5.1 照明光源

5.1.1白炽灯

1．白炽灯的结构

白炽灯泡可分成普通插口式和螺口式。普通的白炽灯的基本结构由灯丝、支架、引线、泡壳和灯头等几部分组成。如图5-1所示。

① 泡壳：由密封的玻璃壳制成，分透明、白色半透明、彩色三种。

② 灯丝：灯丝是灯泡的发光体，由耐高热的钨丝制成。钨丝的熔点可高达 3410℃，而且在高温时有较高的机械强度，也比较容易加工制成细丝。但钨和其他许多金属一样，在高温时会很快发生强烈的氧化作用而烧断。所以，灯丝必须工作在高度真空中并充有与钨不起氧化作用的惰性气体（氩、氮或氩氮混合气体）。为了提高钨丝的坚韧性，防止高温工作时变形，通常还在钨中加入微量氧化物，如氧化硅、氧化铝等。

2．白炽灯的特性

① 电压特性：白炽灯在电源电压发生变化时，灯丝温度、电阻、电流、电功率、光通量、效率及寿命等也相应地发生变化。

②白炽灯的发光效率：白炽灯的大部分功率都变成红外线，转化为热量散发出去，其发光效率很低，最多只有10%左右。

③ 灯泡寿命：灯丝用至断裂为止所点燃的时间，或者是光通量下降到规定的光效时总共点燃的时间，称为有效寿命。目前，我国规定白炽灯泡的平均寿命为1000h。

3．白炽灯的优缺点

（1）白炽灯的优点

① 显色性好：用白炽灯照明时颜色失真很小，显色指数可达 95～97。它很适合在要求有良好辨色条件的场合下（如美术馆、商品橱窗等）的照明。

② 色温很低：白炽灯偏红黄，色温为2700～2900K，在低照度照明时会使人感到舒适。所以白炽灯很适合卧室、客厅等生活居室照明。

③ 启动性能好：白炽灯点燃后，灯的光输出很快达到额定值，不需要启动时间。这对生活照明和应急照明是非常重要的，是白炽灯的最大优点之一。

④ 外形美观：白炽灯的外形可按需要做成各种样子，其美观的外形还可用于装饰照明和艺术照明。

⑤ 体积小，成本低：白炽灯的发光体尺寸可以做得很小，使灯的结构紧凑，造价低廉。

（2）白炽灯的缺点

①发光效率低：白炽灯的发光效率只有8～15lm/W，比荧光灯低。

② 寿命短：白炽灯的寿命只有1000h，比荧光灯寿命短。

③ 耗电多：在同样的照度情况下，白炽灯比荧光灯耗电多，电费高。

5.1.2 日光灯

日光灯（荧光灯）是利用气体放电原理制成的。气体放电可以产生光。日光灯是由灯管、镇流器、启辉器及为了提高功率因数而配套使用的电容器组成的。

日光灯管是一支细长的圆形玻璃管，内壁涂白色荧光粉，不同配方的荧光粉，能发不同颜色的光线。灯管两端分别装有灯头和钨丝，灯丝两端分别与两根金属插脚连接，以便于与220V电源相接。

日光灯管的规格以额定功率表示，分为4W、6W、8W、15W、20W、40W、100W。日光灯发光必须满足两个条件：其一，灯丝必须预热达到辐射电子的状态；其二，灯丝两端加上一定的高压。镇流器结构由线圈套在铁芯上构成。它与灯串联，在电路中起稳流作用，产生800～1500V的反电势。

启辉器由辉光放电管（氖泡）、电容器和一个起保护作用的罩壳（铝或塑料）构成。充入氖气的小玻璃泡里装有一对电极（触片），其中一个是固定的静触片，另一个是双金属片制成的U形触片。启辉器的作用相当于一个自动开关。

电容器的作用是减弱触点断开时产生的电火花。它与镇流器组成振荡器，可以延迟预热时间，有利于日光灯的启辉。

5.1.3高压水银灯

高压水银灯又叫做高压汞灯，分为外镇流式和自镇流式，如图5-2所示。高压水银灯具有省电、耐振、寿命长、发光强等优点，因而常用于道路、广场和施工现场中。

5.1.4 碘钨灯

碘钨灯是卤素（氟、氯、溴、碘）循环白炽灯的一种。它的发光效率高，寿命比普通白炽灯高一倍以上。其结构如图5-3所示。

5.1.5高压钠灯

高压钠灯的结构如图5-4所示。

5.1.6 金属卤化物灯

金属卤化物灯包括钠、铊-铟灯泡。钠、铊-铟灯泡的结构如图5-5所示。它是气体放电灯的一种。如果选择几种不同的金属元素，按照一定的配比，可以获得不同颜色的光源。