常用光源有哪些類型？常用光源的光學特性有哪些？

常用光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)有哪些類型？我們平常接觸的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)可以分為兩類，一(yi)類是自然光(guang)(guang)(guang)(guang)，一(yi)類是人造光(guang)(guang)(guang)(guang)。人造光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)一(yi)般也(ye)稱(cheng)照明光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，常見的(de)種類有白(bai)熾燈、鹵鎢燈、熒光(guang)(guang)(guang)(guang)燈、金(jin)屬(shu)鹵化物燈和LED燈。那么，常用光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)特(te)性有哪些？本文對(dui)常見光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)類型及(ji)其光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)特(te)征作了介紹，對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)知識感興趣(qu)的(de)朋友可以了解一(yi)下！

常用光源有哪些類型？

1.白熾燈

普通(tong)(tong)白(bai)熾(chi)燈(deng)的(de)(de)基本由燈(deng)絲(si)(si)、支架、引線(xian)、燈(deng)殼和燈(deng)頭幾(ji)部(bu)分(fen)組成，現在(zai)(zai)大部(bu)分(fen)白(bai)熾(chi)燈(deng)泡內都充氬、氮或(huo)氬-氦混(hun)合氣(qi)體，只有少數(shu)小(xiao)功率燈(deng)泡是(shi)真空(kong)的(de)(de)。白(bai)熾(chi)燈(deng)是(shi)根據熱輻(fu)(fu)(fu)射(she)原理制(zhi)成的(de)(de)，通(tong)(tong)常是(shi)靠電能將燈(deng)絲(si)(si)加熱至白(bai)熾(chi)而(er)發光(guang)。燈(deng)絲(si)(si)在(zai)(zai)將電能轉變為可見(jian)光(guang)的(de)(de)同時，還要產生大量(liang)的(de)(de)紅外(wai)輻(fu)(fu)(fu)射(she)和少量(liang)的(de)(de)紫外(wai)輻(fu)(fu)(fu)射(she)。白(bai)熾(chi)燈(deng)的(de)(de)關鍵在(zai)(zai)于燈(deng)絲(si)(si)材(cai)(cai)料的(de)(de)特點。通(tong)(tong)常燈(deng)絲(si)(si)材(cai)(cai)料需滿(man)足(zu)熔點高，蒸發率小(xiao)，可見(jian)輻(fu)(fu)(fu)射(she)選擇性好，電阻率適合，加工(gong)容易等優點。由于白(bai)熾(chi)燈(deng)使用(yong)方便，輻(fu)(fu)(fu)射(she)光(guang)譜連續，顯色(se)性好，因此(ci)它是(shi)目前應用(yong)最廣的(de)(de)一種光(guang)源，在(zai)(zai)攝影，家居(ju)，舞臺照明，醫療保健等諸多領域(yu)發揮效用(yong)。

但是其光效低，很難(nan)小型化成(cheng)為制(zhi)約其發展的重要因(yin)素。

2.鹵鎢燈

即為(wei)填充(chong)氣(qi)體內(nei)含有部分(fen)(fen)鹵(lu)(lu)族元素(su)(su)或鹵(lu)(lu)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)充(chong)氣(qi)白熾(chi)燈(deng)。鹵(lu)(lu)鎢(wu)(wu)循環的(de)(de)(de)過程是這樣的(de)(de)(de)：在適當的(de)(de)(de)溫度條件下(xia)，從燈(deng)絲(si)蒸(zheng)發出來(lai)的(de)(de)(de)鎢(wu)(wu)在泡壁區域內(nei)與(yu)鹵(lu)(lu)鎢(wu)(wu)反應，形(xing)成(cheng)揮發性的(de)(de)(de)鹵(lu)(lu)鎢(wu)(wu)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)。由(you)于(yu)泡壁溫度足夠高（250°C），鹵(lu)(lu)鎢(wu)(wu)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)呈氣(qi)態，當鹵(lu)(lu)鎢(wu)(wu)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)擴散(san)到(dao)較(jiao)熱的(de)(de)(de)燈(deng)絲(si)周圍(wei)區域時又分(fen)(fen)化(hua)(hua)為(wei)鹵(lu)(lu)素(su)(su)和鎢(wu)(wu)。釋放(fang)出來(lai)的(de)(de)(de)鎢(wu)(wu)部分(fen)(fen)回到(dao)燈(deng)絲(si)上，而鹵(lu)(lu)素(su)(su)繼續參與(yu)循環過程。照明鹵(lu)(lu)鎢(wu)(wu)燈(deng)燈(deng)絲(si)的(de)(de)(de)工作溫度范圍(wei)為(wei)2400-3250℃，光效在15-351m/W之間變化(hua)(hua)，壽命(ming)也得到(dao)相應延長(chang)。

