DQ001照明燈具原理與選型

DQ001照明燈具原理與選型第一頁(yè)，共47頁(yè)。課程目標(biāo)及學(xué)習(xí)要求1.認(rèn)知各種照明燈具；2.掌握各種照明燈具的結(jié)構(gòu)和工作原理；3.掌握各種燈具的適用范圍及使用注意事項(xiàng)；4.掌握各種燈具的型號(hào)參數(shù)；5.掌握燈具的選型方法。第二頁(yè)，共47頁(yè)。課程目錄334照明燈具的使用注意事項(xiàng)照明燈具的選型及工程設(shè)計(jì)35常用照明燈具的認(rèn)知312照明燈具的結(jié)構(gòu)和工作原理照明燈具的型號(hào)參數(shù)第三頁(yè)，共47頁(yè)。前言

人類社會(huì)自鉆木取火以來(lái)，經(jīng)歷了制造和使用動(dòng)物油燈、植物油燈、煤油燈到白熾燈、熒光燈、LED的漫長(zhǎng)歷史過程，可謂“一步一個(gè)腳印”。照明燈具是一種歷史、是一種獨(dú)特的文化，她蘊(yùn)含人類的文明發(fā)展史，凝聚著人類深厚的文化積淀和文化底蘊(yùn)。當(dāng)今的照明燈具要滿足人們生活、生產(chǎn)和文化娛樂的要求，為人們提供一個(gè)最佳的視覺光照環(huán)境。鉆木取火動(dòng)植物油燈煤油燈LED照明燈氣體放電燈熒光燈白熾燈無(wú)極燈第四頁(yè)，共47頁(yè)。第四代光源第一代光源第二代光源第三代光源普通白熾燈鹵鎢燈等熒光燈低壓鈉燈等高壓汞燈金屬鹵化物燈高壓鈉燈高壓氙燈等高強(qiáng)氣體放電燈低壓氣體放電燈LED燈無(wú)極燈等白熾發(fā)光燈1.照明燈具的認(rèn)知第五頁(yè)，共47頁(yè)。顯色性與照度

光源的顯色指數(shù)與照度一起決定環(huán)境的視覺清晰度。研究表明，在照度和顯色指數(shù)之間存在一種平衡關(guān)系：如果用顯色指數(shù)Ra>90的燈照明辦公室，就其外觀的滿意程度來(lái)說(shuō)，要比用顯色指數(shù)低的燈（Ra<60）照明的辦公室效果好，并且照度值可降低25%以上。應(yīng)該盡可能選用有最佳顯色指數(shù)和發(fā)光效率高的光源，以便以最小的能量費(fèi)用獲得良好的視覺外觀效果。影響光線的參數(shù)第六頁(yè)，共47頁(yè)。

光源一般顯色指數(shù)類別

顯色類別一般顯色指數(shù)范圍適用場(chǎng)所舉例IARa≥90顏色匹配、顏色檢驗(yàn)等B90>Ra≥80印刷、食品分檢、油漆、店鋪、飯店等Ⅱ80>Ra≥60機(jī)電裝配、表面處理、控制室、辦公室、百貨等Ⅲ60>Ra≥40機(jī)械加工、熱處理、鑄造等

40>Ra≥20倉(cāng)庫(kù)、大件金屬庫(kù)等光源類別第七頁(yè)，共47頁(yè)。不同光源所呈現(xiàn)色溫\顯色指數(shù)分類

此區(qū)域最好第八頁(yè)，共47頁(yè)。普通白熾燈普通白熾燈靠電能將燈絲加熱到白熾而發(fā)光。在燈絲發(fā)光的同時(shí)還產(chǎn)生大量的紅外輻射和小量的紫外輻射，它們最終以熱能的形式而損失掉。顯然，要想提高白熾燈的光效，應(yīng)選用高熔點(diǎn)材料做燈絲，并使之在盡可能高的溫度下工作。光效：6.5~20lm/W色溫：2,400K–2,700K平均壽命：1000小時(shí)顯色指數(shù)：95~99Ra功率范圍：15W~500W燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第九頁(yè)，共47頁(yè)。

