光谱
光，特别是『白光』，都是由各种波长的光混合而成，不同的波长对应不同的颜色；一种光中有哪些成分、强度各多少，反映在有横轴、纵轴的图表上，便是所谓的『光谱』。

光谱就像是光的素描，一种光有啥特点，大致能在光谱上得到反映，若我们只关注这几个参数，那么可以简单粗暴的说：光谱决定一切，它一变，其他各项必然改变；其中一项有个高低增减，光谱也随之上下左右，可谓牵一发而动全身。

随着技术的发展，光源的种类越来越多，我们用到的人造光源包括：白炽灯、卤素灯、荧光灯（节能灯）、金卤灯、钠灯、氙灯、LED灯。下面对各种光源做一个简单介绍。

南方正午日光光谱如下：

1. 白炽灯（光效10~18lm/W）
白炽灯是最传统的钨丝灯，历史悠久。其发光原理是：钨丝通电后发热，再发光，所以白炽灯也是热发光，其光谱连续，色温基本恒定，是2700K左右。

 
白炽灯
 
白炽灯光谱
优点：光谱连续、最接近于自然光；显色指数高。

缺点：能效最低：白炽灯的能效只有节能灯的1/5，LED灯的1/8左右。热效应比较明显，灯罩的设计要特别注意散热问题。热容量另外白炽灯的钨丝细长，玻璃脆弱，寿命较短。白炽灯有一定的频闪效应，但因其光谱连续，其频闪影响不大，是完全可接受的（全世界用了100多年呢）。

2. 卤素灯\卤钨灯（光效12~24lm/W）

卤素灯本质也是钨丝灯，是传统白炽灯的改进（原理是在灯泡内注入碘或溴等卤族元素，在适当的温度下，从灯丝蒸发出来的钨在灯泡壁与卤素发生化学反应，形成挥发性的卤钨化合物。由于泡壁足够热，卤钨化合物呈气态，当卤钨化合物扩散到较热的灯丝周围区域时又分解为卤素和钨。释放出来的钨部分回到灯丝上，从而形成钨原子的内循环），其寿命比白炽灯明显延长，能效提高一倍左右，体积更小。卤素灯也是热发光，其光谱连续，色温是2700K左右。

 
卤素灯
 
卤素灯光谱
优点：光谱与白炽灯相同，是连续的、最接近于自然光；显色指数高。卤素灯的频闪比白炽灯要小，完全可接受。

缺点：能效虽比白炽灯高，但还是只有节能灯的2/5，LED灯的1/4左右。热效应较明显，灯罩的设计也要注意散热问题。钨丝灯发光点较小，灯罩应采用散光片以使得照射区域光线均匀。

3. 荧光灯\日光灯\荧光汞蒸气灯（光效50~90lm/W）

传统型荧光灯即本质是低压汞灯加上荧光粉，是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于低气压弧光放电光源。传统的日光灯是细长条的荧光灯管，采用电感镇流器和启辉器启动。其色温一般是6500K左右，属冷白色。

 
荧光灯
 
荧光灯原理
 
荧光灯光谱示例
优点：能效相对较高；发光点比较大，不易产生对比度强的阴影。

缺点：光谱不连续；显示指数不高，发出的光线有100赫兹的闪烁（即频闪），且波动深度很大，达55%左右，人眼能觉察得到，易产生眼疲劳，不利于近距离阅读/写字。通常用于公共照明。功率受限，一般做成5~100W。

日光灯能使植物进行光合作用。科学研究发现植物进行光合作用主要是靠蓝绿光和红橙光，日光灯灯光里含有这两种光，所以植物在灯光下也能进行光合作用。

绿色植物进行光合作用的器官是其绿色的叶片。叶片之所以呈绿色，是因为叶细胞的叶绿体中分布着大量的叶绿素，叶绿素是细胞色素的一种，有叶绿素a和叶绿素b之分，功能在于捕获光能。

4. 金卤灯\金属卤化物灯（光效65~140lm/W）

金属卤化物灯内充有少量金属卤化物和气体，从触发到正常发光需十分多钟，大致分为三阶段。（1）触发阶段。金属卤化物灯内无灯丝，只有两个电极，直接加上工作电压不能点燃，必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。（2）着火阶段。灯泡触发后，电极的放电电压进一步加热电极，形成辉光放电，并为弧光放电创造条件。（3）正常发光阶段。在辉光放电的作用下，电极温度越来越高，发射的电子数量越来越多，迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常，全部过程需一分多钟，如果启动电流大，电源启动性能好，此过程可短些。

 
 
优点：金卤灯具有高光效（65～140lm/w），长寿命（5000～20000h），显色性好（Ra65～95）结构紧凑、性能稳定等特点。它兼有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点、克服了这些灯的缺陷，金卤灯汇集了气体放电光源的主要优点。尤其是光效高、寿命长、光色好三大优点。

5. 钠灯（光效90~130lm/W）

钠灯利用钠蒸气放电产生可见光的电光源。当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。因室温时钠是固体，单纯使用钠的气体放电灯不易启动。在灯的玻管内充入氩氖混合气即潘宁气体后，灯放电时首先呈现氖的特征红光，并产生热量使放电管温度提高，导致钠开始蒸发；因钠的电离电位和激发电位比氖和氩低，放电很快转入钠蒸气中，辐射出可见光。

 
钠灯
 
钠灯光谱
钠灯又分低压钠灯和高压钠灯。低压钠灯的工作蒸气压不超过几个帕。低压钠灯的放电辐射集中在589.0纳米和589.6纳米的两条双D谱线上，它们非常接近人眼视觉曲线的最高值（555纳米），故其发光效率极高。高压钠灯的工作蒸气压大于0.01兆帕。高压钠灯是针对低压钠灯单色性太强，显色性很差，放电管过长等缺点而研制的。

6. 氙灯（光效24~60lm/W）

氙灯是一种在椭球形石英泡壳内充有高压氙气、极间距离小于10mm的灯具。利用氙气放电而发光的电光源。由于灯内放电物质是惰性气体氙气，其激发电位和电离电位相差较小。其可以分为长弧氙灯，短弧氙灯和脉冲氙灯。

 
氙灯
 
氙灯光谱
优点：①辐射光谱能量分布与日光相接近,色温约为6000K。②连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变。③灯的光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小。④灯一经燃点，几乎是瞬时即可达到稳定的光输出；灯灭后，可瞬时再燃点。⑤灯的光效较高，电位梯度较小。

7. LED灯（光效80~120lm/W）

LED灯是从2010年左右才兴起的，其能效非常高，热效应很小。因其体积小，可以做成各种形状。其驱动电路一般采用电子直流镇流器。其色温比较灵活，但一般分2700K（暖白，模拟白炽灯/卤素灯的色温），4500K（正白），和6500K（冷白）三类。

 
LED灯具
 
LED典型光谱（冷白）
优点：成本低、能效高、光线稳定、体积小；灯具可以做得非常时尚（是很好的卖点）。

缺点：光谱不连续、较窄，其中蓝光成分较强。LED有光衰现象（亮度随时间推移而下降）。发光点较小，灯罩应采用散光片以使得照射区域光线均匀。