第二节 常见的电光源
一、热辐射发光电光源
（一）白炽灯
普通的白炽灯是最早出现的电光源，属于第一代光源，已经有一百多年的历史，其结构和常见的外形如图2-2-1、图2-2-2所示。白炽灯是由于电流通过钨丝时，灯丝热至白炽化而发光的。为了提高灯丝温度，防止钨丝氧化燃烧，以便发出更多的可见光，提高其发光效率，增加灯的使用寿命，一般将灯泡内抽成真空（40W以下）或充以氩气等惰性气体（60W以上）。白炽灯的寿命一般在1000h左右。由于白炽灯有高度的集光性，便于控光，适于频繁开关，点燃与熄灭对性能、寿命影响小，辐射光谱连续，显色性好（平均显色指数在95以上，可以认为是目前人造光源中最好的），价格低廉等特点，所以，它至今仍是应用范围最为广泛的一种光源。由于白炽灯是根据热辐射原理制成的，灯丝在将电能转变成可见光的同时，还产生大量的红外辐射，所以它的发光效率相对而言不高。白炽灯的光通分布如图2-2-3所示，白炽灯在建筑内、外空间的应用如图2-2-4、图2-2-5所示。
图2-2-1 白炽灯及其构造
图2-2-2 常见的白炽灯
图2-2-3 白炽灯的光通分布
图2-2-4 白炽灯在建筑内空间的应用
图2-2-5 装饰白炽灯用于传统建筑装饰照明（摄影：王棋）
白炽灯根据结构的不同，又可分为普通照明用白炽灯、装饰灯、反射型灯和局部照明灯4类。
1.普通照明用白炽灯
普通照明用白炽灯是住宅、宾馆、商店等照明用主要光源，一般采用梨形、蘑菇形玻壳。玻壳主要是透明的，也有磨砂的及涂乳白色的。
常用普通照明用白炽灯的光、电参数如表2-2-1所示。
表2-2-1 常用普通照明用白炽灯光、电参数
2.装饰灯
装饰灯的玻壳外形形式多样，具有小型、中型、微型等多种选择的可能，可以单独使用也可以串联使用。装饰灯色彩多变，广泛应用于建筑物装饰、烘托节庆氛围。
3.反射型灯（PAR灯）
反射型灯采用内壁镀有反射层真空蒸镀铝的玻壳制成，能使光束定向发射，适用于灯光广告、橱窗、体育场馆、展览馆及舞台回光灯等需要光线集中的场合。因为反射层位于玻壳内壁不会遭到腐蚀和污染，所以无须特别清洁维护。
反射型灯根据设计结构可以分为压制玻壳反射型和吹制玻壳反射型两大类。
压制玻壳反射型灯属于高光强型灯，采用先进的聚光技术，具有一个压制的硬质玻璃壳，玻壳内侧背部是一个接近抛物线截面的镜面，作为反射器，对光线进行有效的二次反射，可产生多种光束模式：聚光式、泛光式、散光型光束模式等。这种灯具有利用率高、集光性好、灯体结构紧凑、体量小巧、强度高等优点，被广泛应用于建筑物泛光照明、店面投光照明、景观雕塑照明、景观喷泉照明、展览展示照明等。
吹制玻壳反射型灯背部反面涂有反射层，也可制成多种不同光束模式或者按需添加色彩涂层，在照明领域应用广泛。
4.局部照明灯
局部照明灯的结构外形与普通照明用白炽灯相似，所设计的额定电压较低，通常有36V和12V两种。这类灯主要用于必须采用安全电压（36V或12V）的场所的照明，如便携式手提灯、台灯等。
（二）卤钨灯
卤钨灯是在硬质玻璃或石英玻璃制成的白炽灯泡或灯管内充入少量卤化物，利用卤钨循环原理，以卤素作媒介，将由灯丝蒸发的附着在玻壳内壁的钨迁回灯丝，从而提高卤钨灯的光效和使用寿命，而体积又比白炽灯大为缩小。卤钨灯按其外形可分为管形卤钨灯（图2-2-6）、单端卤钨灯（图2-2-7）、聚光卤钨灯和封闭形投影卤钨灯等多种。常用的卤钨灯如图2-2-8所示。
图2-2-6 管形卤钨灯的结构与外形
图2-2-7 单端卤钨灯的结构与外形
图2-2-8 常用的卤钨灯
常见主要品种卤钨灯的光、电参数如表2-2-2所示。
表2-2-2 常见主要品种卤钨灯的光、电参数
普通照明用白炽灯在使用过程中，由于从灯丝蒸发出来的钨沉积在灯壁上而使玻壳黑化，透光性降低，造成灯的光效低。卤钨灯则将卤族元素（氟、氯、溴、碘）充到石英灯管中去，有效地改善了普通照明用的白炽灯的黑化现象。目前技术比较成熟而广泛使用的是碘钨灯和溴钨灯两种。
卤钨灯保持了白炽灯的优点的同时，它的体积更小、功率集中，其寿命长达1500～2000h，是白炽灯的1.5倍；卤钨灯的光效为10～30lm/W，为普通白炽灯的2倍。卤钨灯的色温（2800～3000K）特别适合于舞台照明及剧场、画室、摄影棚等的照明。但是，相对白炽灯而言，卤钨灯的价格较高、耐震性较差，不适合用在振动的环境中、易燃易爆及灰尘较多的场合，在使用的过程中应注意保持灯管与水平面的倾角不大于4°。
