照明工程第3章課件

1、第一節(jié) 照明電光源的分類及性能指標(biāo)第二節(jié) 白熾燈第三節(jié) 鹵鎢燈第四節(jié) 熒光燈第五節(jié) 高強(qiáng)度氣體放電燈第六節(jié) 低壓鈉燈第七節(jié) 場致發(fā)光燈和半導(dǎo)體燈第八節(jié) 照明電光源性能比較和選用第二章 照明電光源照明工程主要介紹:一、電光源的分類二、照明電光源的主要性能指標(biāo)三、光源型號(hào)命名小 結(jié)第一節(jié) 照明電光源的分類及性能指標(biāo)第二章1、分類電光源固體發(fā)光光源氣體放電光源熱輻射光源：白熾燈、鹵鎢燈電致發(fā)光光源：半導(dǎo)體燈（發(fā)光二極管）輝光放電光源：霓虹燈弧光放電光源低壓：低壓汞燈/鈉燈高壓：高壓汞燈/鈉燈、金鹵燈一、電光源的分類（3-1）2-12、氣體放電的伏安特性O(shè)C段：非自持放電,電流約在 106A以下具有負(fù)

2、的伏安特性 D點(diǎn)：著火點(diǎn),可自持放電E點(diǎn)：穩(wěn)定的自持放電點(diǎn)自持放電輝光放電弧光放電單獨(dú)接電源時(shí)無法穩(wěn)定工作 一、電光源的分類（3-2）2-1常用鎮(zhèn)流器： 電感、節(jié)能型電感、電子 、電子調(diào)光 3、氣體放電光源的電氣附件1)鎮(zhèn)流器功能：防止電流失控、保證放電燈在正常電特性下工作 一、電光源的分類（3-3）2-12)啟輝器功能：預(yù)熱燈的電極,并與串聯(lián)的鎮(zhèn)流器 一起產(chǎn)生脈沖電壓使燈啟動(dòng) 3)補(bǔ)償電容器功能：提高功率因數(shù)cos , 減少線路損耗1. 額定電壓(V)光源及其附件組成的回路所需電源電壓的額定值燈泡(燈管)的設(shè)計(jì)功率值2. 額定功率(W)二、照明電光源的主要性能指標(biāo)（3-1）2-1燈泡(燈管)

3、額定工作時(shí)所發(fā)出的光通量(額定光通量)3. 光通量(lm)燈泡(燈管)在額定狀態(tài)下消耗單位電功率所發(fā)出的光通量簡稱光效4. 發(fā)光效率(lm/W)兩種定義形式新光源剛開始點(diǎn)燃時(shí)的光通量(初始光通量)新光源點(diǎn)燃100h以后的光通量保證電光源正常工作、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行光源能產(chǎn)生額定的光通量光源在額定電壓下工作時(shí)所具有的有功功率值光源供電電壓是額定的、電功率是額定的、且光源在使用的有效壽命期內(nèi)累積點(diǎn)燃的小時(shí)數(shù) 5. 壽命(h)二、照明電光源的主要性能指標(biāo)（3-2）2-1壽命的定義全壽命:從第1次點(diǎn)燃起到損壞止累計(jì)點(diǎn)燃的小時(shí)數(shù)平均壽命: 同一組光源試樣從一同點(diǎn)燃起到50%損 壞止累計(jì)點(diǎn)燃的小時(shí)數(shù)有效壽命: 從點(diǎn)

4、燃起到光通量衰減為初始值的某一 百分?jǐn)?shù)時(shí)累計(jì)點(diǎn)燃的小時(shí)數(shù)色表和顯色性6. 顏色特性 (光色指標(biāo))取決于光源的光譜能量分布，用顯色指數(shù)描述 取決于光源的色溫分暖、中間、冷色7. 啟(點(diǎn))燃時(shí)間與再啟(點(diǎn))燃時(shí)間(min)啟燃時(shí)間：從光源接通電源起到光通量達(dá)穩(wěn)定值所需的時(shí)間再啟燃時(shí)間：正常工作的光源熄滅后將其重新點(diǎn)燃所需的時(shí)間是指保證光通量額定值的損耗20%30%的時(shí)間閃爍 交流供電的光源點(diǎn)燃時(shí),其光通量隨電流的增減發(fā)生周期性明暗變化的現(xiàn)象 8. 閃爍與頻閃效應(yīng)頻閃效應(yīng) 在以一定頻率變化的光線照射下,觀察到的物體運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)靜止或不同于實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的現(xiàn)象 消除頻閃效應(yīng)的方法 移相、使用電子鎮(zhèn)流器二、照

