2电光源与灯具.

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：LCLELED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/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Φ0→70%Φ0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↓→Φ↓↓温度特性常用光源的光效光源光效/（Lm/W）光源光效/（Lm/W)白炽灯6～12金属卤化物灯卤钨灯21～34钠-铊-铟灯75～80荧光灯65～78镝灯80高压汞灯40～60卤化锡灯50～60氙灯22～50高压钠灯130色表与色温的相应关系色温色表色温色表2000K橙色4000K白中偏黄2500K浅橙色4500～7500K白色3000K橙白色6000～6500K日光色常用电光源的显色指数电光源Ra电光源Ra白炽灯95～99卤钨灯95～99日光色荧光灯80～95氙灯95～97白色荧光灯75～85高压汞灯40暖白色荧光灯80～90高压钠灯252.2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（99－100〕无闪烁寿命短（1000h〕光效低（10～20lm/w）受电压影响大白炽灯特点2、卤钨灯图2.2卤钨灯外形a)两端引出b)单端引出寿命提高（1500～2000h〕光效提高（20～30lm/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（25～85lm/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（40～60lm/w)寿命长（2500～5000h,国外：24000h)耐震、耐热起动稳定时间4～8min再起动稳定时间5～10min寿命与起动次数关系：5h/次电压影响大（±≤5％)色温5500K，Ra：30～40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，室内使用最好与白炽灯混合使用。5、金属卤化物灯与汞灯相比，光效更高（70～100lm/w)显色性良好(Ra：60～90),光色好受环境影响较小，耐震好起动稳定时间4～10min再起动稳定时间10～15min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1000～2000hRa60～70广泛用于室内照明。(2)镝灯DDG－色温6000K光效80lm/w寿命500hRa85适于舞台，体育馆，大厅摄影棚等照明(3)钪钠灯KNG－色温3800KRa：65～706、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12000～20000h)受环境条件影响小透雾性好，色温2300K显色性差(Ra：20～25)起动稳定时间4～8min再起动稳定时间10～20min电压波动影响大(HID中最大5%)例：新产品NGX改进显色型Ra：65NGG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（150lm/w)寿命长(2000~6000h)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LightEmittingDiode（发光二极管）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25-30lm/w3°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300～500只二极管构成。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建筑照明设计标准GB50034-20133.2照明光源选择3.2.1当选择光源时，应满足显色性、启动时间等要求，并应根据光源、灯具及镇流器等的效率或效能、寿命等在进行综合技术经济分析比较后确定。3.2.2照明设计应按下列条件选择光源:1灯具安装高度较低的房间宜采用细管直管形三基色荧光灯;2商店营业厅的一般照明宜采用细管直管形三基色荧光灯、小功率陶瓷金属卤化物灯;重点照明宜采用小功率陶瓷金属卤化物灯、发光二极管灯;3灯具安装高度较高的场所，应按使用要求，采用金属卤化物灯、高压钠灯或高频大功率细管直管荧光灯;4旅馆建筑的客房宜采用发光二极管灯或紧凑型荧光灯;5照明设计不应采用普通照明白炽灯，对电磁干扰有严格要求，且其他光源无法满足的特殊场所除外。3.2.3应急照明应选用能快速点亮的光源。3.2.4照明设计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θ水平角α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量的比值0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配光曲线示意图照明器类型直接型半直接型漫射型半间接型间接型光通分配比例（%）上半球0-1010-4040-6060-9090-100下半球100-9090-6060-4040-1010-0特点光线集中，工作面上可获充分照度光线主要向下射出，其余透过灯具向四周射出光线柔和，各方向上光线基本一致，无眩光，但光通量损失较大光线主要反射到墙或顶棚后再反射到室内光线全部反射，能最大限度减弱阴和眩光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等级定义说明0类依靠基本绝缘防触电，在易触及的部分及外壳和带电体间的绝缘安全程度低，用于安全程度好的场所，如空气干燥、尘埃少、木地板等条件下的吊灯、吸顶灯Ⅰ类除基本绝缘外，易触及的部分及外壳有接地装置，一旦绝缘失效时，不致有危险用于金属外壳灯具，如投光灯、路灯、庭院灯等，提高了安全程度Ⅱ类采用双重绝缘或加强绝缘作为安全保护，无保护地线绝缘性好，安全程度高，适用于环境差，人经常触摸的灯具，如台灯、手提灯等Ⅲ类采用特低安全电压（交流有效值不超过50V）灯内不产生高于此值的电压安全程度最高，可用于恶劣环境，如机床工作灯、儿童用灯等按防尘防潮的保护等级分类灯具应按“IP数字”标明分类。分类说明按GB7001—86《灯具外壳防护等级分类》。所包括的防护型式有：⑴防止人体触及或接近外壳内部的带电部分，防止固体异物进入外壳内部；⑵防止水进入外壳内部而达到有害程度；⑶防止潮气进入外壳内部而达到有害程度。防护等级“代号”的说