照明小知识

yyfbz

初生光明


篝        火


时光悄悄地流逝。人类在同自然界的斗争中增长着才干，认识了周围的 许多事物，火就是其中之一。
原始人发明用火，是经历了艰苦缓慢的实践和认识过程的。 你看，当暴风雨袭来的时候，电闪雷鸣，雷电击到树木或其他容易燃烧
的物质上，就会燃起熊熊大火。由于火山喷发或者陨石坠地，也会酿成森林 火灾。
我们的祖先起初是并不喜欢火的。那时候，火对人类总是板着一副凶狠 的脸孔：大火燃起，烈焰冲天，浓烟蔽日，所到之处，一片焦土。火的破坏
性使原始人望而生畏，遇到大火就惊恐万状，逃之夭夭。
但是，遇到火的次数多了，人们就渐渐不以为奇，反而习以为常了。而 且逐渐懂得了火也能给自己带来好处：大火过后，被烧死的野兽糊香扑鼻，
香美异常，吃起来外焦里嫩；火能使人得到温暖，赶走寒冷；火还可以用作 防御和攻击猛兽的武器，因为猛兽也是害怕火的。
一次又一次的实践，改变着原始人对火的认识，他们慢慢地由怕火而变 成爱火。当大火再一次袭来的时候，他们不再一跑了之，而是果敢地小心翼
翼地把一些还在燃烧的树枝拿回来，并且不断地给它添加新的树枝——精心 地“喂养”起来。于是，由几根树枝架起的一堆篝火终于燃烧起来了。
当人类第一次围在篝火旁度过一个欢乐的夜晚的时候，该是一幅多么动 人的场景啊！他们兴高采烈，欢呼庆贺，甚至惊喜若狂。啊，他们终于用自
己的劳动战胜了黑暗，赢得了光明！火堆，这是人类创造的第一盏“灯”， 这是人类掌握的第一种人工光源。
火愉快地燃烧着，善良地微笑着，它由人类的敌人变成了人类的朋友。 原始人开始只是利用现成的火，后来渐渐想到应当保存火种——它们把
火置于特别的监护之下，由专人负责看管，不让它熄灭。用火时把火生得旺
旺的，不用时让火慢慢地冒着烟。一堆火种往往可以保存很长的时间。 在我国北京周口店的考古发掘中，发现有四五十万年前的北京猿人用火
留下的灰烬堆积物。堆积物很厚，说明他们从天然火那里取来的火种昼夜长 燃不熄。
天然火得来不易，原始人对火种的珍惜也就可想而知。古代埃及、希腊、 伊朗等国的寺庙或城镇，经常点燃着一堆不灭的“圣火”。到了现代，虽然
人们在生活中早已不再保留火种，但是，每当举世瞩目的亚运会或奥运会开 幕，总有传递火种和点燃圣火的仪式，也是古代传统的再现吧。
火种既然十分珍贵，那么对于不慎让火种熄灭了的看火者，当然要给予 非常严厉的惩罚。
惩罚归惩罚，万一火种熄灭了又怎么办呢？只好到邻近的地方去借火。 人们用寄生在桦树上的一种菌类来引火。这种菌类像个大蘑茹，点着后能像
木炭一样缓慢地燃烧，等到需要火的时候，只需使劲一吹，它就会着起火来。 人们用树枝插在菌类上做柄，然后拿着这珍贵的火种飞快地跑过来，再点燃 自己的火堆。
借火是很费事的，而且也不保险。有时由于离借火的地方较远，在半路
上火种就熄灭了。甚至还可能借不到火，比如一场大水冲来，人们躲到高处 去了，周围是一片汪洋，你到哪里去借火呢？
严酷的现实迫使原始人开动脑筋，想方设法摆脱对天然火的过分依赖， 去争取用火的更大自由。
不知又经历了多少万年的实践、探索，原始人终于发明了摩擦取火的方 法。
摩擦取火是利用石块互相撞击迸出的火星来取火，这大概是一二十万年 以前的事。摩擦取火在人类历史上占有极其重要的地位，人类科学技术的发
展正是从这里开始的。就世界性的解放作用而言，摩擦取火甚至超过了蒸汽 机，因为它使人类支配了一种自然力，从而最终把人和动物界分开。
从那时以后的若干万年以来，人们一直依靠着摩擦取火来点灯；甚至直 到 18 世纪末叶，人们还用火刀打击燧石取火。发明和使用火柴只是近一二百 年来的事儿。
我们的祖先终于能够不依赖自然界而自己来取火了。只有到这时，人类 才算初步获得了对热和火的真正支配权，才有可能利用它去发展和提高社会
生产力，才有条件去不断发明和改进照明工具，直到制造出形形色色的现代 新灯来。


从火堆到松明


在科学不发达的远古时代，人们不了解火的本质和由来，而人类跟火的 关系又非常密切，于是就把它当作神圣的东西来加以崇拜。
根据我国古代的传说，火是由一位名叫“燧人氏”的圣人发明的。而古 希腊人说火是由一个叫做普罗米修斯的神从天上偷来的。他造福于人类，自
己却受到残暴的众神之王——宙斯的惩罚。宙斯把他用铁链锁在高加索的山 崖上，每天派一只饿鹰啄食他的心肝。但是普罗米修斯坚贞不屈，为人类忍 受着苦难。
波斯的祆教是一种拜火教，它把火看成是善良和光明的化身，礼拜圣火 是他们主要的宗教仪式。奥林匹克的神庙里至今还保存着古代的火种，不时 有人前往顶礼膜拜。
人类学会用火以后，火的神秘性就慢慢地消失了，但是火同人类生产和 生活的关系，却越来越密切。
使用火堆照明持续了几十万年。原始人在野外露宿的时候用它，在洞窟 里穴居的时候用它，学会盖房子搬进屋子里以后还用它——他们在屋子中间
挖一个不太深的方形坑，叫做火塘，就在火塘里生起火来。
你可以设想一下当时的情景：吃过晚饭以后，一家人围坐在火塘周围的 土台上，男人们修理工具，谈论着狩猎、耕种的事儿；女人们紧张忙碌，干
着缝补、编织的活计；孩子们嬉耍好奇，贪婪地倾听着大人的谈话。
为了做些夜工，即使是在盛夏酷暑的三伏天，人们也得点起火堆，光着 膀子，汗流浃背地在火边忙碌；火堆冒着烟，尽管屋子敞开大门，屋里还是
浓烟滚滚，熏得人涕泪交流。这当然是很不舒适的。
许多许多年过去了，人们从生活经验中得知，燃烧一根木棒有时也能把 整个屋子照亮。于是火堆就逐渐被一根点燃着的木棒所代替。这样做有很多
好处，既可以减少屋子里的浓烟，又能够大大节省木柴。
点燃木棒也带来新的问题。首先是这根木棒需要竖着放，放得高一点， 这才能把它有限的光芒射开去，让更多的地方照亮。另外还必须把木棒烧着
的一头朝下，斜拿着，否则它会熄灭，正像划着的火柴必须头朝下才能更好 地燃烧起来一样。
当然，把一根沉重的木棒拿在手中，叫它尽情地燃烧，这总不是个办法。 于是，人们又开动脑筋，发明了放置燃烧木棒的架子，解决了用人手拿木棒 的问题。
旧的问题解决了，新的问题又冒了出来。木棒只要点着就能燃烧，但并 不是同样多的光。含树脂多的木棒燃烧起来比含树脂少的木棒明亮得多，而
且点燃时间也长。最适合用来点燃照明的木棒是松木，后来人们就把松木照 明称之为“松明”。
松木并非到处都有。怎么办？人们把松木里的“精华”——松脂提取出 来，用其他木棒蘸上一点，结果制成了人造松明。人造松明发出的光并不比
天然松明差，而且使用更方便。
你知道吗？我国东北的大兴安岭和小兴安岭一带盛产松木，当地居民把 松明叫做“明子”；在没有电力照明的边远地区，现在夜晚还往往点着“明 子”照亮哩！
如果是晚上出门走夜路，点着的松明就得拿在手里，人们又叫它“火把”。 我国南方没有松明，火把是用干草、枯枝扎成的，上端放在松脂或者脂
肪里浸过。另外也可以利用毛竹，毛竹经过溪水漂洗再劈成细条，绑扎在一
起就是很好的火把。火把燃烧起来火光熊熊，既明亮，又耐久。 火堆不单用来照明，而且首先是做饭、取暖的热源，一当两用。只有在
发明了松明和火把以后，人类才能够骄傲地宣布：我们终于有了与热源分家 的专门的照明工具了！

