电光源是一种把电能转换成光能的装置，通常把电光源叫做电灯。

　　在{dy}篇我们了解了光是电磁波，电光源发出的光和大自然的光都是电磁波。发出380nm~780nm可见光波长的电光源叫做照明光源。紫外线和红外线是看不见的光，发出这两种光的电光源叫做辐射光源。

　　电光源是构成照明系统的主体，200年来有了很大的发展。目前电光源品种已超过3000种，规格达5万多种，为人类迈进现代文明的光文化时代创造了良好条件。

　　电光源品种很多，按工作原理分类，可以分为固体发光光源和气体放电发光光源两大类。具体种类如图2－1：

图2－1　电光源分类

　　34． 你了解早期的弧光灯吗？

　　几十万年来，人类一直利用火光来照明，直到人类认识并掌握了电的规律，发明了电光源，人类用灯照明的历史才进入一个新阶段。

　　电能用于照明是从碳极弧光灯开始的。

　　1802年，俄国物理学教授彼德罗夫，受美国物理学家富兰克林用放风筝的方法引出火花一事启发：电池组两端在被导线连接时所产生的电火花，能不能变成持久的灯光，以供照明之用？他发现了“电弧”，并思考“如果把两根炭棒彼此接近，那么在它们中间就出现了非常明亮的白色光或白色火焰，这就使炭棒很快地或者慢慢地燃烧掉，并且可以xx照亮黑暗的大房间。”这是关于电气照明的最早言论,标志着人类在由电到光的转化过程中迈出了具有历史意义的一步。

　　1809年英国化学家戴维亲手做了个很大的蓄电器，动用2000个伏打电池，得到了更强烈更明亮的弧光。彼德罗夫和戴维的实验装置相似，这实际是一种新灯——炭极弧光灯的雏形。

　　大约在30年后，有人用坚硬致密的焦炭来替代一般的木炭,弧光闪亮的时间延长了许多。

　　后来法国科技人员给弧光装置装上一种钟表装置，使它能够自动调节两根炭棒间的距离。这样，{dy}只炭极弧光灯正式诞生了。

　　1876年，俄国电工技师雅布洛奇可夫又对弧光灯进行了较大改革，让两根炭棒并排竖立，中间隔着一块绝缘片。他还采用一种装置，能够不断改变电流的方向，使两根炭棒交替地充当阳极和阴极，这样两根炭棒的烧损速度就基本相同，端头之间的距离也就可以保持不变了。由于这两根并排竖立的炭棒在发光的时候像蜡烛一样，人们就给它取名叫“电烛”。每支电烛能持续发光2h左右。

　　19世纪70年代的后几年里，由于电烛发光效率比煤气灯高，达40lm～60lm/W，电烛曾经风行一时。由法国通用电气协会投资制造的电烛，曾被用作路灯，仅仅巴黎一个城市就使用成千支电烛，代替了街道上原有的几万盏煤油灯。

　　弧光灯的问世开辟了电气照明的新时代，但是电烛的耗电量大，寿命短，辐射出大量紫外线，释放出有害气体，维护麻烦。所以在白炽灯出现以后，它在照明领域被全部淘汰了。

　　35． {dy}只白炽灯是谁发明的?

　　电流流经导体，使其炽热而发光的光源，称为白炽灯。1879年10月21日, 美国伟大的发明家爱迪生在实验室里制成了世界上{dy}只可供实用的白炽灯,如图2－2所示。

　　爱迪生总结前人的经验，改进碳化的方法，把一截棉线撒满碳粉，弯成马蹄形状，装到陶土坩埚里高温加热做成灯线导体，然后把碳丝封入到玻壳内，抽去里面的空气，形成{dy}只真空碳丝白炽灯。

　　这只灯连续点燃约45个小时，光效约为1.4lm/W。这是因为碳的熔点虽然比较高(至少4100K),但其发射效率小于1，而且蒸发速率很高，无法制成长寿高光效的灯。1881年设计出的碳丝白炽灯寿命为600小时，光效低于20lm/W。

　　36．你了解电光源的发展史吗？

　　让我们从以下几方面来回顾电光源的发展史：

　　1） 热辐射光源

　　1906年{dy}次制造出钨丝真空白炽灯；1913年充有氩氮混合气体的白炽灯上市；1959年制造出充碘的卤钨灯。卤钨灯提高了白炽灯的寿命和光效，寿命长达2000小时～3000小时；光效达20lm～25lm/W。1963年碳化钽灯丝成功应用于白炽灯，。灯的色温达3500 K～3600K，发光效率超过卤钨灯。