普通白熾燈由鎢絲、玻璃泡、燈頭、支架、引線等幾部分組成，內(nèi)充氬、氮、或氬氮混合氣體，通常的工作壓力約為1.013x105Pa，而氬氮的比例由額定電壓和燈絲溫度而定，通常白熾燈使用氬氣在86%~98%之間。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十頁(yè)，共47頁(yè)。

普通白熾燈燈泡有普泡、蘑菇泡、圓球泡、燭形泡、反射泡、節(jié)日泡和花生米燈泡等系列產(chǎn)品。普通白熾燈的光效較低(約為12~17lm/W)，色溫較低(一般為2400~2900K)，但顯色性較高(顯色指數(shù)Ra高達(dá)99~100)。

由于普通白熾燈把大量電能轉(zhuǎn)化成無(wú)用的熱能，這不僅耗電，還會(huì)減少白熾燈的使用壽命。而且同樣功率的節(jié)能燈比白熾燈亮很多。所以普通白熾燈正逐漸被淘汰。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十一頁(yè)，共47頁(yè)。鹵鎢燈工作原理：當(dāng)充入鹵素物質(zhì)的燈泡通電工作時(shí)，從燈絲蒸發(fā)出來(lái)的鎢，與鹵素化合，形成一種揮發(fā)性的鹵鎢化合物。鹵鎢化合物在燈泡中擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擴(kuò)散到較熱的燈絲周圍區(qū)域時(shí)，鹵鎢化合物分解成鹵素和鎢，釋放出來(lái)的鎢沉積在燈絲上，而鹵素再繼續(xù)擴(kuò)散到其溫度較低的燈泡壁區(qū)域與鎢化合，形成鹵鎢循環(huán)。

結(jié)構(gòu)：鹵鎢燈是由鎢絲、充入鹵素的玻璃泡和燈頭等構(gòu)成。單端鹵鎢燈光效：15~30lm/W色溫：2,800K–3,300K平均壽命：2000小時(shí)顯色指數(shù)：95~99Ra功率范圍：20W~1000W燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共47頁(yè)。

鹵鎢燈的分類1．按充入燈泡內(nèi)的不同鹵素可為碘鎢燈和溴鎢燈；2．按燈泡外殼材料的不同可分為硬質(zhì)玻璃鹵鎢燈、石英玻璃鹵鎢燈；3．鹵鎢燈按工作電壓的高低不同可分為市電鹵鎢燈（220V）和低電壓型鹵鎢燈（6V、12V、24V）；4．鹵鎢燈按燈頭結(jié)構(gòu)的不同可分為雙端、單端鹵鎢燈；燈杯（MR16、MR11）燈珠PAR燈光源燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共47頁(yè)。

由于鹵鎢燈燈絲細(xì)長(zhǎng)又脆，鹵鎢燈使用時(shí)，要避免震動(dòng)和撞擊，也不宜作為移動(dòng)照明燈具。鹵鎢燈不適用于低溫場(chǎng)合。雙端鹵鎢燈工作時(shí)，燈管應(yīng)水平安裝，其傾斜角度不得超過40，否則會(huì)縮短其使用壽命。鹵鎢燈的光效較高（約為18~21lm/W），色溫較低（一般為2700~3300K），顯色性較高（顯色指數(shù)Ra高達(dá)99~100）。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十四頁(yè)，共47頁(yè)。熒光燈熒光燈與白熾燈的發(fā)光原理完全不同，熒光燈是一種低壓氣體放電燈。所謂氣體放電就是指電流通過氣體媒介時(shí)的放電現(xiàn)象。氣體放電現(xiàn)象是非常普遍的，例如廈日雷雨時(shí)的閃電，使用電焊機(jī)時(shí)產(chǎn)生很強(qiáng)的光等都是氣體放電現(xiàn)象。熒光燈是第二代光源，其優(yōu)點(diǎn)是光效為白熾燈的4倍，壽命為白熾燈的2~3倍，光色好，是主要的一般照明光源。光效：60~80lm/W色溫：3000K、3500K、4000K、6500K顯色：80

