摘要化學冷光源是一種新型的有機發光材料。本文對化學光源的特點,結構與組成,化學發光機理和影響發光體系的因素進行了討論,并簡要介紹了化學發光物質草酸酯和熒光劑的合成與應用,論述了相關研究的進展情況。

關鍵詞化學發光,化學光源,草酸酯,熒光劑,合成

1發展背景

化學發光是指某些化學反應中發出可見光的反應過程。化學發光體系有數種,但適用于化學光源的只有過氧草酸酯類化學發光體系。它以草酸酯、過氧化氫和熒光劑為主要成分,是迄今為止發現的一種最有效的化學(非生物)發光體系,量子產率高達20%～30%。

過氧草酸酯類化學發光最早發現于20世紀60年代。此后,20世紀70年代AmericanCyanamide公司的Rauhut等合成了一系列草酸酯。Rauhut等研究的主要目的是開發應急光源,并稱之為“化學光源”(chemicallight),成為草酸酯獲得實際應用的重要實例之一,并成功地研制和開發了發光棒。最初化學光源只是用于軍事活動,后來逐步進入民用市場。使用這種冷光源可以杜絕因電火花或熱光源引起火災的可能性,也可用作緊急照明等。近年來,這種化學冷光源已日益流行于各大晚會上,具有很大的市場前景。另外,將應急光源與警報結合的緊急設施有利于人們在發生火災時的逃生。

2化學光源的結構和組成

1熱輻射型電光源

熱輻射型電光源主要有白熾燈、鹵鎢燈兩種。

白熾燈是電光源中最古老，也是最常見的品種，它的派生種類也最多。白熾燈的制造工藝成熟、成本低、光色柔和及顯色性好，顯色指數高達95~99，近似為自然光，無須任何附件配合工作，調光方便，且無啟動時間，但發光效率較低，一般只有5~20lm/w，壽命也較短，通常只有1000小時左右。

鹵鎢燈是繼白熾燈之后改進而成的，它是在裝有鎢絲的燈管內，充入微量的鹵素或鹵化物構成的電光源。鎢絲點亮后，在高溫下能揮發出鎢蒸氣，在燈管內壁附近溫度較低的區域與鹵素化合成鹵化鎢，由于對流的作用，鹵化鎢又在鎢絲表面的高溫區分解出鎢，再返回到鎢絲表面。如此將不斷地揮發、分解與返回，因此，鎢絲不會很快變細，燈管也不會發黑，故鹵鎢燈具有壽命長（一般為2000小時）、光效高（20~30lm/W）的特點，而且還具有體積小、亮度強、使用方便、價格便宜等一系列優點。

白熾燈和鹵鎢燈都是依靠電流通過燈內的鎢絲產生熱效應而發光的，鎢絲屬于金屬導體，在電路中顯示純電阻性，不影響供電電源的交流參數，對電源質量不會產生危害，對電源設備不構成影響。

2氣體放電型電光源

1手術光源質量的影響

根據對手術光源長期關注的結果表明，在不同照明條件下，長時間進行手術的醫生會產生不同的主觀感受，良好的照明會明顯減輕手術醫生的視覺疲勞及身體疲勞，甚至延遲疲勞發生的時間，利于長時間手術的有效開展；而光線條件較差的照明環境往往會使醫生在手術中過早出現視覺疲勞，甚至進一步引發頭痛、眩暈、虛汗等身體應激癥狀。經過長期對手術光源的檢測得出，主觀判斷同樣明亮的手術照明環境下，相同的手術醫生出現視疲勞的時間存在明顯差異，即同樣照度條件下，手術光源會具有不同的色溫、色差及輻射度，這些光源內部參數都制約著手術的效果。因此，對手術光源的質量檢測十分重要。

2手術光源質量檢測裝置的功能和應用

通過對手術光源長期的研究，設計出一種能夠直觀快速測量并計算出手術光源質量參數的檢測裝置，其主要結構包括光線感應模塊、距離測量模塊、光源照度測量模塊、光源色溫測量模塊、光源色差測量模塊、光源輻射度測量模塊、光斑測量模塊、電源模塊以及顯示輸出模塊。該裝置通過對手術光源直接測量和間接計算分析，完成對手術光源質量的評測，指導手術燈檢測驗收、安裝調試及更換維修，在臨床工作中具有重要意義。

