揭密各类灯发光原理的面纱

　　从白炽灯到LED，各类灯具都可以发光。这些灯具的发光原理各是什么？我们一起来揭开各类灯发光原理的面纱。

　　1、白炽灯

　　白炽灯通过钨丝加热，利用热辐射发光的光源。从白炽灯的光谱上可以看出，从780nm的近红外开始慢慢递减直到紫色波长380nm左右。

　　普通的白炽灯是把灯丝放到玻璃壳内再安装一个灯头的简单构造。有细钨丝制成的单螺旋灯丝和双螺旋灯丝两种。把钨丝做成螺旋状主要是为了减少钨丝的蒸发，延长寿命。在玻璃壳内充入的气体是气压在不点亮时几乎与点灯时气压相同的氩气和氮气的混合气体，目的还是为了减少灯丝中钨的蒸发。白炽灯的长期失效主要是钨的蒸发所造成（玻璃壳发黑），为了克服这一问题，有了卤素灯的产生。

　　2、卤素灯

　　卤素灯的发光原理和白炽灯一样，只是在填充气体内添加微量卤素元素，是小型高效率的光源。为了克服高温，玻璃材料也改成了石英玻璃或硬质的高硅氧玻璃或铝酸盐玻璃。卤素灯一般灯泡小、功率大，光效也比普通白炽灯高，寿命长。在卤素灯内有循环的化学反应，称为“钨卤循环”。

　　加入卤素后，蒸发出来的钨原子在管壁附件与卤素发生反应，形成卤化钨分子。这种卤化钨分子极易发生蒸发，只要玻璃管壁的温度升高到一定程度就不会附着在管壁上，将通过对流或扩散到达温度高的灯丝附件，分解为钨和卤素蒸气。被分解的钨原子在灯丝温度较低的地方沉积，卤蒸气再于其他钨原子发生重复反应。为了使这种反应能够稳定地发挥作用，玻璃管的温度需要达到250°以上，这也是为什么需要用到石英玻璃的原因。通过钨卤循环就避免了管壁由于钨的蒸发而发黑。

　　白炽灯为什么光效低？主要是由于输入的功率和输出的光之间的损失所造成的，参考下图：

　　现在终于知道为什么白炽灯的光效只有10~20lm/W了。

　　3、荧光灯

　　荧光灯是一种阴级低压汞蒸气放电灯。利用放电产生的紫外线，通过荧光粉转换成可见光的光源。于1938年被美国GE公司的Inman等人实用化。

　　灯丝是使用钨丝双螺旋或三螺旋，在灯丝表面涂有电子发射物质（发射极）。玻璃管内填充的是系统稀有气体如氩，或氪、氖气的混合气体，还有汞齐。玻璃管内壁涂有三基色荧光粉。发光原理为：电子镇流器提供脉冲电压使灯丝预热及灯丝（阴极）上的电子发射材料激活，产生电子。电子与灯管内部汞原子发生碰撞产生紫外光，紫外光通过涂在灯管管壁得荧光粉折射出可见光。

　　荧光灯在各种能力转换过程也是有很多损失的，下面是荧光灯能量分布：

　　看图就明白为什么荧光灯比白炽灯光效高了。

　　由于使用了三基色荧光粉，并且有紫外光成份，所以荧光灯的光谱有很多个细小的尖峰波形。

　　由于荧光灯种类多，使用了很多种荧光粉，其光谱会有很多种类，以上提供的只是普通的类型。