市面上桌燈種類繁多,不同的燈泡和結構皆影響使用感受,一般來說,可從光源和燈罩來比較各燈種。

                 燈泡是燈的光源,也決定了桌燈本身的光度(間接影響我們眼睛感受的亮度),也決定了燈的耗能和壽命,此外,不同的燈泡也在視覺上造成不同的「演色性」,換言之及為色彩的逼真度。而燈罩的部分則影響眩光等其他光線離開燈泡後造成的問題。

                 本篇針對燈泡的發光原理加以區分為三大類並加以簡述並比較,並闡述幾個 迷思。

      下篇將延伸討論桌燈角度和遮罩對視覺的影響

 

 

燈泡依照發光原理可區分為三大類

 

l   傳統又稱白熾燈鎢絲燈鹵素燈                    

l   放電燈泡俗稱日光燈螢光燈: 一般燈管、螺旋燈管、省電燈泡

l   LED

 

 

一.傳統燈泡

原理:透過燈絲電阻在電流通過下加熱至白熾化而發光

構造:燈泡、燈絲、惰性氣體

(1)   鎢絲燈

       透過電流通過燈絲因燈絲的電阻,將燈絲加熱至白熾化,散發出電磁波,包含可見光的波段和紅外線波段,也就是熱能,然而在燈絲在高溫下容易氧化,加入惰性氣體便是避免高溫下的快速氧化,而儘管鎢絲燈絲熔點極高,在長時間使用下依然會逐漸蒸發導致燈絲變細,最後斷裂,傳統燈泡透過電流流經電阻而轉換成熱和光的效能大概是,九成電能轉為熱能,只有僅剩的一成以我們可見的可見光波段發散,換言之,是個耗能較沒效率的裝置,壽命也較令兩種燈泡短,然其好處是,相較於新型燈泡,其發散的可見光波段較為平均,肉眼所見色澤較為逼真,演色性較佳。

   * 演色性指光源使物品呈現在眼中的逼真程度,數值越高,色澤越真實。

(2)  鹵素燈

       鹵素燈為鎢絲燈的改良,上述鎢絲燈除了高溫氧化和斷裂的問題,汽化的鎢絲也會附著在燈泡表面導致所謂的黑化,降低亮度,透過加入鹵素,在高溫下和汽化的鎢形成鹵化鎢,相較安定而避免黑化,經過燈絲表面時,因為通電的高溫使其分解回鎢和鹵素,形成一個循環。

 

二.螢光燈泡

原理:透過通電,使燈管內水銀蒸氣(可能是其他金屬)電子能階激發,當電子降回原安定狀態時發散出電磁波。(電能-> 化學能-> 電磁波-光)

構造:燈管、安定器、啟動器、管內氣體(氖、氬、水銀蒸氣)

 

(1)   一般直式燈管(日光燈)

                       在發光電管內的電及施加電壓,啟動用氣體(氖及氬)開始放電,產生的放電弧光高文達數千度,使管內金屬蒸發為氣態,與啟動用氣體產生的電子碰撞,金屬原子內電子受激發而發光,不同金屬添加物由於電子的能階差異,釋放不同色澤(波長)的光。此種發光裝置較傳統燈泡更有效率,光度也較亮,而安定器和啟動器的功能在下方的延伸聯結有詳細介紹,整體來說,其效能和壽命比傳統燈泡好,光度也較佳。一般市面常見有T5、T8日光燈。(其他篇會加以敘述)

               近年來,將燈管彎曲為燈泡狀,並把安定器、啟動器結合為一,配合白熾燈燈坐改良連接部分,使其可以直接取代傳統白熾燈泡即為省電燈泡。

(2)   U型、螺旋型燈管(省電燈泡)

                       其構造和原理和一般直式燈管(日光燈)相同,只是透過縮短燈管並改良燈坐部分,使其可取代傳統白熾燈泡,即為所謂省電燈泡。(簡言之就是縮小版的日光燈,相較傳統白熾燈效率更佳因而稱為省電燈泡

 

 

三.LED

原理:請參照LED燈介紹http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%99%BC%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%A5%B5%E7%AE%A1%E7%85%A7%E6%98%8E

構造:串聯之LED燈組

 

                LED為發光二極體之簡稱,其特性和效能大大有異於前兩者,其發光原理可直接參照上述網址,其特性為,壽命和效能都大大超越前兩者,且亦無過熱以及環境污染問題(不含金屬氣體),相對就是售價較高。

 

優劣比較

效能(電能轉換成光的效率): LED > 日光 >省電 >白熾 (傳統)

壽命:LED > 日光/省電 >白熾 (傳統)

功率(W,每秒耗費電能):白熾 > 日光/省電 > LED

價格:LED > 日光/省電 > 白熾

環保:LED完勝

演色性:白熾燈普遍佳,放電燈須看添加物 ( 金屬元素 )

 

                 其實上述的比較只能看出一些事實,依然存在一些爭議和盲點,無庸置疑,傳統的白熾燈,壽命短且高耗電,效能也低,日益遭到淘汰,唯一的優點是演色性普遍不錯;而LED明顯的優勢是,其壽命較前另兩者長壽許多,耗電量低,效能高,更沒有一般日光燈的汙染問題,但是,到底日光燈又或省電燈泡相較LED何者較節能其實有個問題,雖然LED的效能比日光燈佳,但一般來說,LED的光度沒有日光燈和省電燈泡亮,也就是說,LED可能一顆只耗電3W,但一顆LED燈的光度不足(不夠亮),因此LED燈都是多個LED燈泡串聯而成,到底和相同照度的放電燈和者效率較好,就要看放電燈本身的品牌和規格,會有不同的效能和照度。

                 而在省電燈泡和日光燈的部分,雖兩者原理一樣,然一般直式燈管的日光燈效能會較省電燈泡好,其原理在於燈管的直線使電子碰撞和電流的傳導較快速,概念類似車子走高速公路和開山路的油耗概念,省電燈泡的名稱是比較傳統白熾燈而來,這點常被誤解。

                 綜合來說,傳統燈泡已經逐漸不被大眾採納,若要講環保,LED燈絕對是首選,而在桌燈比較中,直式燈管的日光燈其實比螺旋和U型的省電燈泡有更佳效能,至於和LED之間孰優孰劣,就要在購買時比較兩著的功率和照度,在相同照度的基準下比較功率才有意義,而目前市面上廣泛認為效能最好者為T5日光燈,其他普遍的燈泡也有T8和各廠LED燈。

 

延伸資料

各種光源介紹     http://www.chinaelectric.com.tw/light_01.htm

日光燈原理    http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/html.php?html=everydayPhysics/lamp

LED與日光燈  http://www.shs.edu.tw/works/essay/2010/03/2010033108153790.pdf

光學與燈泡比較  http://www.ccut.edu.tw/teachers/wentse/downloads/light.pdf

 

 

 

 

 

 

 

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