5、明電光源的主要性能指標(biāo)（3-3）2-11. 白熾光源的型號(hào)命名 2. 氣體放電光源的型號(hào)命名 第1部分：字母，表征光源名稱特征的漢語拼音首字母第2、3部分：數(shù)字，表征電光源的光電特性 第1部分：字母，表征光源名稱特征的漢語拼音首字母第2部分：數(shù)字，表征電光源的光電特性注意： 型號(hào)的各部分應(yīng)直接連寫當(dāng)相鄰的兩部分同為字母（數(shù)字）時(shí)，則需要用“”分開三、光源型號(hào)命名（1-1）2-1本節(jié)小結(jié):一、電光源的分類：熟悉各類光源原理及常用光源二、照明電光源的主要性能指標(biāo)：掌握含義三、光源型號(hào)命名：熟悉方法第一節(jié) 照明電光源的分類及性能指標(biāo)第二章主要內(nèi)容:一、構(gòu)造特點(diǎn)二、主要類別三、光電參數(shù)及特性小 結(jié)第二

6、節(jié) 白熾燈第二章1. 燈絲白熾燈泡的發(fā)光體材料：鎢絲 直徑和長度：由燈泡的規(guī)格決定 形狀：螺旋型(單螺旋、雙螺旋、三螺旋) 2. 玻殼用透明玻璃吹制或壓制成對稱或不對稱形狀 表面處理：彩色、磨砂或乳白 在反光鏡部位蒸鍍反射鋁層或介質(zhì)膜反射面 一、構(gòu)造特點(diǎn)（1-1）2-2減少氣體熱傳導(dǎo)引起的熱損，提高燈的發(fā)光效率多用于40W以上的充氣燈泡中 采用彩色玻璃或在玻璃內(nèi)壁/外殼敷涂上彩色涂層 避免由燈絲引起的眩光光利用率高、集光性好，能使光束定向發(fā)射3. 燈頭 作用：固定燈泡、接通電源 種類：螺口式E 卡(插)口式B 聚焦式P 機(jī)械夾緊式 雙金屬插腳式 普通燈泡大功率燈泡體積大、功率大燈泡4. 燈內(nèi)成

7、分 作用：防止鎢絲蒸發(fā)，提高光效，延長壽命 氮?dú)怏w：光效為11 lm/W(單螺旋) 氬氮混合氣體：光效為12.5 lm/W(單)或13.5 lm/W(雙螺旋) 特別強(qiáng)調(diào)發(fā)光效率時(shí)充氪氣體：光效為15 lm/W(雙螺旋)一、構(gòu)造特點(diǎn)（1-1）2-2是燈的電連接和機(jī)械連接部分 光通分布或燈絲的位置有嚴(yán)格要求1. 普通照明用白熾燈 用于民用建筑(住宅、賓館、餐廳、商店等場所) 2. 裝飾用白熾燈 與建筑燈具相配，形成多種藝術(shù)風(fēng)格(蠟燭形燈泡與節(jié)日彩泡) 3. 反射型燈泡 用于商店櫥窗照明、物品展示照明等需要光線集中的場合 4. 局部照明燈泡(俗稱低壓燈泡) 用于便攜式手提燈、機(jī)床照明燈等 二、主要類

8、別（1-1）2-21. 光電參數(shù)光 效：低，約為1015 lm/W（821.5 lm/W） 壽 命：低，平均壽命約為1000 h 啟燃時(shí)間：短，瞬時(shí)啟燃/再啟燃 色 表：暖，約24002900 K（27003000K）顯 色 性：好，Ra達(dá)99100（接近太陽光）2. 特性電壓特性：端電壓額定值壽命降低 端電壓額定值光通量降低調(diào)光特性：可在0100%范圍內(nèi)即時(shí)連續(xù)均勻反復(fù)調(diào)光開關(guān)性能：開啟瞬間產(chǎn)生很大的脈沖電流 但開關(guān)次數(shù)對壽命影響很小三、光電參數(shù)及特性（1-1）2-2本節(jié)小結(jié):一、構(gòu)造特點(diǎn)：燈絲、玻殼、燈頭及燈內(nèi)成分的作用二、主要類別：各類燈的特點(diǎn)及應(yīng)用場所三、光電參數(shù)及特性：主要參數(shù) 電壓

