回顾光源的不断变化，我们完全有理由了解其发展的四次技术革命，首先是万人皆知的1879年爱迪生发明的热辐射白炽灯（Thermal Radiation Lamp）。其次到20世纪40年代,战争造成能源紧缺,使照明节能引起人们更大的重视,在科技人员艰苦努力下,终于促使低压气体放电光源 Low Pressure Discharge诞生而其典型代表产品即荧光灯。紧接着伴随大面积范围和室外照明的迫切需要，光源必须要有新的进展,高强度气体放电光源HID就随之应运而生了，60年代初出现的高压汞灯,70年代的金属卤化物灯和高压钠灯都隶属于这类光源。到如今如今科技走入社会的中心,创新成为竞争的制高点,光源科技人员通过光源机理、光源材料和制造工艺的创新, 研制出了一系列比传统光源更先进、更舒适、更受人们欢迎的新颖光源SMTSuper Mechanism （2）微波硫灯完全不同于传统的光源,没有灯丝与电极,保证了长寿命（大于50000小时）, 降低了用户的维修和更换成本; （3）微波硫灯光色可与太阳光相媲美,视觉效果更佳,被喻为小太阳; （4）光色好（色温6000K左右，显色指数Ra在80左右）；
（5）微波硫灯对环保的贡献卓越,不含卤素和汞,灯泡制造过程及报废处理对环境无污染; （6）微波硫灯几乎为点光源的小发光体,高的光通量易于配光,尤其便于使用导光管,使光线分布更均匀,传输距离更远; （7）良好的光维持率（燃点10000小时后光衰小于3）。这样可以很容易应用于建筑物泛光照明、投光照明;广场、运动场、体育馆、高尔夫球场;造船厂、码头、作业工地、油田;火车站、机场、地铁、隧道;博物馆、弹药库、火箭发射基地。
重点看看与金属卤化物灯具的对比优势。图2是硫灯石英灯球与金属卤化物灯实物对比图,它与金属卤化物灯相比要小得多;它的光谱基本上集中在可见光,红外线和紫外线的辐射量很少,对于以上第1和第3点是很好的说明。另外图3是硫的放射光谱和太阳光谱的比较图片,可以很清晰地表达这一特性。
2 微波硫灯基本结构及发光原理 首先来看看微波硫灯的基本构成组建，一般除了包含与微波炉相似的供电电源以外，主要由五部分构成包含用于产生2450MHz频率微波的磁控管；
传输微波的波导；
置有灯泡的谐振腔；
含发光物质的灯泡；
带动灯泡旋转的电机，其转动速度为600-1000转/分钟，作用主要有两个一个作用是让硫等离子体分布更均匀，减少光闪，提高光照的均匀性；
另一个作用是降低石英泡壳的温度。图4是Fusion公司早期的3.4kw硫灯，通过它我们可以对灯得基本构成组建和发光原理有所了解。
图4 Fusion公司早期的3.4kw硫灯 而总的微波硫灯发光原理为1992年国际电光源科技界提出的微波硫灯的新技术,发现填充硫元素和低压氩气于石英泡壳内,在频率为2450MHz微波能量的驱动下,通过硫分子的振动能和转动能的跃迁,实现能级跃迁，进而使灯辐射出连续的可见光光谱。这种可见光正是我们需求的节能、长寿命、光色好、污染小的全新发光机的理新光源。
具体发光机理为石英泡壳内的填充物质硫，其在常温下为淡黄色的固体，熔点为110℃，沸点为444℃。单质硫分子由八个硫原子组成。当加热硫至沸点以上时，蒸汽中除含有S8分子外，还含有S6、S4和S2分子，且温度越高，S2分子所占的比例越大;但当温度超过2500K时将形成硫原子。微波硫灯的工作温度在1000K左右，故硫多以其二聚物S2的形式存在，且最大概率的跃迁发生在硫二聚物分子的能级之间，这也是最终实现发光的保证。
3 应用实例 表1罗列了一些典型的微波硫灯照明的工程。在这些工程中,微波硫灯的高效节能优势非常明显,其中,Sundsvall邮局分信站、黑尔空军基地在照明改造工程实施后,还对工作人员进行了问卷调查,反应良好。
表1 微波照明工程 1994年Fusion公司将能源部大楼原来的280个100瓦的高压汞灯用两个硫灯及长为85公尺的导光管代替，节能40，而且在维修期内，其照度水平相当于旧照明系统的4倍。实践证明它的工作安全可靠，基本不用任何维护，光照中紫外光辐射能量较原先照明水平降低了一半，照明阴影区域明显减少，光色质量也得到了改进。
1997年末到1998年初，Fusion公司Light Drive 1000型硫灯被用于黑尔（Hill）空军基地的225号飞机修理库。飞机修理库面积达590000平方英尺，原448个水银灯和金卤灯（总耗电179200瓦）被44根硫灯导光管（总耗电125400瓦）所替代，新系统节约了差不多54000瓦的电能。照明改造工程实施后，还对工作人员进行了问卷调查，反应良好。较之原来的照明系统，工人更喜欢新系统。硫灯照明系统很亮，配合3M公司导光管系统，使得点状的硫灯光源变成了线状光源，光线被分散了，不会刺眼。硫灯光谱和日光很接近，在这种光线下，能够轻松区分各种颜色的材料；
且硫灯照明系统非常安静，不会有传统荧光灯系统的嗡嗡声。在硫灯系统下，工作人员的人体舒适度高于普通照明系统。图5为安装硫灯后飞机修理库的实景。