　　2）气体放电发光光源

　　20世纪初，出现了充惰性气体的气体放电灯。最早灯内充的是氖气，叫氖灯，发出桔红色光；充氩气，发出蓝紫色光；充二氧化碳，发白色光。这种气体放电灯的光效为10lm～20lm/W。

　　1923年，康普顿和范沃希斯点燃了{dy}只低压钠灯，光效达每瓦200多流明，但直到1932年以后，低压钠灯才真正进入市场。

　　1936年制造出荧光灯，由于管内汞蒸气压力较低，又称低气压放电灯。荧光灯{dy}次大规模使用是在1939年的纽约世界博览会上，当时灯的光效约40lm/W。1973年制造出采用红、绿、蓝三色窄光谱稀土荧光粉的荧光灯，称“三基色”荧光灯，光效可以提高到80lm/W以上。1980年制造出紧凑型荧光灯(单端荧光灯)，1991年制造出高频无极荧光灯。

　　1906年底库赫和雷欣斯凯首次发现了高压汞蒸气放电，但直到20世纪30年代才制造出高压气体放电灯—高压汞灯。1964年制造出金属卤化物灯。1966年，高压钠灯出现在市场上。

　　1802年理特发现了紫外线，但直到20世纪30年代人类才制造出{dy}只紫外线灯管。真正能付诸实用的紫外线光源在20世纪60年代后才出现。紫外线灯在医学、工业、渔业、农业、纺织、印刷等行业有着广泛的应用。

　　20世纪30年代制造出化学闪光灯，这种灯主要用于照相，后逐渐被电子闪光灯所取代。

　　1960年梅曼首先设计出红宝石固体激光器，1961年贾范首先描述了氦氖气体激光器。激光器（莱塞Lasser）的命名是借助于“Light amplification by stmukated emission of raotiation”（受激的辐射发射进行光放大）的{dy}个字母拼成的。激光器广泛应用于科学、通信、工业、医学、军事等领域。

　　1910年，法国科学家克洛德制造的世界上{dy}只商业性霓虹灯安装于巴黎的皇宫大厦作照明装饰获得成功。

　　20世纪30年代，制造出荧光粉发光型霓虹灯，使霓虹灯的色彩大为丰富。70年代后，稀土三基色荧光粉的应用，为霓虹灯的历史开辟了一个新阶段。

　　霓虹灯于1926年传入我国。1927年我国{dy}个国产霓虹灯招牌安装在上海中央大旅社。

　　3）电致发光光源

　　1936年戴斯特奥发现一些磷光体放在足够强的交变电场中时能够发光。1958年制出实用的场致发光光源（EL发光板）。

　　1962年制造出可实用的发光二极管（LED），发出的是红光，光效只有每瓦0.1流明，1968年制造出绿色光LED；1994年制造出蓝色光LED，解决了三基色缺色的问题。1996年制造出白色LED，1998年推向市场。固体发光光源发展迅速，从最初的单色光，光效0.1lm/W发展到全色光，光效达40lm～80lm/W，从最初应用于指示器和显示器发展到应用于普通照明领域，展现出良好的应用前景。

　　37．什么是白炽灯?

　　热辐射是由于物体内部热运动引起的一种现象。

　　任何物体都有热辐射现象。温度越高，热辐射强度越大。在温度低的时候辐射出红外线，当温度达到500℃ 时产生暗红色的可见光；1500℃ 时发出白炽光。热辐射的光谱是连续光谱。根据热辐射原理制成的光源称热辐射光源。

　　白炽灯就是根据热辐射原理制成的电光源。它靠电流加热灯丝而发光。由于灯丝工作在炽热状态而称为白炽灯，普通白炽灯结构如图2－3所示。

　　灯丝一般是螺旋钨丝，安装在透明玻壳内，可以是真空或充惰性气体。白炽灯一般40W以下为真空灯泡，40W以上为充气灯泡。

　　白炽灯的特点是：价格低，线路简单，不需要辅助器件可以直接点燃；可以在很宽的环境温度下工作；近似点光源,便于进行良好的光学控制。其不足之处是：发光效率相对较低(10～25Lm/W)；点燃时玻壳温度较高；寿命较短（1000小时）；使用寿命受电源电压变化影响较大，电压升高5%,寿命缩短近20%；红外线辐射量大，影响使用范围；会因受热震动或受机械震动的影响而缩短寿命。