Ra平均壽命：10000h功率范圍：18~120W燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十五頁(yè)，共47頁(yè)。電極玻璃管惰性氣體汞燈頭插腳內(nèi)部磷光層熒光燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十六頁(yè)，共47頁(yè)。工作原理：合上開關(guān)，電壓全加在啟輝器上產(chǎn)生輝光放電發(fā)熱，雙金屬片膨脹接通陰極電路預(yù)熱燈絲，雙金屬片觸點(diǎn)閉合后，輝光放電停止，觸點(diǎn)分離，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，加在燈管的兩端，燈管內(nèi)發(fā)射大量的電子，使汞蒸汽電離而導(dǎo)電。汞蒸汽放電產(chǎn)生的紫外光激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出可見光。燈管啟燃后電源電壓加在燈管和鎮(zhèn)流器上，燈管電壓遠(yuǎn)小于電源電壓，啟輝器不再啟輝。鎮(zhèn)流器在燈管預(yù)熱及啟燃后起著限制工作電流穩(wěn)定預(yù)熱的作用。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十七頁(yè)，共47頁(yè)。啟輝器燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十八頁(yè)，共47頁(yè)。鎮(zhèn)流器燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共47頁(yè)。電壓特性：電源電壓的變化，會(huì)引起各種特性的變化。無(wú)論電壓過高或過低，都會(huì)縮短燈的壽命，因?yàn)殡娫措妷涸龈?，使燈電流增大，燈管?huì)黑化，壽命縮短；而電源電壓降低，電極溫度降低，燈不易啟動(dòng)，促使電極物質(zhì)濺散，也使壽命縮短，所以要求電源電壓的波動(dòng)范圍必須為額定值的±6以內(nèi)，同時(shí)燈用鎮(zhèn)流器的選擇和匹配也非常重要。熒光燈發(fā)光原理熒光燈的光電特性燈管內(nèi)水銀蒸氣的原子在放電時(shí)激發(fā)出253.7

nm紫外線。紫外輻射被管壁上的熒光粉（三基色粉）吸收，轉(zhuǎn)變成可見光。轉(zhuǎn)換效率和燈的顏色主要取決于熒光粉的種類和性質(zhì)。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十頁(yè)，共47頁(yè)。熒光燈頻繁啟動(dòng)會(huì)大大消耗陰極物質(zhì)，從而使壽命降低。通常，熒光燈壽命是指每開一次點(diǎn)燃3h的總使用時(shí)間。連續(xù)工作時(shí)間越長(zhǎng)，壽命越長(zhǎng)，因此，在頻繁開關(guān)燈具的場(chǎng)所不宜使用熒光燈。環(huán)境溫度影響熒光燈的工作特性還取決于管內(nèi)汞的蒸汽壓，因此也受環(huán)境溫度影響，當(dāng)溫度過低時(shí)，汞蒸汽壓力下降，汞原子電離率下降，啟動(dòng)困難，同時(shí)紫外線的輻射減少。當(dāng)環(huán)境溫度過高，管內(nèi)汞蒸氣壓力增高，紫外線反而減少，其他譜線增加。因此，環(huán)境溫度過低和過高都會(huì)影響熒光燈的發(fā)光效率。熒光燈不宜用在戶外。開關(guān)次數(shù)的影響燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十一頁(yè)，共47頁(yè)。高壓汞燈高壓汞燈（HPMV）是最早開始使用的高強(qiáng)度放電燈，出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代。工作原理是內(nèi)部充有高壓汞蒸氣和氬氣，放電管外面有一球形狀的熒光炮殼，涂有熒光粉。通電放電管產(chǎn)生很強(qiáng)的可見光和紫外線，紫外線照射在熒光泡殼上，經(jīng)轉(zhuǎn)換發(fā)出大量可見光。高壓汞燈可以分成兩大類：標(biāo)準(zhǔn)型高壓汞燈和自鎮(zhèn)流型高壓汞燈。由于高壓汞燈的光色差，這種燈除了用于道路照明之外，目前適用于工業(yè)照明、倉(cāng)庫(kù)照明、街道照明、泛光照明安全照明等場(chǎng)所。由于汞燈光色中藍(lán)光較重，已逐漸被光色質(zhì)量好、發(fā)光效率高的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈取代。光效：40-60LM/W色溫：5500K顯色：35-50

Ra平均壽命：10000h功率范圍：50-1000W自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十二頁(yè)，共47頁(yè)。

