陈超中於立成
[国家灯具质量监督检验中心国家电光源质量监督检验中心（上海）上海时代之光照明电器检测有限公司全国照明电器标准化技术委员会灯具分技术委员会
中国照明学会灯具专业委员会上海 200233]
Chen Chaozhong, Yu Licheng
云海os
China National Luminaire Supervision Testing Center (CLTC), National Center of Supervision & Inspection on Electric Light Source Quality (Shanghai), Shanghai Alpha Lighting Equipment Testing Ltd.（SALT）, Subcommittee 2 on Luminaire of National Technical Committee 224 on lighting of Standardization Administration of China, Luminaries Specialty Committee of China Illuminating Engineering Society, Shanghai, 200233
8300c
摘要：文章分析了白炽灯、荧光灯、HID灯（高压钠灯、高压汞灯、各种金属卤化物灯）、低压钠灯的辐射能量分布和LED光源特性，给出了光源的能量平衡图，从而得出各种光源对应的能量所占的主次关系。根据各种光源的能量分布，阐述了灯具热试验时应关注的被聚光照射的物体的测量点。
关键词：光源；辐射；辐射能量；灯具；热试验；LED灯具
Abstract: By analyzing the radiant energy distributing of incandescent lamp, fluorescent lamp, HID lamp(including high pressure sodium lamp and many kinds of metal halide lamp) and low pressure sodium lamp, the article present the energy balances and energy relationship of lamps, and figure out that we should pay more attention on lighted objects during the luminaires thermal test. Keywords: light source; radiation;radiant energy; luminaries; thermal test; LED luminaires
光是能量的一种形态，这种能量能从一个物体传播到另一个物体，在传播过程中无需任何物体作为媒介。这种能量的传递方式被称为辐射，辐射的含义是指能量从能源出发沿直线向四面八方传播，尽管实际上它并不总是沿直线方向传播的，特别在通过物体时方向会有所改变。有些形式的辐射是由粒子组成的，例如由放射性物质引起的辐射。光一度被认为是粒子束，但后来经实践证明，用波动来描述光的特性更为恰当，光线的方向也就是波传播的方向。约100年前，人们已证实了光的本质是电磁波，后来又搞清了在波长范围极其宽广的电磁波中，
电磁波可见光部分的波长范围约在380nm~780nm之间，在这个范围内的各种波长，都可凭眼睛的颜感觉来加以区别。蓝和紫属于短波，红属于长波，黄和绿处于可见波长范围的中间部分。
波长超过可见光谱的紫和红两端的电磁辐射，分别称为紫外辐射和红外辐射。
光源的辐射能量是指光源辐射出来的光的能量，包括紫外辐射能量、可见光辐射能量和红外辐射能量。辐射以外的能量为非辐射损失，包括传导和对流损失。 一、光源的辐射能量分析
1、白炽灯的能量分析
一些白炽灯的可见光辐射、红外线辐射、传导和对流损失的能量输出见表1。
表1 一些白炽灯的能量输出
能量类型
100W*
(寿命750h)
300W
(寿命1000h)
500W
(寿命1000h)
400W╪
(寿命2000h)
可见光10.0% 11.1% 12.0% 13.7% 红外线┼72.0% 68.7% 70.3% 67.2%
传导和对流18.0% 20.2% 17.7% 19.1% * 螺旋灯丝。
┼主要是近红外线（波长从700nm至5000nm）。
╪卤钨灯。
由表1可以看出，以100W白炽灯为例，可见光辐射能量所占比例为10.0%。
红外线辐射能量所占比例为72.0%。用光的形式辐射出去的能量所占的比例为
82.0%。传导和对流损失占18%。
白炽灯的非辐射损失包括泡壳灯头吸收损失、气体损失和支架等热损失。
真空白炽灯、单螺旋和双螺旋充气白炽灯的可见光辐射、红外线辐射和非辐
射的热损失的能量分配见表2。
表2 白炽灯的能量分配
辐射功率（%）
热损失功率（%） 灯的功率（W ）和种类
可见光
红外线
合计
气体损失支架等 损失
双角钢泡壳灯头吸收损失
合计
5（真空） 6.0 87.0 93.0— 1.5 5.5 7.0 10（真空） 7.1 86.4 93.5— 1.5 5.0 6.5 40（充气，单螺旋） 7.4 63.9 71.320.0 1.6 7.1 28.760（充气，双螺旋） 7.5 73.3 80.813.5 1.2 4.5 19.2100（充气，双螺旋） 10.0
