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白炽灯、卤素灯、荧光灯、节能灯、LED灯,你分得清么?


来源:凰家匠选

我们小时候用的那种时间长了会很烫手、经常呼啦一下烧断了灯丝的灯泡,就是白炽灯泡。卤素灯泡(英文:halogen lamp),简称为卤素泡或者卤素灯,又称为钨卤灯泡、石英灯泡,是白炽灯的一个变种。

自从上次写《六岁宝妈选护眼灯的经验谈》分享到妈妈群里后,朋友们纷纷表示帖子内容太少,大家最关心的频闪、蓝光等统统都没说。这个怨我,因为涉及光源和护眼的内容实在太多了,看来要写一个系列才行(笑~)。

接着前面那篇经验谈,如果在照度、色温、照明高度、幅度这些基本的用光条件都差不多的情况下,台灯光源的选择还有什么依据呢?白炽灯、卤素灯、荧光灯、节能灯、LED灯,究竟哪种对孩子的眼睛最好呢?

在买灯之前我曾旁观过很多讨论,大致观点是:

1、白炽灯最好,不过灯泡很难买;

2、卤素灯是白炽灯的升级版,用卤素灯最好;

3、用节能灯泡就可以,只要色温能达标,可是貌似有辐射;

4、用手机照一下LED灯,只要手机屏幕上无闪烁就行。

到自己要给娃买灯的时候,我花了很多时间去搜索各种科普文章技术贴,发现以上观点分别涉及到发光原理、国家政策、频闪、色温、……数了数一次说不完,看来想全部分享,真要写一个系列。当然我不是专业人士,只是一个喜欢较真又爱娃心切的妈妈,如果分享的学习心得和经验里有任何错误,欢迎随时毫不留情地指出。

这次先介绍一下这几种不同的电光源吧。

1、白炽灯

  

白炽灯

白炽灯(incandescent lamp),是将灯丝通电加热到白炽状态,利用热辐射发出可见光的电光源。

我们小时候用的那种时间长了会很烫手、经常呼啦一下烧断了灯丝的灯泡,就是白炽灯泡。

有个家喻户晓的故事:爱迪生为了发明电灯泡,实验999次都失败,人们嘲笑他,他说,我至少知道999种方式是不行的了。

如果爱迪生听到这个故事,可能会这样回应:我没说过这句话。

因为——早在爱迪生之前,英国电技工程师斯旺(j.Swan)从19世纪40年代末即开始进行电灯的研究。经过近30年的努力,斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。1878年12月18日,斯旺试制成功了第一只白炽电泡。

1879年,爱迪生也开始投入对电灯的研究,他认为,延长白炽灯寿命的关键是提高灯泡的真空度和采用耗电少,发光强、且价格便宜耐热材料作灯丝,爱迪生先后试用了1600多种耐热材料,结果都不理想。1879年10月21日的傍晚,爱迪生制成了碳化纤维(即碳丝)白炽灯,率先将电光源送入家庭。爱迪生采用碳化棉线作灯丝,把它放入玻璃球内,再启动气机将球内抽成真空。结果,碳化棉灯丝发出的光明亮而稳定,足足亮了10多个小时(45个小时)。就这样,碳化棉丝白炽灯诞生了,爱迪生为此获得了专利。

之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进和大面积商用。后来的发明家们不断改进白炽灯的材料和工艺,整个白炽灯的发展史是提高灯泡发光效率的历史。

但是,在一百多年的时光里,这种努力并没有达到理想的效果,白炽灯始终无法解决自身的原始缺陷:它所消耗的电能只有不到10%可转化为光能(普通白炽灯只有2%),而其余部分都以热能的形式散失了。同时,灯丝温度越高,钨丝蒸发就越快,使得大多数白炽灯使用寿命都较短。

所以虽然白炽灯拥有很多优点——色光最接近于太阳光色,显色性好,光谱均匀而不突兀——但是对能源的浪费巨大,自2007年初澳大利亚政府率先宣布以立法形式全面淘汰白炽灯开始,先后有十几个国家和地区陆续发布了白炽灯淘汰计划。我国也从2011年起逐步实行淘汰计划,到2016年10月1日起,禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯。

总结:想要用白炽灯作为台灯光源,确实会出现购买困难。

2、卤素灯

卤素灯

卤素灯可以看做是白炽灯的升级版。

卤素灯泡(英文:halogen lamp),简称为卤素泡或者卤素灯,又称为钨卤灯泡、石英灯泡,是白炽灯的一个变种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体,在高温下,升华的钨丝与卤素进行化学作用,冷却后的钨会重新凝固在钨丝上,形成平衡的循环,避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿(几乎是白炽灯的4倍),同时由于灯丝可以工作在更高温度下,从而得到了更高的亮度,更高的色温和更高的发光效率。