二、气体放电发光电光源
（一）荧光灯
荧光灯是在发光原理和外形上都有别于白炽灯的气体放电光源，与白炽灯相比较，具有发光效率高、发光表面亮度低、光色好且品种多、显色性好、寿命较长（国产普通荧光灯的寿命约为3000～5000h）、灯管表面温度低等明显的优点。
常见的荧光灯由玻管、荧光粉层、电极、汞和惰性气体、灯头5种主要部件组成。
荧光灯的玻管内壁涂有荧光物质，管内充有稀薄的氩气和少量的汞蒸气。灯管两端各有两个电极，通电后加热灯丝，达到一定温度就发射电子，电子在电场作用下逐渐达到高速，轰击汞原子，使其电离而产生紫外线。紫外线射到管壁上的荧光物质，激发出可见光。根据荧光物质的不同配合比，发出的光谱成分也不同。荧光灯的构造与电路图如图2-2-9所示，其工作原理如图2-2-10所示，其基本参数如表2-2-3所示。
图2-2-9 荧光灯的构造与电路图
图2-2-10 荧光灯的工作原理图
表2-2-3 荧光灯基本参数
为了使光线更集中往下投射，可采用反射型荧光灯，即在玻璃管内壁上半部先涂上一层反光层，然后再涂荧光物质。它本身就是直射型灯具，光通利用率高，灯管上部积尘对光通的影响小。
荧光灯按照外形可以分为直管型荧光灯、异型荧光灯、紧凑型荧光灯3大类。直管型荧光灯、异型荧光灯按照启动方式又可以分为预热启动式、快速启动式、瞬时启动式。预热启动式荧光灯在220V、240V的地区或国家用量最大，通常需要配套使用启辉器或者电子镇流器。启辉器（或镇流器）起着启动放电、限制和控制灯管电流的作用，以避免灯管频闪。经过专门设计的电子镇流器还可以按需调节荧光灯的亮度。
近年来，紧凑型荧光灯发展迅速，大有逐渐取代白炽灯之势，环形、2D形、H形、U形、螺旋形等形式多样，外形紧凑，小到和白炽灯大致相似，多将启辉器（镇流器）等附件组合在一起使用，可以直接连上电源。紧凑型荧光灯发光功率比白炽灯高约6倍之多，因此这种荧光灯也被称为“节能灯”。紧凑型荧光灯除在宾馆、住宅、商店等处大量使用外，在绿地照明、道路照明以及建筑物、桥梁轮廓等照明中也被大量采用。
荧光灯根据光色可以分为日光色、冷白色和暖白色3种。日光色的荧光灯（色温6500K）多用于办公室、会议室、设计室、阅览室、展览展示空间等，给人明亮自然的感觉；冷白色的荧光灯（色温4300K）多用于商店、医院、候车亭等室内空间，给人愉快、安详的感觉；暖白色的荧光灯（色温2900K）多用于家居空间、医院、宿舍、餐厅等室内空间，给人以健康温暖的感觉。
一般显色指数Ra≥80的荧光灯通称高显色荧光灯。这类灯大多涂覆稀土三基色荧光粉涂层，因而其发光效率较高，部分T8和全部T5荧光灯属于这类产品。
彩色荧光灯是采用能够发出红、绿、蓝等多种单色光的荧光粉制成的，主要用于店面装饰照明、建筑物及桥梁等彩色泛光照明。
荧光灯也有明显的不足，例如点燃迟、造价高、有霎光效应、功率因数低、受环境温度的影响大等。
荧光灯应用广、发展快，所以类型较多，常见的有直管型荧光灯、异型荧光灯和紧凑型荧光灯等，如图2-2-11所示。荧光灯的镇流器和启辉器如图2-2-12所示。彩色荧光灯用于勾勒建筑物外轮廓的效果如图2-2-13、图2-2-14所示。
图2-2-11 荧光灯的常见灯型
图2-2-12 荧光灯的镇流器和启辉器
图2-2-13 彩色荧光灯用于勾勒建筑物轮廓实景一（摄影：王棋）
图2-2-14 彩色荧光灯用于勾勒建筑物轮廓实景二（摄影：王棋）
（二）金属卤化物灯
金属卤化物灯的灯泡构造，是由一个透明的玻璃外壳和一根耐高温的石英玻璃放电内管组成。壳管之间充氢气或惰性气体，内管充惰性气体。放电管内除汞外，还含有一种或多种金属卤化物（碘化钠、碘化铟、碘化铊等）。卤化物在灯泡的正常工作状态下，被电子激发，发出与天然光谱相近的可见光。国产金属卤化物灯的平均寿命约为3000～10000h。典型金属卤化物灯的结构如图2-2-15所示，常见的金属卤化物灯如图2-2-16所示。
图2-2-15 典型金属卤化物灯的结构
图2-2-16 常见的金属卤化物灯
金属卤化物灯的特点：
（1）金属卤化物灯尺寸小、功率大（250～2000W），发光效率高，但寿命较低。
