关于光源的各种概念

直观鉴别节能灯光效高低的简便方法

一、概述

节能灯光效高低，是其技术参数中主要的一项。特别是节能灯有效视觉光效的高低，更是节能灯技术品质优劣的决定性因素之一。现阶段的节能灯，不同产品之间的技术性能与品质差异很大，特别是其有效视觉光效高低差异较大。正确鉴别节能灯有效视觉光效高低，对于科学推广应用节能灯，具有重要的现实意义。

二、需科学理解的几个物理概念

（一）、光效

光效：即光源每W电功率产生发出的光能量（俗称光通量），单位：流明/瓦特（Lm/w）。光源每W电功率产生的光通量越多，光效越高，亮度越高，节约电能越多。

（二）、光通量

电光源产生发出的光能量，称为光通量，单位为流明（Lm）。在某固定的空间内，电光源产生的光通量越充足，人对周围环境的视觉感觉越明亮。

（三）、光效与光通量区别

光效与光通量，是两个不同的物理概念。但是，往往产生混淆。

光效：是表征电光源，将电能转化成光能量效率高低的一个物理量。

光通量：表征是电光源，按照既定的光效和电功率，产生发出的光能量的总和。

在实际照明应用设计中，鉴别比较电光源技术性能优劣的时，具有现实直观物理意义的概念应该是：光效。

（四）、光谱能量分布与可见光比例

光源产生的光通量中，包含可见光和不可见光。可见光比例高与低，是由光谱能量分布比例决定的。绿色光源的光通量中，光谱能量分布比例是接近于太阳光的，可见光比例高。

只有可见光比例高，有效视觉光效才能高。绿色光源的总光通量中，可见光比例应是传统光源的3.5--8倍以上。

可见光比例越高，有效视觉光效越高，有效视觉照度就越高，表明电光源技术性能越先进。（五）、有效视觉光效

光效：是描述光源技术性能优劣的物理概念。但是在实际照明应用设计中，具有现实直观物理意义的概念应该是：有效视觉光效。

技术理由：

1、光源产生发出的光通量中，包括可见光、不可见光两部分。可见光是人的眼睛能够感觉到的光，是我们应用于照明所需要的光通量。不可见光，人的眼睛感觉不到。

2、光源的技术性能不同，光谱能量分布比例不同。产生发出的光通量中，可见光、不可见光两部分的比例是不一样的，并且差异较大。

3、光源的有用性是照明，照明是为人的眼睛服务的。人的眼睛感觉到光通量，才是真正有积极意义的物理量。

4、现阶段，用于测量光通量的仪表，如照度计等，其实质就是一个光伏电池。工作原理是将光通量，按照一定的光电函数关系转换成电流值。再按照一定的电流数显函数关系，直观地显示出与光通量对应变化的数字。

这中光伏电池式的测量光通量的仪表，不能区分可见光、不可见光。只是将接受到的可见光、不可见光，一并显示为一个对应的数字。

5、现阶段，人们已经形成的测量比较准则，认为测量到的数值越大，光源越亮。实质上这里存

在着一个技术概念上的误区。

6、如果用光效这个物理概念，和现阶段普通的测量光通量的仪表，来描述不同种类光源的光效高低。就必然会出现这样一种反差现象。即：光效（测量到的数值）高的光源，人眼睛感觉到的有效视觉亮度和有效视觉照度，并不高；相反，光效（测量到的数值）低的光源，人眼睛感觉到的有效视觉亮度和有效视觉照度，反而高。

例如：用同一只测量光通量的仪表，分别去测量高压汞灯和节能灯。这种测量数值与视觉的反差非常显著。用同一只测量光通量的仪表，分别去测量T8日光灯和节能灯。这种测量数值与视觉的反差，也是十分明显。

7、光源用于照明时，可见光才是所需要的光通量。因此，光源所含可见光的多少，是光源有效视觉光效高低的决定因素。我们应该鉴别比较的，也应该是光源所含可见光比例的高低。

8、为鉴别比较光源所含可见光的比例高低，现在引入有效视觉光效这个物理概念。有效视觉光效：表征的是光源产生发生的光通量中，单位光通量中可见光比例的高低。在光通量一定时，可见光比例越高，有效视觉光效越高，实际有效视觉照度越高，光源技术性能越先进。

（六）、功率替代比例

光效与有效视觉光效，这两个物理概念比较抽象，实际使用需借助于测量仪表和复杂的科学计算。并且在完成了测量和有关计算后，仍没有一个直观的物理概念。

在现实照明节电改造工程设计中，需要一种科学直观，具有可操作性强的鉴别比较光源有效视觉光效高低的物理概念和方法。为此，引入功率替代比例这一物理概念。

功率替代比例：是用来直观鉴别比较不同种类的光源，有效视觉光效高低的物理概念和方法。

引入功率替代比例这一物理概念的科学性、可行性分析：

1、功率替代比例这一物理概念，是以人们已经应用多年的传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯等作为标准，来鉴别比较某一种新光源，如节能灯的技术性能和技术品质优劣的物理概念和方法。

2、传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯。已经广泛应用多年，人们已经非常习惯和了解。日常工作中，在评价某种新光源时，已经就会自然地以传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯作为标准，来鉴别比较。

3、新光源，如节能灯问世以来。其技术应用定位，就是直接替代传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯。

