常用光源介紹

在既有建築物照明及市場上，仍應用各種傳統人工光源如白熾 燈、螢光燈、鹵素燈、鈉光燈、複金屬水銀燈等，其效率、演色性

、色溫、壽命等光電特性較目前先進環保光源如省電燈泡、T8 三 波長螢光燈、T5 超細管徑螢光燈等差很多。瞭解各種常用光源之發 光原理、特性及效率，有助於光源之選擇及節能之參考。

一、 白熾燈泡

白熾燈泡構造如圖2-1 所示，為一玻璃球內抽真空後，充填氬 氣和氮氣以抑制燈絲之蒸發，為最早成熟的電光源，構造簡單，通 上電流加熱燈絲，利用物體受熱發光的原理發光，於溫度高達攝氏 2,700℃，而發出光與熱，所以泡殼亦處於高溫態，故遇到急遽冷卻 如沾水等狀況時，燈殼會破裂。

白熾燈泡屬於點光源，配光相當容易，雖然壽命不長僅約1,200

資料來源：經濟部能源局，2008。

圖2-1 白熾燈泡發光原理

小時，但因其為連續光譜且偏紅色光，演色性佳(Ra 100)，光衰現象 不明顯，色溫度低使人有溫暖感覺，惟發光效率偏低僅8~15 Lm/W

，是屬於低發光效率光源。

常用白熾燈泡效率與特性見表2-7 所示。其主要光電特性包括

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束之90%。(5)採用石英玻璃製成，有極強的耐熱衝擊性。

資料來源：經濟部能源局， 2008。

圖 2-2 鹵素燈發光構造及動作原理 表2-8 鹵素燈特性與效率 規格 電壓 V 型式 消耗電力W 全光束

Lm

壽命h 效率 Lm/W

120V/ 75W 120 JVC型 75 1,100 1,000 14.7 120V/100W 120 JVC型 100 1,600 1,500 16.0 120V/150W 120 JVC型 150 2,800 2,000 18.7 120V/250W 120 JVC型 250 5,000 2,000 20.0

230V/50W 230 PAR20 50 570 2,000 11.4 230V/75W 230 PAR30 75 1,030 2,000 13.7 230V/100W 230 PAR30 100 1,400 3,000 14.0 120V/250W 120 PAR38 250 3,600 4,200 14.4

資料來源：經濟部能源局，2008。

三、 螢光燈

螢光燈(俗稱日光燈)構造如圖 2-3 所示，當燈起動時，燈絲會 先加溫約1~2 秒，以使燈絲溫度提高，以釋放電子，接著高電壓會 施加在兩個電極之間，使充入氣體和水銀氣體傳導電流而產生放電

，此流動之電子(電流)會激發氣態水銀原子而發出紫外線，由於玻

資料來源：經濟部 能源局，2008。

圖2-3 螢光燈構造

璃燈管內壁有塗一層螢光粉，此螢光粉在紫外線照射下會發出可見 光。充入氣體(氬氣或是氬氣與氪氣的混合氣體)也會放電發光，但 是所發出的只有微量之藍光，而且只有在沒有塗佈螢光粉的燈管才 可看得到，此藍光約只佔螢光燈總發光量的3%，另外97%的光來自 於螢光粉發光。

四、 高壓水銀燈

高壓水銀燈泡之發光管又稱之為內管，如圖2-4 所示，是由兩 只主要電極或兩只補助電極所組成，管中封入適量水銀及惰性氣體

，補助電極連接有電阻與其他端之主電極連接成一通路。

當電壓加在於兩主電極之時，介於兩電極間之距離很大而無法產生 放電，同時相同之電壓也加在補助電極與相鄰之主電極之間，並且 在其間產生輝光（Glow）放電，此時為限制補助電極之放電電流起 見，接有電阻R（約 25 kΩ），輝光放電後兩主電極間之電場不斷的 擴展，最後達到主電極端，這時之電流是依靠安定器來加以限制，

因電流不斷增加之結果，主電極之溫度漸升而發出電子，終於自輝 光放電而移轉為弧光放電，由於惰性氣體之弧光放電，發光管之溫 度隨之而上昇，水銀漸漸蒸發，水銀蒸氣壓也漸漸提高，數分鐘後 全變為水銀蒸氣之穩定放電。