（2）有较长时间的启动过程，从启动到光电参数基本稳定一般需要4～8min，而完全达到稳定需15min。
（3）在关闭或熄灭后，须等待约10min左右才能再次启动，这是由于灯工作时温度很高，放电管压力很高，启动电压升高，只有待灯冷却到一定程度后才能再启动。采用特殊的高频引燃设备可以使灯能够迅速再启动，但灯的接入电路却因此而复杂。
（4）光色很好，接近天然光，常用于电视、摄影、绘画、体育场、体育馆、高大厂房、较繁华的街道、广场及要求高照度显色性好的场所。
彩色金属卤化物灯是在其电弧管内充入某种特定的金属卤化物，使辐射出该金属的特征光谱，该灯将产生明显的色彩。这类灯主要用于建筑外墙的泛光照明、景观特写照明等。
（三）钠灯
钠灯是利用钠蒸气放电的气体放电灯的总称。该光源不刺眼，光线柔和，发光效率高。主要有低压钠灯、高压钠灯两大类。
1.低压钠灯
低压钠灯的光色呈现橙黄色。低压钠灯的光视效能极高，一般光视效能可达75lm/W，先进水平可达100～150lm/W。一个90W的钠灯光通量为12500lm，相当于4个40W的日光灯，或一个750W的白炽灯，或一个250W高压汞灯的效果，是至今为止所有光电源中光效最高的一种光源。其结构和光谱能量分布如图2-2-17、图2-2-18所示，其技术参数如表2-2-4所示。
图2-2-17 低压钠灯的结构
1—固定弹簧；2—外玻壳；3—放电内管；4—电极；5—灯头
图2-2-18 低压钠灯的光谱能量分布
表2-2-4 常用低压钠灯技术参数
低压钠灯的启动电压高，目前大多数灯利用开路电压较高的漏磁变压器直接启动。从启动到稳定需要8～10min，即可达到光通量最大值。低压钠灯一般应水平安装，这样钠分布均匀，光视效能高。对有贮钠小窝的钠灯，可允许在偏离水平位置±20°以内点燃。由于低压钠灯具有耗电少、光视效能高、穿透云雾能力强等优点，常用于铁路、公路、隧道、广场照明。
2.高压钠灯
低压钠灯在低的蒸气压力之下，出现单一的黄光。为进一步增加灯的谱线宽度，改善灯的光色，必须提高钠的蒸气压力，这样就发展成为高压钠灯。目前实用的高压钠灯内充以少量的汞，主要为黄色、红色光谱。色温为2300K，显色指数为30，光视效能为110～120lm/W。高压钠灯的寿命很长，我国生产的在5000h左右，美国生产的可达20000h，是长寿命光源之一。高压钠灯及其结构、光谱能量分布如图2-2-19～图2-2-21所示，其主要技术参数如表2-2-5所示。
图2-2-19 高压钠灯的结构
1—金属排气管；2—铌帽；3—电极；4—陶瓷放电器；5—硬玻璃外壳；6—管脚；7—双金属片；8—金属支架；9—钡消气剂；10—焊锡
图2-2-20 高压钠灯
图2-2-21 高压钠灯的光谱能量分布
表2-2-5 常用高压钠灯主要技术参数
高压钠灯的启动要借助触发器。当灯接入电源后，电流经双金属片和加热线圈，使双金属片受热后由闭合转为断开，在镇流器两端产生脉冲高压，使灯点亮。灯点亮后，放电所产生的热量使双金属片保持在断开状态。高压钠灯由点亮到稳定工作约需4～8min，它的镇流器也可用相同规格的荧光高压汞灯的镇流器来代替。当电源切断、灯熄灭后，无法立即点燃，需经过10～20min，待双金属片冷却并回到闭和状态时，才能再启动。
在所有人造光源中，高压钠灯的光效仅次于低压钠灯，在城市道路照明、建筑泛光照明、庭院照明、广场照明和部分工业照明中被广泛应用。
（四）氙灯
氙灯是利用高压氙气产生放电现象制成的高效率电光源，如图2-2-22所示。
氙灯有以下几个特点：
（1）光色很好，接近日光，显色性好。
（2）启动时间短，氙灯点燃瞬间就有80%的光输出。
（3）光效高，发光效率达22～50lm/W，被称作“人造小太阳”。
（4）寿命可达1000h以上。
（5）氙灯的功率大、体积小，是目前世界上功率最大的光源，可以制成几千瓦、几万瓦甚至几十万瓦，一支220V、20000W的氙灯，体积相当于一支40W日光灯那么大，而它的总光通量是40W日光灯的200倍以上。
图2-2-22 氙灯
（6）不用镇流器，灯管可直接接在电网络上，其功率因数近似等于1，使用方便，节省电工材料。
（7）氙灯紫外线辐射比较大，在使用时不要用眼睛直接注视灯管，用作一般照明时，要装设滤光玻璃，以防止紫外线对人们视力的伤害。
