关键词：光源 显色性 光效 色温 平均寿命一、光源介绍根据发光原理不同，各种电光源的分类如图1.1所示。下面对各种主要光源的结构、类型、特性和应用予以简要介绍。
图1 有代表性的各种电光源的分类1、热辐射光源是通过热辐射原理发光的光源有白炽灯和卤钨灯两种。
1.1 白炽灯是根据热辐射原理制成的，它靠电流加热灯丝至白炽而发光。工作在钨的熔点（3653K）的白炽灯，如果没有热导和对流的损失，则理论上的光效可以达到53lm/W,实际白炽灯的光效远比此值低，以额定寿命1000h的普通照明白炽灯为例，其光效为8-21.5lm/W,白炽灯的光效之所以这样低，主要是由于它的大部分能量变成红外辐射，可见光辐射所占的比例很小，一般不到10%.随着时间的推移，白炽灯灯丝中的钨蒸发附着灯泡壁上，灯泡黑化，光效更差。白炽灯的灯丝有钨丝制成，由于钨有正的电阻特性，在工作温度时的电阻是冷电阻的12-16倍，因此在使用大批量白炽灯时，灯要分批启动。白炽灯的优点是可以进行调光，没有限制。
1.2 卤钨灯是在普通的白炽灯的填充气体中添加卤素气体，高温下灯丝中的钨蒸发游离，卤原子与其发生反应，生成卤化钨，灯丝附近的卤化钨又受热分解，还原成钨存储在灯丝上，不断地化合、分解，有效防止灯泡黑化，提高光效。卤钨灯分为市电型和低电压型。市电型的卤钨灯直接在市电电压下工作，这类卤钨灯有单端、双端和双泡壳之分；MR型卤钨灯是低电压卤钨灯的代表。卤钨灯的光效与相应的普通白炽灯相比高出很多，由于卤钨灯中的钨卤循环有效地制止了灯泡发黑，因此卤钨灯在寿命期内的光效几乎没有什么变化。一般照明用的卤钨灯的色温为2800-3200K,显色性指数Ra可以达到100.卤钨灯也可以进行调光，但过分调光会导致灯泡发黑，影响光效。
2、气体放电光源按发光物质分为金属类：①汞灯，它又分低压汞灯（又称荧光灯、日光灯）、高压汞灯（简称荧光高压汞灯）2种；②钠灯,它又分低压钠灯、高压钠灯（普通型高压钠灯和高显色高压钠灯）2种。惰性气体类：氙灯；汞氙灯。金属卤化物类：钠铊铟灯；镝灯。气体放电光源按照气压等级分为高气压发光光源和低气压发光光源。
2.1 荧光灯具有光效高、使用寿命长等优点，其光效为白炽灯的3~4倍，尤其是在普通荧光灯内改用稀土三基色荧光粉的荧光灯，光效达85lm/W,显色指数可达85,在目前国际上被认为是较理想的室内新光源。将它制成直径为26mm（T8）、16mm（T5）的细管径荧光灯，耗电仅为白炽灯的1/6,节电80%以上。T5型荧光灯属高科技节能产品，是21世纪荧光灯的发展方向。紧凑型荧光灯由于节电率高，安装、使用方便而成为直接替代白炽灯的首选产品。
2.2 钠灯是高效节能光源，分高压钠灯和低压钠灯两种，光效为白炽灯的8~10倍，为高压汞灯的2~2.5倍，是金属卤化物灯的1.2~1.5倍.它的寿命可达1~2万h,电能至光能的转换率可达30%.这种光源不但具有光效高、光色柔和、寿命长、节能效果显著等优点，而且还具有透雾能力强、照明清晰的特征。低压钠灯发光效率更高达200lm/w,由于它的显色指数太低，限制了它的使用。
2.3 金属卤化物灯具有光色好、光效高、寿命长、尺寸小、性能稳定等优点。陶瓷金属卤化物灯代表了高强度气体放电灯的发展方向，前景广阔。
3、电致发光光源主要由高频无极灯和发光二极管（LED灯）。
3.1 高频无极灯和金属卤化物灯相比，由于较低的眩光而可见度高。目前较多的是LVD感应无极荧光灯和微波硫灯。以LVD感应无极荧光灯为代表，相对传统的光源有以下一些主要优点：
1.长寿命：LVD感应无极荧光灯因为没有电极，所以不存在由于电极消耗而造成灯寿命终止的可能，因此它有寿命超长，通常可使用10~15年以上。
2.优良的光性能：LVD感应无极荧光灯可以同时达到好的光效和显色性能，光效可以达到80lm/w以上，显色指数也能达到80以上，色温范围广泛，色彩可以调节，可以满足各种场合的绿色照明工程的需求。
3.可调光：LVD感应无极荧光灯有良好的调光性能，具备在其额定功率的30%到100%范围内，它都能稳定工作的良好调光性能，在节约能源同时,也能减少光污染现象 .