灯的诞生


早在用火堆照明的时代，人们就已经在琢磨着怎样改进照明的方式：一 些人发明了松明和火把；另一些人可能在更早以前就想到，可以用更简易的 办法来取得亮光。
大概是在烤肉的时候，有人看见动物的油脂滴到火堆上会使火烧得更 旺，于是就想：能不能直接利用动物的油脂来点火照明呢？
这个想法很容易变成现实：在石制的浅碗里盛放一些动物油脂，然后用 火点着试试。结果怎么样？果然可以燃烧发光。就这样，人类做成了世界上 第一盏真正的灯。
最早的灯极其简陋，光有一只盛油的石制灯碗，没有灯芯，点燃时冒着 又浓又黑的烟，带来的光亮却非常有限。尽管如此，它与火堆和松明相比，
还是最有资格称做灯的，因为它具备了灯的雏形。
考古学家曾在法国的一个洞窟里发掘到一盏这样的灯，它与燧石的刮刀 和鹿角的鱼叉混放在一起，碗底上有一层薄薄的黑色的东西，化验证明它是
燃烧油脂留下来的灰烬。经鉴定，这是新石器时代的灯，也是直到目前为止 我们已知的人类最早使用的灯。
请设想一下当时的情景吧。每当夜幕降临，星星点点的火光便在辽阔无 垠的大地上出现：有的地方燃起了火堆；有的地方点亮了松明；还有的地方
是原始的油脂灯在闪光。黯淡的火光在浓重的夜色中吃力地闪烁着、摇曳着， 这样的夜景确实是不怎么令人鼓舞的。
再让我们来看看现在的情景。入夜，祖国的城市和农村，社会主义建设 的工地上到处灯光闪亮，一片通明，各种各样的灯把黑夜照耀得如同白昼，
人欢马叫，机器轰鸣，千百万劳动人民在为建设四个现代化的祖国英勇奋斗。 这是何等的壮观，何等的迷人！
同现代灿烂辉煌、绚丽多彩的灯相比，古代那些火堆、松明、原始的油 脂灯之类的照明工具，就实在算不得什么了。但是不要忘记，路是人一步一
步地走出来的，现代先进的灯，是由过去简陋的灯一点一点地演变而成的。
在较好的灯问世以前，人类不知度过了多少个昏黑的夜！

Freeman1234

哦，好多好長啊，樓主你好厲害，偶都看到眼花了。

莲池明月

:victory:

ddhh

没有顶，我来，了解一下不错

验货

楼主的资料确实不错哈， 很长知识啊

franklee

呵呵,    辛苦了,   我第一个顶一下,

yyfbz

只见亮光不见灯 以上，我们所谈的各种新灯，除了卤钨灯以外，都是放电灯。卤钨灯把 电能转化为热能，由热激发发光；放电灯把电能转化为放电，放电激发发光。
现在所用的光源尽管千差万别，发光的过程基本上是这两种。本世纪二、三 十年代发现了一种发光过程完全不同的新光源，现在已经实际应用。这种新
光源就是场致发光灯，也叫固体发光灯。
有这么一间房间，里面既没有灯泡，也没有荧光灯管，连一只台灯都没 有。这样的房间到夜里该一团漆黑了吧！正相反，电钮一开，整个房间都放
出微带绿色的光，你在里面可以看清字典上的小字。为什么只见亮光不见灯 呢？原来房间里用的不是常见的灯，而是围绕着房间的四壁有一种新光源—
—平板式场致发光灯。这并非是“天方夜谭”，而是现代科学的新成就。 在大型体育馆里，你会看到一种新型记分牌，记分员一按电钮，它就自
动变换记分；记分牌上的阿拉伯数字发出清晰、明亮而又柔和的黄绿光，这 也是场致发光灯。在飞机机舱里，你会看到“No  Smoking”（禁止吸烟）的
信号牌，上面的字符发出醒目的红光，这也是一种场致发光灯⋯⋯国外还有 人想用场致发光灯做成显像管，一只显像管比一块黑板还薄，图像比玻璃的
真空显像管大得多。如能用这样的显像管制成电视机，将会受到大家的欢迎。 什么叫场致发光呢？这是指有些固体能在电场的激发下直接发光这样一种现
象。平板式场致发光灯像一块很薄又很大的夹心饼干。夹在中间的是发光主 体——一层由荧光粉和树脂或搪瓷混合成的荧光粉层，有时还多加一层保护
层，防止荧光粉层在电场下击穿。两块“饼干”，一块是透光的玻璃板，上 面涂上透明的导电膜，作为灯的一个极；另一块是金属片，既当电极，又可
以反射光。这层“夹心”——发光层不到 1/10 毫米厚，两面的“饼干”也很 薄，整个灯像一块薄板，和我们日常见到的灯没有一点相像，难怪人们认不
出来。这种灯的发光层上要加上电场才能发光，所以，电极是什么形状，发 光也就是什么形状。如果把电极分成许多小格，有些小格加上电场，有些小
格不加电场，加电场的发光，不加的不发光，这样就可以组成各种图案、数 字或文字。进一步，还可以控制电场加入的方式，产生各种变化。格子分得
很细，成为一个个小点，电场变化得快，就可以显示电视图像。
实用的荧光粉主要是高纯度的硫化锌晶体，掺入一点金属杂质做激活 剂。所掺杂质的成份不同，比例不同，发光的颜色也不同。可以发出蓝、绿、
黄光，其中以绿光材料最好，所以一般场致发光灯都是绿色的。要得到红光， 可以在玻璃表面涂上有机荧光涂料，把黄绿光转化为红色荧光。有了这许多
色彩，配起来就可以得到白光。真是色色俱全，五彩缤纷。
场致发光灯的电源可以是直流，也可以是交流的，以交流电源为主。飞 机上有 400 赫的交流电，是场致发光灯最好的电源。
这种灯的理论光效很高，约 100 流明/瓦。而实际上受制造工艺的限制， 最高只有 15 流明/瓦，不比普通白炽灯高多少，大批生产时光效更低。它的
突出优点是耗电少，每平方厘米约一毫瓦，一块记分板耗电不到一瓦；寿命 长，可以用几万小时，相当可靠。它是名副其实的冷光光源，再加上结构简
单，所以虽然目前光效低、价格高，仍是一种使用广泛的指示、显示灯。
除了前面提到的几种用途以外，场致发光板可以做收音机和电视机的调 谐标度盘、公共场所出口信号灯、汽车仪表盘和公路的路标牌等。飞机上要
用耗电少、重量轻的光源，场致发光灯恰好能满足这些要求。机舱信号、控 制板照明、地图阅读器等都用上了场致发光灯。在科研中，场致发光板还可
以做成图像存贮板，用来显示γ射线、χ射线、紫外线以及红外线等不可见 射线。
当然，场致发光是一种发展中的新光源，发光材料的性能和灯的性能都 还要进一步提高，才能发挥更大的作用。
明天更光明 时代的列车在飞奔，“不满足”是这一列车的轮子，载着人们滚滚向前！ 人类和黑夜进行了几十万年的斗争，近百年来取得了辉煌的胜利。特别
是白炽灯出现以来，照明领域发生了翻天覆地的变化。白炽灯到本世纪初发 展成钨丝白炽灯。而电弧灯到了本世纪发展成 30 年代的荧光灯，40 年代的
高压汞灯， 50 年代的氙灯，60 年代的金属卤化物灯、高压钠灯，70 年代的 无极荧光灯等等，形成了庞大的照明工业，真是万紫无极荧光灯千红，争光
斗艳。灯的性能也越来越好， 光效从爱迪生第一只实用白炽灯的每瓦 1.4 流明，提高到高光效灯的每瓦 140 流明，整整提高 100 倍。灯的寿命从几小
时提高到几十万小时。最亮的光源可以比太阳还亮（如激光），最大的放电 灯长度在一、二米以上，功率几十万瓦；最小的白炽灯泡直径不到 0.8 毫 米⋯⋯
但是人们并不满足，还在不断努力、不断探索、不断前进！人们要使最 少的电能发出最多的光能，要用最少的钱获得最好的灯，达到尽可能好的照
明效果，要使照明灯的使用寿命越来越长。总之，人们还在努力寻找经济、 长寿、方便和高光效的光源。
热辐射灯的特点是发连续光，使用方便；缺点是寿命短，光效低，大量 电能变为热损失。充气或用卤钨循环原理制成的灯，光效虽有提高，人们还
是不满足。继续改进的一条途径是提高热辐射灯的灯丝工作温度。例如氟钨 循环就是一种方法，如能实现，可以稍稍提高工作温度，提高光效和寿命。
另一条途径是找熔点更高的材料，这样的材料早就发现了，而且不止一种， 但是有的加工性能差，有的容易蒸发，有的在高温下不稳定。比较好的是碳 化钽，熔点达
4150K，1963 年已经克服加工困难，用来做白炽灯，工作温度 达到 3500～3600K，光效和光色均有改善。
还有一种想法是：既然白炽灯中有大量的热损失，其中大部分是红外辐 射，能不能把红外辐射利用起来呢？从根本上讲，这种想法更富有创造精神，
因为白炽灯中可见光能只占 5％～6％，而红外辐射却占 75％左右。如能利用 起来，光效就不是 10～20 流明/瓦，而是 100～200
流明/瓦了。世界上点这 么多的白炽灯，如能把光效提高 10 倍，90％的电能就可以省下来，这将是一
项多么重大的改革啊！有没有人想过这小灯泡里的大事业呢？确实有人在 想。提出来的一种方法是在白炽灯泡壁上涂上一层红外反射层，透过可见光，
把红外线反射回去加热灯丝。另一种方法更妙，要找一种特殊材料，直接把 红外辐射转化为可见光。对这两种方法都在做研究，也取得了一定的进展。
气体放电灯是一种正在迅速发展、日趋成熟并在广泛使用的光源。它的 特点是高光效、长寿命、花色品种繁多；主要缺点是使用不如白炽灯方便。
这种灯也在不断改进和发展。现在，已经试验成功一种高频无极荧光灯，它 兼有荧光灯和白炽灯的优点：光效高，寿命长，使用又方便。它的外形和 100
瓦的白炽灯泡一样，不过它有内外两层泡壳组成，泡壳之间抽真空，充入一 定量的汞和氩，外层泡壳的内壁涂荧光粉。它和荧光灯、白炽灯都不一样的
地方是没有灯丝。它的灯头上有一个高频电子组件，把 220 伏交流电变为高 频电流，通过磁性线圈在灯泡内形成高频电磁场。在高频电磁场作用下，氩
汞混合气体中产生高频放电，发出强烈的紫外线，然后荧光物质把紫外线转 变为可见光。用无极荧光灯代替白炽灯，可以节省 60％～70％电能。这种灯
目前正从实验室走向工厂，是一种有前途的新型荧光灯。 同时，人们利用稀土铝酸盐荧光材料，制成了红、黄、蓝三基色荧光粉，
可以制成光效和光色兼优的荧光灯。其他如高压钠灯和低压钠灯正在继续改 进。一些金属卤化物的新灯也在继续发展，还在研究进一步提高气压、简化
结构、改进工艺等方面的问题，以便使之更加实用。
另外，人们还发明了一种利用放射性同位素激发荧光粉发光的灯，叫做 原子灯。这种灯不用电源，可以自动发光，寿命达十几年，使用也比较方便
可靠。不过，它还在发展阶段，不够完善。
为了寻找更理想的灯，人们还在研究怎样跳出白炽灯和气体放电灯的框 框，作更大胆的设想，研制发光原理根本不同的新光源。
从能量利用的角度考虑，用电的光源并不理想。目前的电能大多是从燃 料燃烧产生的。燃烧产生热来推动发电机，从化学能转化为机械能，然后发
电机发电，再从机械能转化为电能，总的转换效率只有 30％左右。电能再转 变为光能，平均效率约 10％。所以从化学能转化为光能的总效率才 3％。能
不能把化学能直接转化为光能呢？能，自然界给了我们种种启示。自然界中 存在许多发光的动物，萤火虫就是其中的一种。
夏夜在农村里乘凉，经常会看到萤火虫慢慢地闪动着黄绿色的光。据说， 古时候还有人把许多萤火虫捉来当灯。萤火虫发的光是由一种叫“萤光素”
和一种叫“萤光酶”的物质和氧气产生化学反应时放出来的。经过研究，人 们发现萤火虫发光的能量转换效率高达 97％！我们现在用的光源距离这样的
水平还远着哩。真是科学无止境啊！目前有人研究把镁氧化时的化学能转化 为光能，制成镁光灯。在古老的照相馆里曾用过这种镁光作光源，淘汰了几
十年后，人们又想到它了，据说现在这种灯的效率已可达到 10％。
还有一种设想是利用世界上最大的能源——太阳。目前利用太阳能，主 要是使它转变为热，例如太阳灶；或使它转变为电，如太阳能电池。是否可
以用太阳来照明呢？白天利用太阳比较方便，建筑物采光性能好，就可以直 接利用太阳光。采光不好的，也有可能通过高效的光学装置把阳光引入室内，
国外已经有人在做这方面的实验。晚上呢？目前还没有太好的办法。是否可 以大胆地设想，将来会发明一种蓄光系统，将白天的阳光储存起来，到夜间
放出来供人们使用呢？应该是可以的。从某种意义上讲，整个科学技术史就 是由大胆设想、刻苦钻研和辛勤劳动构成的和谐而美妙的乐章。大胆设想、
刻苦钻研和辛勤劳动将为科学技术发展带来美好的未来，也将使未来的灯更 加光辉灿烂！






终于完了，呵呵，是有点长．．．．．

yyfbz

金属卤化灯

从 60 年代开始，放电灯在高压汞灯的基础上又前进了一步，发展成一系 列金属卤化物灯。这些新灯在各方面都超过了高压汞灯。
人们早就知道许多金属比汞容易激发，容易发光，而且能发出各种波长 的可见光。不过固体的金属块是不能应用的，必须是金属蒸汽才能放电发光。
可是，大多数金属在常温下蒸汽压很低，不能用来放电。即使给它们加热到1000K，效果仍然不大。怎么办呢？后来，人们从卤钨灯得到启发，想出了用 金属卤化物产生高气压金属蒸汽的办法，于 1961 年制造出第一只金属卤化物的放电灯。
用金属卤化物能够获得较高的金属蒸汽压的诀窍在哪里呢？关键在于金 属卤化物的蒸汽压比纯金属高得多，常温下就可以放电。在灯的放电中心， 温度达到4000～6000K。同前面讲过的卤钨循环一样，金属卤化物在这样高 的温度下，分解成金属原子和卤素原子。这时一部分金属原子参加放电发光，
多余的金属原子和卤素原子就跑到灯管壁上。管壁的温度较低，只有几百度。 在那里，金属原子和卤素原子又结合在一起恢复原状，成为金属卤化物分子，再向放电中心跑。它们就是这样循环地工作着，使放电灯的中心维持高的金 属蒸汽压，不断放出华光。
金属卤化物灯可以说是汞灯的亲属，外形不是像高压汞灯，就是像超高 压汞灯，电极结构也相近。它们也像汞灯一样，用石英做灯管，里面充上金属卤化物，还要充一点其他气体。充的气是汞和氙，称为缓冲气体，其实把 它叫做辅助气体更好。像在钠灯里一样，金属容易激发发光，缓冲气体只帮助改善光、电特性，发的光很少，充当着默默工作的无名英雄。
新灯的发现就像发现一片肥沃的处女地一样，垦荒者接踵而来，短短几 年内就把元素周期表上的金属元素翻了一遍。结果除剧毒、不稳定以及蒸汽压太低的卤化物被排除之外，大约找到 50 多种金属的卤化物可以用来做灯。 一种灯可以用一种金属卤化物，也可以用两种、三种以至更多，这样就可以做出许许多多品种的新灯。
可是做灯终究不同于做数学题，50 多种金属排列组合何止千万种？而能 组成最有用的灯的却不过十几种。常用的各卤化物是碘化钠（Nal）、碘化铊（TlI）、碘化钢（Inl）、碘化镝（DyI）、碘化钬（HoI）、氯化锡（SnCl4）等。现在，根据不同的使用要求，可以造出辐射不同波长的紫外灯、可见光 灯或红外灯，可见光范围内，又可以得到各种颜色的光，如碘化钠发橙黄色光，碘化铟发紫蓝色的光，碘化铊发绿色光等等。把一些金属卤化物组合起 来，可以获得高效率的白光，可以制成色温 2400～10000K 不同光色的灯。