19 資料來源：經濟部能源局，2008。

圖2-4 高壓水銀燈泡構造

高壓水銀燈泡效率與特性見表2-9 所示。其主要光電特性包括

：(1)可靠性高、用途廣泛、符合經濟效益、壽命長。(2)點燈發光穩 表2-9 高壓水銀燈泡特性與效率

型號規格 電壓 V

耗電 W

全光束 Lm

色溫 K

壽命 h

效率 Lm/W HPL-N 50W E27 220 50 1,800 4,200 12,000 36.0 HPL-N 80W E27 220 84 3,700 4,200 12,000 44.5 HPL-N 125W E27 220 125 6,200 4,100 12,000 50.0 HPL-N 125W E40 220 125 6,200 4,100 12,000 50.0 HPL-N 250W E40 220 250 12,700 4,100 12,000 51.0 HPL-N 400W E40 220 400 22,000 3,900 12,000 55.0 HPL-N 700W E49 220 700 38,500 3,900 12,000 55.0 HPL-N 1000W E40 220 1000 58,500 3,900 12,000 59.0

資料來源：經濟部能源局，2008。

定，即使在電源稍微有變動的地區，亦有出色的功能表現。(3)因不 需要使用外起動器點燈設備，所以線路簡單且安裝容易。(4)具有極 高可靠性，故使用在室內或戶外同樣有其多方面適用性。(5)配合正 確額定電流的水銀燈安定器點燈，可延長點燈壽命。(6)絕佳的銀白

色光，通常對景色較不重視的地方，可以採用強而有力的清光型高 壓水銀燈泡；需要更佳合理演色性的地方可以採用螢光型高壓水銀 燈泡。發光效率約36~59 Lm/W，但近來有漸漸被複金屬燈取代之趨 勢。

五、 石英複金屬燈

石英複金屬燈(Crystal Metal Halide Lamps)是氣體放電燈的一種

，具有高演色性、良好的發光效率及壽命長等優點，近來在光源應 用的比例上逐漸增加。如圖 2-5 所示，石英複金屬燈係由硬質外管

、石英玻璃發光管、主電極、起動電阻補助電極及支架所構成。在 石英玻璃發光管內封入金屬鹵化物，作為發光物質，在高溫及高壓 之水銀電弧中，金屬鹵化物分解為金屬原子與鹵元素，並使金屬原 子產生特有之光譜而發光，及至低溫之管壁時，金屬再與鹵化物結 合而成金屬鹵化物，這就是石英複金屬燈最大之特點。金屬鹵化物

資料來源：經濟部能源局，2008。

圖2-5 石英複金屬燈構造

循環，可改善發光演色性，石英複金屬燈與大多數氣體放電燈一樣

，呈現負電阻的電氣特性，點亮前燈管兩電極間有極高的電位梯度

，所以驅動石英複金屬燈的安定器，必須具備限制燈管電流以及高 電壓點燈的兩個基本功能。石英複金屬燈主要光電特性包括：(1)壽

21 HP1 T PLUS 2000W/380V 220 1955 210,000 3,800 10,000 107.4

資料來源：經濟部能源局，2008。 MQI150/T6/30 220 150 11,250 3,000 75 6,000 75 MQI50/T6/43 220 150 5,500 4,300 75 6,000 73 資料來源：經濟部能源局，2008。

範圍，包含所有室內、室外各種場所均能適用。(6)如表2-10 及表2-11 所示，依形式、電壓及瓦特不同，發光效率約70~107.4 Lm/W。

六、 高壓鈉氣燈

高壓鈉氣燈泡，係採用具有優良耐熱性、耐鈉性與透光性之鋁

瓷發光管，在其管內封入鈉、水銀和氙氣，利用高壓鈉蒸氣放電而 發光之燈泡，如圖2-6 所示，此型燈泡在起動時必須要有一個電子 起動器給燈泡起動所需要的瞬間脈衝電壓。電源加入時，脈波立刻 造成氙氣的游離，發出暗淡的青白色光，而游離的正負粒子以及再 結合時所放出的能量很快就造成水銀的放電，發光顏色立刻呈較亮 的青白色，這些都是瞬間的變化，大約 10 秒左右金屬鈉就跟著融 解、放電、發出單色黃色光，然後鈉蒸氣壓逐漸昇高，光色也逐漸 增強而轉白，大約5 分鐘就達成穩定的放電狀態，發出高壓鈉氣燈 固有的金白色光，起動時間要比水銀燈快些，且由於發光管的氣壓 比水銀燈低，因此電源中斷之後的再起動時間很短，僅需1 分鐘便 能再點亮，3-4 分鐘即趨於穩定。

資料來源：經濟部能源局，2008。

圖2-6 高壓鈉氣燈構造

高壓鈉氣燈效率與特性見表 2-12 所示。其主要光電特性包括

：(1)最佳高發光效率。(2)富於節約能源、經濟效益。(3)具有金黃略 帶白色光，光色穩定。(4)安定點燈，可靠而且壽命長。(5)光衰低絶 佳的光束維持率。(6)再點燈起動時間短。(7)高壓鈉氣燈是 HID 放

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省電燈泡特性與效率如表 2-13 所示，依型式及電壓之不同，其 發光效率約40~63.7 Lm/W。