3手術光源照度的檢測與研究

視覺感受環境的明亮程度是光源的首要質量因素，這一因素的量化指示為照度。在距離手術光源正下方1m處，通過手術光源質量檢測裝置中的照度模塊，可以實時檢測并計算出手術光源的中心照度值E（單位為lux），根據中華人民共和國醫藥行業標準YY0627—2008《醫用電氣設備第2部分：手術無影燈和診斷用照明燈安全專用要求》（以下簡稱《要求》），手術燈光源的照度標準為40000~160000lux，超出范圍的照明環境會因為過亮或過暗引起視疲勞，造成眼部不適，甚至增加出現眩光的幾率。4手術光源色溫的檢測與研究在照度相同的不同手術光源下，手術醫生可能對組織顏色產生誤判斷，尤其對于光譜中相鄰的2種顏色會出現結合處分辨不清的情況，醫生在這種手術光源下剝離組織時，會增大操作難度，嚴重妨礙手術中細節問題的處理，影響這種因素的光源量化標準為色溫。

【摘要】隨著LED車燈技術的不斷革新，LED擁有了較成熟的市場地位，但是有很多需要改善的技術，使汽車前照燈能夠有更高的照明質量。本文是在整體光源的基礎上結合仿真技術、電路設計、智能化控制及散熱的處理技術，來提升散熱的能力，減少LED燈的接觸面積，提高發光二極管的亮度，讓生產出來的產品更加穩定、可靠，設計優等質量、高效、大眾化、放心使用及環保的高效能LED車燈系統。

【關鍵詞】高效能制；LED；散熱

1傳統光源與LED燈的比較

即使傳統光源的發光所散發出來的熱量遠遠高于LED燈，但是它最大的好處就是不會因為太熱影響燈光的光輸出。相反，使用LED的光照能力卻會因為表面溫度的上升而下降。就現在的發光效率下，LED燈可以讓大概15％-25％的輸入功率變成光照，其他的75％-85％的功轉成熱量，如果產生的這些熱量沒有立即散出，溫度的升高就會讓燈的性能下滑或者失效。為了避免燈因高溫從而失效，必須要在燈上安裝散熱系統。因為汽車前照燈需要矩陣式的LED，安裝散熱片以后整個燈座的體積就會變大，這就要學習先進技術或新方法來把難題解決。現如今，LED車燈作為新技術、優秀光能照明的核心產業正在迅猛發展，能快速前進主要有兩大動力，第一，國家出臺政策和政府的推動不斷增強，第二是車燈公司認為這一市場有很大的發展前景愿意投資。近期各大博覽會的舉辦，使得LED車燈行業更是發展到了一個新高度。體現所有車燈行業最先進的發展模式、形態及困難存在的同時，也同時把技術、研發及運用一一展示出來。21世紀以來，車燈的研發得到了快速發展，燈罩外闊、主板、安裝、整體連接以及LCD展示、前照燈的控制等一些應用的發展很快，車燈的性價比顯著變高，使LED車燈的推廣從無到有帶來無限的希望。現今，市場上的車燈行業和國際上一些汽車制造大國相比差距并不顯著，而且我國擁有自主知識產權的技術，我國在車燈的研發、燈芯的制造、模塊的安裝等方面都已自主制造，部分核心技術都是中國制造開發，為今后的汽車LED燈做大做強奠定了基礎。