（8）氙灯的悬挂高度视功率大小而定，一般为达到均匀和大面积照明的目的，选用3000W灯管时不低于12m，选用10000W灯管时不低于20m，选用20000W灯管时不低于25m。
氙灯按性能可分为直管形氙灯、水冷式氙灯、管形汞氙灯、管形氙灯4种。
氙灯按工作气压可分为脉冲氙灯（工作气压低于100kPa）、长弧氙灯（工作气压约为100kPa）和短弧氙灯（工作气压为500～3000kPa）3类。
（五）荧光高压汞灯
荧光高压汞灯是利用汞放电时产生的高气压来获得高发光效率的一种光源，它的光谱能量分布和发光效率主要由汞蒸气来决定。汞蒸气压力低时，放射短波紫外线强，可见光较弱，当气压增高时，可见光变强，光效率也随之提高。其结构示意图如图2-2-23所示。
图2-2-23 荧光高压汞灯结构示意图
1—灯头；2—玻壳；3—抽气管；4—支架；5—导线；6—主电极；7—启动电阻；8—辅助电极；9—石英玻璃管
按照汞蒸气压力的不同，汞灯可以分为3种类型：第一种是低压汞灯，汞蒸气压力不超过0.0001MPa大气压，发光效率很低；第二种是高压汞灯，汞蒸气压力为0.1MPa，气压越高，发光效率也越高，发光效率可达到50～60lm/W；第三种是超高压汞灯，汞蒸气压力达到10～20MPa或以上。按照结构的不同，高压汞灯可以分为外镇流和自镇流两种形式。
荧光高压汞灯有以下几个特点：
（1）必须串接镇流器。
（2）用于220V电流网时使用电感镇流即可，如用于低电压电网时（如110V），则必须采用高漏磁电抗变压器式镇流器。
（3）整个启动过程从通电到放电管完全稳定工作，大约需4～8min。
（4）高压汞灯熄灭后不能立即启动，需5～10min后才能再启动。
（5）荧光高压汞灯的闪烁指数约为0.24，再加上启动时间过长，故不宜用在频繁开关或比较重要的场所，也不宜接在电压波动较大的供电线路上。
（6）光色为蓝绿色，与日光的差别较大，显色性差，需在内表壁上涂敷荧光粉，以改善它的显色性。
（7）有效寿命可达到5000～24000h左右。
（8）频繁开关对灯的寿命很不利，启动次数多，灯的寿命就减少，启动一次对寿命影响相当于燃点5～10h。
（9）价格低，但在能源消耗上不如高压钠灯。
三、电致发光电光源
（一）发光二极管（LED）及LED模块
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种能够将电能转化为可见光的半导体，采用电场发光。LED是当前发展最快，被认为拥有广阔前景的新型光源。其工作原理和结构如图2-2-24～图2-2-26所示。商用LED的特性参数如表2-2-6所示。
LED模块是一种组合式照明光源装置，除一个或多个发光二极管（LED）外，还包括其他元件，如光学、电气、机械和电子元件等，要求连接GB 19510.14—2009《灯的控制装置》第14部分规定的控制装置工作。LED模块又有自镇流LED模块（设计为直接连接到供电电源的LED模块，如果自镇流LED模块装有灯头，则认为其是自镇流灯）、整体式LED模块、整体自镇流LED模块、内装式LED模块、内装式自镇流LED模块、独立式LED模块、独立式自镇流LED模块等不同组合形式，如图2-2-27所示。
图2-2-24 LED的工作原理
图2-2-25 LED的结构示意图
图2-2-26 LED的工作电路
（a）直流供电；（b）LED串联工作；（c）交流供电
表2-2-6 商用LED的特性参数
图2-2-27 含LED和控制装置的系统示意图
1.发光二极管（LED）的特点
（1）寿命长。LED的使用寿命可以长达10万h，光衰为初始的50%，传统的光源在这方面无法与之相比。因此，在一些维护和换灯困难的场合，使用LED作为光源，可大大降低人工费用。
（2）响应时间短。LED的响应时间为纳秒级，在一些需要快速响应或高速运动的场合，应用LED作为光源非常合适。
（3）结构牢固。LED是用环氧树脂封装的采用半导体发光的固体光源，是一种实心的全固体结构，因此能经受震动、冲击而不致损坏，适用于使用条件较为苛刻和恶劣的场合。
（4）功耗低。目前，白光LED的光效已经达到50lm/W，消耗能量比同光效的白炽灯减少80%。