　　白炽灯泡不都是真空的。通常40瓦以下的白炽灯是真空的，40瓦以上的灯是充气的。一般是充氮氩混合气,其中氮8%～14%，氩86%～92%。充入氪和氙气虽然热传导损失要小，但因价格昂贵只有在特种灯泡中才用。

　　38．什么是卤钨灯？

　　卤钨灯是利用卤素循环原理制成的白炽灯，它的特点是提高灯的光效和寿命。

　　我们知道，要使白炽灯的发光效率高，就要提高灯丝的温度，而灯丝的温度越高，钨的蒸发就越快，灯丝很快变细以至烧断。同时钨蒸发沉积在泡壳上使泡壳发黑，又降低了灯的发光效率。要制造发光效率高的钨丝灯，就要解决提高钨丝温度和减少钨蒸发两者的矛盾。

　　钨的卤化物容易挥发，如果使沉积在泡壳上的钨形成卤化物，使其在灯丝上或灯丝附近分解，让蒸发的钨重返灯丝，这样既防止灯泡壳发黑，又延长了灯寿命。

　　卤钨循环的过程是：灯点燃后，从灯丝蒸发出来的钨向管壁扩散，在适宜的温度下，钨原子与那里的卤素原子化合，生成卤化物，生成的卤化物分子又向灯丝扩散，因灯丝附近温度较高，卤化物又分解为钨和卤素。分解的钨可重新回到灯丝上，卤素则供下一循环反应之用。

　　理论上氟、氯、溴、碘等卤素都能在钨丝灯中进行再生循环，它们之间的主要区别是发生循环反应所需要的温度不同，与灯泡内其它物质发生作用的程度不同，在理论和实践上比较成功的是碘钨灯和溴钨灯。

　　碘钨灯有直立式圆形和管形两种。管形碘钨灯燃点时要求水平放置，倾斜度不大于4度，否则会由于对流造成碘钨循环的不均匀而烧断灯丝。其优点是比白炽灯光效高，光色好，寿命长，体积小等。不足之处是：燃点时，紫红色的碘蒸气要吸收一部分可见光，使灯光效和色温下降，为了防止管内气体对流引起玻壳局部发黑，对燃点位置有要求。

　　溴钨灯克服了上述碘钨灯存在的问题，溴化氢不吸收可见光，发光效率比碘钨灯提高4%～5%，色温也可提高，燃点位置不影响其化学循环，玻壳和灯丝可设计成任意形状。由于这些优点，在影视照明和其它等方面取代了碘钨灯。

　　39．你知道什么是气体放电发光光源吗？

　　气体放电光源是利用气体放电发光原理制成的。

　　正常状态下气体不是导体。当气体原子受到具有一定能量的电子碰撞时会被激发和电离而发光。当放电电流很小时，放电处于辉光放电阶段；放电电流增大到一定程度时，气体放电呈低电压大电流放电，这就是弧光放电。

　　我们可把气体放电光源分为三类：

　　1) 低压放电光源

　　灯内气体的总压强约0.01 x 10^{5 p_{a(帕斯卡)即0.01个标准}}大气压。

　　低气压放电光源有两种：辉光放电光源（霓虹灯、氖灯等）和弧光放电光源（低压钠灯、荧光灯、紫外线灯合部分感应无极灯等）。

　　低压气体放电灯发光体较大，发光均匀。其工作电流较小，辉光放电灯在几百毫安以内，弧光放电灯在1A（安培）以内。灯功率因而也较小，一般在200瓦以内。低压气体放电灯从启动方式看有冷阴极和热阴极两种。冷阴极灯不需预热可直接高电压启动，如霓虹灯。热阴极灯需进行预热，当灯丝达到电子发射温度时再启动，如预热式荧光灯，需配用适宜的启动器进行预热启动。低压气体放电灯在灯点燃熄灭后一般可以立即再启动点燃。

　　2) 高压放电光源

　　灯内气体的总压强在（1～10） x 10^{5 p_a}。

　　光源有高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和微波硫灯、长弧氙灯等。

　　高压气体放电灯工作电流可以较大，是大电流工作，因而灯功率可以做得较大。它不需预热启动，可配用适宜的触发器直接启动。但高压气体放电灯在灯点燃熄灭后一般不可以立即再启动点燃，需间隔一段时间待灯冷却后再启动。