2汽車使用LED燈的理念及發光原理

LED（LightEmittingDiode）稱為發光二極管，是先進簡潔的固定光源，優點有使用時效長、節約能耗和環保。主要部件是通過一塊電流發光的半導體材料，兩邊加上正向電壓，電流就會從陰極導入陽極，晶體就會變化出不同的光線，電流越大，燈就越亮。在進行“車燈研究探索工程”的課題中，市場上的一些公司、研發中心和高校對LED材料、高功耗的車燈零件、安裝、原廠器件、主要裝備等方面進行研究，突破了很多LED車燈一些難題，取得了非常好的成績。但LED淺色光的車燈技術還是不夠完善，很多這類別的科學、技術難題需要攻克，尤其是車燈的安全可靠方面，有很大的發展空間。2.1車燈的溫度與使用時長的關系。根據國外生產的經驗，可以研究出發光二極管的使用年限與環境溫度的關系，當環境的溫度每下降10度，車燈的發光效率會提高5%到10%，進而發現車燈的壽命也會增長2倍。2.2車燈的溫度與發光的效率。研究可知LED車燈的發光效率與溫度呈線性的關系，如果溫度為24度的時候，效率是1.0，當溫度上升到58度時，發光的效率立馬下降到0.9；溫度為100度時只還有0.8了。并且溫度的升高使得光頻譜的波動，波長變幻規律則為每升高10度，波長變動1毫米，主要的波長浮動使得變為混合色，導致轉換效率下降。所以燈的溫度升高不僅影響設備的使用時效，還會使得發光效率下降。

1首都國際機場節能減排應用實踐

首都國際機場T3C主要是國內出發和國際國內值機樓，T3D是國內出發樓，T3E主要是國際出發樓。總建筑面積近100萬㎡。T3C樓內分為迎客區、辦票區、檢查區、候機區、登機橋、辦公區、貴賓區。T3航站樓的照明除了辦公區域使用熒光燈管外，其余大部分則使用金鹵燈光源，其中航站樓大屋面的照明全部使用150W或250W的金鹵燈光源。航站樓照明光源數量達到12萬只，如此大面積的光源照明必定消耗大量的電能。因此，在保證航站樓正常照明運行下，如何節約能源消耗，是管理部門面臨的重大問題。首都機場航站樓管理部采用了許多節能的措施和辦法，其中之一就是利用近年興起而大量使用的綠色照明LED光源。LED光源比較以前的白熾燈光源、熒光燈光源在性價比方面有了極大提升，它具有以下特點。

1）高節能：節約能源無污染。直流驅動，超低功耗（單管0.03～0.06W）電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能80%以上。

2）壽命長：LED光源也稱為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等問題，使用壽命可達6萬～10萬h，比傳統光源壽命長10倍以上。

3）高亮度、低熱量：LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明光源低很多。

4）利環保：環保效益更佳。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射；眩光小，而且廢棄物可回收；沒有污染不含汞元素；冷光源，可以安全觸摸。它屬于典型的綠色照明光源。LED光源的上述特點正好滿足航站樓節能降耗的要求。因此，考慮用LED光源替換航站樓貴賓休息室里用電量大而又易損壞的35W小燈杯。為使該項目獲得良好的節能效益，在決定更換此種燈型時，對以下問題進行了科學論證：LED燈具代替現用的燈具一年能節約多少能耗；如何確保不改變原有的裝修風格；如何證更換后室內的照明照度和光適度。本著以上原則，選用LED光源的3.5W、4.5W、5.5W三種光源做樣板，進行了性能比較和照明光照度測試。在不改變原有的裝修風格的情況下，更換光源后室內的照明照度比較相近，色溫和顯色指數都相同或者說光適度沒變化的，只有5.5W的LED光源和小燈杯的各項數據最接近，可以滿足更換要求。由于只有5.5W的LED光源能滿足要求，因此，根據試驗數據比較分析后，確定使用5.5W的LED光源對小燈杯進行直接更換。

摘要：分別討論了熱輻射型電光源、氣體放電型電光源和高亮度白色發光二極管燈的性能和特點，從節能和長壽的角度分析，推廣使用高亮度白色發光二極管燈，是二十一世紀電光源發展的必然趨勢。