地上的闪电

前面我们谈到的都是连续光源，即使放电灯有闪烁，发光基本上还是连 续的。脉冲氙灯则能在不到千分之一秒的时间内发出很强的光，就像闪电那样一闪而过，因此也叫闪光灯。它又可以长时间有规律地一闪一闪，就像脉 搏跳动一样，所以又称为脉冲灯。它虽然也叫灯，却并不能用来照明，用这种一闪一闪的灯照明，岂不要叫人头晕目眩么！脉冲灯自有它独特的用处。 它的最大特点是亮度高，是目前除激光器以外的人造光源中最亮的一种，可 以比太阳还亮。
常见的脉冲氙灯，外形像 6 瓦、8 瓦的小荧光灯，用石英制成，透过石 英管可以看到两端两根很粗的电极。大的脉冲氙灯也有 40 瓦荧光灯那么大。
这种灯不能接在 220 伏的电源上，而要用专用的直流高压电源。它需要很高 的触发电压，通过绕在灯上的触发丝使脉冲灯启动放电。触发后，灯内产生火花线，形成火花通道，然后发出强烈的白亮闪光，伴随着啪、啪的响声， 灯内通过的瞬时电流大到几千安，可以说是地上的小型闪电和打雷。

脉冲氙灯

脉冲氙灯的发光效率大约 40 流明/瓦，和其他氙灯相近。它的色温很高， 大约为 7000～9000K。发出的光中一部分是可见光，与日光的色彩相近。一 支灯用得适当，可以闪光 100 万次以上。
脉冲氙灯有什么用呢？其实，许多人看到过它的闪光。也许你参加过一 些值得纪念的会议，也许你参加过欢迎外宾的活动，至少你在电影或电视上看到过这样的场面。那里最忙最活跃的是新闻记者，在他们穿梭往来的时候， 就亮起一阵阵强烈的闪光。这种闪光是从“万次闪光灯”发出的，它就是脉冲氙灯的一种，当然是一种微型轻便的脉冲灯。以前用的有一种像白炽灯泡 那样的单次闪光灯，用一次换一个灯泡。这种单次闪光灯和万次闪光灯完全不同，它不是放电灯，也许可以称为化学灯。为什么叫它化学灯呢？这种灯 泡中存有细的锆丝，还充氧气。灯一开，3～15 伏的电池把里面的钨丝点亮，就像打一下自来火一样，引起锆和氧发生剧烈的燃烧反应。化学反应放出大 量的热，把反应中产生的二氧化锆加热到白炽，从而发出耀眼的闪光。因为化学反应提供了发光的能量，所以不妨称为化学灯，也可称为燃烧式闪光。 这种灯的闪光时间只有 1/20 秒，锆丝一次烧完，不能再用。万次闪光灯利用放电发光，可以用 5 千到 5 万次。它的色彩比单次灯更接近日光，发光时间 只有千分之几秒，但亮度高，适合于彩色摄影，特别是高速摄影。拍摄短跑运动员赛跑，或是拍摄飞行的子弹，如果用 1/20 秒的速度，只能得到一片模糊的图像，因此必须采用快速的脉冲氙灯。新型脉冲氙灯的发光时间仅百万 分之几秒。
脉冲氙灯能发出很强的近红外线，它的一个重要用途是作为红外线激光 器的激发源，称为光泵。比如在工业上作为打孔、焊接等用的固体激光器，产生激光的物质是掺一种稀有金属钕的特种玻璃或特种晶体，一般制成圆 棒，把棒和脉冲氙灯平行地放在一个四壁反光的聚光器内。脉冲氙灯发出的强光照射到棒里，使棒里的原子受到激发。在一定的条件下，就能发出激光。 这里，脉冲氙灯的作用，有点像水泵把水泵到高处一样，它把激光物质中的原子“泵”到激发状态，随后发光，所以称为光泵。
一般激光物质受到氙灯激发后，发出激光的能量只有光泵能量的百分之 一左右。但是，激光不像普通的灯那样，把光射向四面八方，而是集中地发出一束很细的光束。就是因为能量高度集中，亮度可以比太阳高出好多倍。 脉冲氙灯虽然功率大、亮度高，但是照在金属板上时，金属板纹丝不动。而 激光呢？能量虽然比氙灯小得多，但因为能量高度集中，照到金属板上时可 以立即打出一个小洞来。
激光是比一般的灯更重要的一种新光源。它的出现引起整个光学的一场 革命；它也是科研、工业生产和国防上非常有用的光源。
还有一种脉冲氙灯，称为频闪管。它不像光泵氙灯那样每秒只闪几次， 或一、二分钟内一次。频闪管的能量小，闪得快，每秒钟闪 1000 次左右。这是真正用来测量转速的光源，当然它不是像我们前面说过的那样用来测唱机 转速，而是用在科研上、工业上测高速旋转的转速。

