关键词：光源；辐射；辐射能量；灯具；热试验；LED灯具
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
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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。 |
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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
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灯的功率（W）和种类 |
辐射功率（%） |
热损失功率（%） |
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可见光 |
红外线 |
合计 |
气体 损失 |
支架等 损失 |
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 |
71.3 |
20.0 |
1.6 |
7.1 |
28.7 |
|
60（充气，双螺旋） |
7.5 |
73.3 |
80.8 |
13.5 |
1.2 |
4.5 |
19.2 |
|
100（充气，双螺旋） |
10.0 |
72.0 |
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 |
22.6 |
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。
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表3 几种典型荧光灯的能量平衡 |
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灯种 |
灯的功率（100%） |
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正柱区功率 |
体积和 管壁损失 |
电极 损失 |
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可见汞 辐射 |
紫外辐射 |
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荧光粉 可见辐射 |
荧光粉 发热 |
总紫外 辐射 |
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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 |
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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。 |
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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。
