電光源分類及發(fā)光原理概述PPT課件

1、1光源的發(fā)展（一） 照明的最佳光源當(dāng)然是太陽。太陽以可見的光譜提供光線，千百年來，人們的眼睛已經(jīng)熟悉了這種光譜?，F(xiàn)在人類已經(jīng)開始重視對自然光源的應(yīng)用，一些創(chuàng)新的技術(shù)如側(cè)窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內(nèi)部，作為主要的照明光源。 我們平常說的照明光源一般是指人工光源，又分物理光源與電光源，而我們的商業(yè)產(chǎn)品一般為電光源。 物理光源主要是從人工取火開始，人工取火是一件意義十分重大的發(fā)明 ，古人用火來防止野獸的攻擊，烤制食物，夜晚照明從而大大延長了活動時間第1頁/共49頁2太陽每時每刻都在向地球傳送著光和熱，有了太陽光，地球上的植物才能進(jìn)行光合作用。對于人類來說，太陽無疑是宇宙中最重要的

2、天體。萬物生長靠太陽，沒有太陽，地球上就不可能有姿態(tài)萬千的生命現(xiàn)象，當(dāng)然也不會孕育出作為智能生物的人類。太陽給人們以光明和溫暖，它帶來了日夜和季節(jié)的輪回，左右著地球冷暖的變化，為地球生命提供了各種形式的能源。起初的人類在沒有其他光源的情況下一直過著“日出而作，日落而息”的生活第2頁/共49頁3光源的發(fā)展（二） 人類社會自鉆木取火以來，經(jīng)歷了制造和使用動物油燈、植物油燈、煤油燈到白熾燈、鹵素光源、日光燈以致金鹵燈、LED光源的漫長歷史過程。 1879年，愛迪生最先成功發(fā)明的是白熾燈。現(xiàn)代的白熾燈是將電流通過一小圈鎢絲，使鎢絲受熱而發(fā)亮。白熾燈是照明領(lǐng)域最成功的產(chǎn)品。很長一段時間在家用照明應(yīng)用中占

3、主導(dǎo)地位。然而由于白熾燈只能將約二十分之一的電能轉(zhuǎn)化為光能，效率很低且發(fā)光13小時燈絲就被燒斷。 燈具的產(chǎn)生是圍繞光源服務(wù)的，最初的燈籠罩也可以視為燈具，而用來固定光源的輔助設(shè)備經(jīng)過不斷改進(jìn)和演變，也就出現(xiàn)了專用照明的物事燈具。 現(xiàn)在燈具的種類和款式已經(jīng)成千上萬，但有一點不會發(fā)生轉(zhuǎn)變，照明產(chǎn)品因為光源才會被叫做照明產(chǎn)品，燈具僅僅是一個載體，一個保護(hù)，承載防水防塵防爆等功能。第3頁/共49頁4 第4頁/共49頁5第5頁/共49頁61、熱輻射光源， 如:白熾燈，鹵素光源3、固體發(fā)光光源，如:發(fā)光二極管。2、氣體放電光源，如:節(jié)能燈、金鹵燈電光源按發(fā)光原理大體可分為:第6頁/共49頁7第7頁/共49

4、頁8發(fā)光原理光效色溫(k)壽命(H)其它匹配燈具當(dāng)燈接入電路中,電流流過燈絲,電流的熱效應(yīng),使白熾燈發(fā)出連續(xù)的可見光和紅外線.白熾燈8-162700K左右 1000H左右開燈即亮,可連續(xù)調(diào)光,結(jié)構(gòu)簡單,價格廉,壽命短光效低臺燈,頂燈,壁燈,床頭燈,走廊燈鹵素光源12-243000K左右2000-3000H燈杯角度可控，碘鎢燈發(fā)熱能力強(qiáng)可用加熱天花燈,射燈,格柵射燈,壁燈,舞臺燈熱輻射光源第8頁/共49頁9第9頁/共49頁10AR70、AR111石英燈杯石英燈杯 溴鎢燈珠溴鎢燈珠GU10燈杯燈杯部分鹵素光源第10頁/共49頁11最常用的還是以下兩種AR111（AR70）的組成部分：a、鋁反射罩b

5、、遮光罩c、陶瓷燈頭d、燈珠腳徑腳距第11頁/共49頁12鹵鎢燈鹵鎢燈是在白熾燈的基礎(chǔ)上在燈內(nèi)添加碘、溴等鹵素，使揮發(fā)的鎢能重新回到燈絲上。這樣，燈絲的溫度就可以比白熾燈高，光效也就更高，一般為1535lm/W，壽命也比白熾燈長。一般來說壽命可超過1000小時。鹵鎢燈小而結(jié)實，配光容易，在壽命期的光通維持率高，幾乎可達(dá)100%。應(yīng)用范圍：大功率的鹵鎢燈可以用于車場、工場、建筑工地等處進(jìn)行照明，小功率的鹵鎢燈可以用作商店、展廳等處的室內(nèi)照明。第12頁/共49頁13第13頁/共49頁14它們一般用于以下燈具第14頁/共49頁15氣體放電光源氣體放電光源-之低壓氣體放電光源之低壓氣體放電光源第15頁