（5）适用性强。每个单元的LED小片是3～5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。LED的发光体芯片尺寸很小，在进行灯具设计时基本上可以把它看作“点”光源，这样能给灯具设计带来许多方便。
（6）可做成薄型灯具。LED发光的方向性很强，很多情况下只需用透镜将其发出的光线进行准直、偏折，而不需要使用反射器，可以做成薄型、美观的灯具。
（7）使用低压电源。LED的供电电压在6～24V之间，根据产品不同而异，是一种比使用高压电源更安全的光源。
（8）有助于减少环境污染。LED无有害金属汞。
（9）颜色丰富。改变电流LED即可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，可实现红、黄、绿、蓝、橙多色发光。
（10）价格相对较贵。LED的价格比较昂贵，相对于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由300～500只二极管构成。
综上所述，由于LED具备多项优点，尤其是省电和长寿的特点，LED被认为是继白炽灯、荧光灯和HID（高压放电灯）光源之后的第四代光源，在未来的照明设备中将发挥重要作用。
2.发光二极管（LED）在照明领域的应用
（1）信号指示应用。信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域，约占LED应用市场的4%左右。
（2）显示应用。指示牌、广告牌、大屏幕显示等，LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%～25%，显示屏幕可分为单色和彩色。
（3）照明应用。LED是传统光源的替代品，具有体积小、散热技术完善、光效高、能耗低、控制简单、色彩丰富等优点，较容易借之实现照明灯具与建筑构件的整合，减少暴露灯具对于城市日间视觉环境的干扰。国内照明设计师安小杰甚至提出“LED引擎”的概念——与企业共同推进LED建材化，从照明的视角将建材分为发光建材与不发光建材，该概念与安藤忠雄、伊东丰雄、面出薰等推崇的“光是建筑的材料”之概念不谋而合，并更具现实性和可操作性。同时，LED数字化显示、模块化控制、色彩的丰富性等特点使其具有技术与艺术完美结合的优势，它既可以完成常规照明任务，又是一种城市多媒体的载体，可以通过软件实现数字化编排、智能控制，为城市的夜景增添文字、图形、视频等更为丰富的视觉内容。以LED为光源的灯具如图2-2-28、图2-2-29所示，其在建筑与景观照明中的应用如图2-2-30～图2-2-32所示。
目前，LED的照明应用有以下几种：
1）便携灯具。手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等。
2）汽车用灯。高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等，大功率的LED已被大量用于汽车照明中。
3）特殊照明。太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等；由于LED尺寸小，便于动态的亮度和颜色控制，因此比较适合用于建筑装饰照明。
4）背光照明。普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等，LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域。
图2-2-28 以LED为光源的灯具
图2-2-29 以LED为光源的飞利浦LEDline系列灯具
图2-2-30 以LED为光源的飞利浦LEDline系列灯具在Zonnebloem公园中的应用效果 ❶
（照明设计：Michel Pauweis）
图2-2-31 LED光源在建筑照明中的应用（摄影：王棋）
图2-2-32 LED光源在广州市地标建筑——广州电视塔照明中的应用
5）投影光源。投影仪用RGB光源。
6）普通照明。各类通用照明灯具、照明光源等。
3.目前市场上常见的LED光源
目前市场上常见的LED光源有LED灯泡、LED聚光灯、LED射灯、LED投光灯、LED埋地灯、LED舞台地板灯（发光地砖）、LED吸顶灯、LED彩虹管、LED数字管形灯等。