72.0
得到训练82.0
11.5 1.3
5.2
18.0
200（充气，单螺旋）
10.2 67.2 77.4
13.7
1.7 7.2 2
2.6
由表2可以看出，白炽灯的绝大部分功率都变成了红外线辐射，可见光辐射功率所占的比例很小，一般不到10%。红外线辐射占比例为67%~87%。
100W 普通照明灯泡（GLS ）的能量平衡的例子如图1所示。
1. 可见光辐射5W ；
2. 来自灯丝的红外辐射61W ；
3. 灯丝至泡壁的传导和对流损失34W ；
4. 来自泡壳的红外辐射22W ；
5. 总的传导和对流损失12W ；
6. 总的红外辐射83W 。
图1 100W GLS 灯的能量平衡
由图1可以看出，所举的100W GLS 例子而言，可见光辐射仅占5%，红外辐射占83%，传导和对流损失占12%。
总的来说，向前的红外辐射占白炽灯能量的绝大部分，大量能量用于向前的发热，仅小部分能量用于向前的发光。 2、 荧光灯的能量分析
几种典型荧光灯的可见光辐射、红外线辐射和非辐射的热损失的能量平衡见
表3。
表3 几种典型荧光灯的能量平衡
灯的功率（100%）
正柱区功率
紫外辐射
灯种
可见汞 辐射
荧光粉 可见辐射
荧光粉 发热
总紫外辐射
体积和 管壁损失
电极 损失
32W(T8)(高频) 3.4 25.3 39.7*** 65 24.4 7.2 40W(T12) 2.5 22.5 37.5 60 22.5 15 36W(T8) 3.3 24.4 38.1*** 62.5 17.8 16.4
PL9(内径10mm) 3.4
16.1 27.6 43.7 25.3 27.6
SL18(内径10mm) 2.8* 15.6* 34.8** 50.4 29.1 17.7 SL18(高频)
3.2* 16.4* 36.7** 53.1 32.9 10.8
注：*已扣除外壳和灯头等的吸收；
**将上面所说的吸收损失加到这一项中去； ***包含少量的UV-A 辐射。
从表3可以看出，以36W(T8)荧光灯为例，可见光辐射27.7%，红外辐射占38.1%（含少量的紫外辐射），传导和对流损失占34.2%。
36W 、colour 82的荧光灯的能量平衡的例子如图2所示。
1. 电正柱功率30.1W ；
2. 电极热损失5.9W ；
3. 来自放电正柱的可见光1.2W ；
4. 来自放电正柱的紫外辐射22.5W ；
5. 放电正柱的热损失
6.5W ； 6. 来自荧光粉层的可见光辐射8.8W ；
7. 紫外辐射0.2W ；
8. 红外辐射13.5W ；
9. 总的可见光辐射10W ； 10. 红外辐射、传导和对流25.8W 。
图2 36W、colour 82的荧光灯的能量平衡
由图2可以看出，所举的36W 、colour 82的荧光灯例子而言，可见光辐射占27.8%，红外辐射占37.5%，紫外辐射占0.6%，传导和对流损失占34.1%。
总的来说，向前的红外辐射占的比例比白炽灯小得多，差不多为白炽灯的一
半。传导和对流损失占的比例比白炽灯大得多，差不多为白炽灯的一倍。 3、 低压钠灯和HID 灯的能量分析
400W 高压汞灯的总可见光辐射和热损失的能量平衡见表4。
表4 400W 高压汞灯的能量平衡
灯功率400W
正柱功率370W 辐射190W
紫外辐射73W
可见辐射57W
10W-20W 50W-60W 红外辐射
60W
正柱区损耗180W
电表损失 30W
总可见辐射70W-80W 热损失320W-330W
从表4可以看出，400W 高压汞灯，可见光辐射占17.5%-20%，红外辐射占15%，热损失占80%-82.5%。
100W 超高性能光源的可见光辐射、红外辐射、传导和对流损失等的能量平衡见表5。
表5 100W UHP 灯的能量平衡
输入功率100W二节滑轨
电极损耗24W 辐射65W 辐射12W 传导到基点12W 传导和 对流损失
11W
紫外6W 可见25W 红外34W 从表5可以看出，100W UHP 灯，可见光辐射占25%，红外辐射占34%，传导和对流损失占11%。
400W 高压钠灯的可见光辐射、红外辐射、电极损失、气体热损失和吸收的能量平衡见表6。
表6 400W 高压钠灯的能量平衡
400W 高压钠灯
DD LM0558
电极
损失
红外辐射
气体热损失和吸收可见辐射V s
η (lm/W)
R a
T c (K)
标准型(Δλ=10nm, p Xe =4kPa ) 6% 25%38%31%0.57120 23 2000高压氙型(Δλ=10nm, p Xe =40kPa )
6% 26%32%36%0.57140 29 2000白光型(Δλ=45nm, p Xe =4kPa ) 6% 30%33%31%0.3472 85 2400Ne-Ar 型(Δλ=10nm, Ne99.7%-Ar0.3%, p Ne-Ar =4kPa )
6% 20%
49%
25%
0.57
98 23 2000
从表6可以看出，各种类型的400W 高压钠灯，可见光辐射占25%-36%，
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