6、/共49頁16低壓氣體放電燈常見產(chǎn)品第16頁/共49頁17第17頁/共49頁18 它是利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中輻射紫外線，從而使熒光粉發(fā)出可見光的原理發(fā)光，因此它屬于低氣壓弧光放電光源。熒光燈內(nèi)裝有兩個燈絲。燈絲上涂有電子發(fā)射材料三元碳酸鹽（碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣），俗稱電子粉。在交流電壓作用下，燈絲交替地作為陰極和陽極。燈管內(nèi)壁涂有熒光粉。管內(nèi)充有400Pa-500Pa壓力的氬氣和少量的汞。通電后，液態(tài)汞蒸發(fā)成壓力為0.8 Pa的汞蒸氣。在電場作用下，汞原子不斷從原始狀態(tài)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，繼而自發(fā)躍遷到基態(tài)，并輻射出波長253.7nm和185nm的紫外線(主峰值波長是253.7nm，約占

7、全部輻射能的70-80；次峰值波長是185nm，約占全部輻射能的10)，以釋放多余的能量。熒光粉吸收紫外線的輻射能后發(fā)出可見光。 第18頁/共49頁19直管熒光燈相關(guān) 直管型熒光燈管按管徑大小分為：12、10、8、6、5、4等規(guī)格。規(guī)格中“+數(shù)字“組合，表示管徑的毫米數(shù)值。其含義：一個1/8英吋，一英吋為25.4mm；數(shù)字代表的個數(shù)。如1225.4mm*18*1238mm。 T5=16mm 熒光燈管管徑與其電參數(shù)的關(guān)系： 1、熒光燈管，管徑越細(xì)，光效越高，節(jié)電效果越好。 2、熒光燈管，管徑越細(xì)，啟輝點燃電壓越高，對鎮(zhèn)流器技術(shù)性能要求越高。 管徑大于8（含8）的熒光燈管，啟輝點燃電壓較低。相對于

8、220、50工頻交流電， 符合啟輝點燃電壓小于12電源電壓定律?？梢圆捎秒姼惺芥?zhèn)流器，進(jìn)行啟輝點燃運(yùn)行。 管徑小于8的熒光燈管，啟輝點燃電壓較高。相對于220、50工頻交流電， 不符合啟輝點燃電壓小于12電源電壓定律。不能采用電感式鎮(zhèn)流器，進(jìn)行啟輝點燃運(yùn)行。管徑小于8的熒光燈管，必須匹配電子式鎮(zhèn)流器。由電子式鎮(zhèn)流器，產(chǎn)生啟輝高壓，將熒光燈管擊穿點燃。爾后，由電子式鎮(zhèn)流器，驅(qū)動熒光燈管點燃運(yùn)行。 第19頁/共49頁20熒光燈管的構(gòu)造第20頁/共49頁21下面給各位介紹：節(jié)能燈燈管發(fā)光原理及工藝基礎(chǔ)第21頁/共49頁22第22頁/共49頁23接下來對上面的3個過程簡單說明：*1、陰極產(chǎn)生電子的方法

9、主要是熱電子發(fā)射：陰極金屬通電產(chǎn)生熱量，使得電子從陰極基金屬和堿土氧化物涂層中釋放；*2、紫外線的產(chǎn)生：電子打在汞原子上，汞原子被激發(fā)，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，放 出波長253.7nm為主的紫外線；*3、光線的產(chǎn)生：380nm以下、780nm以上為肉眼所無法看見的光線，紫外線的波長位于肉眼所能看見的光線以（380nm以下），熒光粉能夠充分吸收253.7nm的紫外線，產(chǎn)生肉眼能夠看見的可見光。第23頁/共49頁24影響燈管壽命的因素?zé)艄艿膲勖韵乱蛩赜蟹浅４蟮年P(guān)系。原材料、制造工藝、制造設(shè)備、質(zhì)量控制、其中原材料首先就影響一個產(chǎn)品的壽命，決定了一個產(chǎn)品壽命長短，但是原材料好，如果工藝、設(shè)備、技術(shù)等沒有配

