光譜
光，特別是『白光』，都是由各種波長的光混合而成，不同的波長對應不同的顏色；一種光中有哪些成分、強度各多少，反映在有橫軸、縱軸的圖表上，便是所謂的『光譜』。

光譜就像是光的素描，一種光有啥特點，大致能在光譜上得到反映，若我們只關注這幾個參數(shù)，那么可以簡單粗暴的說：光譜決定一切，它一變，其他各項必然改變；其中一項有個高低增減，光譜也隨之上下左右，可謂牽一發(fā)而動全身。

隨著技術的發(fā)展，光源的種類越來越多，我們用到的人造光源包括：白熾燈、鹵素燈、熒光燈（節(jié)能燈）、金鹵燈、鈉燈、氙燈、LED燈。下面對各種光源做一個簡單介紹。

南方正午日光光譜如下：

1. 白熾燈（光效10~18lm/W）
白熾燈是最傳統(tǒng)的鎢絲燈，歷史悠久。其發(fā)光原理是：鎢絲通電后發(fā)熱，再發(fā)光，所以白熾燈也是熱發(fā)光，其光譜連續(xù)，色溫基本恒定，是2700K左右。

 
白熾燈
 
白熾燈光譜
優(yōu)點：光譜連續(xù)、最接近于自然光；顯色指數(shù)高。

缺點：能效最低：白熾燈的能效只有節(jié)能燈的1/5，LED燈的1/8左右。熱效應比較明顯，燈罩的設計要特別注意散熱問題。熱容量另外白熾燈的鎢絲細長，玻璃脆弱，壽命較短。白熾燈有一定的頻閃效應，但因其光譜連續(xù)，其頻閃影響不大，是完全可接受的（全世界用了100多年呢）。

2. 鹵素燈\鹵鎢燈（光效12~24lm/W）

鹵素燈本質(zhì)也是鎢絲燈，是傳統(tǒng)白熾燈的改進（原理是在燈泡內(nèi)注入碘或溴等鹵族元素，在適當?shù)臏囟认拢瑥臒艚z蒸發(fā)出來的鎢在燈泡壁與鹵素發(fā)生化學反應，形成揮發(fā)性的鹵鎢化合物。由于泡壁足夠熱，鹵鎢化合物呈氣態(tài)，當鹵鎢化合物擴散到較熱的燈絲周圍區(qū)域時又分解為鹵素和鎢。釋放出來的鎢部分回到燈絲上，從而形成鎢原子的內(nèi)循環(huán)），其壽命比白熾燈明顯延長，能效提高一倍左右，體積更小。鹵素燈也是熱發(fā)光，其光譜連續(xù)，色溫是2700K左右。

 
鹵素燈
 
鹵素燈光譜
優(yōu)點：光譜與白熾燈相同，是連續(xù)的、最接近于自然光；顯色指數(shù)高。鹵素燈的頻閃比白熾燈要小，完全可接受。

缺點：能效雖比白熾燈高，但還是只有節(jié)能燈的2/5，LED燈的1/4左右。熱效應較明顯，燈罩的設計也要注意散熱問題。鎢絲燈發(fā)光點較小，燈罩應采用散光片以使得照射區(qū)域光線均勻。

3. 熒光燈\日光燈\熒光汞蒸氣燈（光效50~90lm/W）

傳統(tǒng)型熒光燈即本質(zhì)是低壓汞燈加上熒光粉，是利用低氣壓的汞蒸氣在通電后釋放紫外線，從而使熒光粉發(fā)出可見光的原理發(fā)光，因此它屬于低氣壓弧光放電光源。傳統(tǒng)的日光燈是細長條的熒光燈管，采用電感鎮(zhèn)流器和啟輝器啟動。其色溫一般是6500K左右，屬冷白色。

 
熒光燈
 
熒光燈原理
 
熒光燈光譜示例
優(yōu)點：能效相對較高；發(fā)光點比較大，不易產(chǎn)生對比度強的陰影。

缺點：光譜不連續(xù)；顯示指數(shù)不高，發(fā)出的光線有100赫茲的閃爍（即頻閃），且波動深度很大，達55%左右，人眼能覺察得到，易產(chǎn)生眼疲勞，不利于近距離閱讀/寫字。通常用于公共照明。功率受限，一般做成5~100W。

日光燈能使植物進行光合作用。科學研究發(fā)現(xiàn)植物進行光合作用主要是靠藍綠光和紅橙光，日光燈燈光里含有這兩種光，所以植物在燈光下也能進行光合作用。

綠色植物進行光合作用的器官是其綠色的葉片。葉片之所以呈綠色，是因為葉細胞的葉綠體中分布著大量的葉綠素，葉綠素是細胞色素的一種，有葉綠素a和葉綠素b之分，功能在于捕獲光能。

