一、電燈的發(fā)展概況
1、一百多年前，由英國(guó)人J.W.斯旺（1878年）和美國(guó)人T.A.愛迪生（1879年）發(fā)明了白熾燈，其發(fā)光原理是利用電能把燈絲加熱到白熾狀態(tài)產(chǎn)生可見光。
2、1901年，美國(guó)人P.庫(kù)珀-休伊特發(fā)明了熒光燈，其發(fā)光原理是利用電能將汞蒸汽電離產(chǎn)生紫外光，再由紫外光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生可見光。此后，陸續(xù)發(fā)明了很多以此為基礎(chǔ)的各種氣體放電燈。
3、通過多年來(lái)的技術(shù)改進(jìn)，近20年來(lái)新研發(fā)的電子節(jié)能燈繼承熒光燈的上述優(yōu)點(diǎn)，而且更加小型化，易于使用和安裝。
4、上世紀(jì)70年代后期，單色發(fā)光二極管（LED）生產(chǎn)問世，引起世界轟動(dòng)，這種固態(tài)光源具有超長(zhǎng)壽命、節(jié)約電能、易于控制光污染、運(yùn)行可靠性高、發(fā)光色彩純正、光色豐富多彩、可控性好、重量輕盈、結(jié)構(gòu)緊湊、供電簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是人類自從懂得電光源照明技術(shù)以來(lái)首次出現(xiàn)的集多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一身的固體電光源。
二、熱輻射光源
利用物體通電加熱至高溫時(shí)輻射發(fā)光原理制成。這類燈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在燈泡額定電壓與電源電壓相同的情況下即可使用。常用的有：
1、白熾燈 內(nèi)裝鎢質(zhì)燈絲，發(fā)光效率為10～15流／瓦，色溫2800開左右，顯色性好，額定壽命為1000小時(shí)，中國(guó)已有由220伏15瓦到220伏1000瓦不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。燈頭形式有螺口式和卡口式兩種。常用于室內(nèi)一般照明，還可用于照度要求較低的室外照明。反射型白熾燈的光束定向發(fā)射，光能利用率高，一般用于櫥窗、展覽館和需要聚光照明的場(chǎng)所。
2、鹵鎢燈 內(nèi)裝鎢質(zhì)燈絲，并充以一定量的碘和溴或它們的化合物。鹵鎢燈利用鹵鎢循環(huán)化學(xué)反應(yīng)原理，大大減少了鎢絲的蒸發(fā)和燈泡發(fā)黑程度。鹵鎢燈的發(fā)光效率和額定壽命都比白熾燈高。鹵鎢燈常做成管狀，尺寸小,功率為300～1000瓦，色溫為2800～2900開，顯色性好，額定壽命約1500小時(shí)，光通量穩(wěn)定。多用于室內(nèi)外大面積照明。
3、由于以上熱輻射光源把電能轉(zhuǎn)換成可見光的利用率不足5%，也就是說95%的電能變成熱量白白浪費(fèi)了，所以白熾燈、鹵鎢燈這類熱輻射光源屬于重點(diǎn)淘汰的光源，我們應(yīng)盡量減少這些光源的使用量。
三、氣體放電光源
利用電流通過氣體時(shí)發(fā)光的原理制成。這類燈發(fā)光效率高，壽命長(zhǎng)，光色品種多。常用的有：
1、熒光燈 是良好的室內(nèi)照明光源，發(fā)光效率大大高于白熾燈,一般為30～60流／瓦,光效高的可達(dá)80流／瓦。熒光燈的光色有日光色、冷白色和暖白色三種。高顯色熒光燈是采用三基色熒光粉，顯色指數(shù)可達(dá)80以上，壽命為1500～5000小時(shí)。在使用時(shí)應(yīng)配備相應(yīng)的鎮(zhèn)流器和啟輝器。高顯色熒光燈多用于顯色要求高的印染廠、印刷廠、商場(chǎng)和電視演播室的照明。直管形熒光燈的功率從6瓦到40瓦，*高可達(dá)125瓦。這種燈*適宜用于建筑大廳、大型商店和精密加工車間照明。為改善照明性能，可采用異形熒光燈（如環(huán)形熒光燈）作光源。近年來(lái)在室內(nèi)照明中還廣泛使用新創(chuàng)制的體積小、光效高的緊湊型節(jié)能熒光燈。
2、高強(qiáng)度氣體放電燈 高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等的總稱。這類燈功率大，發(fā)光效率高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。大部分用作道路、廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等處的室外照明，也用于中、高頂棚的工廠、體育館、禮堂和大型商場(chǎng)的室內(nèi)照明。
?、俑邏汗療簦喊晒飧邏汗療艉妥枣?zhèn)流高壓汞燈，功率由50瓦到1000瓦，發(fā)光效率為40～50流／瓦，顯色指數(shù)40～45，額定壽命5000小時(shí)。