形形色色的新灯

从 1961 年到 1965 年，往高压汞灯里添加碘化钠、碘化铊、碘化铟的金 属卤化物灯首先得到了发展。
后来用作“添加剂”的金属卤化物越来越多，结果证明，除了剧毒、不 稳定以及蒸汽压太低的卤化物被排除在外，大约找到 50 多种金属的卤化物可以用来做灯。一种灯可以只用一种金属卤化物，也可以用两种、三种以至更 多，这样就可以做出很多很多品种的灯。
但是，可以做灯和能够做成适用的灯却是两回事，前者何止千万，后者 不过十几。而且同卤钨灯一样，目前已经制成的金属卤化物灯，绝大多数使用的是金属碘化物，包括碘化钠、碘化铊、碘化铟、碘化镝、碘化钬、碘化 镓、氯化锡等等，因而也就有钠铟铊灯、铊灯、铟灯、镝灯、锡灯之别。
根据不同的需要，放进不同的金属卤化物，可以制造出辐射不同波长的 紫外灯、可见光灯和红外灯。而在可见光灯之中，又可以得到各种色彩的光，如钠原子发橙黄色光，铟原子发紫蓝色光，铊原子发绿色光等等。把一些金 属卤化物适当组合起来，还可以获得发光效率很高的白光。
功率大，光色好，发光效率高，重量轻，体积小，安装使用方便，这些 都是金属卤化物灯的长处。
较早问世的钠铟铊灯，发出明亮的令人满意的白光，光色比高压汞灯更 好、更漂亮，而且不必涂荧光粉。
钠铟铊灯发光又白又亮的奥秘，在于它把钠、铟、铊等几种金属蒸汽所 发的光集中起来。其中钠主要发黄光，铟主要发蓝光，铊主要发绿光，它们一定的比例相互配合，发出的光就比汞灯好看得多。发光当中，紫外线很 少，黄、绿光人眼又很敏感，所以有很高的发光效率。如果再加一点发红光的碘化锂，那色彩就更加完美；再加一点锡，可延长灯的使用寿命达两万小 时。
这种充填碘化钠、碘化铟、碘化铊的新灯，不仅可以取代汞灯作街道、 广场、体育场、车站、机场、码头等的大面积照明，甚至一些商店、市场和展览会的室内照明也可以用它。
与此类似的一种新灯叫钪钠灯，灯内充碘化钪和碘化钠，曾使用于北京 陶然亭游泳池。用 1500 瓦的钪钠灯代替原来的 1000 瓦溴钨灯和 450 瓦高压汞灯，游泳池水面的平均照度可提高 5 倍左右。
镝灯同超高压汞灯类似，它里面充有碘化镝和碘化钬，所以也叫镝钬灯。 这两种金属蒸汽都发白光，接近日光的颜色，而且发出的紫外线和红外线不多，所以发光效率很高，等于氙灯的两倍。为了改进光色，还加进一定量的 碘化铊，增加绿色光。这样，总的光效就跟钠铟铊灯不相上下，光色则与日 光更接近。
把物体放到镝灯灯光下，跟我们在太阳光下看到的物体的颜色几乎一 致，这就使它有可能取代碘钨灯和拍摄外景用的大功率碳弧灯而成为一种新的电影光源。它的发光效率高，比碘钨灯高 2～3 倍，一只 1000 瓦的镝灯的 亮度差不多相当于 80 只 100 瓦的白炽灯。它比碳弧灯小而轻，3000 瓦的镝 灯比 15000 瓦的碳弧灯还亮，而体积只有碳弧灯的 1/3，重量只有碳弧灯的1/8。 碘化铟是一种比较容易蒸发的金属卤化物。在钠铟铊灯中，它的蒸汽压最高，大约 1 个大气压，发蓝紫色光。铟灯里碘化铟的蒸汽压超过 10 个大气 压，铟蒸汽放电发出白光，与日光比较接近，这样的铟灯也叫做超高压铟灯。
只有几厘米长、体态小巧玲珑的超高压钢灯，构造和发光效率都与超压 汞灯相似。但是铟灯的光色比汞灯好得多，可以用于彩色显示。用铟灯放映电影，银幕上的画面显得色彩鲜艳，清晰逼真。另外还因为铟灯里的碘化铟 蒸汽压高，所以只需充进一点氩或氙做辅助气体，不必充水银，可以免除水银的污染和危害。 我们通常都希望灯光接近日光，但是有时也需要各种彩色光。灯管里装进不同的金属卤化物，就能得到各种不同色彩的灯光，有的鲜红，有的翠绿， 有的靛蓝，有的绛紫，真是五光十色，鲜艳夺目。为了获得彩色光，可以采用多种不同的办法，而从鲜艳和高效两方面来考虑，最佳选择还是采用单一 金属卤化物灯。
充进碘化铊金属卤化物灯叫铊灯，铊原子受激发放单纯的绿色光，是最 受人们欢迎的绿色信号灯。铊灯在合成锦纶的生产中扮演着重要的角色，生 产锦纶时用强烈的绿光去照射能加速化学反应，缩短工艺流程，提高合成效 率。铊灯的绿光在海水中有很强的穿透力，可以照亮一大片，用作水下电视 的照明光源。
同样，单用一种碘化铟放电发蓝光，单用一种碘化锂放电发红光，可以 分别制成漂亮的蓝灯和红灯。用其他单一的金属卤化物也能发出各种颜色的 光，用来做成各种颜色的信号灯和装饰灯，装点街道大厦，华光四射，色彩 纷呈，更添节日欢乐气氛。
一般的金属卤化物灯充的都是碘化物，极少数也有充进其他卤化物的，比如锡灯里充的就是氯化锡等。这还不算，在一般的金属卤化物灯里，发光 的主角都是金属原子，而在锡灯中，金属卤化物并不分解，它是以卤化物分 子（比如氯化锡分子）的形式整体发光的。
锡灯的构造也和高压汞灯相像，灯里充有氯化锡、碘化锡和水银，或碘 化锡、溴化锡和水银。因为锡灯放电时不是金属原子发光，而是卤化锡分子发光，分子发光比原子发光的色彩更丰富，而且连成一片，所以锡灯发出的 光和太阳光最接近，从色彩上讲是真正的太阳灯。加上它还有发光稳定、闪烁小的优点，锡灯实在是一种高质量的室内照明灯。用于美术馆、展览馆照 明，用于印刷、染色和摄影，可以保证色彩不失真；用于模拟太阳光，可以进行植物生理等科学研究。
类似的还有充碘化铝的铝灯，放电时也有大量的分子发光，显色性很好。 这种灯还有一个有趣的特性，改变灯管的温度可以在一定的范围内调节灯光 的色彩。
年龄最小的灯，也是潜力最大的灯。作为后起之秀，金属卤化物灯前程 似锦。可它毕竟是一类发展中的灯，锋芒初露，不够成熟，有的稳定性不好，有的寿命较短，有的启动困难，有的装置复杂等等。总之，还有一系列的技 术问题有待解决。

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毛细管形超高压汞灯


超高压汞灯气压高，温度高，发光比高压汞灯接近日光，不必再用荧光 粉校正光色。即使这样，超高压汞灯和日光之间仍有相当大的差别，蓝绿色
的光还是比较强，显色性不够好。如果用来拍摄彩色显微照片或进行彩色投 影显示，色彩还是要失真。这种场合下，超高压汞灯就力不胜任了，要用后
面谈到的铟灯或高压氙灯。
除了汞以外，还有其他许多金属蒸汽也可以充在放电灯里，后面我们就 来谈其他金属蒸汽放电灯。


