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1、,照明工程设计,电光源及其选择,主要内容：电光源的种类描述电光源的性能指标常用电光源的结构、工作原理及特性重点：常用电光源的性能指标,1.1工程常用电光源的分类,电光源能把电能转换成光能，从而提供光通量的器具设备。,热辐射光源：利用电能使物体（耐高温、低挥发）加热到白炽程度而发光的光源。气体放电光源：利用气体或蒸汽的放电而发光的光源。半导体光源：利用半导体器件发光的光源(LED)。,从电气照明工程的角度分为：光学指标和电学指标,1.2 光源的性能指标,光学性能指标 光通量、光强、光效、寿命、光色指标等。电学性能指标 电压、电功率和功率因数。光源的结构指标 外形尺寸和特殊安装要求。,一、光学性能
2、指标1.光通量（是衡量电光源发光能力的指标）额定光通量指电光源在额定工作条件下，无约束发光工作环境下的光通量输出。初始光通量（例如：卤钨灯）100h后的光通量（例如：荧光灯）2.发光效率（是表征光源经济效果的指标）发光效率指光源在额定状态下消耗1W电功率所发出的光通量(lm/w)。,3.寿命（是衡量电光源可使用时间的指标）全寿命光源从第一次点燃到不能使用的时间。平均寿命取一组同一规格的电光源一同点燃，至50的损坏，所经过的小时数。有效寿命电光源从点燃起，至光通量降低到 70-80%时，经过的小时数。,4.光色指标（包括光源和物体表面颜色的描述指标）（1）色表指光源的表观颜色。在定性分析时，常用
3、相关色温来度量。色温(K)指光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐 射的光色相同时的温度，称为该光源的色温。暖色光 相关色温3300K 中见光 3300K相关色温5300K 冷色光 相关色温5300K,4.光色指标（2）显色性指光源对被照物体真实颜色的显现能力。用显色指数Ra表示。范围：Ra=0100,5.点燃时间和稳定时间（是衡量光源启动速度快慢的指标）点燃时间指光源接通电源到光源达到额定光通量输出时所需要的时间。再点燃时间指光源正常工作时熄灭后再点燃所需要的时间。稳定时间指光源点燃后达到额定光通量或额度状态的时间。,二、光源的电学性能指标 1.额定电压 UN 2.额定功率 PN 3.功率因数
4、 cos,三、环境条件对两种光源性能的影响 1.频闪效应气体放电电光源在交流电源的作用下，其光通量随电流一同作周期变化。2.电压特性指电光源电压与额定电压不符时，对其使用造成的影响。3.温度特性指环境温度过高或过低会影响其使用性能。,半导体光源：各种颜色的发光二极管,1.3工程常用电光源,一、热辐射光源,（一）普通白炽灯 1.结构和种类 结构：由玻璃壳、灯丝、支架、引线和灯头等几部分组成。种类：（1）真空灯泡：一般40W（2）充气灯泡：一般40W 工作原理：当钨丝因通电而加热至白炽状态（24003000K）时，发出可见光。,白炽灯的结构,灯 头 类 型,2.白炽灯的特点 优点：具有高度的集光性
5、，便于控制，适于频 繁开关，点燃和熄灭对灯的性能寿命影 响小，辐射光谱连续，显色性好，价格 便宜，使用方便，便于控光。缺点：使用时放热，光效较低，寿命短。,3.光色指标特点色温在（2400K2900K）之间，属于暖色光系列光源。显色指数在（80-90）之间，是所有光源中最高的数值。应用：摄影、舞台、电影放映光源、家庭、旅馆、饭店、装饰照明、信号照明和要求必须保持物体原颜色的场所照明。,4.使用时注意事项（1）启动电流大（1216IN），一个开关控制 数量有限（2）对电压敏感：U5寿命50；U5光通量18（3）使用时间灯丝细PL光通量（4）表面温度高（40200），防止烫伤和 炸裂。,（二）卤钨
6、灯,1、结构和种类结构：石英管、灯丝、支架、电极，内充入惰性气体 和少量卤族元素或相应的卤化物。种类：溴钨灯（光效高）、碘钨灯（寿命长）,两端引出,单端引出,碘或溴,2.特点 优点：体积小、寿命长、发光效率高、寿命终 了时光通量为初始值的9598、工 作温度高、光色得到改善、显色性好。缺点：价格贵、功率大（1002000W）、耐震 性能差、玻璃壳温度高。3.应用：大面积照明场所、电视播放照明、歌舞 厅、剧场、绘画、摄影、建筑物投光照 明、橱窗照明等。,4.使用时注意事项（1）灯管表面温度高（250600）不适于 有易燃、易爆物的场合，且管角引线耐 高温；（2）安装水平，倾斜角范围4；（3）不宜
7、于做移动式照明；（4）定期用酒精或丙酮擦洗，保持其透光性。,二、气体放电光源,（一）荧光灯 1、荧光灯的结构和种类 结构：玻璃管、镇流器、启辉器 种类：直管型、环型、紧凑型,电阻镇流器电感镇流器电容镇流器电子镇流器,插拔式一体式,2.特点 优点：表面亮度低、光线柔和、发光效率高、寿命长、属冷色光，适于办公、阅览 场所。缺点：点燃慢、有频闪效应、可造成汞伤害、显色性差。3.附件：镇流器、启辉器、补偿电容器,4.使用时注意事项（1）工作环境温度：1825；（2）不宜频繁启动；（3）电源电压波动不宜超过5%；（4）防止汞伤害；（5）有旋转物的场合不宜使用；5.应用：图书馆、教室、办公室、隧道、地铁、