10、合好，只要一個環(huán)節(jié)出問題，這個產(chǎn)品的壽命周期就會很短。第24頁/共49頁25熒光燈管制作過程熒光燈管制作過程第25頁/共49頁26*1、玻璃制作： 玻璃經(jīng)過各種彎制，目的是適應(yīng)外形和性能的需求*2、涂粉： 在燈管內(nèi)腔盡可能均勻地涂上熒光粉，使得整個放電腔體都能均勻地發(fā)出光線；附加的保護(hù)膜主要目的是隔離熒光粉和玻璃，使玻璃中的物質(zhì)不容易遷移到熒光粉處，使燈管黑，影響亮度。*3、芯柱：實現(xiàn)三個功能，一個能夠夾持燈絲、同時能夠引入電流密封玻璃腔體的混合體；第26頁/共49頁27*4、繃絲：在芯柱上加上燈絲，保持一定形狀，涂覆電子粉漿，使燈絲上帶有足夠發(fā)射的物質(zhì)；輔助汞齊用于幫助燈管快速發(fā)亮；*6、排

11、氣：抽去管內(nèi)不需要的空氣、水氣等等雜質(zhì)氣體；對電極進(jìn)行通電加熱，使碳酸鹽分解形成氧化物，通過電流使陰極產(chǎn)生活性物質(zhì)，具備良好的發(fā)射性能；充入適量的惰性氣體和汞，將多余的部分和燈管主體分離開；形成最終的燈管成品。*5、封口/對接：把芯柱和管體燒封，形成固定開口的腔體；對接的目的是使燈管形成更長的放電管；第27頁/共49頁28a.a.燈絲：燈絲： 燈絲由鎢絲為材料繞制而成，燈絲的尺寸都經(jīng)過合理的設(shè)計和選擇，使提供給燈絲螺旋的熱能夠很快產(chǎn)生一個恰當(dāng)?shù)臏囟?，保證電子發(fā)射。同時，中空的絲體內(nèi)能夠存儲更多的發(fā)射材料，利于壽命的維持。第28頁/共49頁29b.b.熒光粉：熒光粉： 我們現(xiàn)在使用的熒光粉是用紫

12、外線來激發(fā)發(fā)光材料的，這種通過光線激發(fā)的發(fā)光現(xiàn)象稱為光致發(fā)光。節(jié)能燈用熒光粉必須有幾個特性必須滿足： 充分吸收253.7nm紫外線； 發(fā)射的光譜能滿足發(fā)光效率和顯色性的要求； 顆粒度適宜，保證亮度和維持率； 三基色熒光粉由紅綠蘭粉依據(jù)需要搭配比例而成， 調(diào)整粉的不同比例可以得到不同的光色表現(xiàn)。第29頁/共49頁30c.c.保護(hù)膜：保護(hù)膜： 保護(hù)膜的作用是在玻璃和熒光粉之間形成一層致密的薄膜，這層膜可以很好地使二者隔離開，使得析出的金屬不至于影響燈管性能表現(xiàn)。 分析：玻璃中的金屬元素在長時間電子轟擊下會逐漸析出，并遷移到玻璃管內(nèi)側(cè)和汞形成汞齊，一方面使燈管發(fā)黑，一方面使汞失效，使燈管的轉(zhuǎn)換效率降

13、低，光線被遮擋。d.d.電子粉：電子粉： 節(jié)能燈所采用的電子粉要滿足如下條件：工作溫度較低、發(fā)射效率較高、壽命較長。涂覆電子粉漿，使燈絲上帶有足夠發(fā)射的物質(zhì)第30頁/共49頁31e.e.汞汞/ /汞齊：汞齊： 汞在氣體放電燈的作用是接受電子，并產(chǎn)生出紫外線。汞齊的目的是在相對高的溫度環(huán)境中維持放電所需要的最佳蒸汽壓。不同的金屬和汞形成的汞齊有不同的適應(yīng)溫度，設(shè)計時選取不同種類的汞齊放置于不同的位置來保證相對良好的光輸出。輔助汞齊：在未使用的輔助汞齊中是不含汞的，它在燈中吸收汞，形成汞齊。在燈剛剛啟動的時候，借助陰極的熱量快速釋放出汞，縮短燈的啟動時間。第31頁/共49頁32f. f.惰性氣體：

14、惰性氣體： 惰性氣體由于化學(xué)性質(zhì)極不活潑，幾乎不與其他元素反應(yīng)，故此得名。由于它們在大氣中含量極少，所以也被稱為稀有氣體。惰性氣體在節(jié)能燈中的作用是使得電子的行程增加，因為電子的重量非常小，和相對很大的惰性氣體原子產(chǎn)生彈性碰撞，增加了和汞原子的碰撞機(jī)會，增加了電離的機(jī)會，使發(fā)光的效能提高。我們常用的惰性氣體有氬氣、氖氣、氪氣等等，我們還依據(jù)不同的需要搭配出一些混合氣體，用于不同需要的燈管。第32頁/共49頁33下面介紹其它幾種常見的光源：下面介紹其它幾種常見的光源：2、鹵鎢燈；1、白熾燈；3、高壓汞燈；4、金鹵燈；5、LED；第33頁/共49頁34白熾燈白熾燈是根據(jù)熱輻射原理制成，通常它是靠電