图5 黑尔空军基地225号飞机修理棚内的硫灯导光管系统 4 整灯设计和制作简介 完整的微波硫灯的设计过程应主要包含电源部分、波导系统结构、灯泡的研究和整体搭配这四个部分，仅对各设计和制作的过程的重点部分做以说明。
4.1电源部件 一般来说微波硫灯电源的设计和制作，这部分只牵涉到一些磁控管、电路知识，而与波导系统、灯泡、整灯结构设计联系并不紧密，但并不意味着简单易行，因为体积、重量限制电源设计的重要因素。
传统的微波炉电源采用半波倍压整流电路,只有半个周期为阴极提供负高压,磁控管处于半波工作状态。然而微波硫灯不能采用这样的磁控管电源,因为以50Hz半波整流得到的脉冲电磁场,会使硫等离子体工作不稳定,得到的照明光会强烈闪动。提出全波整流、双变压器电路的设计方案。采用双变压器电路有两个原因一是,将两个变压器置于相反相位,在不同的半周期为磁控管供电,磁控管灯丝能够以100Hz的频率发射电子,硫等离子体更稳定,基本消除光闪；
另一个原因是,硫灯的输入功率通常在1000W以上，如果只使用一个变压器,变压器的制作比较困难。但总的来说这样的电源还是不够成熟,主要原因在于两个变压器作为电源部件,势必导致整灯体积和重量偏大。这样看来，采用体积小,重量轻,效率高,频率高的开关电源将是灯体电源发展的重要方向，其也必将提高整灯的竞争力。
4.2波导系统结构 波导系统直接影响整灯效率、寿命。好的波导系统传输微波的能力强,大部分的微波功率能耦合到硫等离子体内,这样,反射回磁控管天线头的微波就很少,使得磁控管寿命有保障。现在主流的微波硫灯产品使用矩形波导及其变形体,工作在TE10模式,谐振腔是圆柱形,工作在TE111模式。总的来说,设计波导系统有如下几个要点第一,保证微波在2450MHz以TE10模式高效传输；
第二,基本尺寸要参照标准波导；
第三,波导到谐振腔的耦合缝宽度力争由试验决定。
4.3灯泡 灯泡，作为微波硫灯的核心器件，其可变参量非常多。例如硫粉填充量、氩 气压力、泡壳尺寸和微波功率等。各个参量之间紧密联系，任何一个参量搭配不 当都会降低灯泡性能。不少的国内外文献中提到了微波硫灯灯泡的尺寸、填充量和灯的输入功率，表4-1列出了最具代表性的数据，其中1Torr乇1mmHg毫米汞柱133.3Pa帕。
表2 微波硫灯灯泡参数 在设计灯泡过程中附加填充物的改变对灯泡性能有很大的改善，如提高灯泡启动性能的利器氪85；
又如NaI、InI、CaBr2等物质可以用来改善光谱。同时惰性气体也扮演重要角色，填充氙气可改善光效、光谱；
填充氖气,将氖作为第一缓冲气体，氩作为第二缓冲气体，氖气的激活电压约等于氩气的电离电压，二者配合可降低放电电压，缩短启动时间，在无极灯停止发光之后可很容易的再次启动。另外发光物质的作用也是毋庸置疑的，填充InBr，InBr的光色亮白，光谱比微波硫灯更接近太阳光谱；
填充SnBr2时，灯泡主要填充物为二溴化锡，缓冲气体为氩气。可将汞作为辅助灯泡填充物，以使启辉更容易，放电更稳定。
4.4整体搭配 总体结构设计也是硫灯设计重要的一环,要兼顾密封、散热、结构紧凑。密封不好,硫灯里会进入很多灰尘、小虫,严重影响硫灯寿命。文献中提及到一台硫灯灯罩上没有玻璃密封,放在户外照明。由于硫灯本身近日光光谱,夏季蚊虫较多,大量的虫子钻到谐振腔网罩内,甚至钻进波导,进入磁控管天线头,使网罩急速氧化,反射回磁控管的微波越来越多。在这样恶劣的条件下,硫灯燃点2000h后,磁 控管报废。解剖这台硫灯发现磁控管天线帽里出现大量的炭化物质,阳极叶片靠近灯丝的地方烧熔,灯丝脱碳严重,失去发射电子的能力;谐振腔铜网罩严重氧化; 石英泡壳黏附了一些脏东西,泡壳变得模糊。
总之，作为设计者要兼顾各方面因素和制约条件，总体把握才能制作出较好的产品造福人类。
5总结与展望 微波硫灯作为新世纪的高效节能绿色光源，是光源领域继20世纪40年代荧光灯发明后的又一次重大突破。本文在查阅了相当多的资料后，重新梳理了微波硫灯的发展史，概括介绍了微波硫灯的主要特点、灯体结构和发光机理，另外简单描述了微波硫灯的制作方法。
在此关于微波硫灯的优点大可不必再做罗列，关于其不足之处做一说明由于微波硫灯的光谱中绿色含量略多，红光和蓝光含量略少，其色表呈绿白色，这也是一直不容易实现民用推广的原因；
重启动时间较长，约5分钟；
磁控管寿命约15000小时，灯泡旋转电机寿命为几千小时，它们直接影响了整灯寿命；
再者如果微波硫灯的工作环境晃动明显，硫等离子体可能不稳定，引起光闪，甚至熄灭。
此外所研究的微波硫样灯在体积和结构上仍有不足，解决途径是以开关电源替代以高压变压器为主要部件的笨重电源。就目前仍然用硫粉作为灯泡的主要填充物，为了提高灯的市场竞争力，还需要寻找光色更好的填充物，以及生产配套的优良性能波导管，这些都是极具挑战性的工作，再者如何实现商品化、产业化，