?、诮饘冫u化物燈：類似高壓汞燈，在發(fā)光管中增添金屬鹵化物,因此發(fā)光效率提高到60～100流／瓦，顯色指數(shù)提高到60～85，額定壽命為7000～10000小時(shí)。
?、鄹邏衡c燈：高壓鈉蒸氣放電燈,發(fā)光呈金白色,發(fā)光效率高達(dá)90～140流／瓦，色溫為2000開左右,顯色性差,顯色指數(shù)為20～25，額定壽命為12000小時(shí)，功率為35～1000瓦。
3、低壓鈉燈 低壓鈉蒸氣放電燈，發(fā)光呈純黃色，發(fā)光效率高達(dá)130～175流／瓦,功率為18～200瓦，顯色性差，宜用于道路照明。
4、以上氣體放電光源是我們目前使用量*多、性價(jià)比*高的電光源，尤其是使用電子鎮(zhèn)流器的氣體放電光源，節(jié)電效果更是顯著，應(yīng)大力推供應(yīng)用。
四、LED節(jié)能燈，綠色照明新寵兒
上世紀(jì)70年代后期，單色發(fā)光二極管（LED）生產(chǎn)問世，引起世界轟動(dòng)，這種固態(tài)光源具有超長(zhǎng)壽命、節(jié)約電能、易于控制光污染、運(yùn)行可靠性高、發(fā)光色彩純正、光色豐富多彩、可控性好、重量輕盈、結(jié)構(gòu)緊湊、供電簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是人類自從懂得電光源照明技術(shù)以來(lái)首次出現(xiàn)的集多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一身的固體電光源。
在傳統(tǒng)光源中，白熾燈和鹵鎢燈的發(fā)光效率（光源的重要指標(biāo)）為12-24lm/W，平均數(shù)15lm/W；高效率熒光燈和HID燈的發(fā)光效率為50-120lm/W，平均約為75lm/W。這些光源的缺點(diǎn)是僅把一小部分電能轉(zhuǎn)變成可見光。隨著LED技術(shù)的迅猛發(fā)展，2004年底，LED白光的發(fā)光效率只有60lm/W左右；而到了2006年底，LED白光的發(fā)光效率超過了80lm/W；到目前為止，LED白光的發(fā)光效率已超過100lm/W，甚至*先進(jìn)的白光LED可達(dá)到130lm/W，是2004年底指標(biāo)的二倍多。由于LED光源發(fā)光效率及光利用率高的特點(diǎn)，在同樣照明效果的情況下，LED照明產(chǎn)品耗電量是白熾燈泡的1/8、HID燈和熒光燈管的1/2。
據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，2006年中國(guó)的發(fā)電量達(dá)到28,344億千瓦時(shí)，2006年中國(guó)照明用電量約為3,400億千瓦時(shí)以上，接近等于全國(guó)發(fā)電量的12%，幾乎為3.5座我國(guó)*大的三峽大型水力發(fā)電站的發(fā)電量。在北美、歐洲及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，照明消耗約占整個(gè)電力消耗的20%。由于照明用電的猛增以及發(fā)電能源消耗的加劇，將使全球的供電勢(shì)態(tài)和環(huán)境與生態(tài)保護(hù)的現(xiàn)狀日益嚴(yán)峻。因LED光源節(jié)能效果顯著，美國(guó)、日本等國(guó)家和臺(tái)灣地區(qū)對(duì)LED照明效益進(jìn)行了預(yù)測(cè)，美國(guó)55%白熾燈及55%的日光燈將被LED取代，每年節(jié)省350億美元電費(fèi)，每年減少7.55億噸二氧化碳排放量；日本100%白熾燈換成LED，可減少1-2座核電廠發(fā)電量，每年節(jié)省10億公升以上的原油消耗；臺(tái)灣地區(qū)25%白熾燈及100%的日光燈被白光LED取代，每年節(jié)省110億度電。
隨著LED光源發(fā)光效率的提升，熱阻和一系列材料與工藝等技術(shù)的突破，以及LED照明系統(tǒng)二次光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得一些對(duì)照明功能要求較高的空間和場(chǎng)合，以目前的LED照明產(chǎn)品完全可以替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品到達(dá)同樣的照明效果，例如隧道照明、道路照明、室內(nèi)照明等功能性照明。LED功能照明產(chǎn)品以LED路燈、LED隧道燈、LED日光燈管為例，相比傳統(tǒng)高壓鈉燈、鹵素?zé)簟晒鉄簦ㄈ展鉄簦┕艿日彰鳟a(chǎn)品，有以下優(yōu)勢(shì)：
■壽命長(zhǎng)：能使用3萬(wàn)小時(shí)以上，是傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的5倍；
■光效高、顯色好：發(fā)光效率100lm，光譜窄，顯色性好，對(duì)顏色呈現(xiàn)眞實(shí)，更便于物體的識(shí)別；
■安裝簡(jiǎn)便：無(wú)需整流器等配件，直接將燈安裝于燈具接上、或者將光源嵌套原有燈殼；