3.熒光燈

主(zhu)要(yao)用放電(dian)產生的(de)(de)(de)紫外輻射(she)激發熒(ying)(ying)光粉(fen)而發光的(de)(de)(de)放電(dian)燈(deng)稱為(wei)熒(ying)(ying)光燈(deng)。熒(ying)(ying)光燈(deng)主(zhu)要(yao)是(shi)一(yi)種低壓汞蒸氣(qi)弧光放電(dian)燈(deng)，其光性能主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)于燈(deng)管的(de)(de)(de)幾何尺寸(cun)即(ji)長(chang)度和(he)直徑，填充氣(qi)體(ti)種類和(he)壓強(qiang)，涂(tu)敷熒(ying)(ying)光粉(fen)以及制造工藝。熒(ying)(ying)光燈(deng)色溫(wen)分為(wei)：

暖色調系列(lie)：如/29，/827，/830，/927，/930等，能塑造溫暖輝煌(huang)，縮小距離空間，給人一種輕(qing)松(song)和舒適(shi)的照明感覺。在使用(yong)時，一般(ban)與(yu)白熾燈混用(yong)，不適(shi)合(he)與(yu)自然光混合(he)使用(yong)。

中(zhong)間色(se)(se)調系列(lie)：如/33，/835，/840，/927，/940等，中(zhong)性色(se)(se)彩在使用時，明亮(liang)的白色(se)(se)光(guang)可與自然(ran)光(guang)完滿結合，一般(ban)用于有自然(ran)光(guang)照射或(huo)需(xu)要較(jiao)冷色(se)(se)調氣(qi)氛的空間。

冷(leng)色調系列：如/54，/850，/865，/950，/965等(deng)，能(neng)塑造寧靜冷(leng)清，增大距離空(kong)間，給(gei)人以活潑的照明感覺，在使用時，一般用于(yu)顏色比較(jiao)或(huo)特別強(qiang)調冷(leng)色效果的場所。

4.金屬鹵化物燈

金(jin)鹵(lu)(lu)燈(deng)是交流電(dian)源工作的(de)，在汞和稀有金(jin)屬的(de)鹵(lu)(lu)化(hua)物(wu)混合蒸氣中產生電(dian)弧放(fang)電(dian)發光的(de)放(fang)電(dian)燈(deng)。它(ta)的(de)主(zhu)要特性和優點有：

超高光(guang)效(xiao)：可(ke)達100lm/w

日光色(se)：色(se)溫接近(jin)6000K

高顯色性(xing)：顯色指數(shu)>90

可用于產生液晶投影(ying)器(qi)的(de)(de)光源，利用極間距通過(guo)電流所形成的(de)(de)電子束(shu)與氣(qi)體分子碰撞，激發產生光線，其優點(dian)(dian)為色溫高、使用壽(shou)命(ming)長與光效率高，缺(que)點(dian)(dian)是(shi)需要電力(li)的(de)(de)瓦數高；目前金(jin)屬(shu)鹵化物的(de)(de)點(dian)(dian)燈方式可分為三：交流點(dian)(dian)燈、直流點(dian)(dian)燈和(he)高頻點(dian)(dian)燈。