日光灯创硕果


日光灯——管壁涂有卤磷酸盐的荧光灯，光色仍然不够理想，颇有点名 不符实，人们于是总想找到一种光色更接近日光的光源。
这样的光源终于找到了，它就是氙灯。 第一只具有实用价值的氙灯是 1958 年诞生的。
氙是一种惰性气体，它在空气中的含量极少，只占总体积的一亿分之八， 英国化学家拉姆塞直到 1898 年才发现了它。
惰性气体有 6 种，氙的体重居第二，比同体积的空气重 3 倍多，所以充 氙气的气体放电灯的发光效率，要比充其他惰性气体的放电灯的发光效率来 得高。
氙灯有几种不同的类型，我们先来认识一下长弧氙灯。 同普通荧光灯一样，长弧氙灯也是管状的。灯管用耐高温和热膨胀系数
小的全透明玻璃制作。管内充有纯度很高的氙气，两头封接两个钍钨或钡钨 电极，灯管比一般荧光灯管还长。
长弧氙灯要用触发器来开动。因为灯的工作电压太低，不足以使灯内的 气体电离放电。触发器的作用就是产生一种高压脉冲加到灯的两极上，在灯
管里形成火花放电通道，同时加热电极发射大量热电子，灯就马上点亮发光 了。
灯点亮后触发器就停止工作，不用镇流器，直接接入电网便能形成稳定 的弧光放电。
由于氙原子结构的特点，氙气放电能发出很强的弧光，光谱跟日光非常 接近，这是它最重要的特点，人们因此称它为“人造小太阳”。
荧光灯的功率受到限制，一般在   5 到   100 瓦之间；氙灯的功率却可 以做得很大，少说几千瓦，大的可达几十万瓦。发光效率也高，使用寿命跟
荧光灯差不多。
功率越大，管壁温度越高，都要高到好几百度。这时光靠自然冷却是不 够了，需要强制冷却，或者用风冷，或者用水冷。水冷就是用循环水冷却管
壁，叫沿着水套流动的水把灯放出的热量带走。
当然，既要灯管，又加水套，既需供电，又得给水，水冷是挺费事的。 但是，水冷大大降低了灯管的温度，可以增加灯的功率，缩小灯的体积，延
长灯的使用寿命，提高灯的发光效率，总起来说仍然是很合算的。
这就是说，功率大，亮度强，光色好，光效高，这些都是长弧氙灯的优 点。
一只   5 万瓦的长弧氙灯，发出的光顶得上成千只   100 瓦的荧光灯或 成百只 400 瓦的高压汞灯，这样可以省下很多的灯具、灯柱和镇流器，管理
和维修也方便得多，非常适宜于市中心、体育场、公园、车站、港口、机场、 大型工地等处的大面积照明。
由于光色接近日光，长弧氙灯在彩色照相制版，布匹、织物的颜色试验， 药物、塑料的老化试验，植物栽培，以及光化学反应等方面也有相当的应用 价值。
既有长弧氙灯，相应地就有短弧氙灯。 短弧氙灯实际上是距离很近的两个电极在高压氙气中的弧光放电。正因
为两极相距很近，所以氙气电离后发出的弧光很强很短，称之为“短弧”是 名副其实的。
从实质上讲，长弧氙灯是高压氙灯，短弧氙灯是超高压氙灯。举例来说， 有一种电影放映用的短弧氙灯，灯内充有常温下 5～7 个大气压的氙气，工作
时灯内气压高达 20 个大气压。
一般的短弧氙灯多做成球形或椭球形，同高压汞灯相似。功率从几十瓦 到几万瓦，发光效率比长弧氙灯略高，光色接近日光，为已有的点光源所不 及。
短弧氙灯不但光色好，发光稳定，而且使用方便、清洁，没有烟尘，既
减少了电影放映系统的维修工作量，又有利于人体健康。 具有这么多明显的优点，难怪在短短二三十年内，短弧氙灯的生产和应
用就有了很大的发展，在彩色电影、电视的摄制、放映，以及舞台照明、照 相制版之外，小功率的短弧氙灯用到光学仪器上，大功率上万瓦的短弧氙灯
的最亮点甚至超过太阳，可以用到探照灯、成像极和太阳模拟器中。
短弧氙灯两个电极之间的距离很小，只有几毫米到十几毫米，灯管两端 的电压不高而电流很大。很大的工作电流会使阳极的损耗大大增加。必须保
证阳极有足够大的尺寸才能使热量散发出去，否则就容易烧毁。
光靠增加电极尺寸还不够，小功率的短弧氙灯可靠自然冷却，较大功率 的要用风冷，更大功率的要用水冷。水冷也不再是用水来冷却灯管，而是直
接用来冷却电极，特别是阳极，这样既可以缩小灯的尺寸，又给制造更大功 率的短狐氙灯创造了条件。
往灯管里充进少量的氢气和氦气，可以使短弧氙灯两端的电压增加，电 流减少，从而提高灯的发光效率，也使灯的亮度分布更加均匀。
把少量的水银充进灯里，得到了一种新的汞氙灯。新灯的发光效率高， 现在已被广泛地用做机车、船舶以及探照灯的光源。


金光洒满街


每当夜幕降临，繁华、美丽的首都北京就亮起了万盏明灯，宽阔的长安 大街更是笼罩在一片金色光芒之中，这光来自 60 年代的一种新光源——高压 钠灯。
霓虹灯和氙灯里充的是惰性气体，汞灯里装有液态的水银，现在呢，连 固体的钠金属也居然进入了灯管。
钠灯和汞灯几乎是同时发展起来的气体放电光源。汞灯有高压、低压之 别，钠灯也分高压、低压两类从历史发展的角度来看，高压钠灯是低压钠灯 的“弟弟”。
早在 1932 年，欧洲一些国家就用低压钠蒸汽放电制成了低压钠灯。 低压钠灯里充的是少量的金属钠和由氖、氩组成的混合气体。钠灯一通
电，氖气首先放电，发出红光。放电产生的热量使钠熔化，蒸发变成钠蒸汽，
并且逐步代替氖气放电发光。 要使固体的金属钠变成蒸汽，可不像使水银变成蒸汽那么容易，必须尽
量减少热量的损失。或者给放电管做一个玻璃外套，就像给人穿上一件大衣 那样；或者把放电管弯成“U”形；或者改变灯管的横截面形状，总之要使灯
管管壁保持一定的温度——3000℃左右。
人们早就知道发光效率高是钠灯突出的特点，尤其是低压钠灯发出的光 中黄光占了绝大部分，而黄光又是人眼最敏感的色光，所以低压钠灯的实际
发光效率要比白炽灯高出十几倍。
不过，由于低压钠灯发出的光几乎全是黄光，使它大多仅用在光学仪器 里，作为偏振计、旋光计、折光仪等的单色光源。又因为黄光穿透云雾的能
力很强，所以低压钠灯也可用于船舰信号以及港口、机场照明。在电影制片 方面，有时还用钠灯作特技摄影。
当时人们也知道，随着钠蒸汽压的增大，钠灯的光色会由黄色变成金白 色，只是钠蒸汽在高温高压下腐蚀性很强，各种类型的玻璃都对付不了，所
以很长时间内没有造出高压钠灯。 你认识钠吗？它是一种银白色的化学性质非常活泼的碱性金属，温度不
到 100℃就熔化，放在空气中会很快跟氧化合，遇到水将发生强烈反应，甚 至发生爆炸。
钠蒸汽有很强的腐蚀作用。用玻璃做钠灯的灯管，钠会同玻璃中的二氧 化硅发生化学反应，使玻璃变成褐色，透明度变坏，灯光逐渐昏暗。后来化
学家找到了一种二氧化硅含量比较低的特种玻璃球铝硼玻璃，这才初步解决 了腐蚀问题。
但是，钠蒸汽的腐蚀作用是随着温度和压力的提高而增强的。一般来说， 低压钠灯还比较好办，钠蒸汽压比较小，温度不过二三百度，上面提到的抗
钠玻璃还勉强能顶得住。而在高压钠灯里，钠蒸汽压大大增加，灯管工作温 度高到上千度，高温高压的钠蒸汽几乎能腐蚀所有的玻璃，不仅石英玻璃顶
不住，就连抗钠玻璃也抗不了，用不多久便会被腐蚀得灯管变黑，部件损坏。 随着陶瓷技术的发展，直到 1957 年，美国人科里尔才研制出了一种用高
纯多晶氧化铝，再加氧化镁添加剂烧结而成的半透明陶瓷。这种材料的熔点 高达 2040℃，经得起 1600℃高温钠蒸汽的腐蚀，且能透过 90％以上的可见
光。有了它，高温钠灯才能于 1960 年呱呱坠地，经过改进完善，终于得到了
实际的应用。
高压钠灯比低压钠灯更小，一只 400 瓦的高压钠灯只有一支钢笔那么 大。它与高压汞灯有很多相似之处：放电管的两头封有两个电极，电极上涂
着电子发射物质；灯内装有双金属片开关，目的是使灯容易启动；内管（放 电管）外面加装一个椭球形的外玻壳，为的是减少灯的热量损耗，防止引线
氧化，保持灯管温度稳定；内外管之间抽成真空，再加消气剂，可以更好防 止热量散失。
灯管里不仅充有钠，还充有氙气和水银。水银起辅助作用，帮助提高灯 管电压，并发少量的蓝绿光以改善光色；氙气帮助启动，它首先放电升温，
然后过渡到钠蒸汽放电，直到稳定，需要好几分钟。
钠灯中的钠蒸汽压越高，黄光以外的可见光比例越大，光色改善，但光 效越低。因此，为了获得比较高的光效，高压钠灯的钠蒸汽压是不能太高的。 钠蒸汽压超过
500 毫米水银柱的高压钠灯，发白色光，光中有较多人眼不敏 感的蓝光和红光，光效于是明显下降。实用的高压钠灯，钠蒸汽压只有二三
百毫米水银柱，发出的光是金黄色光。
发出黄色光的高压钠灯显色性不好，在它的照耀下分不清黄和白，也分 不清红和蓝，但是它的发光效率要比其他灯高得多，从理论上讲是发光效率
最高的光源。即使考虑到热损失的影响，高压钠灯的实际光效也差不多 3 倍 于高压汞灯，大约等于白炽灯的 10 倍。
可以作这样一个比较：同样是 400 瓦的钠灯和汞灯，安装钠灯的灯杆路 灯已经用上了高压钠灯可以比汞灯高一倍，而路面的平均亮度反而比汞灯高
3.5 倍，而且光的均匀性也好，虽然有些人对它的光色不够习惯，可更多的 人仍然觉得金色的光给人以温暖舒适的感觉，看得远，辨得清，光线柔和，
眩光少，不刺眼，所以很受行人的欢迎。
在相近的照明效果下，钠灯比汞灯可节省一半以上的电力。请想想吧， 一个城市更不用说一个国家有如此之多的照明路灯，节省一半以上的电力意
味着可以节省多少宝贵的能源啊！
对于道路照明来说，首先应该考虑的是高光效，经济和长寿命，其次才 是光色和显色性，所以高压钠灯被认为是最有前途的照明灯之一。我国许多
大城市的街道上已经用上了高压钠灯。区域性照明、闪光照明、大面积厂房 和体育场照明也可以用它，将来高压钠灯还可以用作强光投射灯和室内照明 灯。
这还不算，钠灯灯光的穿透力强，射程远，尤其在雾天雨天，白茫茫一 片，高压汞灯暗淡无光，高压钠灯却可以穿透浓雾，光照甚远，这对大面积
远距离照明很有意义，特别适用于港口、码头、海面等常有浓雾的场合。
长寿是高压钠灯的又一个长处，它可以点亮几千个小时。70 年代由于改 进了电极，钠灯的使用寿命已延长到 1 万至 2 万个小时。
钠灯是 60 年代出现的新光源，有人称誉它是电光源的第三代。我国 70 年代初开始研制高压钠灯，1974 年国庆前夕就已经在首都试用。现在的问题
是要进一步扩大它的功率范围，减小启动电压，改善光色，降低成本。
在电光源的发展史上，高压钠灯的出现是一次重大突破。将来钠灯一定 会在照明领域里进一步崭露头角，大放异彩！

