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电视光源的基本原理及新技术和发展趋势 电视光源的基本原理及新技术和发展趋势 一 ,基本原理 上海戏剧学院姚涵春 电视照明电光源有两大类,热辐射光源和气 体放电光源. 1.热辐射光源 物体通电后温度升高而发光的光源称为热 辐射光源.自19B7年爱迪生发明电灯以来的一 百多年中,热辐射光源经历了三个历史发展阶 段:真空泡,充气泡,卤钨灯(泡),它们划分的 主要标志是发光效率都有极大的提升 (1)黑体的辐射规律 ①斯梯藩一玻耳兹曼定律 ()=×T 式中,E(T)为黑体的总辐射强度,o-为斯 梯藩恒量,T为黑体的绝对温度.显而易见,黑 体的总辐射强度与其它绝对温度的四次方成正 比.因此,提高热辐射光源的温度,其辐射强度 可按温度四次方的速率急剧提升. ②维恩位移定律 T×:b 式中,T为黑体绝对温度,为最大辐射 强度所对应的波长,b为常量. 显而易见,黑体辐射强度最大的波长与黑体 的绝对温度成反比.亦即,当黑体绝对温度升高 时,最大辐射强度的波长向短波方向移动.因此, 当热辐射光源温度低时,最大辐射强度的波长偏 长波段,光色偏红,偏暖;反之,温度升高时, 最大辐射强度向短波段移动,光色偏转为黄色, 白色,自中偏蓝. (2)热辐射体(自炽光源)的构成 自炽光源主要由四个部分构成:灯丝,泡壳, 灯头和内容物. ①灯丝一发光体 现在所用的灯丝均采用钨丝,它具有熔点高 (3650),可见光射辐特性好,机械加工性能好等 优良特性. 灯丝的绕制方式有:单螺旋,双螺旋和多螺 旋,螺旋绕制可提高光源的光效,减小发光体的 体积 灯丝的排列形式有:排丝(单排丝,双排丝), 立螺(单立螺,双立螺,多立螺),卧螺(单卧, 双卧等).不同聚光系统的模式,不同照明的灯 具应选用,配套使用灯丝不同排列形式的电光 源. ②泡壳 泡壳给灯丝发光创造一个封闭,适宜的工作 环境.它的材质有:普通玻璃,硬质玻璃和石英 玻璃.其中,石英玻璃熔点高,抗辐射能力强, 故同功率的白炽光源中,石英卤钨灯可以做得紧 凑,体积更小.有的灯泡本身就是一个光学器件 成光学系统,例如:密封反射泡,Par灯,全反 射泡的泡壳. ③灯头 灯头是电连接和机械连接的结合部分.灯头 有单端灯头和双端灯头;单端灯头又有螺口灯 电视技术论谈2001年4月第2期(总第54期)?3O 电视灯具的光学原理及新技术和发展趋势 能称为光源的显色性.标准光源(黑体或标准昼 光)的光照能正确呈现出各色物体的颜色,其显 色性能最好,所以,它被规定为参照光源.如果 各色物体在某光源的照射下所呈现的客观效果 和标准光源照射时一样,则认为该光源的显色性 好,反之,如果物体在受照射后颜色失真,则认 为该光源的显色性差.显色性也称为演色性或传 色性.它是光源(尤其是气体放电光源)的一个重 要指标,它表示在光源的照明下,物体的颜色感 觉和在标准光源照明下物体的颜色感觉相符合 的程度. 同色温一样,光源的显色性也采用量值化方 式来表示,以便于描述和相互比较.现引入新概 念——显色性以反映光源显色性之优势.标准光 源的显色性最好,将其显色指数规定为lOO.各 种实际光源的显色指数均低于1oo,光源显色指 数愈高,则表明该光源的显色性愈好.例如,白 炽光源辐射连续光谱的可见光,所以,各种白炽 光源的显色性都很好,显色指数均大于95.氙 灯的显色指数大于90,金卤灯系列中镝灯的显 色指数也高于80,它们均有良好的显色性. ③发光效率 光源所发出的光通量与其消耗的电功率之 正比称为光源的发光效率.其计算公式为: n=FP 式中,F为光源的光通量(单位为流明),P 为电功率(单位为瓦),,7为光源发光效率,单位 为流明/瓦(/w).例如,某2KW蒸铅泡的发光 效率为17.51m/w,某2KW溴钨灯的光效为 281m/w,某2KW氙灯的光效为381m/w,某IKW 金卤灯的光效为851m/w. 头,插口灯头,予置焦灯头和特种灯头. ④内容物 在自炽光源演进史中,内容物发生了三次变 革:初创期,将泡壳抽成真空,防止灯丝高温氧 化,延长寿命,此为真空泡;中期,在真空泡内 充入少量隋性气体,抑制钨的蒸发速度,可进一 步提高灯丝工作温度,延长灯丝寿命,为充气泡; 从二十世纪六十年代以来的近期,在充气泡的基 点上,充入微量卤素,使钨和卤素在泡壁的低温 区域化合,卤化钨扩散到灯丝附近的高温区域分 解,钨再蒸发,使钨和卤素再化合,如此不断往 复,形成卤钨循环. 采用这项新技术,可进一步提高灯丝工作温 度,卤钨灯新光源的发光效率继续提升到新的高 度. (3)光源的光学特性 ①色温 如果某光源发射出的颜色与黑体在某一温 度下所辐射出的光的颜色相同,那么,黑体的这 个温度就称为该光源的颜色温度,简称为色温. 色温用绝对温标(k)来表示.例如,某2KW石英 溴钨灯的色温