4、在用新光源，如节能灯。直接替代传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯。人们需要鉴别比较的技术指标，就是照明效果和节省多少电能。即：在有效视觉照度相同或有提高的前提下，电功率节省多少倍，即：功率替代比例。

5、功率替代比例，这一鉴别比较方法。看似粗略，但是非常准确。因为它准确地把握住了两个实用要素：

（1）、有效视觉照度值。即：作业台面实际照明效果。

（2）、节电效果。即：在作业台面实际照明效果相同的前提下，节省多少电功率。

6、功率替代比例，这一鉴别比较方法。看似简单，但是非常实用。不需要借助于复杂的仪表，不需要复杂的科学工程计算。只需人的眼睛直观鉴别比较即可。

7、功率替代比例，这一鉴别比较方法。看起来没有什么技术含量，但是非常具有实际的物理意义。因为，光源的有用性是照明，照明是为人的眼睛服务的。人的眼睛感觉到光通量，才是真正有积极意义的物理量。

8、人的眼睛对可见光的敏感性，看似不准确，而实际上非常精确。特别是长期在作业台面上工作的人，对于作业台面有效视觉照度的微小变化，都会有察觉。

（七）、亮度与照度的关联与不同

在科学理解了光效与有效视觉光效、光通量等物理概念后。应该科学理解亮度与照度这两个物理量。亮度与照度，是两个既关联又不同的物理量。

1、亮度：指的是人在看光源时，眼睛感觉到的光亮度。亮度高低决定于光源的色温高低和光源的光通量，光源的光通量多少是决定性因素。光源的光通量多，亮度就高。

2、照度：指的是光源照射到周围空间或地面上，单位被照射面积上的光通量。单位被照射面积上的光通量多，照度就高。

3、亮度和照度的关联与不同：

关联点是：影响光源亮度和照度高低的物理量是共同的，即：光通量。

不同点一：影响光源亮度的光通量，是光源表面辐射出来的光通量的多少。

不同点二：影响光源照度的光通量，是光源辐射到被照面（如墙壁、地面、作业台面）上的光通量的多少。

两者位置不同，受外界影响因素也不同。同一只光源，光源表面辐射出来的光通量，与光源辐射到被照面（如墙壁、地面、作业台面）上的光通量，在数量关系上是不相等的。

4、特别说明：光源的亮度视觉感，有时受色温影响较大。在光通量相同的光源中，色温高的光源会产生亮度高的视觉感。这种“高亮度“光源，光效并不比其它光源高，照度也并不比其它光源高，只是一种刺眼的“虚假亮“。

在实际照明应用设计中，主要评估照度，特别是有效视觉照度，这个物理量数值的高低。

三、鉴别的物理量

节能灯产生的光能量中，可见光才是我们需要的。只有可见光比例高，有效视觉光效才能高。因此，鉴别节能灯光效高低，其实质是鉴别节能灯有效视觉光效的高低，最本质的是鉴别节能灯可见光比例的高低。节能灯可见光比例越高，节能灯有效视觉光效越高，节能灯技术品质越优秀，节电效果越好。

四、直观鉴别方法

现阶段，生产车间已经广泛应用，如高压汞灯、高压钠灯，和T8直管日光灯等传统光源。节能灯的技术应用定位：是直接替代当前己经广泛应用的传统光源。为能够直观鉴别节能灯有效视觉光效的高低，可采用“功率――照度“比较法进行鉴别。即：通过比较节能灯替代传统光源，如高压汞灯、高压钠灯，和T8直管日光灯后，在有效视觉照度相当或有提高的前提下，功率替代比例的大小。来直观鉴别节能灯有效视觉光效的高低。功率替代比例越大，节能灯有效视觉光效越高，节能灯节电效果越好。比较鉴别环境，即：保持光源高度相同，灯罩与灯架相同下的同一环境中，进行比较鉴别。

（一）、用450W高压汞灯与节能灯比较鉴别

1、选一盏450W的高压汞灯，一盏节能灯。

先同时点亮5分钟，观察两种光源的光亮度，看一看节能灯比高压汞灯亮度高多少。

尔后，分别轮流关闭高压汞灯和节能灯，分别观察高压汞灯和节能灯点亮时，周围空间和地面的有效视觉照度高低。分别记忆住高压汞灯和节能灯的，有效视觉照度的视觉感。

2、450W的高压汞灯不变，换一盏同等功率的节能灯。按上述方法步骤操作，进行比较鉴别。

3、有效视觉照度高的节能灯，有效视觉光效就高，节电效果就好。

（二）、用T8日光灯与节能灯比较鉴别

方法与操作步骤，请参照：用450W高压汞灯与节能灯比较鉴别的方法、步骤进行。

五、直观鉴别的量化标准

“功率――照度“比较法的量化标准：为直观描述，本文定义为：在有效视觉照度相当或提高X 倍的前提下，节能灯替代传统光源（高压汞灯、高压钠灯和T8直管日光灯）功率替代比例的大小。其数学表达式为：

功率替代比例＝节能灯功率÷传统光源功率

六、结论

功率替代比例越大，节能灯有效视觉光效越高，节能灯节电率越高。现阶段，节能灯替代高

压汞（钠）灯、金卤灯的功率替代比例，应为：1：2.5—8倍。节能灯替代T8日光灯的功率替代比例，应为：1：1.5—3.5倍。