5.LED燈

LED即發光(guang)(guang)二極管，是一種半(ban)(ban)導體固體發光(guang)(guang)器件。它利用固體半(ban)(ban)導體芯片作(zuo)為(wei)發光(guang)(guang)材(cai)料，當(dang)兩端加上正向(xiang)電壓時(shi)，半(ban)(ban)導體中的載(zai)流子發生(sheng)復合(he)引起光(guang)(guang)子發射(she)而產生(sheng)光(guang)(guang)。

LED燈(deng)泡(pao)(pao)由一(yi)個玻璃或(huo)(huo)塑料外殼、一(yi)個或(huo)(huo)多(duo)個LED、整流電(dian)(dian)路(lu)、燈(deng)頭構成。由于二極(ji)管是使用直流電(dian)(dian)（DC）驅動，所以LED燈(deng)泡(pao)(pao)內通常設有電(dian)(dian)路(lu)，以將日常使用的(de)交流電(dian)(dian)（AC）轉為直流電(dian)(dian)，以供電(dian)(dian)給泡(pao)(pao)內的(de)LED。此(ci)外，高(gao)溫會損壞LED，故LED燈(deng)泡(pao)(pao)一(yi)般會配(pei)以散(san)熱(re)片等散(san)熱(re)配(pei)件(jian)。LED燈(deng)泡(pao)(pao)配(pei)有燈(deng)頭（例如，螺旋式(shi)、卡口(kou)式(shi)或(huo)(huo)雙引腳式(shi)），以便裝(zhuang)在燈(deng)座上。

常用光源的光學特性介紹：

1.光通量

光通量(liang)(liang)的(de)(de)定義(yi)是計量(liang)(liang)光源(yuan)被人(ren)眼所觀察時(shi)呈現(xian)的(de)(de)光功率，光通量(liang)(liang)的(de)(de)單位(wei)為lm（流(liu)明(ming)）。其表達式：

其中Фv（λ）為光通量(liang)，Фe（λ）為輻射(she)通量(liang)，V（λ）為視覺函數，Km=683lm/W。

2.發光效率

光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)發光(guang)效率：CIE（國際照(zhao)明委員會）定義(yi)光(guang)源(yuan)(yuan)發出的(de)(de)光(guang)通量與耗費電功(gong)率之比值(zhi)稱之為(wei)該光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)發光(guang)效率。公式如下(xia)：

我們日常生活中，常見光源(yuan)的(de)發光效率如下(xia)表所示：

3.發光強度

發光強(qiang)度的(de)定義是在給定方向上的(de)單位(wei)立體角(jiao)內(nei)光源所發出的(de)光通量，發光強(qiang)度的(de)單位(wei)為cd（坎德拉）。其(qi)表達式如下(xia)：

4.光照度

光(guang)照度的定義是單(dan)位面元(yuan)上光(guang)源照射的光(guang)通(tong)量，其單(dan)位為lx（勒克斯）。其表達式為：

對于點光(guang)(guang)源(yuan)，若在某一方(fang)向上(shang)的(de)發光(guang)(guang)強度為I，那么(me)在該方(fang)向上(shang)離(li)開光(guang)(guang)源(yuan)的(de)距離(li)為r處的(de)照度E=I/r2，即照度與離(li)開光(guang)(guang)源(yuan)的(de)距離(li)平方(fang)成反比。

5.光亮度

光(guang)亮度(du)的定義是光(guang)源(yuan)在(zai)垂直其(qi)輻射(she)傳輸方向(xiang)上單(dan)位面積(ji)單(dan)位立體(ti)角內發出(chu)的光(guang)通量，其(qi)單(dan)位為(wei)cd/m2。其(qi)表達式為(wei)：

6.光視效能

光(guang)視(shi)效能的定義是目視(shi)引起刺激(ji)的光(guang)通量(liang)(liang)與光(guang)源發出(chu)的輻射通量(liang)(liang)之比，其(qi)單位為(wei)lm/W。其(qi)表達式為(wei)：