8、商店、室内装饰等,预热起动,快速起动,瞬时起动,（二）HID灯（High Intensity Discharge),高压钠灯：光通量维持好（75%）、寿命长（1000020000h）、显色性差、起动时间长（4min）、发光效率高、亮度高等。用于高大厂房、广场、车站、道路交通高压汞灯：发光效率高、寿命长（50006000h）、显色性差（3040）、起动时间长（4min）用于广场、街道、建筑工地等。金属卤化物灯：显色性好、发光效率高、亮度高、重量轻等。用于摄影、绘画、体育场、广场等。,（三）高 压 汞 灯,结构 镇流器 工作电路,三、霓虹灯 属辉光放电灯，其特点是高电压、小电流。,原理：电源接通二
9、次测产生15KV高压灯管内气体电离产生彩色辉光,性能：发光效率低、显色性差、耗能大、装饰效果强、控制方便。安装使用注意事项：（1）二次回路与所有金属构架、建筑物等须完全缘；（2）变压器尽量靠近灯侧安装，一般放在支撑霓虹灯 的构架上，并用密封箱作防水保护，变压器中性 点及外壳必须可靠接地；（3）高压线路与金属构件的建筑物之间及地面之间应 保持50m的距离；（4）需配电容补偿器。,四、半导体光源(LED)的介绍,1由于LED发出的光束是向前的并具有一定发散角，这样就可以不必像白炽灯需要加装反光碗。而且LED本身发出的是色光，这样就不需要由有色配光镜来滤光，从而解决了假显示和配光镜颜色漂移问题，提高
10、光利用率。,2工作寿命长，为510年，维修保养费用低。而传统信号 灯每年需要更换3至4次，维修保养费用高。当然510年的寿命是一个理论数据，是根据LED单管10万小时的寿命来计算，但实际上LED信号灯由于工作环境恶劣，日晒雨淋、严寒酷暑，对LED寿命必然会有影响。从早期安装使用的LED信号灯目前使用情况来看，较早安装的LED信号灯使用都在四年以上。,3功耗小，一般约仅为白炽灯光源信号灯的10%20%。这一点是符合国家的相关能源政策。4由于单个LED仅为整个信号灯灯盘中的特殊的一个发光单元，只要信号灯线路板设计合理，即使个别LED烧毁，也不会影响别的LED发光单元，从而影响信号灯整体效果。,但是
11、LED信号灯本身也存在三个特殊的缺点：1.如前面所讲的因温度升高而产生的光强衰减。2.LED实际是个半导体PN结，其正向导通电压虽然都在一个范围内，但各不相同，这种情况导致部分LED不能工作在正常工作点上。3.LED价格较之于白炽灯价格要贵几倍。亟待解决的问题:光色和价格,光效较高的：高压钠灯、金属卤化物灯、荧光灯 90-130lm/w 70-100lm/w 50-85lm/w显色性好的：卤钨灯、白炽灯、金属卤化物灯、荧光灯 95-100 95-99 60-95 60-80,五、常见电光源的比较,寿命长的：高压钠灯、高压汞灯 10000-20000h 5000-6000h能瞬时起动和再起动的：
12、白炽灯、卤钨灯 瞬时 瞬时输出光通量随电压波动最大的是高压钠灯，最小的是荧光灯。,五、常见电光源的比较,爱迪生1879年发明,球型灯泡,彩色灯泡,反射灯泡,自镇荧光灯,直管荧光灯,冰箱灯泡,晒图机用荧光灯,T5线形荧光灯,T5HO线形荧光灯,防暴防腐全塑荧光灯,防紫外线荧光灯,高显色性荧光灯,50W高压钠灯,反射型高压钠灯,高压钠灯,彩色金属卤化物灯,彩色金属卤化物灯,高压钠灯,高压镝灯,1.4电光源的选用,根据照明设施的目的与用途选1.美术馆、商店、化学分析实验室、印染车间 Ra802.办公室、阅览室：高色温；休息场所：低色温3.开关频繁：白炽灯、卤钨灯 4.须调光：白炽灯、卤钨灯5.需瞬时
13、点亮：不用HID灯,一、电光源的应用场所,按环境要求选1.低温：不用电感式荧光灯；2.空调房：不用白炽灯和卤钨灯；3.电压波动：不用HID灯；4.机床：不用气体放电灯5.有振动：不用卤钨灯；6.悬挂高度在4m以上时，宜采用高强气体放电灯。按投资与年运行费用选,二、照明工程中对光源描述的几个术语含义：光源：对于热辐射光源来说是指灯泡数量单位是只；而对气体放电光源和半导体光源来讲是指灯管或灯泡数量单位是只。2.光源的电器（也称光源的附件）：气体放电光源和半导体光源必须有此部分，它是保证光源正常使用的器件如：启动器、整流器等。以套作为计量单位。,3.有些气体放电光源它的附件装设在光源内部，有些则独立设置。4.照明器（灯罩）：不包括光源和光源电器单位是套。,气体放电灯的启动过程和工作原理接线方式,开关 镇流器,启辉器,气体光源,三、电光源性能对照表,四、般住宅光源的选择的基本原则,五、常用照明电光源的主要特性,六、光源的颜色分类及其适用场所,七、不同显色指数的光源应用实例,