關鍵詞：電光源；白熾燈；熒光燈；金屬鹵化物燈；發光二極管

1引言

電光源自最初的白熾燈誕生以來，已有百余年的歷史，隨著科學技術的不斷發展，相繼涌現出眾多的電光源品種，以適應各種場合的照明需求。進入二十世紀下半葉以后，世界性的能源短缺和火力發電廠二氧化碳排出量造成的溫室效應，以及許多新的應用領域對電光源的性能提出了新的要求等，促使電光源向著節能、環保、安全、長壽等方面發展，并取得了一系列令人矚目的成就。

本文將分別討論熱輻射型光電源、氣體放電型電光源和前景無量的白色發光二極管燈的性能和特點，與讀者共同交流。

2熱輻射型電光源

摘要：分別討論了熱輻射型電光源、氣體放電型電光源和高亮度白色發光二極管燈的性能和特點，從節能和長壽的角度分析，推廣使用高亮度白色發光二極管燈，是二十一世紀電光源發展的必然趨勢。

關鍵詞：電光源；白熾燈；熒光燈；金屬鹵化物燈；發光二極管

1引言

電光源自最初的白熾燈誕生以來，已有百余年的歷史，隨著科學技術的不斷發展，相繼涌現出眾多的電光源品種，以適應各種場合的照明需求。進入二十世紀下半葉以后，世界性的能源短缺和火力發電廠二氧化碳排出量造成的溫室效應，以及許多新的應用領域對電光源的性能提出了新的要求等，促使電光源向著節能、環保、安全、長壽等方面發展，并取得了一系列令人矚目的成就。

本文將分別討論熱輻射型光電源、氣體放電型電光源和前景無量的白色發光二極管燈的性能和特點，與讀者共同交流。

2熱輻射型電光源

建筑設計人員實施電氣照明設計時，不僅要考慮照明安全性、舒適性以及合理性，同時還要按照節能環保要求，做好照明能耗控制，所涉及內容相對較多，整體設計難度相對較大，需要展開科學規劃。為保證照明設計整體質量，確保光源應用可以達到相關標準要求，設計人員對建筑電氣照明設計相關內容展開了進一步探究。根據探究結果，照明設計需要嚴格遵照以下幾項設計原則，科學展開規劃。

1照明設計原則

1.1質量要求原則。設計人員需要掌握照明質量基本因素，并對建筑物使用功能與照明要求展開全面分析，需要做好各項調查以及資料積累。在實施電子燈具設計時，應按照建設單位使用者所提出的各項要求，嚴格遵從規程要求，做好事故照明以及應急照明等內容設計。1.2燈具、光源選擇原則。在具體進行篩選時，需要在對建筑功能展開綜合分析的基礎上，按照照明質量要求，對照度、光色以及顯色性展開選擇，并在此前提下實施造型以及視覺舒適度分析，應將安裝費用控制在合理范圍內，減少不必要的資源浪費，一般建議選擇LED燈具。LED照明有著明顯的節能化、硬朗化、藝術化以及人性化特征。根據有關部門統計顯示，因為LED屬于冷光源，半導體照明對于環境條件的適用范圍較寬，和熒光燈以及白熾燈相比，其節能效力能夠達到70%以上，所以需要借助燈具這一優勢，做好建筑電氣照明節能設計。同時因為LED為直流驅動，并不存在頻閃，也不存在紫外以及紅外成分，調光性、發光偏向性較為理想，其色溫在改變時不會出現視覺流弊問題，硬朗特性較為凸出，所以設計人員也要借助這一優勢，滿足客戶處理硬朗需求，做好環保硬朗光源與保障視力光源設計。1.3照明方式選擇原則。1.3.1一般照明。一般照明更加注重水平照度均勻性，在整個視界范圍以及工作表面內，亮度對比較為理想，可通過對高效大功率燈泡的運用，對空間展開照明。通常適用于受條件限制，不適合安裝局部照明場所，或工作位置較為密集且對光照方向無特殊空間，像教室、公司等。1.3.2局部照明。在出現下列情況時，需要展開局部照明設計。（1）局部需要較高照度；（2）因為受到遮擋影響，一般照明無法照射到局部位置；（3）需要控制工作區域內反射眩光；（4）為增強某方向燈光，增強實體感時。1.3.3混合照明。混合照明由局部照明、一般照明所組成，主要適用于對照度有較高要求，且對照射方向有特殊要求的場所。實施混合照明設計時，需要按照等級混合照明照度5%-10%數值，對一般照明照度展開設置。

