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1、第二章 电光源与灯具,2.1 电光源的分类及主要技术指标,一、电光源的分类电光源按工作原理分为三类:热辐射光源 利用电流的热效应，把具有耐高温低挥发性的灯丝加热到白炽程度而产生可见光。典型产品有：白炽灯 卤钨灯气体放电光源 利用电流通过灯管中气体时，激发气体电离和放电而产生可见光。典型产品有：荧光灯 高强气体放电灯（HID灯）高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯,固体发光光源 通过电流或电压作用，使原子在不同能级间运动时辐射与吸收发射出光子。典型产品有：LC LE LED,二、电光源的主要技术指标,光通量 额定光通量指光源燃点100h时所发出的光通发光效率（光效）指电能转换成光能的效率 单位：Lm
2、/w显色性及色表 用Ra及色温表示,寿命 全寿命 从点燃到损坏累计使用时间 有效寿命 070%0 使用的时间 平均寿命 批量灯具有效寿命的平均值启燃及再启燃时间电源特性 电压对光通的影响 U 温度特性,常用光源的光效,色表与色温的相应关系,常用电光源的显色指数,2.2常用的电光源,白炽灯 卤钨灯 荧光灯 高压汞灯,金属卤化物灯 高压钠灯氙灯 场致发光器件发光二极管,1、白炽灯,图4.1 普通白炽灯结构图,结构简单，成本低。有高度集光性，便于光的再分配。可频繁操作，对寿命无影响，使用方便。显色性好（99100无闪烁寿命短（1000h光效低（1020lm/w）受电压影响大,白炽灯特点,2、卤钨灯,
3、图 2.2 卤钨灯外形a)两端引出 b)单端引出,寿命提高（15002000h光效提高（2030lm/w)体积小显色性好色温较高不适于易燃易爆及多尘的场所水平安装耐震差,卤钨灯特点,3、荧光灯,图 2.3 荧光灯管的结构,荧光灯特点,寿命长（3000h)光效高（2585lm/w)光谱成分好表面亮度低不能频繁开闭（2h/次点燃迟有闪烁和频闪效应电压影响寿命（10)受温湿度影响大（75-80%,18-250C),荧光灯接线,图2.4荧光灯电路（带镇流器）1灯管；2启辉器；3镇流器；4开关,图2.5 双管荧光灯电路1相线；2零线；3开关4镇流器；5灯管；6启辉器,T8 荧光灯 T5荧光灯 环形荧光灯
4、,LED荧光灯,4、高压汞灯,高压汞灯的结构与原理,工作原理：当电源接通时，首先在相距较近的主电极E1和辅助电极E3之间发生辉光放电，产生大量的电子，激发汞原子电离，然后引起两个主电极E1和E2间的弧光放电，灯管启燃。同时汞原子电离通过外壳壁上的荧光粉将紫外线转化成可见光,光源特性,光效高（4060lm/w)寿命长（25005000h,国外：24000h)耐震、耐热起动稳定时间48min再起动稳定时间510min寿命与起动次数关系：5h/次电压影响大（5)色温5500K，Ra：3040点燃位置无特殊要求 不适于频繁开关或比较重要的场所，以及电压波动的线路。适于街道、广场大面积照明，室内使用最好
5、与白炽灯混合使用。,5、金属卤化物灯,与汞灯相比，光效更高（70100lm/w)显色性良好(Ra：6090),光色好受环境影响较小，耐震好起动稳定时间410min再起动稳定时间1015min电压波动影响大点燃位置要求高,例：(1)钠铊铟灯 NTY 色温5500K 光效80lm/w 寿命1000 2000h Ra 6070 广泛用于室内照明。(2)镝灯DDG 色温6000K 光效80lm/w 寿命500h Ra85 适于舞台，体育馆，大厅摄影棚等照明(3)钪钠灯KNG 色温3800K Ra：6570,6、高压钠灯,图2.7 高压钠灯结构,1金属排气管 2铌帽 3电极 4放电管 5玻璃外壳 6管脚
6、 7双金属片 8金属支架9钡消气剂 10焊锡,高压钠灯特点,光效最高(150lm/w)寿命长（5000h,国外1200020000h)受环境条件影响小透雾性好，色温2300K显色性差(Ra：2025)起动稳定时间48min再起动稳定时间1020min电压波动影响大(HID中最大5%),例：新产品NGX改进显色型Ra：65 NGG高显色型Ra：80 适于道路、机场、车站、码头等照明。室内多以混光形式出现，常与汞灯混光；与镝灯混光，可获得高光效，照度与光色改善的好处。,7、低压钠灯,图 2.8 低压钠灯结构1固定弹簧 2玻璃壳 3放电管 4电极 5灯头,低压钠灯特点,光效最高（150 lm/w)寿