15、能將燈絲加熱至白熾而發(fā)光，燈絲在將電能變成可見光的同時，還要產(chǎn)生大量的紅外輻射的少量的紫外輻射。第34頁/共49頁35可見，白熾燈所耗的電能大部分不是用于發(fā)光的(光效低)。而且燈在燃點的過程中，燈絲會慢慢變細(xì)，其壽命一般也只有1000小時(壽命短)。但其使用方便（一點就亮），易于進(jìn)行光學(xué)控制(調(diào)光方便)、價廉，顯色性好，可作為基準(zhǔn)光源。高色溫的燈色溫約為3200K，主要用于攝影和舞臺照明，2700K2900K的用于一般照明，色溫在2500K以下的是紅外燈，用于紅外加熱干燥、室溫保溫、醫(yī)療保健等。 第35頁/共49頁36第36頁/共49頁37高壓氣體放電燈代表產(chǎn)品為金鹵燈和鈉燈（均需要配合鎮(zhèn)流器

16、工作同時還會有觸發(fā)器和功率補(bǔ)償電容）主要應(yīng)用于道路照明,泛光照明,廣場照明,工業(yè)照明城市亮化工程照明,商業(yè)照明,體育場館照明陶瓷金鹵燈的顯色性可達(dá)92，可用于商場,櫥窗,重點展示特別是高檔的商業(yè)場所，服裝與珠寶店下頁為高壓氣體放電燈的戶外照明效果:第37頁/共49頁38高壓汞燈高壓汞燈在燈的電弧管內(nèi)充入一定量的汞和少量的氬氣,燈在燃點過程中發(fā)熱使汞蒸氣壓上升并發(fā)出可見光。從下表中可以看出，高壓汞燈的顯色性不高.但其發(fā)光效率較高，還能發(fā)出很強(qiáng)的紫外線。主要用途:照明，另外還可用于曬圖，保健、化學(xué)合成等。第38頁/共49頁39金鹵燈金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎(chǔ)上將一些金屬鹵化物添加到燈里，用金屬

17、鹵化物產(chǎn)生的金屬光譜，填補(bǔ)汞譜線的空白，使燈有較高的顯色指數(shù)及光效。缺點：光色穩(wěn)定性差，啟動時間長，再次啟動能力差，電源要求高，燃點后期顏色漂移影響使用。第39頁/共49頁40金鹵燈相關(guān)介紹 高壓氣體放電光源中，我們應(yīng)用最多最常見的是高壓鈉燈和金鹵燈。金鹵燈 (金屬鹵化物燈的簡稱)有兩種，一種是石英金鹵燈，其電管泡殼是用石英做的，另一種是陶瓷金鹵燈，其電弧管泡殼是用半透明氧化鋁陶瓷做的，金鹵燈是目前世界上最優(yōu)秀的電光源之一，它具有高光效(65140lm/w)，長壽命(500020000h)，顯色性好(Ra6595)結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定等特點。它兼有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優(yōu)點、克服了這些燈的

18、缺陷，金鹵燈匯集了氣體放電光源的主要優(yōu)點。尤其是光效高、壽命長、光色好三大優(yōu)點.因此發(fā)展很快，用途越來越廣。 金鹵光源廣泛應(yīng)用于體育場館、展覽中心、大型商場、工業(yè)廠房、街道廣場、車站、碼頭等場所的泛光照明。小功率陶瓷金鹵燈用于高檔商業(yè)場所重點照明第40頁/共49頁41第41頁/共49頁42LED 工作原理和結(jié)構(gòu)圖LED是Light Emitting Diode簡稱，是一種具有兩個電極的半導(dǎo)體發(fā)光器件，讓其流過小量電流就會發(fā)出可見光，第一個商用二極管產(chǎn)生于 1960年。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能

19、好。 發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān) 第42頁/共49頁43優(yōu)點：超長壽命，可達(dá)5萬小時；可組成各種顏色節(jié)能，效率比白熾燈高.體積小,燈具設(shè)計靈活.響應(yīng)時間短；環(huán)保：無有害金屬汞。缺點：每瓦的流明成本高.LED目前在照明行業(yè)中的主要應(yīng)用范圍建筑物外觀照明 娛樂場所及舞臺照明室內(nèi)空間展示照明 景觀照明標(biāo)識與指示性照明 交通信號燈、視頻屏幕第43頁/共49頁44LED相關(guān)介紹 LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體