（二）激光灯
激光是一种特种光源，具有单色性好、相干性好、方向性强和光强大等特点。能产生激光的器件称为激光器，又称为激光灯或镭射灯，它能产生细窄、艳丽及平行直进的光束。适当利用不同的反射镜，可使激光束在空中转折反射而汇合成一片交织的立体光网；或在空中扫成片状的光板、立体的光锥、隧道等，再加上计算机及其他光学系统，可以使激光点在银幕、烟幕、水幕或云层中显现文字、商标和彩色图案等。大型歌舞晚会、舞会、节日庆祝及商业宣传等都可应用激光，配合音乐节拍来制造特殊视觉效果，价格比较昂贵。
激光束由充入特殊气体的玻璃管中产生，通常低功率激光器充人氯气和氖气（发红光），高功率激光器充入氩气（发绿光）或氪气（发蓝绿光），新型的双气体激光器可以转换发出不同的光色。使用“绕射格栅”来分解光束可以进一步获得多种颜色。
我国文化部制定的WH 0201—94《歌舞厅照明及光污染限定标准》规定：激光一般不应射向人体，尤其是眼部。激光波长限制在380～780nm之间，最大容许辐射照度为1.4×10-6W/cm2。
四、艺术照明用电光源
（一）霓虹灯
霓虹灯又称氖灯，是一种冷阴极放电灯。它是把透明的或涂有各种颜色荧光粉的玻璃管（称为粉管）在高温下弯制成文字或图形，抽真空后充入氩、氮、氖等气体，并在两端封接一对铜或不锈钢电极而成，如图2-2-33所示。
霓虹灯工作时必须配以霓虹灯变压器，将220V交流市电升高至15000V，使气体放电而发出艳丽的光辉，有红、黄、绿、橙、蓝、白、粉红等多达十几种颜色可供选择。霓虹灯由于亮度高、颜色鲜艳，且能组成千变万化的各种文字和图形，因而是户外招牌、广告使用最多的电光源，同时也大量用于酒店、餐厅、歌舞厅作为室内装饰灯具。图2-2-34～图2-2-37中所示的是霓虹灯的实际应用案例。
图2-2-33 霓虹灯组成示意图
图2-2-34 霓虹灯的应用效果
（摄影：李文华）
图2-2-35 上海南京路霓虹灯的
应用效果（摄影：李文华）
图2-2-36 香港街头霓虹灯的应用效果
图2-2-37 霓虹灯在景观照明中的应用（摄影：李文华）
霓虹灯广告牌经常配用各种鼓式闪光器或电子逻辑电路，使广告产生多种闪光、变光、变色和变化图案等特殊效果。电子式调光装置中的程序储存，可以使用集成电路存储和微型电子计算机等，按照各个程序进行选择应用即可。
（二）彩虹灯
彩虹灯全称为塑料彩虹灯或彩虹软管灯，是将数十个低压微型白炽灯泡串联起来，用高度透光而柔软的彩色塑料在高温下压塑包覆而成的一种装饰性灯具。使用电压依串联灯泡的数目不同而有12V、24V、36V、110V、220V等多种可供用户选择，目前用得最多的是220V的彩虹灯。它无需变压器，可以直接接入市电使用，十分方便，且耗电较省，每单元长度约1m，耗电15.4W；其另一突出优点是可以随意弯曲造型，具有高抗压及抗冲击性，适应在冰雪、大风、暴雨等恶劣环境下使用，平均寿命1万h以上。安装连接时，只需使用专用的连接器，即可将数十个单元的彩虹灯串联起来使用，特别适合建筑物的户外装饰、大型灯光“壁画”（造型）以及歌舞厅内部的造型装饰。颜色有红、黄、橙、绿、蓝、白等多种，造价比霓虹灯低廉，但在发光的亮度、色彩的艳丽和强烈的闪烁效果等方面比起霓虹灯仍有较大差距。近年随着LED的发展和价格下降，由低压微型白炽灯泡串联而成的彩虹灯已有逐步被LED组成的彩虹灯取代之势。
彩虹灯可通过走灯机或灯光控制台的控制，产生长光、闪光、追光等多种效果。
（三）满天星、蛇管灯、串灯
满天星、蛇管灯和串灯也是装饰照明常用的电光源，它们的结构及工作原理与彩虹灯相似，都是将多个小型低压灯泡串联后接于220V市电工作的。不同之处是彩虹灯的低压灯泡体积更小，而且整体压塑成形，更美观和牢固耐用，连接方便，但造价高几倍。而满天星和节日闪灯所用的串灯体积大一些，工艺简单，造价低廉，而且是单个装插头，外面不加套管。其中满天星是长明的，节日闪灯则串入一个跳泡，利用双金属片遇热弯曲断开而冷却后自动复原接通的原理，使整串灯不断闪烁。蛇管灯是把满天星或节日闪灯装入透明软塑料管中，起保护作用和便于造型。节日闪灯和蛇管灯可有多种不同接法，以便于连接走灯机控制其产生闪燃、走动、轮流亮等几种不同效果。满天星在景观照明中的应用如图2-2-38～图2-2-40所示。