7、命长(20006000h)视觉敏感高，透雾性好起动稳定时间10min再起动稳定时间1min水平点燃光色、显色性差受环境影响小 用于隧道、道路、厂区等多雾地区照明,8、现代建筑照明技术新光源,（1）无极荧光灯 组成：放电管、功率耦合器、灯头、高频发生器 性能：寿命长（6000h）、光效高（70lm/w）、Ra=80、无频闪、能瞬时启动（2）微波硫灯工作原理：用微波激发放电管-石英玻璃内的发 光物质产生连续可见光性能：光效高、Ra=90、寿命长（2000h）没有灯丝和电极、红外线和紫外线辐射小、污染小,（3）LED灯（二极管灯）LED的定义:LED是 Light Emitting Diode（发光
8、二极管）的缩写。广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车后防雾灯等。目前在家庭装饰中也有应用。LED的最显著特点是使用寿命长，光电转换效能高。工作原理：PN结加正向电压时，电子和空穴在PN结处复合而发光优点：1方向性好 2工作驱动电压低（10V）、电流小交直流通用 3亮度可达100cd/m2，可以显示各种颜色、寿命 达十年以上缺点：1受温度和环境影响 2光效低 25-30 lm/w 3用LED拼接图案、文字时，部分的损坏会影响 整体的显示效果,LED路灯,LED光源的特点,电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用
9、于公共场所。效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 对环境污染：无有害金属汞 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二
10、极管构成。,4、太阳能灯 工作原理：利用光敏电池，将太阳能转成电能储 存在镍氢电池中。特点：电压低、功率小5、电致发光器件(LE)工作原理：在电致发光材料或电致变色材料薄膜的两面分别采用干法或湿法制作两个导电层，其中一个导电层为透明导电层，通过两个导电层向显示材料施加电压或电流，则在透明导电层的一侧有可见光发出或有反射光的颜色亮度发生改变，由此实现信息的显示。特点：电压低、体积小、薄、轻、光效高、色彩清晰、易于安装。能够在不同材质的基板上制造，做成柔软显示器。,照明电光源性能比较与选择,性能比较显色性好:白炽灯、卤钨灯、荧光灯、金属卤化物灯光效高：高压钠灯、金属卤化物灯、荧光灯 寿命长：高压钠
11、灯、高压汞灯能瞬时起动，再起动:白炽灯、卤钨灯受电压影响 大：高压钠灯 小：荧光灯,电光源的选择,按照明要求选光源 按环境要求选择按使用的经济性要求选择,室内照明光源的确定，应根据使用场所的不同，合理地选择光源的光效、显色性、寿命、起动点燃和再启燃时间等光电特性指标，以及环境条件对光源光电参数的影响。室内照明应优先采用高光效光源和高效灯具。在有连续调光、防止电磁波干扰、频繁开闭或室内装修设计需要的场所，可选用白炽灯或卤钨灯光源。,建筑照明设计标准GB50034-2004条:照明设计时可按下列条件选择光源:高度较低房间,如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯商店营业
12、厅宜采用细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯高度较高的工业厂房,应按照生产使用要求,采用金属卤化物灯或高压钠灯,亦可采用大功率细管径荧光灯一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯,不应采用自镇流荧光高压汞灯一般情况下,室内外照明不应采用普通照明白炽灯;在特殊情况下需采用时,其额定功率不应超过100W,条 下列工作场所可采用白炽灯要求瞬时启动和连续调光的场所,使用其他光源技术经济不合理时对防止电磁干扰要求严格的场所开关灯频繁的场所照度要求不高,且照明时间较短的场所对装饰有特殊要求的场所条 应急照明应选用能快速点燃的光源条 应根据识别颜色要求和场所特点,选用相应显色指数的光源,2.3 照