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荧光灯问世


新的放电灯一出现，就给人们带来了新的希望。因为这是一种和白炽灯 在原理上完全不同的灯。白炽灯靠加热到高温来激发，由热能转变为光，所
以称为热光源。而新的放电灯不需要加热到高温，它靠灯内电子与气体原子 之间相互轰击来激发发光。它比白炽光源的温度低得多。白炽灯的灯丝要加 热到 2000
多度，放电灯放电温度往往只有几百度。从这个意义上讲，我们可 以把它称为“冷光”源。这一冷一热有什么根本不同呢？热光源发的光从紫
外线、可见光到红外线应有尽有，而且大部分是损耗掉的红外线。作为“冷 光”源的放电灯，它发光是有选择的，充不同气体就发不同的光。有的主要
发红光，有的主要发蓝光或绿光，也有的主要发出紫外线。除特殊的红外放
电灯外，一般来说，放电灯辐射的红外线的成分比白炽灯少得多。这样，我 们就有希望造出一种放电灯，大大提高发光效率，也有可能配出各种色彩的
光，或者配出白色光来。
首先获得成功的是荧光灯。 人们在研究放电灯的过程中，发现一种充汞蒸汽的放电灯。这种灯里汞
的气压只有外面空气压力的百万分之一。当放电电流大于 0.1 安时，这种灯 的放电比较强烈，发光强，也是弧光放电。它把所耗电功率的 60％转变为紫
外线，而可见光很少，只有 2％左右，光效比白炽灯低得多。能不能把这 60
％的紫外光转变成可见光呢？这种设想通过人们的努力实现了！原来，有一 种物质在紫外线照射下会发出可见光，称为荧光物质。夜光表上的数字和指
针就涂有荧光物质，不过照射它的是放射性物质发出的射线而不光是紫外 线。把白色的荧光物质涂在放电管内壁上，就能把大部分紫外线“回收”起
来，转化为可见光。这种荧光物质一发现，大家就制造各种荧光物质来试， 或把各种荧光物质混合起来试。这些荧光物质经紫外线照射后，发出各种色
彩的光，简直像在变魔术，而“魔术师”就是科学家。有一个“魔术师”在 玩“魔术”的时候，偶然发现一种荧光物质会使放电灯发出像太阳一样的光，
“日光灯”就这样诞生了。以前常用的荧光物质是硅酸锌铍、钨酸镁及硼酸 镉等混合荧光粉，发光效率约 40 流明/瓦，一下子比白炽灯提高了二三倍。
1942 年以后改用卤磷酸钙荧光粉，光效提高到 60 流明/瓦以上。 光效提高了是不是能省电呢？你如果点一支  40 瓦的日光灯，和点一盏
40 瓦的白炽灯相比，并不能省电；相反，因为日光灯有一些附加设备，如镇 流器之类，耗电要超过 40 瓦。但是，用日光灯时光通量比白炽灯大二三倍，
你会感到亮得多。另一方面，如果以相同的照明效果为前提，那么，用日光 灯比用白炽灯省电一半以上，也就是说，用 20 瓦荧光灯的照明效果比 40 瓦
的白炽灯还要好。
总之，荧光灯克服了白炽灯的弱点，明显地比白炽灯优越，因此它的应 用日益广泛。


多用荧光灯 荧光灯不但可以用于照明，还有许多其他用途。 你在医院的手术室里，会看到一种形似日光灯，然而灯管是透明的灯。
它会发出一点暗淡的紫光，这就是用来消毒的紫外线灯。它的灯管是用石英 做的，管壁里不涂荧光粉，严格说来不应叫荧光灯，然而它是荧光灯的亲兄
弟。这种灯使用时不能长期照到人身上，否则会造成损伤。它发出的紫外线 既能杀死细菌，也会伤害人体细胞，真有点“敌我不分”，我们使用时必须
趋利避害。如果在它的内壁徐上特种荧光粉，专门产生 270 毫微米到 370 毫微米的紫外线，就变为治疗用的“太阳灯”。这种灯对人体的作用和太阳
光相同，它发出的紫外线是人体所需要的，照射在皮肤上会使皮肤发红，还 会产生出维生素 D，可以用来进行“日光浴”，治疗缺乏日照引起的疾病。
但是过量的照射，也是有害的。
你在农村会看到一种捕杀害虫的灯，它也是荧光灯的兄弟。人眼看它并 不觉得亮，然而昆虫对它却非常敏感。“飞蛾扑火、自取灭亡”，这是大家
所熟悉的一句谚语。许多害虫也有这样的习性，喜欢飞向光源，这种习性称
为趋光性。已经查明许多害虫对 330～380 毫微米的紫外线特别敏感。于是我 们投其所好，用特种荧光粉和特种玻璃，制成能发出 370
毫微米紫外线的“黑 光灯”，并在它的周围安上高压电网。这样，就可利用害虫的习性来诱杀害 虫。据说一支 20 瓦的黑光灯诱虫面积可达 75 亩左右。
荧光灯还可以根据植物生长的需要制成园艺灯。研究发现，红色和蓝色 的光对植物光合作用特别有用。这些光照在叶绿素上，叶绿素就可以把水分
和二氧化碳变为植物的养料。植物的叶子吸收对它有用的红光、蓝光，反射 用处小的绿光，所以叶子大多是绿色的。根据这种特点，适当调配荧光粉，
可以使荧光灯发出较强的红光和蓝光，满足植物光合作用的需要。这种灯不 适宜照明，但是对研究植物生长，是一种重要的工具。
此外，还有用于复印的“光化蓝”荧光灯，用于装饰的彩色荧光灯，用 于治疗的蓝色荧光灯，以及用于高温或低温环境的特种荧光灯。
有意思的是利用荧光灯闪烁的缺点，还可以大致测定转速。 放电灯的发光会随电流变化。交流电交变频率每秒 50 周，使荧光灯的亮
度变化 100 次，引起明暗的闪烁。那你为什么看不出荧光灯的闪烁呢？这是 因为人眼有视觉暂留的特性。一个形象即使一闪而过，在人眼内也要留一个
短暂的时间。只要每秒闪烁次数超过 16 次，人眼就分辨不出来，觉得是连续 发光，并不闪烁。电影本来是一张一张不连续的画面，因为每秒放映 24 幅，
看起来就像是连续的了，这也是人眼视觉暂留的关系。但是在荧光灯下看快 速运动的物体，就会发现一段明亮，一段暗淡，有一种抖动的感觉。因此，
有些球场上宁可用白炽灯，而不用荧光灯。
正是由于这种闪烁现象，在荧光灯下开电扇，风扇叶片达到一定转速后， 你觉得它停住了，有时还像在慢悠悠地倒转。如果风扇转速和荧光灯闪烁的
次数相同，这时你看到的风扇就像停在那里一样。实际上，风扇的 4 片叶子 你是分不出来的，只要转速是闪烁次数的 1/4，就会使你产生停止不动的感
觉。如果风扇转速稍慢一点，看起来就像风扇在倒转一样。这种现象既然在 电扇上可以看到，那么，在旋转的车床、飞轮、齿轮上也都会发生。看起来
好像是静止不动的轮子，你若伸过手去，马上会把手指头都切掉！这种场合 就不能用荧光灯，或者要采取特殊的办法，减小闪烁效应，避免事故。
荧光灯的闪烁是一种缺点，但是它有规律，每秒 100 次，所以可以利用 它来粗略地测定转速。如果你想检查一下你的电唱机的转速准不准，就可以
利用荧光灯的闪烁来帮忙。最简单的办法是用一张圆卡纸，画上 3 圈不同的 线条，中间开一孔穿在唱盘上。这 3 圈中，外面一圈均匀地画上 180 条黑条，
用来测定 331/3 转：当中一圈画 133 条，用来测 45 转；里面一圈画上 77 条， 用来测 78
转。这些线条要画得均匀，才能得到满意的效果。假定你要测 45 转的转速，那么，我们让荧光灯照在圆卡纸上，电唱机转动时，注意观察当 中那圈 133
条线条。如果条纹像固定不动似的，说明转速基本上是对的；如 果条纹倒转，说明转速低了；如果条纹向转动方向前移，那是转速偏高了。 用同样的方法，也可测定
331/3 转和 78 转两种转速。