作为白炽灯的升级版,卤素灯拥有白炽灯的所有优点:色光最接近于太阳光色,显色性好,光谱均匀而不突兀。但是卤素灯也继承了白炽灯的缺点:寿命短(尽管已经比白炽灯长)、发光效率低(尽管已经比白炽灯高),而且卤素灯由于同样是热辐射光源,点灯中或刚熄灯后,因灯泡温度仍然很高,绝对不可用手去触摸。

另外,白炽灯和卤素灯都有少量紫外线(UV)和红外线(IR)辐射问题。如果要达到理想的护眼色度,必须使用大功率的灯泡,这样红外发热量大又长时间近距离用,容易导致面部皮肤问题,加上紫外线辐射,甚至有可能导致日晒性皮炎等极端情况。所以如果要使用卤素灯作为台灯用光源的话,至少需要有UV保护处理——简单的说就是灯头出光的部分最好有一层磨砂或者部分磨砂且抗UV的玻璃面板。

3、普通荧光灯

  

荧光灯

我们小时候用的那种长长的灯管,就是荧光灯,也叫日光灯。传统型荧光灯即低压汞灯,是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线,从而使荧光粉发出可见光的原理发光,因此它属于低气压弧光放电光源。

普通荧光灯管涂卤素荧光粉,填充氩气、氪氩混合气体。光色为:冷白日光色荧光灯管,暖白日光色荧光灯管。虽然荧光灯相比白炽灯,不会发烫,发光效率高很多,但是这两种光色的荧光灯管,显色性能较低,显色指数R值小于40。远远小于太阳光,显色指数R=100的标准值。观看彩色物体表面颜色,产生色偏。色彩偏青、偏灰,色彩暗淡不鲜艳。这两种荧光灯不属于高效节能电光源,不符合绿色照明技术要求。

一般台灯用光源很少使用普通荧光灯,所以简单略过。

4、节能灯(CFL灯)

  

CFL灯

节能灯这个名字被广泛滥用在除了白炽灯卤素灯以外的电光源上,比如到处可见的用词“LED节能灯”。这里说的节能灯是紧凑型三基色电子荧光灯(国外简称CFL灯),是一种紧凑型、自带镇流器的日光灯。

详细点说,CFL灯是一种单端紧凑型节能荧光灯。这种荧光灯的灯管、镇流器和灯头紧密地联成一体(镇流器放在灯头内),除了破坏性打击,无法把它们拆卸,故被称为“紧凑型”荧光灯。由于无须外加镇流器,驱动电路也在镇流器内,故这种荧光灯也是自镇流荧光灯和内启动荧光灯。整个灯通过E27等灯头直接与供电网连接,可方便地直接取代白炽灯。这种荧光灯大都使用稀土元素三基色荧光粉,因而具有节能功能,所以被称为“节能灯”。

节能灯体积小,比白炽灯节省能源,寿命也比白炽灯长。但是缺点也很明显:作为荧光灯的一种,灯管内添加了汞,在目前没有好的回收机制的情况下,造成的环境污染是不可忽视的。另外节能灯使用的镇流器在产生瞬间高压时,会产生一定的电磁辐射。

作为台灯用光源,CFL灯最关键的问题在于色温和显色性。这个会在后面的系列文里讲。

5、LED灯

LED灯

LED是英文light emitting diode (发光二极管)的缩写。发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。

因为LED灯发热量不高,把电能量尽可能地转化成了光能,所以LED等经常也被称为“LED节能灯”。在购买节能灯的时候,一定要区分清楚LED和CFL这两种完全不同的光源。

同样被称为节能灯,相对于CFL灯,LED灯环保不含汞,可回收再利用,这恐怕是各国大力开发LED灯的一大动力。

LED灯拥有很多优点,放在台灯光源上主要是以下几点:

①绿色环保:眩光小,无辐射,使用中不产生有害物质。

②寿命长、性能稳定,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点。

③多变换:LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下,产生不同的颜色、强度以及色温。——在不同的使用环境和光线背景下,这一点很重要(请参考上一篇《六岁宝妈选护眼灯的经验谈》)。

但是LED灯也有众所周知的缺点:蓝光、频闪问题,这也是众多护眼灯大做文章的地方。

不好意思,这次大家最关心的频闪、蓝光等问题,又没说。下一篇一定一定,后面还会加上色温、显色性两个重要的内容。感谢各位宝妈的信任和鼓励。

系列阅读:

六岁宝妈选护眼灯的经验谈

六岁宝妈选护眼灯的经验谈(二):白炽灯、卤素灯、荧光灯、节能灯、LED灯,你分得清么?

六岁宝妈选护眼灯的经验谈(三)不频闪的台灯就是好台灯么?

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