4. 金鹵燈\金屬鹵化物燈（光效65~140lm/W）

金屬鹵化物燈內(nèi)充有少量金屬鹵化物和氣體，從觸發(fā)到正常發(fā)光需十分多鐘，大致分為三階段。（1）觸發(fā)階段。金屬鹵化物燈內(nèi)無燈絲，只有兩個電極，直接加上工作電壓不能點燃，必須先加高壓使燈內(nèi)氣體電離。高壓由專用觸發(fā)器產(chǎn)生。（2）著火階段。燈泡觸發(fā)后，電極的放電電壓進一步加熱電極，形成輝光放電，并為弧光放電創(chuàng)造條件。（3）正常發(fā)光階段。在輝光放電的作用下，電極溫度越來越高，發(fā)射的電子數(shù)量越來越多，迅速過渡到弧光放電。隨著溫度進一步升高，燈的發(fā)光越來越強直到正常，全部過程需一分多鐘，如果啟動電流大，電源啟動性能好，此過程可短些。

 
 
優(yōu)點：金鹵燈具有高光效（65～140lm/w），長壽命（5000～20000h），顯色性好（Ra65～95）結構緊湊、性能穩(wěn)定等特點。它兼有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優(yōu)點、克服了這些燈的缺陷，金鹵燈匯集了氣體放電光源的主要優(yōu)點。尤其是光效高、壽命長、光色好三大優(yōu)點。

5. 鈉燈（光效90~130lm/W）

鈉燈利用鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見光的電光源。當燈泡啟動后，電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧，由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射的電子在向陽極運動過程中，撞擊放電物質(zhì)有原子，使其獲得能量產(chǎn)生電離激發(fā)，然后由激發(fā)態(tài)回復到穩(wěn)定態(tài)；或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，再回到基態(tài)無限循環(huán)，多余的能量以光輻射的形式釋放，便產(chǎn)生了光。因室溫時鈉是固體，單純使用鈉的氣體放電燈不易啟動。在燈的玻管內(nèi)充入氬氖混合氣即潘寧氣體后，燈放電時首先呈現(xiàn)氖的特征紅光，并產(chǎn)生熱量使放電管溫度提高，導致鈉開始蒸發(fā)；因鈉的電離電位和激發(fā)電位比氖和氬低，放電很快轉(zhuǎn)入鈉蒸氣中，輻射出可見光。

 
鈉燈
 
鈉燈光譜
鈉燈又分低壓鈉燈和高壓鈉燈。低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過幾個帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上，它們非常接近人眼視覺曲線的最高值（555納米），故其發(fā)光效率極高。高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕。高壓鈉燈是針對低壓鈉燈單色性太強，顯色性很差，放電管過長等缺點而研制的。

6. 氙燈（光效24~60lm/W）

氙燈是一種在橢球形石英泡殼內(nèi)充有高壓氙氣、極間距離小于10mm的燈具。利用氙氣放電而發(fā)光的電光源。由于燈內(nèi)放電物質(zhì)是惰性氣體氙氣，其激發(fā)電位和電離電位相差較小。其可以分為長弧氙燈，短弧氙燈和脈沖氙燈。

 
氙燈
 
氙燈光譜
優(yōu)點：①輻射光譜能量分布與日光相接近,色溫約為6000K。②連續(xù)光譜部分的光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關，在壽命期內(nèi)光譜能量分布也幾乎不變。③燈的光、電參數(shù)一致性好，工作狀態(tài)受外界條件變化的影響小。④燈一經(jīng)燃點，幾乎是瞬時即可達到穩(wěn)定的光輸出；燈滅后，可瞬時再燃點。⑤燈的光效較高，電位梯度較小。

7. LED燈（光效80~120lm/W）

LED燈是從2010年左右才興起的，其能效非常高，熱效應很小。因其體積小，可以做成各種形狀。其驅(qū)動電路一般采用電子直流鎮(zhèn)流器。其色溫比較靈活，但一般分2700K（暖白，模擬白熾燈/鹵素燈的色溫），4500K（正白），和6500K（冷白）三類。

 
LED燈具
 
LED典型光譜（冷白）
優(yōu)點：成本低、能效高、光線穩(wěn)定、體積小；燈具可以做得非常時尚（是很好的賣點）。

缺點：光譜不連續(xù)、較窄，其中藍光成分較強。LED有光衰現(xiàn)象（亮度隨時間推移而下降）。發(fā)光點較小，燈罩應采用散光片以使得照射區(qū)域光線均勻。