光彩夺目的卤钨灯 电影杂志上至今还有“水银灯下”这一专栏，用以挥写演员的拍摄、演 出活动。其实，这是 20
年代的老皇历了。现在你到摄影棚里去，会看到一种
只有钢笔那样大小的灯。别看它小，一开起来，可以把摄影棚照得如同白昼， 色彩也比白炽灯漂亮。
要是直接对着它看，准会使你眼花缭乱。它不但用在摄影棚里，也用在 电视台和舞台上。在拍摄新闻纪录片时， 摄影师要带上两位助手，帮他打几
支强光灯，也是这种钢笔大小的灯。这就是卤钨灯。“卤”字代表元素周期 表中的卤族元素，也就是氟、氯、溴、碘这一类元素。卤钨灯就是充有卤素
的钨丝白炽灯。现在常用的是磺钨灯和溴钨灯。
为什么碘钨灯又小又亮呢？你大概还记得白炽灯吧！它的发光效率很 低，这和它工作温度低、辐射的红外线比例大有关。从理论上推算，热光源 工作温度在
6500K 时（这里 K 表示绝对温标，它的零度大致等于摄氏零下 273 度），可见光占辐射功率的 43％左右，达到最高点。温度低了，红外线辐射
多；温度再高，紫外线的比例要增加。但是，一般白炽灯用的是钨丝，工作 温度才 2700K 左右。再提高温度，灯丝就会很快蒸发、变细、断掉；超过
3000K， 就要短寿天折、只能点一、二小时。
为了减少钨的蒸发，有人想到在泡壳内充一点和钨不起化学反应的惰性 气体，如氩、氪、氙等。让气体原子当“看守”，看住钨原子，钨要蒸发出
来，就把它顶回去。这样试验下来有一些效果，不过并不显著。这就是充气 白炽灯。
1959 年前后，一种巧妙的设想成功了。人们发明了一种新的白炽灯—一 碘钨灯。这种灯工作温度可提高到 3000～3200K，发光效率比普通白炽灯高
一倍，而且不用担心钨丝的蒸发问题，工作寿命大大延长。
这里用了什么灵丹妙药？我们看到，灯丝上的钨原子蒸发出去后，沉积 在玻璃泡壳上。时间一长，灯丝越来越细，泡壳越变越黑。经过长期的努力，
人们找到了卤族元素——氟、氯、溴、碘。
比如碘，它有一种特别的脾气：在 250℃以上的温度下， 它和钨很亲近， 会和钨结合在一起变为碘化钨分子；而在 1500℃以上的高温下，碘化钨又分
解成碘和钨原子。如果在白炽灯内充上碘，灯泡壁上温度超过 250℃时，碘 就会把泡壳上的钨化合成碘化钨蒸汽，从泡壳上拉走，向灯丝方向移动。在
灯丝附近因为温度高了，碘化钨分解，把钨交还给灯丝，剩下的碘又移到温 度较低的泡壳上去拉钨原子。这样，我们也就不必担心钨的蒸发了。因为消
除了后顾之忧，就可以提高灯丝的工作温度。工作温度提高，意味着通过灯 丝的电流增加，这也就增加了灯的功率。这样，小小的碘钨灯就能比体积大
得多的普通白炽灯更亮。
找到这个“搬运工”以后，问题并没有完全解决，还要找一种适当的泡 壳。卤钨灯要求泡壳温度高，卤素还有腐蚀性，普通玻璃已经不适用了。后
来，制成了一种石英玻璃，可以做碘钨灯、溴钨灯的泡壳，这种新灯就诞生 了。氟、氯有更强的腐蚀性，连石英玻璃也受不了，还要找更新的材料。卤 钨循环
卤钨灯主要用于强光照明，例如，用于拍摄电影、电视等。此外，有一 类碘钨灯工作温度稍低，能发出大量红外线，可以做干燥器、烘箱的热源。
作为光源，红外线强是浪费，是短处；可是作为热源，这就变为长处了。还 有一类碘钨灯可以用在灯光球场、体育场、游泳池等场合，既光亮又色彩逼 真

人造小太阳和太阳一样亮


超高压汞灯里的气压，现在可以做到超过  100 个大气压。两个放电的 电极距离很近，只有几毫米到十几毫米，在这样小的区域里加进很大的电流，
温度比高压汞灯高得多，发出的光又强又集中。气压在 100 个大气压以上的 超高压汞灯，随功率不同，亮度有一些差别。总的说来，亮度和太阳差不多，
你戴上深色墨镜还嫌太亮。
亮度高低怎样来判别，是不是灯的功率越大就越亮呢？不一定，高压汞 灯可以做到几千瓦，但是还不如几百瓦的超高压汞灯亮。电筒里的小电珠功 率不到 1
瓦，因为加有反光罩，它的亮度是指光源在单位面积上，向某一方 向的单位立体角内发射的光功率。通俗一点讲，就是光功率的集中程度。同
样的光功率，发光区越小，越集中，发射出去的范围越小，亮度越大。超高 压汞灯就是因为发光集中，所以亮度特别高。当然，在一个大小固定的发光
区域内，光功率越强，亮度也越大。我们后面要讲到的脉冲氙灯就是发光区 较大的强光源。
制造超高压汞灯碰到的困难之一是放电温度太高，即使用石英也要熔 化。怎么办呢？人们想了两种办法：一是缩短电极距离，放电区域只有像黄
豆那么一点大，而把泡壳做成像乒乓球大小的球形，让泡壁远离放电区域， 便成了球形超高压汞灯；二是把灯管做成毛细管，就像一只短的温度计，外
面通水冷却，这就是毛细管超高压汞灯。
球形超高压汞灯，现在已经广泛用在机车上作车头灯，用在船舶上作照 明灯和探照灯。毛细管超高压汞灯的光效比较高，约 60～65 流明/瓦。但是
工作寿命短，只有 30～100 小时，有待进一步提高。