4.降低Hg污染：由于LVD感应无极荧光灯内是使用汞齐，不是直接充入液体汞，这就极大地降低了生产过程中的汞污染，而且它的超长工作寿命,使实际应用的汞消耗量和废弃光源数量都较荧光灯大大减少，从而有效地降低了对环境的汞污染。
5、瞬时的启动和再启动：LVD感应无极荧光灯启动位相从E放电到H放电在电磁感应灯中仅需几个微秒，因此灯的启动和再启动时间非常短。
6、无闪烁：LVD感应无极荧光灯 光源采用了高频（230KHz）电子镇流器来驱动，因此不会产生眼睛可以感受到的闪烁。
7、其他优点：LVD感应无极荧光灯具有高功率因数，电磁干扰低以及造型新颖美观等其他优点。
3.2 LED-发光二极管 是一种将电能直接转换为光能的半导体电致发光（EL）器件。和传统的光源相比，LED作为一种新型的半导体光源,其特点表现在以下几个方面：
1、寿命长：LED的使用寿命可以长达100000小时，虽然无极放电灯的寿命可以达到60000小时，但是整灯的寿命受制于电路中的电子元件和微波振荡管的寿命，因此在维护和换灯困难的场合，使用LED作为光源，可以大大降低维护费用。
2、启动时间短：LED的响应时间只需要几十纳秒，相对于传统光源的几十秒或者几十分钟来讲，不可同日而语。
3、结构牢固：LED是采用环氧树脂封装的半导体发光的固体光源，其结构不包含玻璃、灯丝等易损坏的部件，是一种实心的固体结构，其受冲击和耐震性很高。
4、功耗低：LED功耗低，是一种节能光源，光效方面还有较大的上升空间。
5、其他：LED发光体接近点光源，利于对灯具的设计，应用前景广阔。
二、几种照明光源主要性能比较表2-1
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光源种类
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白炽灯
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卤钨灯
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低压汞灯
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高压汞灯
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高压钠灯
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低压钠灯
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金属
卤化物灯 |
无极荧光灯
﹡ |
LED﹡
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额定功率范围(W)
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10-1500
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20-5000
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4-200
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50-1000
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35-1000
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18-180
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35-3500
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4-200
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2-12
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光效(lm/w)①
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6.5-25
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14-30
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44-100
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32-55
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64-140
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100-200
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52-130
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60-100
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15-60
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平均寿命(h)
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1000-2000
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1500-2000
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5000-15000
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1000-2000
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12000-24000
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2000-3000
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300-10000
|
60000
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100000
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一般显色指数Ra
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95-99
|
95-99
|
70-95
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30-40
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23-85
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60-90
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70-95
|
80-95
|
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相关色温
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2400-2900
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2800-3300
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2500-6500
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5500
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1900-2800
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3000-6500
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5000-6500
