術(shu)，采用新型的(de)、自(zi)動化(hua)性能好的(de)生產(chan)設備。
 
    主要性能參數 　電(dian)光(guang)(guang)源的主要性(xing)能參數(shu)除(chu)一般反(fan)映光(guang)(guang)源性(xing)能的參數(shu)（如光(guang)(guang)通量(liang)、發(fa)光(guang)(guang)強(qiang)度、照度、亮度、色溫、顯色性(xing)、顯色指(zhi)數(shu)）外，還有(you)發(fa)光(guang)(guang)效率、光(guang)(guang)源壽命(ming)、起(qi)動(dong)(dong)與(yu)再起(qi)動(dong)(dong)性(xing)能等(deng)。
 
    ①光通量：光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)在單位時間內向周圍(wei)空間輻(fu)射并引起視(shi)覺的(de)(de)(de)能量。 因為人眼對(dui)不同波長(chang)(λ)的(de)(de)(de)光(guang)的(de)(de)(de)感受靈敏(min)度(du)不同（對(dui)波長(chang)為550納米的(de)(de)(de)黃、綠光(guang)最(zui)敏(min)感）,所以光(guang)通(tong)(tong)量不僅(jin)與光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)輻(fu)射強弱有關(guan)，還與光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)光(guang)譜(pu)的(de)(de)(de)光(guang)效率(lv)(lv)函(han)數(shu)有關(guan)。光(guang)通(tong)(tong)量等于光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)輻(fu)射功(gong)率(lv)(lv)與光(guang)譜(pu)光(guang)效率(lv)(lv)函(han)數(shu)(又稱相對(dui)視(shi)見率(lv)(lv))的(de)(de)(de)乘積,單位為流明(lm)。l流明相當于波長(chang)為550納米的(de)(de)(de)單色(se)輻(fu)射，其功(gong)率(lv)(lv)為1/680瓦的(de)(de)(de)光(guang)通(tong)(tong)量。
 
    ②發光(guang)強度（光(guang)強）：光(guang)源在(zai)某一特定方向上單位立體角(jiao)內(nei)輻射(she)的(de)光(guang)通量(liang)。單位為坎(cd)。
 
    ③照(zhao)度(du)：受照體單位(wei)面積上接收(shou)的光通(tong)量。單位(wei)為勒(lx)。晴(qing)朗滿月夜的地面照度為0.21勒。
 
    ④亮度(du)：光源在給定(ding)方向上(shang)單(dan)(dan)位(wei)(wei)投影(ying)面(mian)(mian)積上(shang)的(de)(de)發光強(qiang)度。單(dan)(dan)位(wei)(wei)為(wei)(wei)坎/米2。無云的(de)(de)晴空,其平均亮度為(wei)(wei)0.5×104坎/米2，40瓦(wa)熒光燈表面(mian)(mian)的(de)(de)亮度為(wei)(wei)0.7 ×104坎/米2。
 
    ⑤色(se)溫：光源發光的顏(yan)色(se)與黑體加(jia)熱到某(mou)一溫度(du)(du)所發出(chu)的光的顏(yan)色(se)相同(tong)時(shi),這一溫度(du)(du)為(wei)(wei)光源的顏(yan)色(se)溫度(du)(du),簡(jian)稱色(se)溫，白(bai)熾燈的色(se)溫為(wei)(wei)2400～2900K。
 
    ⑥顯色性：光(guang)源顯現被照物體顏(yan)色(se)(se)的(de)性能。同一顏(yan)色(se)(se)的(de)物體在具(ju)有(you)不同光(guang)譜功率分布的(de)光(guang)源照射下(xia)會顯出不同的(de)顏(yan)色(se)(se)。
 
    ⑦顯色指數：物體的(de)(de)顏(yan)色(se)在待測光源(yuan)(yuan)的(de)(de)照(zhao)射下與(yu)在另一(yi)相近色(se)溫的(de)(de)黑體或日光參(can)照(zhao)光源(yuan)(yuan)照(zhao)射下相符合(he)的(de)(de)程(cheng)度。顏(yan)色(se)失真少(shao)則顯(xian)色(se)指(zhi)數高，光源(yuan)(yuan)的(de)(de)顯(xian)色(se)性好。國際上規定(ding)日光參(can)照(zhao)光源(yuan)(yuan)的(de)(de)顯(xian)色(se)指(zhi)數為100。
 
    ⑧發(fa)光效率：簡稱光效,指電光源每消耗1瓦(wa)功率所發出的(de)光通量，單(dan)位(wei)為流明(ming)／瓦(wa)(lm/W)。
 
    ⑨光(guang)源(yuan)壽(shou)命：分為全壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)、有(you)效(xiao)壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)和(he)平(ping)均壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)。全壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)指光(guang)(guang)源(yuan)不能再起點和(he)發光(guang)(guang)時(shi)所點燃的(de)時(shi)間；有(you)效(xiao)壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)指光(guang)(guang)源(yuan)的(de)發光(guang)(guang)效(xiao)率(lv)下降(jiang)到初(chu)始值(zhi)的(de)70～80％時(shi)共計點燃的(de)時(shi)間；平(ping)均壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)指每批抽樣(yang)試驗產品有(you)效(xiao)壽(shou)(shou)(shou)(shou)命(ming)的(de)平(ping)均值(zhi)。
 
    ⑩起動(dong)與再起動(dong)：電光源的起動隨不同光源有不同的要(yao)求(qiu)。通(tong)常與電源電壓、起動時(shi)的溫度以及配(pei)套電器等有關。
 
    參考書目 　復旦大學電光源(yuan)實驗室編著(zhu)：《電光源原(yuan)理》，上海人(ren)民(min)出版社，上海，1977。