图2-2-38 满天星在景观照明中营造出的节日气氛
图2-2-39 满天星在景观照明中营造出的休闲氛围
图2-2-40 满天星在景观照明中营造出的浪漫情调
（四）紫外线灯
紫外线灯又名紫外光灯、黑光灯或UV灯。
紫外线灯管内壁涂有特种荧光粉，能发出370nm波长的近紫外线和少量的可见光。灯管壳是用含镍和钴的氧化物玻璃制作的，呈深蓝色，几乎能全部吸收荧光粉所发出的可见光，又能透过紫外线。紫外线灯管与普通荧光灯管外形相似，为直管形。它能使被照的白色衣服发出白色荧光，使一般较苍白的皮肤变成褐色，同时使用荧光软管弯制造型的装饰图形或文字以及用荧光颜料在布面上画成的荧光画显出艳丽的颜色，营造出一种神秘朦胧甚至梦幻般的气氛。由于紫外线灯价格不贵，耗电又少（每只40W），因而成了歌舞厅普遍使用的一种特殊光源。
文化部WH 0201—94《歌舞厅照明及光污染限定标准》将紫外线灯的波长限制在320～380nm，最大容许辐照度为8.7×10-6W/m2。
（五）荧光软管
荧光软管由渗有荧光物质的塑料制成。它本身不会发光，严格讲不属于电光源范畴。但在紫光管的照射下能按照其本身所渗入的荧光物质不同而发出红、黄、绿、蓝等多种艳丽色彩的荧光，所以也可以把它看作一种被动发光的电光源。
荧光软管往往制成空心管形，直径为8～10mm，通常在其中心穿入铁丝，然后弯制成各种文字或图形，可吊挂于灯棚、天花或墙壁上，是一种价格低廉且节约能源（本身不耗电）而装饰效果相当不错的一种材料，广泛用于歌舞厅等娱乐场所。
（六）频闪灯和雷光管
频闪灯（strobe）又名闪光灯。频闪灯能发出极强烈的不断闪烁的白光，它利用人眼的“视觉暂留”效应来制造出特殊的幻影效果，是舞厅等娱乐场所常见的灯具之一。
文化部WH 0201—94标准规定：频闪灯的频闪频率不得高于6Hz（即每秒闪6次）。频闪灯具不宜长时间连续使用。
如果把数盏（例如4盏）频闪灯分别装上不同颜色的滤光器，用一台控制器同时进行控制，能产生非常艳丽的效果，称为彩虹频闪灯。也有把10多只以上的频闪灯组成圆形或方形的造型，称为频闪屏或频闪墙。
将多个小型频闪灯泡装于玻璃管或软塑料管内，通过控制器使各灯泡轮流闪光，就组成频闪灯管，俗称雷光管。把多支雷光管串连成一体，通过控制器的作用，可产生快闪或慢闪等特殊效果。
（七）光纤
光纤照明是通过光纤把光源发生器的光线传播到指定区域的一种照明方式。
1.光纤照明系统的组成
（1）光源。单根光纤的尺寸和需要的照度等一般取决于所采用光源的瓦数和形式。对于理想的光纤照明灯是那种具有非常小的发光面积而光通量输出很高的灯。光源后部的反射器和前部的透光镜有助于高效地把光传输入光纤。
通常使用的灯包括20～75W低压MR16灯和70～250W金属卤化物（M-H）灯。MR16有钨丝的卤化物灯可通过细灯丝进行精确的光束控制，有些新型紧凑式M-H灯也能提供同样精密的光束控制。
（2）发光器。将光纤照明系统用的光源装入外罩内的装置称为发光器。外罩用薄金属板、耐冲击塑料制成。发光器可配装滤光镜头滤除灯所发射出来的大部分红外线（IR）和紫外线（UV）能量。因而，光纤照明系统用于照射纺织品、绘画和食品是很理想的。
由于光线是从灯传输至光纤的末端，发光器也可配装二色玻璃滤光盘以达到颜色的连续或固定变化。另外，色盘的运动可用计算机处理以提供特殊效果。例如光的定时变化或像频闪的瞬间光。最后，为了给复杂的照明装置提高功率，也可将几台发光器前后直排连接或串联连接。
（3）光导体。用于将光从光源传输到灯具的材料被称为光导体。典型的光导体有塑料纤维束或玻璃纤维束。塑料纤维分为粗纤芯塑料纤维和细纤芯塑料纤维。粗纤芯塑料纤维是指直径达20mm的实心聚合物纤维，涂有薄的涂层，涂层材料的折射率较纤芯为低。细纤芯塑料纤维是指直径达2mm的实心聚合物纤维，涂有薄的涂层，涂层材料的折射率较纤芯为低。它可制成任何长度且能在现场切割。本质上，以上两种形式的塑料纤维使用条件是相似的，且有相同的环境限制。玻璃纤维束（GFB）是指用玻璃制成的圆形光导体，玻璃直径在0.002～0.006in之间（约为头发的粗细）。玻璃纤维通常是末端发光型，它具有特殊的优点——玻璃材料在整个使用期限间不会丧失它的透明度（即不会变黄）。玻璃纤维束较塑料纤维束细得多。因此它与塑料纤维不同，不能在现场切割，玻璃纤维束一般由工厂切割并装配好。
