常用光源有哪些類型？常用光源的光學(xué)特性有哪些？

常用光源有哪些類型？我們平常接觸的光源可以分為兩類，一類是自然光，一類是人造光。人造光源一般也稱照明光源，常見的種類有白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、金屬鹵化物燈和LED燈。那么，常用光源的光學(xué)特性有哪些？本文對(duì)常見光源的類型及其光學(xué)特征作了介紹，對(duì)光源知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！

常用光源有哪些類型？

1.白熾燈

普通白熾燈的基本由燈絲、支架、引線、燈殼和燈頭幾部分組成，現(xiàn)在大部分白熾燈泡內(nèi)都充氬、氮或氬-氦混合氣體，只有少數(shù)小功率燈泡是真空的。白熾燈是根據(jù)熱輻射原理制成的，通常是靠電能將燈絲加熱至白熾而發(fā)光。燈絲在將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾耐瑫r(shí)，還要產(chǎn)生大量的紅外輻射和少量的紫外輻射。白熾燈的關(guān)鍵在于燈絲材料的特點(diǎn)。通常燈絲材料需滿足熔點(diǎn)高，蒸發(fā)率小，可見輻射選擇性好，電阻率適合，加工容易等優(yōu)點(diǎn)。由于白熾燈使用方便，輻射光譜連續(xù)，顯色性好，因此它是目前應(yīng)用最廣的一種光源，在攝影，家居，舞臺(tái)照明，醫(yī)療保健等諸多領(lǐng)域發(fā)揮效用。

但是其光效低，很難小型化成為制約其發(fā)展的重要因素。

2.鹵鎢燈

即為填充氣體內(nèi)含有部分鹵族元素或鹵化物的充氣白熾燈。鹵鎢循環(huán)的過(guò)程是這樣的：在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下，從燈絲蒸發(fā)出來(lái)的鎢在泡壁區(qū)域內(nèi)與鹵鎢反應(yīng)，形成揮發(fā)性的鹵鎢化合物。由于泡壁溫度足夠高（250°C），鹵鎢化合物呈氣態(tài)，當(dāng)鹵鎢化合物擴(kuò)散到較熱的燈絲周圍區(qū)域時(shí)又分化為鹵素和鎢。釋放出來(lái)的鎢部分回到燈絲上，而鹵素繼續(xù)參與循環(huán)過(guò)程。照明鹵鎢燈燈絲的工作溫度范圍為2400-3250℃，光效在15-351m/W之間變化，壽命也得到相應(yīng)延長(zhǎng)。

3.熒光燈

主要用放電產(chǎn)生的紫外輻射激發(fā)熒光粉而發(fā)光的放電燈稱為熒光燈。熒光燈主要是一種低壓汞蒸氣弧光放電燈，其光性能主要取決于燈管的幾何尺寸即長(zhǎng)度和直徑，填充氣體種類和壓強(qiáng)，涂敷熒光粉以及制造工藝。熒光燈色溫分為：

暖色調(diào)系列：如/29，/827，/830，/927，/930等，能塑造溫暖輝煌，縮小距離空間，給人一種輕松和舒適的照明感覺。在使用時(shí)，一般與白熾燈混用，不適合與自然光混合使用。

中間色調(diào)系列：如/33，/835，/840，/927，/940等，中性色彩在使用時(shí)，明亮的白色光可與自然光完滿結(jié)合，一般用于有自然光照射或需要較冷色調(diào)氣氛的空間。

冷色調(diào)系列：如/54，/850，/865，/950，/965等，能塑造寧?kù)o冷清，增大距離空間，給人以活潑的照明感覺，在使用時(shí)，一般用于顏色比較或特別強(qiáng)調(diào)冷色效果的場(chǎng)所。

4.金屬鹵化物燈

金鹵燈是交流電源工作的，在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產(chǎn)生電弧放電發(fā)光的放電燈。它的主要特性和優(yōu)點(diǎn)有：

超高光效：可達(dá)100lm/w

日光色：色溫接近6000K

高顯色性：顯色指數(shù)>90

可用于產(chǎn)生液晶投影器的光源，利用極間距通過(guò)電流所形成的電子束與氣體分子碰撞，激發(fā)產(chǎn)生光線，其優(yōu)點(diǎn)為色溫高、使用壽命長(zhǎng)與光效率高，缺點(diǎn)是需要電力的瓦數(shù)高；目前金屬鹵化物的點(diǎn)燈方式可分為三：交流點(diǎn)燈、直流點(diǎn)燈和高頻點(diǎn)燈。

