投影机灯泡的种类、寿命及原理介绍 目前的采用的光源主要包括：UHP
灯（超能灯）、UHE
灯和金属卤素灯 常见的
UHE通常是松下和飞利浦生产的；
UHP就是PHILIPS（飞利浦）的投影机灯泡品牌；
UMPRD/UMVRD/NSH都是USHIO（日本优志旺）的灯泡型号；SHP是PHOENIX（日本凤凰）的灯泡型号；
SHL是GE（美国通用电气）的灯泡型号；
VIP是OSRAM（德
国欧司朗）的灯泡型号。在这些型号当中，有的是采金属卤化物化填充的，俗称“金属卤素
灯泡”
；而更多的是采用高压汞填充的，称之为“超高压汞灯泡”。 金属卤素灯泡发热高，对投影机散热系统要求高，不宜做长时间（4小时以上）投影使用。金属卤素灯产生暖光，要求较大功率才能产生与UHP灯同等的光度，使用寿命较短，与UHP灯不同的是，金属卤素灯坏时表现为渐渐熄灭。金属卤素灯泡的优点是价格便宜，缺点是半衰期短，一般使用1000小时左右亮度就会降低到原先的一半左右 UHE灯泡是目前主流的一种投影机灯泡类型，它的优点是价格适中，在使用2000小时以前亮度几乎不衰减。由于功耗低，习惯上又被称为冷光源灯泡，非常适用于投影机长时间工作。 UHP和UMPRD灯泡也是目前一种主流的投影机灯泡类型，也是冷光源类型的灯泡，非常适用于投影机长时间工作。它的优点是使用寿命长，一般可以正常使用2000小时以上,并且亮度衰减很小。但它的价格较高，所以一般用于高档投影机上。 氙灯 用于产生液晶投影器的光源，在灯泡的石英泡壳中冲入氙气，当电流通过时，极间距内放电，产生色温约5800K，接近自然光的连续光谱，是一种演色性相当好的光源，在使用寿命上，氙灯比超高压汞灯和金属卤化物灯短，不过超高亮度与宽广的输出功率范围使其可以使用在高阶或大型的投影仪上。 UHE灯泡 UHE灯泡属于超高压汞一类灯泡，比较适合长时间使用。其价格也比较适中，目前中档投影机普遍采用的就是这种灯泡。UHE灯泡利用光学原理滤除了红外线，发出冷光，热量比较小，能有效降低投影机功耗。这种采用超高压汞填充技术的灯泡通常被称为冷光源灯泡，最突出的特点是寿命长，一般能达到3000小时以上，在工作时间达到2000小时后，亮度几乎不衰减。UHE灯泡不仅正常使用时间比金属卤素灯泡高一倍，而且这种灯泡的性能曲线平滑，亮度高、长时间使用亮度下降不明显。 金属卤化物灯
色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。（即显色性不高）在商场购衣物时很容易上当。
白炽的寿命与功率：白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华（钨直接变成钨气）。所以，白炽灯的功率（瓦数）越大，寿命就越短。
2. 日光灯 2.1 日光灯构造
日光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄荧光粉，管内被抽成真空度103-104毫米汞柱以后，充入少量惰性气体，同时还注入微量的液态水银。灯管内壁上涂有荧光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使荧光粉发出柔和的可见光。
2.2 日光灯工作特点
灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压。
2.3 电感整流器与启辉器作用
电感镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。起辉器在电路中起开关作用，它由一个氖气放电管与一个电容并联而成，电容的作用为消除对电源的电磁干扰并与镇流器形成振荡回路，增加启动脉冲电压幅度。放电管中一个电极用双金属片组成，利用氖泡放电加热，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。在正常发光过程中，镇流器的自感还起着稳定电路中电流的作用。
图1 日光灯电路图
2.4 日光灯的工作原理
日光灯的整体电路如图1所示。其工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快
被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。
日光灯正常发光后，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。
灯管两端发黑原因：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命。
图2 LED发光原理
3. LED的发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图2所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率就高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）；式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
4. LED光源和常见光源的性能比较
表1-1 LED光源和常见光源的性能比较
名称
耗电量(W)
工作电压(V) 协调控制 发热量 可靠
性 使用寿命
金属卤素灯
100
220
不易
较高 低
3000
霓虹灯 500 较高 高 高 低 3000 镁氖灯 16W/m 220 较好 较高 较好 6000 荧光灯 4-100 220 不易 较高 低 5000-8000 冷阴极 15W/m 需逆变 较好 较低 较好 10000 钨丝灯 15-200 220 不易 高 低 3000 节能灯
3-150
220
不易调光
低
低
5000
LED灯 极低 直流 多种形式
极低 极高 100,000
表1-2 几种光源的性价比
名称
功率(W)
光通量(Lm) 光效(Lm/W) 寿命(小时) 市售价(支) 价格(元/Lm)
白炽灯 40 480 12 <2000 1.5元 0.0031 普通荧光灯
36
2000
55
>5000
3.5-4.0元
0.0016-0.002 三基色荧光
灯
28
2680
96
10000
带镇流器40-60元
0.0149-0.0224
H型荧光灯
9
500-540 55-60
<8000
带镇流器10-12元
0.020-0.022 螺旋节能灯
26
1540
60
<8000
2.5-5.5元
0.0162 φ5白光
0.065 1.3-1.8 25-35 ＞10000 0.5-1.5
0.02-0.0428
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