其(qi)中，V=K/Km為(wei)光視效率，量(liang)綱為(wei)1。在照(zhao)明(ming)工程中，通常(chang)希望光源有高的光視效能，當然還要(yao)考慮(lv)到(dao)光的顏色。下表給出了常(chang)見光源的光視效能。

在(zai)光源以上眾多的光學特性中，光度量中最基(ji)本的單位(wei)是發光強度——坎德拉(la)（Candela），記作cd，它是國際單位(wei)制中7個基(ji)本單位(wei)之(zhi)一。

LED光源相比于傳統光源有什么優勢？

1.LED光源節能環保

一(yi)般來說，在相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)工作(zuo)強度下，LED光(guang)源與相(xiang)(xiang)同光(guang)效的(de)(de)(de)白熾燈相(xiang)(xiang)比節(jie)(jie)能(neng)效果大概要高(gao)出百(bai)(bai)分之(zhi)八(ba)十左(zuo)右，與相(xiang)(xiang)同光(guang)效的(de)(de)(de)節(jie)(jie)能(neng)燈相(xiang)(xiang)比，其節(jie)(jie)能(neng)效果也要高(gao)出百(bai)(bai)分之(zhi)五十左(zuo)右，由此可(ke)以看出，LED光(guang)源的(de)(de)(de)節(jie)(jie)能(neng)效果非常明(ming)顯。在能(neng)源壓力如(ru)此巨大的(de)(de)(de)今(jin)天(tian)，LED光(guang)源必然會代(dai)替(ti)傳統(tong)光(guang)源成為新一(yi)代(dai)的(de)(de)(de)光(guang)源寵兒。同時(shi)，與傳統(tong)的(de)(de)(de)照明(ming)燈具(ju)(ju)相(xiang)(xiang)比，LED燈具(ju)(ju)有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)光(guang)率，而(er)且不像傳統(tong)光(guang)源會帶來汞、鈉等有害環境的(de)(de)(de)物(wu)質。

2.LED光源響應速度快且壽命長

LED光(guang)源最(zui)常見(jian)的(de)(de)用途是(shi)作為汽車的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)燈(deng)(deng)，而能作為汽車信(xin)(xin)號(hao)燈(deng)(deng)的(de)(de)光(guang)源必須(xu)具備響應速度(du)快的(de)(de)特點(dian)，不然(ran)很容易造成(cheng)交通事故。同時(shi)LED光(guang)源的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命可(ke)以達到(dao)五萬小時(shi)到(dao)十萬小時(shi)之間(jian)，這么長的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命一般的(de)(de)傳統(tong)光(guang)源是(shi)無法(fa)達到(dao)的(de)(de)，按平均壽(shou)命水平看 LED 光(guang)源的(de)(de)壽(shou)命大概(gai)是(shi)傳統(tong)照明燈(deng)(deng)壽(shou)命的(de)(de) 10 倍左(zuo)右。

3.LED光源顯色性好且應用靈活

通過對LED光(guang)源(yuan)與傳統光(guang)源(yuan)發出的(de)(de)(de)光(guang)的(de)(de)(de)屬性分析(xi)，可(ke)以(yi)(yi)看出LED光(guang)源(yuan)發出的(de)(de)(de)光(guang)更(geng)加的(de)(de)(de)漂亮，光(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)顯(xian)色性能(neng)非常好，而且顏色也(ye)更(geng)加純正、豐富。另外，LED光(guang)源(yuan)能(neng)夠(gou)以(yi)(yi)紅色、藍色、綠色等為基礎，根據(ju)實際情況的(de)(de)(de)需要，采用一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)技術設置出多種(zhong)不同樣式的(de)(de)(de)圖案來，而且光(guang)的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)及亮度可(ke)以(yi)(yi)隨需要進行(xing)調整。這也(ye)是 LED 光(guang)源(yuan)被大量的(de)(de)(de)作為舞臺光(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個很重要的(de)(de)(de)原因(yin)。