光纤光导体的基本材料为纤芯和涂层。纤芯为传输光线的部件，涂层为薄薄的材料，具有低的折射率，牢固地涂在纤芯的外围。从浅角入射涂层的光束被反射回到纤芯。
大部分光纤有第三层保护套。保护套有黑色、透明的或半透明的白色。对于末端发光的光纤使用黑色不透明的保护套。对于看上去像霓虹灯的侧面发光的光纤，或者对于类似于荧光灯的条形发光光纤，使用透明或白色的保护套。
（4）光纤端口或总套圈。这是在一束光纤范围内，安装在光缆上的连接器，用它插到发光器上使光亮输出最大。制造商可在发货前将线束装配好（叫做装端口），或者为适应变化的情况，也可在现场装配。
（5）连接器、耦合器和套圈。使用这些器件将一个系统的各个部件作机械上或光学上的连接。用连接器将一条光纤固定到端口或灯具上，将一条光纤对准装配到发光器上或两条光纤相互之间的对接则用耦合器。套圈是一个终端器件，用于保护光纤的正确定位。套圈通常与特定的光纤一起由工厂设计加工，因此只要简便地将套圈插入灯具的连接套内即可。
2.光纤的特点
（1）由于光纤的自身特性和光的直线传播原理，光纤在理论上可以把光线传播到任何地方，满足了实际应用的多元性。
（2）可以通过滤光装置获得所需要的各种颜色的光，以满足不同环境下对光色彩的需求。
（3）通过光纤尾件的设计和安装，照明从抽象化转变为形象化。光纤照明赋予了光线质感、空间感，甚至赋予了光线生命和性格。
图2-2-41 光纤及其应用
（4）光纤照明实现了光电分离，这是一个质的飞跃，不仅安全性能提高，而且应用领域大大地拓宽了。
（5）塑料光纤照明系统光色柔和，没有光污染。塑料光纤装饰照明采用过滤光谱的方式改变光源发光颜色，通过光纤传导后，色彩更显柔和纯净，给人的视觉效果非常突出。
（6）一般的光源所发生的光谱不仅包括了可见光，还包括了红外线和紫外线。在一些特殊场合，红外线和紫外线都是需要避免的，比如文物照明。由于塑料光纤的低损耗窗口位于可见光谱的范围，红外线和紫外线的透过率很低，再加上对光源机的特殊处理，所以从光纤发出来的光都是无红外线和紫外线的冷光。
3.光纤照明
光纤及其应用如图2-2-41～图2-2-43所示。
图2-2-42 光纤在建筑内空间中的应用
图2-2-43 光纤在交通空间中的景观效果
（1）电视会议桌面照明。采用端发光系统，配置聚光透镜型发光终端附件由顶部垂直照射，在桌面形成点状光斑，适合与会人员读写而又不影响幻灯投影讲解的进行。
（2）置于顶部较高、难以维护、无法承重的场所或对EMI（电磁干扰）有敏感的电子设备区域内的照明；在使用通常灯有不方便的场所，如很难接近或者需要光电分离的场所，使用光纤照明系统是最有利的；将端发光系统用于酒店大堂高大穹顶的满天星造型，配以发散光透镜型水晶尾件和旋转式玻璃色盘，可形成星星闪闪发光的动态效果，非一般照明系统可比拟。
（3）建筑物室外公共区域的引导性照明。采用落地管式（线发光）系统或地埋点阵指引式（端发光）系统用于标志照明，同一般照明方式相比减少了光源维护的工作量，且无漏电危险。
（4）室外喷泉水下照明。采用端发光系统，配置水下型终端，用于室外喷泉水下照明，且可由音响系统输出的音频信号同步控制光亮输出和光色变换。其照明效果及安全性好于普通的低压水下照明系统，并易于维护，无漏电危险。
（5）建筑物轮廓照明及立面照明。采用线发光系统与端发光系统相结合的方式，进行建筑物轮廓及立面照明。其施工方便，安装周期短，具有较强的时效性，且能够重复使用，节省投资。
（6）建筑物、文物局部照明。采用端发光系统，配置聚光透镜型或发散光透镜型发光终端附件用于室内局部照明。如博物馆内对温湿度及紫外线、红外线有特殊控制要求的丝织品文物、绘画文物或印刷品文物的局部照明，均采用光纤照明系统。
（7）灯箱、广告牌照明。线发光光纤柔软易折不易碎，易被加工成不同的图案，无电击危险，无需高压变压器，可自动变换光色，并且施工安装方便，能够重复使用。因此，常被用于设置在建筑物上的广告牌照明，同传统的霓虹灯相比，光纤照明具有明显的使用性能优势。
（8）根据光纤照明的多样性等特点，光纤照明的销售市场主要面对装饰照明、娱乐灯光、艺术照明以及特殊照明。