13、明器,一、组成：光源+灯具二、灯具的作用：对光源发出的光通量进行再次分配 防眩光，减少和防止光源的污染 对光源的机械保护 装饰、美化环境,三、照明器的特性,照明器的光学特性有：配光曲线保护角效率,1、照明器的配光曲线,照明器在空间各个方向上的光强分布称配光，如果用曲线方式表示的配光称配光曲线。基本概念 配光 配光特性 光中心 光轴垂直角水平角,灯具配光示意图,光强的空间分布与配光曲线,乳白玻璃半圆球罩灯的配光,带格栅多管荧光灯的配光,2、保护角 指控照器开口边缘与发光体最远边缘的连线与水平之间的夹角。即：控照器遮挡光源的角度。,3、灯具的效率,灯具的效率指照明器所发出的光通量与光源所发出的光通
14、量的比值,灯具的效率与灯罩材料、形状、及光学中心位置有关。如：白炽灯深照型照明器效率为0.6左右；白炽灯配照型照明器效率为0.7左右；简装荧光灯照明器的效率为0.97左右；格栅荧光灯照明器的效率为0.46左右。,四、照明器的分类,1、按配光曲线分类（1）按配光曲线的形状分类（2）按光通量在空间上、下半球的分配比例 分类2、按结构特点分类3、按安装方式分类4、按防触电防护等级分类,照明器按配光曲线的形状分类 1正弦分布型 2广照型 3均匀配照型 4配照型 5深照型 6特深照型,照明器按光通量在空间上、下半球的分配比例分类,照明器按结构特点分类示意图,（a）开启型（b）闭合型（c）密闭型（d）防爆
15、型（e）隔爆型（f）安全型,按安装方式分类,（a）悬吊式（吊线、吊链、吊杆）（b）吸顶式（c）壁式（d）嵌入式（e）半嵌入式（f）落地式(g)台式（h）庭院式(i)道路、广场式,按防触电防护等级分类,灯具的选择,按使用环境选择按配光特性选择按防触电保护要求选择按经济效果选择灯具形状应与建筑物风格相协调,按使用环境选择,正常环境 开启式潮湿环境 防水式特别潮湿环境 防水防尘式腐蚀性气体 密闭 防爆振动场所 防振特殊场所 专用灯具,按配光特性选择,合理的光特性光强分布 照明器表面亮度 保护角,按经济效果选择,光通输出比高利用系数高寿命长光通衰减少安装维护方便,经济性考核的两个指标:初投资 运行费用
16、,在选择灯具时，应根据环境条件和使用特点，合理地选定灯具的光强分布、效率、遮光角、类型、造型尺度以及灯的表观颜色等。室内灯具效率不低于70%，室外灯具不应低于40%（其中投光灯不宜低于55%）。灯具的遮光格栅的反射表面应选用难燃材料，其反射系数不应低于70%，遮光角宜为2545度。,灯具的选择,推广高效节能灯具,(1)选用高效率灯具 在满足眩光限制和配光要求的条件下,荧灯具效率不应低于:开敞式的为75%、带透明罩的为65%、带磨砂或棱镜保护罩的为55%和格栅的为60%。高强度气体放电灯灯具效率不应低于:开敞式的为75%、格栅或透光罩的为60%。(2)选用控光合理灯具 根据使用场所条件,采用控光
17、合理的灯具.如:蝙蝠翼式配光灯具、块板式高效灯具等,块板式灯具可提高灯具效率5%20%。(3)选用光通量维持率好的灯具 如选用涂二氧化硅保护膜、反射器采用真空镀铝工艺和蒸镀银光学多层膜反射材料以及采用炭过滤器等,以提高灯具效率。,(4)选用灯具光利用系数高的灯具 使灯具发射出的光通量最大限度地落在工作面上,利用系数值取决于灯具效率、灯具配光、室空间比和室内表面装修色彩等。(5)尽量选用不带附件的灯具 灯具所配带的格栅、棱镜、乳白玻璃包含罩等附件会引起光输出的下降,降低灯具效率约50%,使电能消耗增加,不利于节能,因此最好选用开敞式直接型灯具。(6)采用照明与空调一体化灯具 采用此灯具的目的在于
18、在夏季时将灯所产生的热量排出50%60%,以减少空调制冷负荷20%;在冬季利用灯所排出的热量,以降低供暖负荷。利用此灯具,可节能约10%。,推广节能型镇流器,目前我国绝大多数气体放电灯使用传统型电感镇流器,其优点是寿命长、可靠性高和价格相对低廉,而其缺点是体积大、重量重、自身功率损耗大,有噪音、功率因数低、灯频闪等,是一种不节能的镇流器。电子镇流器的优点是节能,其自身功耗低,功率因数高,灯光效高,重量轻,体积小,启动可靠,无频闪,无噪音,可调光,允许电压偏差大等。缺点是价格相对较高、可靠性相对较差,目前在我国应用量不大。节能型电感镇流器是采用低耗材料,其能耗介于传统型和电子型之间。目前在我国有较大的发展前景。,