■發(fā)熱量?。合奶鞙囟瓤刂圃?0度以內(nèi)，可采用被動(dòng)散熱方式；
■維護(hù)成本低：相對(duì)于傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，LED照明產(chǎn)品維護(hù)成本極低，可采用模塊化一體設(shè)計(jì)，局部故障不影響整個(gè)燈具的正常工作；
■節(jié)能效果好：相對(duì)于傳統(tǒng)照明產(chǎn)品能節(jié)能50%以上；
■安全性高：安全電壓（低壓）驅(qū)動(dòng)，發(fā)光穩(wěn)定、無(wú)頻閃及紫外線傷害；
■快速響應(yīng)：LED發(fā)光管響應(yīng)時(shí)間很短，能按要求保證多個(gè)光源之間或一個(gè)光源不同區(qū)域之間的工作切換，采用專用電源給LED光源供電時(shí)，達(dá)到*大照度的時(shí)間小于10ms；
■無(wú)光污染：LED光源定向發(fā)光的特性便于控制光的分布（配光設(shè)計(jì)），保證理想的照明效果，同時(shí)消除了LED的眩光并極大提升LED光能利用率、消除光污染；
■光損低：燈具一體化設(shè)計(jì)，避免了光的重復(fù)浪費(fèi)；
■色溫可調(diào)：能滿足不同應(yīng)用對(duì)色溫的需求，使觀察者倍感舒適；
■綠色環(huán)抱：不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒有任何污染；
LED照明產(chǎn)品越來(lái)越得到發(fā)達(dá)國(guó)家政府和企業(yè)的重視，其應(yīng)用和普及的范圍正在被不斷地?cái)U(kuò)大。如今，能源和資源的短缺成為制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，環(huán)保的需求日益迫切。LED照明產(chǎn)品作為新一代“綠色照明產(chǎn)品”逐步深入人心，其高效、節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明應(yīng)用中尤為凸顯。展望未來(lái)幾年，LED照明產(chǎn)品將會(huì)應(yīng)用于更廣闊的照明領(lǐng)域，并與太陽(yáng)能、風(fēng)能等“綠色能源”相結(jié)合，更有效地解決區(qū)域能源危機(jī)和環(huán)境問題，成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)力。
五、照明設(shè)計(jì)中光源類型的選用
（一） 無(wú)特殊要求，應(yīng)盡量選用高光效的氣體放電燈，當(dāng)使用白熾燈時(shí)，功率不應(yīng)超過100W。
?。ǘ? 較低矮房間（4~4.5m以下）宜用熒光燈，更高的場(chǎng)所宜用HID燈。
?。ㄈ? 熒光燈以直管燈為主，需要時(shí)（如裝飾）可用單端和自鎮(zhèn)流熒光燈（緊湊型）；直管熒光燈光效更高，壽命長(zhǎng)，質(zhì)量較穩(wěn)定；而自鎮(zhèn)流熒光燈的優(yōu)勢(shì)是大多使用稀土三基色粉，多配用電子鎮(zhèn)流器。
?。ㄋ模? 用HID燈應(yīng)選用金鹵燈、高壓鈉燈，一般不用汞燈。金鹵燈以較好的顯色性和光譜特性，比高壓鈉燈更優(yōu)越，在多數(shù)場(chǎng)所，具有更佳視覺效果。
?。ㄎ澹? 近年新出現(xiàn)的陶瓷內(nèi)管金鹵燈比石英管金鹵燈具有更高光效（高20%），更耐高溫，顯色性更好（Ra達(dá)82~85），光譜較連續(xù)，色溫穩(wěn)定，有隔紫外線效果。陶瓷金鹵燈的優(yōu)異性能是發(fā)展方向。
（六） 美國(guó)*新研制的脈沖啟動(dòng)型（Pulse Start）金鹵燈，比普通美式金鹵燈提高光效15~20%，延長(zhǎng)壽命50%，改善了光通維持率，配電感鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器即可啟動(dòng)，我國(guó)已有源光亞明公司等三家引進(jìn)生產(chǎn)。
?。ㄆ撸? 選用金鹵燈應(yīng)注意不同系列產(chǎn)品，主要有兩大類：一是習(xí)慣稱為美式金鹵燈，即按美標(biāo)的鈧鈉燈，我國(guó)已引進(jìn)10條生產(chǎn)線，主要是這類產(chǎn)品；二是歐式金鹵燈，有飛利浦的鈉鉈銦燈和歐司朗的金鹵燈。兩類均可用，各有特點(diǎn)，但必須注意其啟動(dòng)性能不同，配套電器附件不同。
?。ò耍? 直管熒光燈的管徑趨向小型，有利于提高光效，節(jié)省了制燈材料，特別是降低了汞和熒光粉用量，從T12到T8到T5，當(dāng)前主要目標(biāo)是用T8取代T12，進(jìn)一步再用T5；管徑小便于使用稀土三基色粉，從而使Ra更高（85），光效提高了15%~20%，光衰小，壽命更長(zhǎng)（達(dá)12000h），用汞量少80%，更符合節(jié)能、環(huán)保要求。