　　3) 超高压放电光源

　　灯内的气体总压强大于10 x 10^{5 p_{a，即大于10个标准大气压}}。

　　光源有超高压氙灯、超高压汞灯等。发光体较小，近似高亮度点光源，便于控光。

　　40．什么是荧光灯？

　　荧光灯通常是一根密封的玻璃管，两端各封有一个电极，管内充有汞和少量惰性气体，灯管内表面涂有荧光粉层。在灯引燃后，灯内低气压汞蒸气电弧产生波长为253.7纳米的紫外线，激发荧光粉产生可见光。其工作原理如图2－4所示

　　一般照明用的荧光灯，有以下几种类型：

　　1）按结构分类，有双端荧光灯（直管形），单端荧光灯，自镇流荧光灯和无极荧光灯。

　　2）按灯电极结构分类，有热阴极灯（包含预热式荧光灯、快速启动式荧光灯和瞬间启动式荧光灯），冷阴极灯和无极灯。其中：

　　预热式灯：灯电极需预热后再启动。一般采用启辉器对灯丝预热，也可以手动。

　　瞬时启动式灯：灯电极不需要预热，在冷态下可加高电压启动。灯每端只需一个插脚。

　　快速启动式灯：灯电极靠镇流器内的电极加热线圈来完成预热，不需启辉器。

　　我国目前一般使用的荧光灯主要是预热式。

　　3) 按涂层材料分类，涂层为卤磷酸盐荧光粉的灯为普通荧光灯，可制造2500K～7500K各种色温的荧光灯。缺点是光效相对较低，显色性较差。涂层为稀土荧光粉（可产生红、绿、蓝三种窄带光谱）的灯称“三基色”荧光灯。特点是光效高，显色性好。

　　4）按光色分类，有暖白色、标准白色、日光色等，可以适应不同环境的需求。

　　使用卤磷酸钙荧光粉的灯，改变其所用荧光粉中的xx剂锰和锑的含量，可使荧光粉发光颜色从蓝色改变到橙黄色，其中包括不同的白色光。

　　目前，“白色”的荧光灯色调有六种：日光色（6500K），中性白色（5000K），冷白色（4000K），白色（3500K），暖白色（3000K）和白炽灯色（2700K）。

　　使用“三基色”荧光粉的灯，只要改变红、绿、蓝粉的不同配比，就可以得到各种颜色的灯。

　　41．常用荧光灯灯管上的标志有什么含意？

　　我国荧光灯管上打印的标志，除各生产企业或经销商的品牌标志及序号外，常出现的符号有表示荧光灯的种类、玻管直径及色温等，其含意如下：

　　1）表示荧光灯种类的符号

　　YZ：表示普通直管型荧光灯（Y—为“荧光灯”汉语拼音的{dy}个字母，Z—为“直”汉语拼音的{dy}个字母）

　　YK：表示快速启动型荧光灯（K—为“快速启动”）

　　YS：表示瞬时启动型荧光灯（S—为“瞬时启动”）

　　YG：表示高频荧光灯

　　YDN：表示单端内启动荧光灯

　　YDW：表示单端外启动荧光灯

　　YH：表示环形荧光灯

　　YPZ：表示普通照明用自镇流荧光灯

　　D：电子式（电感式自镇流灯符号省略）

　　注：国外（IEC）表示方法为：PS：预热启动 RS：快速启动，S：热阴极单插脚式瞬时启动。国外产品常用此类符号。

　　2）表示灯的玻管直径的符号

　　用TX表示灯的玻管直径。其中，T：指管型玻管；X：指玻管直径的，为X／8in。

　　例：T12表示玻管直径为12／8英寸。目前，国内型号命名中可直接用公制尺寸表示玻管直径。

　　3）表示灯的色温的符号

　　RR：表示日光色（色温6500K）

　　RZ：表示中性白色（色温5000K）

　　RL：表示冷白色（色温4000K）

　　RB：表示白色（色温3500K）

　　RN：表示暖白色（色温3000K）

　　RD：表示白炽灯色（色温2700K）

　　4）其它符号

　　CE：表示无线电骚扰符合要求。

　　此外，灯管上还会有额定电压和功率等技术参数。

　　示例：

　　1） T8YZ36RR：表示的是管径1in(英寸)，功率36W，日光色普通直管型荧光灯。（如直接用公制尺寸表示玻管直径，上例也可标为YZ36RR26，表示管径为26mm。）