9、特性 調(diào)光特性 開關(guān)性能第二節(jié) 白熾燈第二章主要內(nèi)容:一、鹵鎢循環(huán)二、鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三、主要類型及其光電參數(shù)小 結(jié)第三節(jié) 鹵鎢燈第二章一、鹵鎢循環(huán)（1-1）1. 鹵鎢循環(huán)反應(yīng)低溫時(shí)產(chǎn)生化合反應(yīng)高溫時(shí)產(chǎn)生分解反應(yīng)2. 鹵鎢循環(huán)過程 鎢絲通電其溫度蒸發(fā)鎢鎢朝泡壁方向擴(kuò)散，并與鹵素反應(yīng)產(chǎn)生鹵化鎢鹵化物擴(kuò)散到燈絲周圍并分解鎢沉積在燈絲上，鹵素再擴(kuò)散到泡壁區(qū)參與下一輪循環(huán)2-33. 鹵鎢循環(huán)溫度 鎢和多種鹵素成分生成無色鹵化鎢的玻殼溫度范圍不同碘鎢燈：250600溴鎢燈：20011001. 泡殼尺寸小，機(jī)械強(qiáng)度高 充分的鹵鎢循環(huán)反應(yīng)要求玻殼溫度高，因此燈內(nèi)氣體壓強(qiáng)高 玻殼采用耐高溫石英玻璃或低堿硬質(zhì)玻

10、璃成本高2. 燈絲密且較長 要用支架托住燈絲，不致產(chǎn)生下垂 泡殼尺寸較小，機(jī)械強(qiáng)度高，一般為細(xì)管形或小球形 燈的體積縮小到同功率白熾燈的0.5%3%3. 燈管封接要求高 要采用高穩(wěn)定性的鉬箔作為導(dǎo)電體 二、鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1-1）2-31. 主要類型 雙端管形鹵鎢燈市電型特點(diǎn)：發(fā)光體呈線狀功率：1002000W應(yīng)用：泛光照明單端鹵鎢燈市電型特點(diǎn)：點(diǎn)狀或面狀功率：75250W應(yīng)用：影視/舞臺(tái)/劇場照明 展示照明 臺(tái)燈、落地?zé)?小型射燈 三、主要類型及其光電參數(shù)（1-1）2-3反射型鹵鎢燈低電壓型 功率：5300W 應(yīng)用：聚光、泛光和定向照明市電型：工作電壓為100240V低電壓型:工作電壓有6

11、、12、36V 色溫：27003200K 光效：1530lm/W 壽命：15002000h(雙端)、10003500h(低電壓冷光束)2. 光電參數(shù) 注意： 電壓特性：與白熾燈相似，但電壓變化色溫變化明顯 可調(diào)光性：調(diào)光范圍大，但頻繁調(diào)光時(shí)應(yīng)注意燈的熱學(xué)特 性，保證管壁溫度處于黑化范圍之上 壽命特性：影響壽命因素較多，從使用角度來說以震動(dòng)為主 三、主要類型及光電參數(shù)（1-1）2-3本節(jié)小結(jié):一、鹵鎢循環(huán)：原理二、鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：尺寸、強(qiáng)度、封接三、主要類型及其光電參數(shù)：應(yīng)用第三節(jié) 鹵鎢燈第二章主要內(nèi)容:一、結(jié)構(gòu)及工作原理二、主要類型三、參數(shù)及其工作特性小 結(jié)第四節(jié) 熒光燈第二章一、結(jié)構(gòu)及工作

12、原理（1-1）1. 玻管2. 熒光粉3. 電極4. 汞和惰性氣體形狀：細(xì)長管型玻管長度：約每英尺10W管徑：T12、T8、T5將紫外輻射轉(zhuǎn)換成可見光發(fā)射電子汞：放電介質(zhì)惰性氣體：抑制電極上電子發(fā)射材料的蒸發(fā)與濺散 T代表1/8英寸(3.175mm)管徑約為T后面的數(shù)乘3.175mm2-41. 直管型熒光燈 T12（管徑38mm）T8（管徑25mm）T5（管徑16mm）二、主要類型（1-1）2-42. 環(huán)形熒光燈 分體式環(huán)形熒光燈 一體化環(huán)形熒光燈 二、主要類型（1-1）2-42. 緊湊型熒光燈 一體化緊湊型熒光燈 插拔式緊湊型熒光燈 二、主要類型（1-1）2-41. 燈管電壓和燈管功率 燈管電