2設計注意事項

實施具體設計時，需要注意以下幾點問題：（1）設計需要達到相應安全性要求，要為個體活動安全以及舒適性提供有利支持，做好周圍環境識別，避免出現人和光環境失衡問題；（2）注重空間清晰程度，對不必要陰影實施處理，做好紫外線輻射以及光熱輻射控制；（3）按照空間實際功能對其亮度、光源分布等情況展開設計，對眩光實施嚴格控制，減少因照明所產生的不安、煩躁情緒；（4）對光源顯色性以及色溫關系展開科學處理，做好特殊顯色指數和一般顯色指數色差關系協調，防止出現心理方面的不和諧感以及不平衡感；（5）對天然光展開合理運用，科學選擇照明方式，做好照明區域控制，以求達到切實降低電能消耗指標的目標，做好節能設計。

3光源應用

摘要：介紹汽車光源的應用現狀，著重概括熱輻射汽車光源和氣體放電汽車光源的特點、應用和發展同時簡要介紹了其它類型的汽車光源，并對汽車照明的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：汽車照明；光源；燈具；熱輻射；氣體放電；

光效引言汽車行駛時，照明燈具是不可缺少的。汽車燈具主要的功能有兩點:一是照明功能，即照亮道路，交通標志，行人，其他車輛等，以識別標志和障礙物;二是信號功能，即顯示車輛的存在和傳達車輛行駛狀態的信號。汽車照明和信號裝置是汽車重要的安全部件。在有關汽車的105項歐洲ECE法規中有36項是直接與汽車照明和信號燈有關的。在各種汽車燈中，前照燈的作用尤為重要，與行車安全有著十分密切的關系。

有關的統計數據表明，夜間行車比白天行車發生交通事故的概率要大一些，這與夜間照明條件不佳有著非常直接的關系。隨著汽車工業的發展和行車速度的提高，汽車照明的質量正受到人們越來越多的重視。而汽車光源是汽車燈具的發光部件，是其核心所在，因此選擇合適的汽車光源，提高汽車光源的質量和效率，對提高汽車照明的質量和增加行車安全性有著十分重要的作用。在汽車上使用照明裝置大約開始于20世紀初。最先使用的是煤油燈和乙炔燈，接下來開始使用電光源，經歷了從真空白熾燈，充氣白熾燈，鹵鎢燈到氣體放電燈的發展過程。隨著光源工業的發展，汽車光源也不斷更新，以適應不斷提高的汽車照明的要求。汽車前照燈既要照亮汽車前方的路面和交通信號標志，又不能給對方來車駕駛員造成不舒適的眩光。這就要求前照燈的空間光強分布滿足十分精確的要求。在我國，汽車前照燈的光分布標準是等同于相關的歐洲ECE法規。近光前照燈的光分布完全不對稱。中間是一個高光強區域，以盡可能照亮前方的路面。光束在水平方向有所散開，以利于辨清路邊的情況。在指向對方來車駕駛員眼睛的方向上光強很小，不產生眩光。在前照燈產生的明、暗區之間有一條十分鮮明的分界線，稱為光強截止線。

