从光源的辐射能量分析看灯具热试验的关注点

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，可见光波仅占了极小的部分。

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，都可凭眼睛的颜色感觉来加以区别。蓝色和紫色属于短波，红色属于长波，黄色和绿色处于可见波长范围的中间部分。

波长超过可见光谱的紫色和红色两端的电磁辐射，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

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。

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。

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。

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。

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%，红外辐射占20%-30%。

500W钠-铊-铟灯和高压汞灯的可见光辐射、红外辐射、非辐射等的能量平衡见表7。

从表7可以看出：500W钠-铊-铟灯，可见光辐射占24%，红外辐射占30.2%，紫外辐射占8.8%，非辐射部分占37%;500W高压汞灯，可见光辐射占14.6%，红外辐射占15%，紫外辐射占22.4%，吸收辐射占22%，非辐射部分占22%。

400W钠-铊-铟灯的可见光辐射、红外辐射、紫外辐射、非辐射的能量平衡见表8。

从表8可以看出：400W钠-铊-铟灯，可见光辐射占23.9%，红外辐射占37.0%，紫外辐射占3.1%，非辐射部分占36%;400W高压汞灯，可见光辐射占15.2%，红外辐射占14.3%，紫外辐射占1.8%，非辐射部分68.7%。

400W透明玻壳的高压汞灯的能量平衡的例子如图3所示。

1. 放电正柱功率360W; 2. 电极热损失40W; 3. 可见光辐射50W;

3. 来自放电正柱的紫外辐射90W; 5. 来自放电正柱的红外辐射60W;

6. 放电正柱的热损失160W; 7. 紫外辐射10W; 8. 红外辐射80W;

9. 总的红外辐射260W; 10. 传导和对流80W。

图3 400W透明玻壳的高压汞灯的能量平衡

从图3可以看出，400W透明玻壳的高压汞灯，可见光辐射占12.5%，紫外辐射占2.5%，红外辐射占65%，传导和对流占20%。

400W涂荧光粉玻壳的高压汞灯的能量平衡的例子如图4所示。

1. 放电正柱功率370W; 2. 电极热损失30W; 3. 来自放电正柱的可见光辐射59W;