人造光源的种类's Archiver

类别:照明 来源: idc 装修设计 时间: 2012/2/6 11:18:00




撰文/赵牧桓

  大家都知道爱迪生发明了电灯。其实,爱迪生只是发明了白炽灯的发光原理,这与在他之后发展起来的其他新型光源的发光原理其实并没有多大的关系。因此,依照发光原理的不同,可以将人造光源分成白炽灯(Incandescent)、荧光灯(Fluorescent)、HID、LED、及其他等五大类别。每一种人造光源都有其特性和优缺点。我们日常所说的灯其实是由“灯泡”和“灯具”两大元素所组成(图01)。灯泡主要提供光的原始颜色、强度和角度,灯具则负责将光线有效地反射出来以避免能源的浪费,并进一步通过反射角控制光线的方向和准确度。在这个章节里,我们讨论的范畴将集中在人造光源种类的白炽灯部分。

白炽灯泡(Incandescent Lamps):
  白炽灯泡恐怕是所有灯泡中发光原理最单纯的一个。它主要是通过电流流通到高电阻的灯丝,使灯丝产生热能并进而发亮(图02)。白炽灯泡的寿命以灯丝燃烧至断掉为止。白炽灯泡内部的主要结构分为灯丝、外壳、底座、和填充气体四大部分(图03)。


  1.灯丝(Filament): 一般使用钨丝(Tungsten)作为白炽灯的灯丝,因为钨丝具有高熔点和低挥发度的特性。钨丝因其形体特点,分成直线形(S)、圈形(C)、圈卷形(CC)和平面形(R)。最常用的是圈卷形(CC)。

  2.外壳(Enclosure):白炽灯的外壳以玻璃为主,较常见的类型有A型(Arbitrary,标准型)、F型(Flame,火焰型)、G型(Globular,圆球型)、P型(Pearl,水梨型)、PS型(Pearl Straight,水梨直线型)、PAR型(Parobolic Alumizized Reflector,即镀锌抛物反射器)以及R型(Reflector,反射器)(图04)。其中A型钨丝灯和PS型钨丝灯是普通家庭最常用的灯泡,一般作为泛光照明使用,如家庭日常用的台灯和早期储藏室内的灯。火焰型是古典灯具常用的灯泡。PAR型和R型钨丝灯,因其灯泡本身形状的设计,能够更有效地控制光线的反射和出光率,因此常被用来作为专业照明用的洗墙灯和投射灯。

  值得一提的是,对于PAR型和R型钨丝灯的灯泡,因用途的不同有各种光束角可供选择。如能够给予较平均亮度更大的宽角灯泡(Wide Beam),一般拿来作洗墙之用(Flood);也有能够集中亮度在特定物体上的窄角灯泡(Narrow Beam),一般拿来作为重点照明(Spotlight)之用,其灯泡外壳的玻璃材质有透明、磨砂、涂银色的铅,或加上有颜色的滤镜等形式。透明的外壳因为视线可以直接看到极亮的钨丝,容易造成眩光,因此较少使用。磨砂和在外壳的圆球底端涂上银色的铅,则是避免眩光的不错选择。       

  白炽灯里还有两大重要的灯系,也属于常用灯泡。一种是卤素灯,也称作石英卤灯(Tungsten-Halogen or Quarts),另一种是MR灯泡。严格来说,MR灯泡也是卤素灯的一种,但因其太常用了,所以可以单独视为一类。卤素灯是基本型钨丝灯的改良款,它的发光原理有两大革新:一是因为石英耐高温的特性,将其作为灯泡外壳,二是利用碘和溴等化学卤元素作为内填充气体,让钨丝免于因自身燃烧散落在外壳表面(所以灯泡永久了会发黑),燃烧蒸发的钨元素与卤元素分子相互结合后回流到灯丝,这样可以避免灯丝因为长久使用而产生光衰现象,也可以让灯泡在结束寿命之前一直维持其应有的照度。但卤素灯有几个缺点:一是它在发光时的温度太高而烫手,二是卤素灯不方便调光(因调光后若温度过低,则会阻碍其发光流程),三是平常应避免用手碰触卤素灯,因为手上的油渍沾在石英外壳上会让石英在高热时破裂。卤素灯外形比较扁平细长,常用的有囊型(JC)、单头型(JD)、双头型(J-type)。(图05) 

  MR灯泡是英文Multi-Mirrored Reflector的缩写,从字面意思看是多镜面反射器。它的发光原理是在灯泡的中心放置一个小的卤素灯泡,外壳再包覆许许多多个反射的小镜面用以控制和有效反射出光线。一般好的MR灯泡所使用的是双色反射镜,所以MR灯泡比其他的灯泡有更好的颜色性及更精准的光线控制(图06)。值得注意的是,MR灯泡是属于12 V低伏特的灯,一般有20~75 W的选择,寿命平均在2000~3500个小时。

  3.底座(Base):白炽灯底座的作用主要是固定灯泡以及提供给灯丝电流,主要的材料是铜。常用的底座有两种,一种是旋转锁入式,另一种是双脚固定式。双脚固定式因为可以比较精准地连接,可以减少因为连接不当所产生的过热现象。

  4.填充气体(Filling Gas):白炽灯主要靠的是加热中间的钨丝以产生光亮。钨丝在每次开启时都会逐渐蒸发,而填充气体的作用是减小钨丝的燃烧量以增加灯泡的寿命。40 W以上的白炽灯一般使用氩气和氮气作为内填充气体,40 W以下的白炽灯因为钨丝的挥发较少,因此只要将灯泡抽取成真空状态即可。另一种用于白炽灯的填充气体是卤元素,如前面介绍,用卤元素填充的灯泡称为卤素灯或石英卤灯。

备注
灯泡的型号和计算方式

  白炽灯的型号代码里所出现的数字用来表示灯泡直径的大小。由于这是美国制定的规格,所以一般以英寸(inch)作为标准。其计算方法是以该数字除以8,即可得灯泡的尺寸大小。例如:白炽灯PAR-30,即表示该灯泡为PAR型白炽灯,直径为30/8 inch,也就是9.525 cm (1 inch=2.54 cm)。(图07)   





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