由于法規對汽車照明有著十分嚴格的要求，因此與普通光源相比，汽車光源在結構和性能上有一些特殊之處，從而形成了一個獨立的汽車光源系列。為了方便燈具設計，現在很多汽車光源在國際上都已經標準化。1、白熾燈和鹵鎢燈汽車光源汽車燈中最先使用的電光源就是白熾燈。經過幾十年的發展，白熾燈的性能得到了很大的提高，并在白熾燈的基礎上發展出了鹵鎢燈。白熾燈和鹵鎢燈是目前主要的汽車光源，在汽車內外的照明和信號裝置中有著廣泛的應用。白熾燈和鹵鎢燈都屬于熱輻射光源，燈絲在通過電流時由于電流的熱效應而溫度升高，變成白熾狀態，從而發射可見光。這類光源的特點是驅動電路簡單，價格便宜，發光體燈絲尺寸小且發光穩定，有利于燈具系統的光學設計。鹵鎢燈與白熾燈相比更具有體積小，功率大，光效高，燈絲緊湊等特點，是目前理想的汽車光源。白熾燈的功率較小，主要用于對照度要求不是很高的場合，如S25(21/5W)和T20(21/5W)可用于尾燈/剎車燈，S25(21W)和T20(21W)可用于轉向燈和倒車燈，T10(5W)可用于尾燈和牌照燈，T10(10W)可用于車內燈和車門燈。鹵鎢燈的功率較大，常用于車輛前方的照明，如H3(55W)可用于前霧燈，而用于前照燈的鹵鎢燈品種很多，有H4(60/55W),H1(55W),H7(58W)，HB1(65/45W)，HB3(65W)，HB4(55W)等。白熾燈和鹵鎢燈汽車光源處于不斷的發展之中。白熾燈在汽車信號燈中使用廣泛，由于標準法規對各種信號燈的顏色均有嚴格要求，如尾燈和剎車燈為紅色，轉向燈為墟拍色等，因此目前信號燈通常使用彩色泡殼或彩色配光鏡。現在客戶對汽車外觀的要求越來越高，許多汽車燈具都采用無色透明無花紋的配光鏡，能直接看清車燈的內部，這時若使用彩色泡殼的白熾燈，白天不使用時車燈外觀不盡如人意，人們稱之為“煎雞蛋效應”。

為了改善車燈外觀，近年來發展了一種在無色透明的泡殼上鍍多層介質干涉膜的技術，這種信號燈泡在不點燃時外殼是銀白色的，與反射器背景的顏色比較協調，點燃時發射的光線呈墟拍色，這樣大大提高了車燈的外觀質量。鹵鎢燈作為目前主要的汽車光源，其發展趨勢主要有幾個方面。一是適應汽車燈具的發展。隨著自由曲面反射器的問世，與之對應的光源如H7也相應問世。二是改進光源的結構尤其是燈頭的結構，使光源在燈具內定位更精確，更容易。

1激光源溫控電路設計原理

1.1TEC工作原理

半導體制冷器（TEC）是以帕爾貼效應為基礎研制而成，其最基礎的元件是利用一只P型半導體和一只N型半導體連成的熱電偶。當通電后在兩個接頭處就會產生溫差，電流從N流向P，形成制冷面；電流從P流向N，形成制熱面。若干組熱電偶對串聯就構成了一個簡單的半導體制冷器。在制冷面或制熱面增加一個熱交換器就可以完成半導體制冷器與外界環境的能量交換。

1.2半導體激光器溫控電路設計

1.2.1半導體激光溫控電路原理

高穩半導體激光器一般都有內置半導體熱電制冷器（TEC）和溫度傳感器等相關的溫控元件來保證激光器管芯溫度可控。半導體激光器內置溫控系統基本工作原理如圖1所示。將溫度傳感器（常用負溫度系數的熱敏電阻）與激光器管芯安置在同一熱沉上，起到實時監測激光管芯溫度的作用。在常溫25℃時（在25℃時激光器的整體性能最為優良），通過調節由R1和R2組成的電阻網絡可以設定比較器的參考電壓值，在這里稱之為基準電壓。以25℃為參照，若LD管芯溫度相對升高，則熱敏電阻的阻值變小，比較器的負輸入端電壓相對變小，輸出電壓也隨著變化。TEC驅動源將驅使電流從N型半導體流向P型半導體形成制冷面，實現對LD管芯進行制冷。若LD管芯溫度相對降低，則熱敏電阻的阻值變大，比較器的輸入電壓相對變大，輸出電壓也隨著變化，TEC驅動源將驅使電流從P型半導體流向N型半導體，形成制熱面，實現對LD管芯制熱。