13、壓：工作電流在燈管上產(chǎn)生的電壓降燈管功率：燈管在額定電流下消耗的功率2. 顏色特性 熒光燈的顏色特性取決于熒光粉的配方 色溫：常用三種標(biāo)準(zhǔn)白色 暖白光(2900K)、冷白光(4300K)、日光(6500K)Ra：鹵粉(5070)、三基色(8085)、三基色多譜帶(90)三、參數(shù)及工作特性（1-1）2-4 鹵磷酸鈣熒光粉 三基色熒光粉3. 光通量和發(fā)光效率 額定光通量指點(diǎn)燃100h后的輸出光通量光效：一般在2782lm/W4. 壽命 平均壽命：30005000h（國產(chǎn)） 注意： 使用壽命與其啟動(dòng)的頻繁程度有關(guān) 啟動(dòng)越頻繁，使用壽命越短三、參數(shù)及工作特性（1-1）2-45. 電壓特性 電壓燈管電流

14、電極過 熱電子發(fā)射物消耗壽命電壓燈管電流電極溫度需多次啟動(dòng)電子發(fā)射 物消耗壽命調(diào)光較困難6. 溫濕度對燈性能的影響 溫度的影響 溫度變蒸氣壓強(qiáng)變光通量輸出變影響光效 最佳點(diǎn)燈環(huán)境溫度: 2035 濕度的影響 濕度過高(75%80%)會(huì)使燈具啟動(dòng)困難、縮短壽命 相對濕度在60%以下對熒光燈工作有利 7. 頻閃效應(yīng) 頻閃效應(yīng)較明顯三、參數(shù)及工作特性（1-1）2-4本節(jié)小結(jié):一、結(jié)構(gòu)及工作原理：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(電極、熒光粉) 工作原理(預(yù)熱式)二、主要類型：直管式、環(huán)形、緊湊型三、參數(shù)及其工作特性 參數(shù)：功率、光效、顏色、壽命 工作特性：電壓、溫度、濕度、壽命、頻閃 第四節(jié) 熒光燈第二章主要內(nèi)容:一、熒光

15、高壓汞燈二、金屬鹵化物燈三、高壓鈉燈小 結(jié)第五節(jié) 高強(qiáng)度氣體放電燈(HID燈)第二章1. 結(jié)構(gòu)2. 類型及應(yīng)用燈頭：一般為螺口燈頭放電管：封裝有主、輔電極 充有汞和氬氣玻璃外殼：減少放電管的熱量損失，且內(nèi)壁涂有熒光粉以提高 光效或改善光色普通型：道路/廣場照明 反射型：聚光/泛光照明 自鎮(zhèn)流型：一般不用一、熒光高壓汞燈（2-1）2-5主要用于室外照明 3. 基本性能 啟燃時(shí)間： 48min，再啟燃時(shí)間: 510min發(fā)光效率： 普通/反射型4060lm/W 自鎮(zhèn)流型1230lm/W顏色特性：色溫 50005400K，顯色指數(shù) 3040有效壽命：普通/反射型 5000h，自鎮(zhèn)流型 3000h電壓

16、特性： 電壓過低不啟動(dòng)/自熄 電壓過高壽命降低一、熒光高壓汞燈（2-2）2-51. 結(jié)構(gòu)2. 主要類型及參數(shù) 與汞燈相似，但放電管內(nèi)充有金屬鹵化物，以提高光效、改善光色 鈉鉈銦燈：80lm/W、5500K、Ra6070鏑燈：75lm/W、色溫接近日光、 Ra 90 鈧鈉燈：80lm/W、 Ra 6070 二、金屬鹵化物燈（1-1）2-53. 基本性能 啟燃時(shí)間：415min ，再啟燃時(shí)間：10min左右 電壓特性：電壓變化10%色溫將降低500K或升高1000K 電壓突降自熄 1. 結(jié)構(gòu)2. 主要類型 與汞燈相似，但屬于高壓鈉蒸氣放電光源普通：色溫20002100K，顯色指數(shù)約2025 光效約

17、90150lm/W,平均壽命約28500 h 改顯：色溫約23002500K,顯色指數(shù)約60左右 高顯：色溫約25003000K,顯色指數(shù)約80左右三、高壓鈉燈（1-1）2-53. 基本特性 啟燃時(shí)間: 48min ,再啟燃時(shí)間: 1015min 電源電壓變化主要影響光通量輸出和燈的穩(wěn)定工作 本節(jié)小結(jié):一、熒光高壓汞燈二、金屬鹵化物燈三、高壓鈉燈特點(diǎn)和應(yīng)用第五節(jié) 高強(qiáng)度氣體放電燈(HID燈)第二章主要內(nèi)容:一、結(jié)構(gòu)二、特點(diǎn)及應(yīng)用小 結(jié)第六節(jié) 低壓鈉燈第二章1. 放電管直徑約1418mm的U形管2. 電極封裝在U形放電管的兩端，多為三螺旋鎢絲電極3. 外管抽真空，內(nèi)壁涂上透明紅外線反射膜，以維持