5.LED燈

LED即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓時(shí)，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。

LED燈泡由一個(gè)玻璃或塑料外殼、一個(gè)或多個(gè)LED、整流電路、燈頭構(gòu)成。由于二極管是使用直流電（DC）驅(qū)動(dòng)，所以LED燈泡內(nèi)通常設(shè)有電路，以將日常使用的交流電（AC）轉(zhuǎn)為直流電，以供電給泡內(nèi)的LED。此外，高溫會(huì)損壞LED，故LED燈泡一般會(huì)配以散熱片等散熱配件。LED燈泡配有燈頭（例如，螺旋式、卡口式或雙引腳式），以便裝在燈座上。

常用光源的光學(xué)特性介紹：

1.光通量

光通量的定義是計(jì)量光源被人眼所觀察時(shí)呈現(xiàn)的光功率，光通量的單位為lm（流明）。其表達(dá)式：

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

2.發(fā)光效率

光源的發(fā)光效率：CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）定義光源發(fā)出的光通量與耗費(fèi)電功率之比值稱之為該光源的發(fā)光效率。公式如下：

我們?nèi)粘Ｉ钪?，常見光源的發(fā)光效率如下表所示：

3.發(fā)光強(qiáng)度

發(fā)光強(qiáng)度的定義是在給定方向上的單位立體角內(nèi)光源所發(fā)出的光通量，發(fā)光強(qiáng)度的單位為cd（坎德拉）。其表達(dá)式如下：

4.光照度

光照度的定義是單位面元上光源照射的光通量，其單位為lx（勒克斯）。其表達(dá)式為：

對(duì)于點(diǎn)光源，若在某一方向上的發(fā)光強(qiáng)度為I，那么在該方向上離開光源的距離為r處的照度E=I/r2，即照度與離開光源的距離平方成反比。

5.光亮度

光亮度的定義是光源在垂直其輻射傳輸方向上單位面積單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，其單位為cd/m2。其表達(dá)式為：

6.光視效能

光視效能的定義是目視引起刺激的光通量與光源發(fā)出的輻射通量之比，其單位為lm/W。其表達(dá)式為：

其中，V=K/Km為光視效率，量綱為1。在照明工程中，通常希望光源有高的光視效能，當(dāng)然還要考慮到光的顏色。下表給出了常見光源的光視效能。

在光源以上眾多的光學(xué)特性中，光度量中最基本的單位是發(fā)光強(qiáng)度——坎德拉（Candela），記作cd，它是國(guó)際單位制中7個(gè)基本單位之一。

LED光源相比于傳統(tǒng)光源有什么優(yōu)勢(shì)？

1.LED光源節(jié)能環(huán)保

一般來(lái)說(shuō)，在相同的工作強(qiáng)度下，LED光源與相同光效的白熾燈相比節(jié)能效果大概要高出百分之八十左右，與相同光效的節(jié)能燈相比，其節(jié)能效果也要高出百分之五十左右，由此可以看出，LED光源的節(jié)能效果非常明顯。在能源壓力如此巨大的今天，LED光源必然會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源成為新一代的光源寵兒。同時(shí)，與傳統(tǒng)的照明燈具相比，LED燈具有較高的光率，而且不像傳統(tǒng)光源會(huì)帶來(lái)汞、鈉等有害環(huán)境的物質(zhì)。

2.LED光源響應(yīng)速度快且壽命長(zhǎng)

LED光源最常見的用途是作為汽車的信號(hào)燈，而能作為汽車信號(hào)燈的光源必須具備響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，不然很容易造成交通事故。同時(shí)LED光源的使用壽命可以達(dá)到五萬(wàn)小時(shí)到十萬(wàn)小時(shí)之間，這么長(zhǎng)的使用壽命一般的傳統(tǒng)光源是無(wú)法達(dá)到的，按平均壽命水平看 LED 光源的壽命大概是傳統(tǒng)照明燈壽命的 10 倍左右。

3.LED光源顯色性好且應(yīng)用靈活

通過(guò)對(duì)LED光源與傳統(tǒng)光源發(fā)出的光的屬性分析，可以看出LED光源發(fā)出的光更加的漂亮，光源的顯色性能非常好，而且顏色也更加純正、豐富。另外，LED光源能夠以紅色、藍(lán)色、綠色等為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際情況的需要，采用一定的技術(shù)設(shè)置出多種不同樣式的圖案來(lái)，而且光的效果及亮度可以隨需要進(jìn)行調(diào)整。這也是 LED 光源被大量的作為舞臺(tái)光源的一個(gè)很重要的原因。