光源有几种类型?常用人造光源有什么优缺点?

2024-06-19

我们把能发光的物体称为光源,光源可以分为两种,一种是自然光,如太阳、月亮等,另一种是人造光源,如蜡烛、白炽灯等,人造光在我们日常生活中的使用非常的广泛。本为对几种常用人造光源的类型及LED光源的参数做了介绍。

人造光源

光源的分类:

光源的种类有两种:自然光源和人造光源。

1.自然光源

常见的自然光源就是太阳,太阳不借助任何帮助,仅仅靠自身燃烧燃料就可以达到发光发热的程度,除了太阳以外,还有自然界中比较常见的光源还有水母、萤火虫发出的光、闪电等,这种自然光源都是以或多或少的物理作用,或者是化学作用开始自身发光。其中人类制作的钨丝灯泡,虽然外壳是人造的,但是钨丝燃烧发光属于自然光。

2.人造光源

从古老的火柴到现代的LED照明灯,再到平时我们接触的一切电子产品,都是属于人造光源的范围,较普遍的就是指照明光源,由于人造光源需要能源,因此相比自然光源来说造价更高。


常用人造光源的优缺点:

按照明光源进行细分,平时生活中比较常见的有四种灯:白炽灯、节能灯、金属卤素灯、LED 灯(发光二极管),这些灯在使用上各有优缺点。

1.白炽灯

优点:光源小、具有种类极多的灯罩形式;通用性大,彩色品种多、具有定向、散射、漫射等多种形式;能用于加强物体立体感、白炽灯的色光接近于太阳光色。

缺点:不环保,使用白炽灯的时候有95%的电能都耗费在了加热上,只有5%的电能才是真正转换成能见的光;发热温度高,热蒸发快、寿命较短(1000小时)、红外线成份高、易受震动影响、色温低,带黄色。

2.金属卤素灯(卤钨灯)

优点:简单、成本低廉、亮度容易调整和控制、显色性好。

缺点:使用寿命短、发光效率低,灯丝在长时间高温下易发生熔断,故障率偏高。

3.荧光灯

优点:节能,荧光灯所消耗的电能约60%可以转换为紫外光,其他的能量则转换为热能。一般紫外光转换为可见光的效率约为40%。因此日光灯的效率约为60%x40%=24%——大约为相同功率钨丝电灯的两倍。

缺点:会产生光衰,荧光灯显色性比不上白炽灯;灯光有闪烁现象,对视力有一定影响;此外,生产过程中和使用废弃后有汞污染。

4.节能灯

优点:光效高,是普通白炽灯的5倍多,节能效果明显;寿命长,是普通灯泡的8倍左右;且体积小,使用方便。

缺点:会产生光衰;显色性较低,白炽灯及卤素灯演色性为100,表现完美;节能灯显色性大多在80至 90之间,低显色的光源不但看东西颜色不漂亮,也对健康及视力有害。

5.LED灯

优点:LED灯具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点,起初是应用于室外装饰,工程照明,现在逐渐发展到家用照明。

缺点:价格贵,需要恒流驱动,散热处理不好容易光衰。光效比较低,颜色会有缺失,在赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种波段中LED灯的蓝、绿波段比较少,因此在显示事物颜色时就会有缺失。


LED光源的参数:

1.光通量(Luminous Flux)

光通量是指 LED 光源释放的总光功率,单位为流明(lm)。光通量反映了LED光源的亮度。通常情况下,光通量越大,LED光源的亮度越高。

2.光照度(Illuminance)

光照度是指单位面积上接收到的光通量,单位为勒克斯(Lux,lx)。光照度与光源的光通量和距离有关,通常情况下,光照度越高,表示光源的亮度越高。

3.发光效率(Luminous Efficacy)

发光效率是指LED光源单位功率下产生的光通量,单位为流明/(lm/W)。发光效率越高,表示LED光源具有更高的能量利用率。

4.色温(Color Temperature)

色温是指LED光源的光谱分布,用来描述光的颜色,单位为开尔文(Kelvin,K)。色温越高,光源呈现的颜色越接近蓝色;色温越低,光源呈现的颜色越接近黄色。

5.显色指数(Color Rendering Index)

显色指数是指LED光源对物体颜色的还原能力。显色指数的取值范围为0-100,数值越高表示光源的还原能力越好。

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