工业设计——计算机灯光设计效果 光源的分类

2020-09-29 22:45 1110

光源的分类：

随着技术的发展，光源的种类越来越多，但我们日常生活中常见的光源不外乎几种:自然光、钨丝灯、日光灯、荧光节能灯、LED灯。其中，钨丝灯又包括传统的白炽灯和卤素灯。下面从光谱(光线的成分)、均匀度、稳定性、显示指数、色温、能效等角度来对各类光源进行逐一介绍。

1. 自然光

自然光来自于太阳的照射，并经过环境的反射和漫射进入视野。自然光是热发光，其光谱(光线成分)连续，色温和照度随时间、天气和环境而剧烈变化[1]。对于日常生活来说，自然光无疑是最佳的。

优点:是最环保的光能。其光谱连续、显色指数最高。光线均匀，照射面积极大，通常情况下不会产生对比度很大的阴影。

缺点:光线照度变化范围极大(几个-几万勒克斯)，且极不稳定，随光照角度及天气因素变化极大。过强/过暗的自然光都不利于阅读、写字。此外，自然光中紫外线比较强，但比较容易过滤。

2. 白炽灯

白炽灯是最传统的钨丝灯，历史悠久。其发光原理是:钨丝通电后发热，再发光，所以白炽灯也是热发光，其光谱连续，色温基本恒定，是2700K左右。

优点:光谱连续、最接近于自然光;显色指数高。

缺点:能效最低:白炽灯的能效只有节能灯的1/5，LED灯的1/8左右。热效应比较明显，灯罩的设计要特别注意散热问题。热容量另外白炽灯的钨丝细长，玻璃脆弱，寿命较短。白炽灯有一定的频闪效应[3]，但因其光谱连续，其频闪影响不大，是完全可接受的(全世界用了100多年呢)。

3. 卤素灯

卤素灯本质也是钨丝灯，是传统白炽灯的改进(在灯珠里有卤元素，会形成钨原子的内循环)，其寿命比白炽灯明显延长，能效提高一倍左右，体积更小。卤素灯也是热发光，其光谱连续，色温是2700K左右。

优点:光谱与白炽灯相同，是连续的、最接近于自然光;显色指数高。卤素灯的频闪比白炽灯要小，完全可接受。

缺点:能效虽比白炽灯高，但还是只有节能灯的2/5，LED灯的1/4左右。热效应较明显，灯罩的设计也要注意散热问题。钨丝灯发光点较小，灯罩应采用散光片以使得照射区域光线均匀。

4. 日光灯

传统的日光灯是细长条的荧光灯管，采用电感镇流器和启辉器启动。其色温一般是6500K左右，属冷白色。

优点:能效相对较高;发光点比较大，不易产生对比度强的阴影。

缺点:光谱不连续;显示指数不高，发出的光线有100赫兹的闪烁(即频闪)，且波动深度很大，达55%左右[3]，人眼能觉察得到，易产生眼疲劳，不利于近距离阅读/写字。通常用于公共照明。

5. 节能荧光灯(节能灯)

荧光节能灯是传统日光灯的改进，有U字形的，有细长条的、也有圆管形的。现代的节能灯一般采用三基色荧光灯管，其驱动电路一般采用电子镇流器。其色温一般有2700K(暖白)，4500K(正白)，和6500K(冷白)三类。

优点:能效高;光线比较稳定(频闪很小);显色指数较高，发光点较大，是室内照明比较理想的选择。

缺点:三基色光谱，不太连续;其驱动电路会产生电磁干扰信号(30-50kHz)[3]。

6. LED灯

LED灯是从2010年左右才兴起的，其能效非常高，热效应很小。因其体积小，可以做成各种形状。其驱动电路一般采用电子直流镇流器。其色温比较灵活，但一般分2700K(暖白，模拟白炽灯/卤素灯的色温)，4500K(正白)，和6500K(冷白)三类。

优点:成本低、能效高、光线稳定、体积小;灯具可以做得非常时尚(是很好的卖点)。

缺点:光谱不连续、较窄，其中蓝光成分较强。LED有光衰现象(亮度随时间推移而下降)。发光点较小，灯罩应采用散光片以使得照射区域光线均匀。LED灯的技术在不断的发展，在未来可能与OLED一起成为照明的主流光源。

特别注意:LED灯因为光谱不连续且很窄，一定要避免频闪问题。对于有频闪的LED灯，无论其品牌和价格如何，坚决扔掉。另外，对于儿童使用的LED灯，必须要通过蓝光安全性认证。