資料來源：經濟部能源局，2008。

圖2-7 圓筒形省電燈泡(電子點燈回路) 八、 T8 高頻環保螢光燈管

目 前 辦 公 室 採 用 之 光 源 方 面 以 直 型 螢 光 燈 居 多 ， 管 徑 從 T12(38mmφ )、T10 (32 mmφ )、T9 (29 mmφ )、T8 (25.5 mmφ ) 、T5 (15.5 mmφ )，螢光燈管管徑縮小；而光源效率由 60 Lm/W 提高到 104 Lm/W，節省電力 40%。螢光燈管外型尺寸，見表 2-14 所示，

電燈管長度由T9 40 W、20 W 日光燈具改成 T5 日光燈時，應注意 長度不同。

一般型燈管大多採用鹵磷酸鈣螢光粉製造，由於價格相當便宜，所 以在國內外銷售量佔燈管類80%，但其有發光效率、演色性、壽命 光束維持率均偏低。三波長燈管採用最高效率的稀土類螢光粉，集 中了對人類肉眼色覺識別能力最佳的藍色(435 nm)、綠色(543 nm)

、紅色(611 nm)三個狹窄光譜組合出一種效率既高、演色性又佳的 白光色。其特點為：

(1)天然光線：接近太陽光，不傷眼，色調自然，氣氛溫馨。

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三波長晝光色(DEX)－6,500K 三波長晝白色(NEX)－5,000K (光色有透明、白色、涼爽等感覺的特質適 (能使物體看起來更美、更接近自然

用於餐廳、嬰兒房、店舖及夏季之照明) 光適用於住宅、店舖、辦公室) 三波長白色(WEX)－ 4,000K 三波長燈泡色(LEX)－ 2,800K (具有緩和舒適的光色，更接近自然光 (與電燈泡同光色，具有暖和舒適的

適用於住宅、店舖、旅館、辦公室光色) 光色適用於住宅、店舖、旅館及冬季 0 之照明)

資料來源：經濟部能源局，2008。

圖2-8 三波長日光燈管色溫

(4)效率好：可省電 5%以上。(以 40 W 為例，普通燈管效率為 72Lm/W，三波長燈管 84 Lm/W，二者比較相差約 17%。

(5)壽命長：平均壽命 10,000 小時以上。

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九、 T5 超細管徑螢光燈

1995 年首次展出管徑縮小為 5/8 英吋，約為 16 mm ψ 的 T5 超 細管徑螢光燈相較傳統燈管T12 (38 mmφ )、T10 (32 mmφ )、T9 (29mmφ )、T8 (26 mmφ )，燈管管徑縮小，等於光源體積縮小，對 於燈具製造有以下幾個優點：(1)光源截面積的縮小，使光的投射擴 散或集中角度能控制得更好，使燈具的器具效率更高。(2)光源直徑 的縮小，使燈具在相同的光擴散性及眩光控制下，其燈具的厚度能 真正減低，達到6 公分以下，燈具的體積縮小減少原材料的使用。

(3)較細支燈管提供光源設計者更大自由之設計空間。

由現在的T8(26 mmφ )減至 T5(16 mmφ )，種類區分高效率型及 高輸出型兩種，高效率型包含14 W、21 W、28 W、35 W，高輸出 型包含24 W、39 W、49 W、54 W、80 W。T5 燈管需搭配電子安 定器使用，是目前最節能最環保的燈管，因此有利於環境保護逐漸 成為市場主流。

燈光效率最佳，燈管尺寸由14 W 至 35 W(每 7 W/尺)，發光效 率100 Lm/W～105 Lm/W 比較傳統 T12(38mmφ )20W～65W(10 W/

尺)或 T8(26mmφ )18 W～58 W(9 W/尺)其光效率約為 55 Lm/W～90 Lm/W 大幅提升。

以往傳統燈管使用液態水銀，液態水銀在恒溫下是以液態呈現

，所以當燈管被廢棄破裂時，水銀立刻以液態滲入地下水源或河川 造成污染，在生態中循環，對生物的殘害將是永遠的。而 T5 燈管 採固態汞設計每支燈管約 3mg，所使用的是汞合金，在恒溫狀態下 是固態，僅有在燈管高電壓激發的狀態下是呈氣態，所以當燈管破 裂，水銀固態合金於接觸常溫的時候呈固態，無水銀污染問題，大 幅減少廢棄燈管對環境的污染。

T5 燈管直徑減少 40%，燈管水銀劑約為傳統燈管的 20%，即

水銀污染僅有原有的20%，如加上壽命增加 2.5 倍，以相對比例而 言，水銀的量僅有傳統燈管的 8%，目前國內每年市場上，消耗的

水銀污染僅有原有的20%，如加上壽命增加 2.5 倍，以相對比例而 言，水銀的量僅有傳統燈管的 8%，目前國內每年市場上，消耗的