　　2） YK20RN32：表示的是管径32mm，功率20W，暖白色快速启动荧光灯。

　　3） YDN9-2U?RR：表示的是9W2U型日光色单端内启动荧光灯。

　　4） YDW16-2D?RN：表示的16W2D型暖白光单端外启动荧光灯。

　　5） YP220/13-3U?RL?D：表示的220V13W3U型冷白色普通照明因电子式自镇流荧光灯。（螺旋型自镇流灯的结构用S表示，即用S取代3U即可）

　　42． 影响预热式荧光灯寿命的因素有哪些？

　　预热式荧光灯在启动阶段电极所受到的轰击比发光阶段严重得多, 频繁地开关灯，会缩短荧光灯的寿命。灯寿命通常是对每开关一次点燃三小时而言的。每燃点一小时开关一次，灯寿命就要缩短。每开关一次延长燃点时间，寿命就延长；典型的倍率关系是每次开灯燃点6小时可延长寿命25%；燃点12小时可延长寿命60%；若灯连续燃点，其寿命比标准条件时要长1倍以上。

　　另外电压过低或过高，启辉器不合适，温度过低，镇流器不合格或不匹配等因素都会影响灯的寿命。

　　供电电压低或镇流器不合格引起电压变化，都会造成灯管电流变化。1%的电压变化，可以使灯管电流变化1%～2%。灯电流增加1%，寿命缩短1.7%；电流过小，阴极温度过低，电极上的电子粉溅射增大，寿命也要缩短。

　　43．为什么荧光灯管会发黑？

　　荧光灯管内充有汞，随着灯管工作时间的延长，由于汞蒸发后形成的汞斑纹的作用，会沿灯管整个长度产生轻微的黑化，这是一种正常现象。

　　灯管两端由于电极上的电子粉在灯启动和燃点过程中溅射和蒸发的结果，逐渐出现明显的大片扩散形黑斑，即我们常见的灯管两端附近的黑圈。此外，启辉器质量差，不能起辉或导致灯管频繁闪烁，也会加速灯管变黑。当黑斑严重时，表明灯管寿命快要结束了。

　　44．自镇流荧光灯可以用在有调光装置的台灯上吗？

　　自镇流荧光灯是把紧凑型荧光灯管和镇流器（一般用电子镇流器）结合成一个整体，配上螺口或卡口灯头的一体式紧凑型荧光灯。由于它可以直接替换白炽灯使用，而光效比白炽灯高许多倍，寿命也比白炽灯长得多（6年以上）,因此被俗称为“节能灯”。

　　普通自镇流荧光灯不可以直接用在调光装置的台灯上。这是因为台灯上的调光装置是一般根据白炽灯泡的纯阻性负载特点设计的，采用了可控硅移相技术，通过改变白炽灯的工作电流（而不是调节输入电压的幅值）来进行调光。而自镇流荧光灯采用交流电子镇流器，将交流市电先经过整流变为直流，再经电子逆变后将直流变为高頻交流向灯供电。若将自镇流荧光灯用于可调光台灯上，自镇流荧光灯的输入电压将不是连续的正弦交流电压，整流后将得到一个脉动幅度很大的直流，不能保证电子镇流器电子逆变电路的正常工作,造成调光时灯燃点不正常，产生闪烁、熄灭、灯管发黑、寿命缩短等损坏现象。

　　因此，自镇流荧灯要进行调光，需配专用的调光镇流器或调光器。

　　45．荧光灯管为什么越来越细？

　　我们知道，荧光灯是靠灯管内低气压汞蒸气电弧产生的253.7nm紫外线激发荧光粉而发光的。首先,用于荧光灯的荧光粉是卤磷酸钙荧光粉。卤磷酸钙荧光粉在受到波长为185纳米紫外线轰击时会溅射和蒸发，发光效率下降，同时不耐高温，在较高温度下工作会很快失效。而低气压汞蒸气电弧在发出253.7nm紫外线的同时，也产生少量的185nm紫外线。为减缓上述因素造成的荧光粉老化过程，因而采用较粗（直径38mm）玻管制灯，以保证灯光效和光衰不致过快。

　　随着稀土三基色荧光粉的出现，使荧光灯的光效和显色性有了很大提高。由于三基色荧光粉耐185nm紫外线轰击，同时又耐高温，故可能使灯管管径缩小并保证了灯的高光效，于是生产出细管径荧光灯。细管径稀土三基色荧光灯降低了原材料损耗，提高了光效和照明质量，是环保节能的绿色照明产品。

　　原先,标称功率为40W的直管形荧光灯，其玻管的标称直径有38 mm，标注为T12。现T8灯管，其标称功率为36W，管长约1200mm，玻管的标称直径为26mm；而标称功率为28W的直管形荧光灯（管长约1154mm），其玻管的标称直径为16mm，标注为T5。