18、放電管的溫度 一、結(jié)構(gòu)（1-1）2-61. 特點(diǎn) 發(fā)出的光主要是589nm和589.6nm兩條諧振譜線色溫很低(黃光),顯色性很差,但光效很高(達(dá)150lm/W) 特別適用于鐵路、高架路、隧道和交叉路口等能見度要求高而對顯色性要求不高的場所的照明 2. 應(yīng)用 二、特點(diǎn)及應(yīng)用（1-1）2-6本節(jié)小結(jié):低壓鈉燈的特點(diǎn)及應(yīng)用第六節(jié) 低壓鈉燈第二章主要內(nèi)容:一、場致發(fā)光燈二、半導(dǎo)體燈小 結(jié)第七節(jié) 場致發(fā)光燈和半導(dǎo)體燈第二章1. 構(gòu)成 組合成平板狀場致發(fā)光屏（EL）由玻璃板、透明導(dǎo)電膜、熒光粉層、高介電常數(shù)反射層、鋁 箔等迭合而成2. 特點(diǎn) 光效：低于15 lm/W、壽命：超過5000 h耗電省、響應(yīng)快

19、、發(fā)光條件要求不高、便于控制通過電極的分割使電源分開，做成圖案與文字3. 應(yīng)用 指示照明或飛機(jī)、輪船儀表的夜間顯示 一、場致發(fā)光燈（1-1）2-71. 構(gòu)成 P-N結(jié)：當(dāng)PN結(jié)加正向偏壓，電子和空穴克服PN結(jié)的勢壘，分別遷入P層和N層，電子與空穴結(jié)合時(shí)其能量差以光子的形式釋放出來2. 特點(diǎn) 體積小、重量輕、耗電省、壽命長、亮度高、響應(yīng)快 3. 發(fā)展 20世紀(jì)60年代：0.1lm/W，紅色光（650nm）20世紀(jì)70年代：1lm/W，顏色擴(kuò)大到紅色至綠黃色20世紀(jì)80年代：10lm/W20世紀(jì)90年代：紅黃光、綠藍(lán)光、白光二、半導(dǎo)體燈（3-1）2-74. 白色發(fā)光二極管與白熾燈泡的特性比較 結(jié)論

20、： 壽命長，達(dá)到白熾燈的10倍以上 光效較高，可以與白熾燈媲美 單只LED的光通量太小，若達(dá)到60W白熾燈的光通量 需1500只發(fā)光二極管組合在一起 價(jià)格昂貴燈種類光通量(lm)發(fā)光效率(lm/W)色溫(K)顯色指數(shù)(Ra)價(jià)格(美元)壽命(h)燈壽命一半時(shí)光衰白熾燈(普燈60W)9001528001001.36100090%白色LED(5mm)0.610600085110000(50%)75%二、半導(dǎo)體燈（3-2）2-75. 現(xiàn)狀 作為照明光源，LED不具備替換白熾燈的可能性，但高效率、長壽命的LED發(fā)展成為普通照明光源已不是夢想6. 應(yīng)用 顯示器：圖像與文字顯示器，廣泛用于廣告行業(yè)指示燈：

21、各種電器的指示燈或雙色、三色、多色指示器交通信號(hào)燈：18只LED組成一個(gè)12英寸、14W的交通信號(hào)燈標(biāo)志燈景觀照明燈：地埋燈、墻燈、草坪燈汽車燈：大功率發(fā)光二極管用于汽車的剎車/尾/轉(zhuǎn)向燈二、半導(dǎo)體燈（3-3）2-7相當(dāng)于加紅/黃/綠色濾色片的140W白熾燈本節(jié)小結(jié):半導(dǎo)體燈的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展前景第七節(jié) 場致發(fā)光燈和半導(dǎo)體燈第二章主要內(nèi)容:一、電光源性能比較二、電光源的選用小 結(jié)第八節(jié) 照明電光源性能比較和選用第二章光源種類 光效(lm/W) 顯色指數(shù)(Ra) 色溫(K) 平均壽命(h) 普通照明白熾燈 1510028001000鹵鎢燈 25100300020005000 普通熒光燈 7070全系列 10000三基色熒光燈 938098 全系列 12000緊湊型熒光燈 6085全系列 8000高壓汞燈 504533