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4000-8000
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启动稳定时间(min)
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瞬时
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1-4s
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4-8
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4-8
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7-15
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4-10
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瞬时
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||
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再启动时间(min)
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瞬时
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5-10
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10-15
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＞5
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10-15
|
瞬时
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|||
|
闪烁
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不明显
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明显
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不明显
|
明显
|
不明显
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||||
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表面亮度②
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大
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较大
|
大
|
较大
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|||||
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所需附件
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无
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镇流器
|
镇流器
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镇流器/触发器
|
镇流器
|
镇流器/触发器
|
镇流器
|
镇流器
|
|
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耐震性能
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较差
|
好
|
好
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较好
|
好
|
好
|
好
|
很好
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注：﹡表示该光源的主要特性还在进一步探索研究中：①光效为不含镇流器消耗时的数据；②发光体的平均亮度。
表2-1中可看出光效较高的有高压钠灯、低压钠灯以及金属卤化物灯和荧光灯等；显色性较好的有白炽灯、卤钨灯、荧光灯、金属卤化物灯等；寿命长的有高压汞灯、高压钠灯、无极灯和LED等；耐震性能方面，LED最好。
三、道路照明对光源的要求道路照明对光源的要求一般为发光效率高，使用寿命长，寿命周期的一致性好，有较好的显色性和适当的亮度。
道路照明目的是在夜间为车辆驾驶者及路边行人提供良好的视觉环境，达到保障夜间交通安全，提高交通运输效率，方便人民生活。根据最近研究表明，合理的夜间道路照明至少可以降低30%的城市道路交通事故率、45%的乡村道路交通事故率和30%的高速公路交通事故率【1,2】。另外，合理的道路照明还能提高交通诱导性，从而提高道路的利用率，降低犯罪率，对提高环境的舒适度以及美化城市也有重要意义。依据城市道路照明的不同功能要求，对各种道路照明作简单分析如下：
1、城市主干道路城市主干道路照明以功能性与景观形象的提升为目的，照明方式以功能照明为主装饰照明为辅的原则。光源光色易采用高色温如冷白色，给人们带来现代、新鲜和醒目的视觉感受，显色性要求高。
2、高速路高速路车流量大，车速高，全封闭或高架，无非机动车道，机动车道设置中央隔离带，道路使用者类型比较单一，以功能性照明为主，禁止装饰照明、动态照明。在光色与光源类型的选择上应尽量使用节能高效并具有良好的视觉功效的光源。
3、历史文化街、步行商业街历史文化街在一些历史文化名城尤为重要。交通特点是步行流量大，道路照明应着重考虑以人为本，突出传统历史文化。充分体现历史文化街区文化内涵。步行商业街是人们购物消费的地方，道路照明应烘托出繁华、热闹而浓厚的商业氛围，对购物者形成心里诱导。光色可采用暖白色、冷白色、中性白等高显色性的白色调。灯具风格强调具有艺术人文特色，能良好的体现当地文化底蕴。
4、商业性交通干道由于道路两侧商业发达，有多处大型的购物、餐饮、娱乐场所，具有较充足的步行空间，机动车和非机动车的停车场，车流与人流的交互程度远高于一般交通性干道，行人流量大，行为活动复杂，视觉信息的需求量大，对显色性和视觉舒适度的需求也必然上升到新的高度。因此，高显色照明光源是推荐的最佳照明方式，搭配不同的色温来营造不同的环境气氛。
5、交通、货运干道交通干道是连接城市内各区的主要道路，为贯穿全市或组团之间的交通服务，担负对外交通功能，车流量大，车速较高，道路使用者类型比较单一，以货运机动车为主，此类道路以功能性照明为重点，光源采用节能高效产品，但对显色性和光色要求不高。
6、交通支路交通支路主要承担短距离交通，非机动车和进出街区的机动车通行，道路使用者以行人，非机动车为主，照明方式采用常规照明，装饰与照明相结合。光源的选择范围比较广，应在一定照明水平的基础上，注重装饰性和艺术性。
因此，在选择道路照明光源时，要考虑历史人文和地域特点，根据不同道路照明的不同要求，以人为本，因路制宜，合理分析，采用相应的光源使道路照明达到安全舒适、眩光少、光污染少、节约电能、美化环境的要求。
四、道路照明的发展趋势道路照明的发展趋势为绿色照明，即合理选用电光源，按照国家城市道路照明设计标准和规定，通过选用高效照明器、采用照明节电装置以提高照明用电的效率，使相同照度水平上的耗电量最低，达到最大限度的节约照明用电之目的。高效节电新光源的主要优点在于：一是发光效率高，以热能形式损失的能量小，发热量低；二是显色性好，在获得同等视觉效果的情况下，可以减少电耗。新兴的第三、四代光源比较好地符合这些要求，在未来的日子里，随着无极灯和LED的发展日趋成熟，新兴的光源会越来越多地应用于道路照明中。
参考文献[1]陈大华，道路照明及其国际推荐标准，中国照明电器，2000年第11期[2]李景色，机动和人行交通道路照明的建议，照明工程学报，Vol.15（3）[3]周太明，宋贤杰等，《高校照明系统设计指南》，复旦大学出版社，2004.6[4]许楠，新世纪的城市道路照明规划，城市照明规划，Vol.2（9）[5]黄彦，道路照明设计中非功能性照明的讨论，灯与照明，Vol.28（2）[6]朱绍龙，视觉与夜间道路照明，灯与照明，2001年第5期[7]陈仲林，城市道路照明标准研究，中国照明电器，2002年第5期[8]胡培生，高纪昌等，《道路照明与供电》，原子能出版社，1997.3