高壓納燈高壓納燈（HPS）是所有高強(qiáng)度氣體放電燈中光效最高一種。工作原理：利用管內(nèi)的鈉汞氣受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射的電子撞擊放電物質(zhì)使其獲得能量產(chǎn)生電離或激發(fā)，然后由激發(fā)態(tài)回復(fù)到基態(tài)間，如此無(wú)限循環(huán)使多余的能量以光輻射的形式釋放，便產(chǎn)生了可見光.。高壓鈉燈可以分成三大類：普通型、代替高壓燈型及高顯色性型。它們分別有內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)、T形玻璃殼和橢球形殼之分。高壓鈉燈1966年由GE推出。由于具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、船塢、車站、廣場(chǎng)、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。光效：80-100LM/W色溫：2300K顯色：80

Ra以上平均壽命：24000h功率范圍：70-3500W燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共47頁(yè)。金鹵燈金屬鹵化物燈(M-H，簡(jiǎn)稱金鹵燈)

是高強(qiáng)度氣體放電燈中最復(fù)雜的，在20世紀(jì)60年代推出。有兩種：一種是石英金鹵燈，其電弧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。

金鹵燈是交流電源工作的，在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產(chǎn)生電弧放電發(fā)光的放電燈，金屬鹵化物燈是在高壓汞燈基礎(chǔ)上添加各種金屬鹵化物制成的第三代光源。該燈具有發(fā)光效率高、顯色性能好、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是一種接近日光色的節(jié)能新光源，

廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、展覽中心、大型商場(chǎng)、工業(yè)廠房、街道廣場(chǎng)、車站、碼頭等場(chǎng)所的室內(nèi)照明。光效：65-120LM/W色溫：3000-6000K顯色：90

Ra以上平均壽命：10000h以上功率范圍：50-1000W石英金屬鹵化物燈陶瓷金屬鹵化物燈燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十四頁(yè)，共47頁(yè)。陶瓷金鹵燈陶瓷金屬鹵化物燈，簡(jiǎn)稱CDM，它的問世是HID（氣體放電光源）在近年發(fā)展中最引人注目的成果。由于多晶氧化鋁（PCA）陶瓷材料及其與金屬封接工藝研究取得很大的突破，使得它的耐受溫度達(dá)到了1200℃以上，并且PCA材料有許多石英材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)，所以使用PCA作為電弧管燈殼的金屬鹵化物燈受到廣泛關(guān)注，其性能明顯優(yōu)于石英作為玻殼的金屬鹵化物燈。陶瓷金屬鹵化物燈采用電子鎮(zhèn)流器，可配制成高級(jí)辦公照明燈具，進(jìn)入高檔辦公室應(yīng)用，也可以進(jìn)入家庭照明領(lǐng)域，另一種應(yīng)用可用于汽車照明。光效：90~100LM/W色溫：3000~4000K顯色：89~92

Ra平均壽命：20000h功率范圍：35W、70W、150W、300W燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共47頁(yè)。金鹵燈發(fā)光過程著火階段正常發(fā)光階段觸發(fā)階段金屬鹵化物燈內(nèi)無(wú)燈絲，只有兩個(gè)電極，直接加上工作電壓不能點(diǎn)燃，必須先加高壓使燈內(nèi)氣體電離。高壓由專用觸發(fā)器產(chǎn)生。燈泡觸發(fā)后，電極的放電電壓進(jìn)一步加熱電極，形成輝光放電，并為弧光放電創(chuàng)造條件。在輝光放電的作用下，電極溫度越來(lái)越高，發(fā)射的電子數(shù)量越來(lái)越多，迅速過渡到弧光放電。隨著溫度進(jìn)一步升高，燈的發(fā)光越來(lái)越強(qiáng)直到正常。

全部過程需數(shù)分鐘如果啟動(dòng)電流大，電源啟動(dòng)性能好，此過程可短些。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十六頁(yè)，共47頁(yè)。無(wú)極燈無(wú)極燈是高頻等離子體放電無(wú)極燈的簡(jiǎn)稱，屬于第四代照明產(chǎn)品，是采用熒光燈氣體放電和高頻電磁感應(yīng)兩個(gè)原理結(jié)合的一種新型光源，是綜合應(yīng)用光學(xué)、功率電子學(xué)、等離子體學(xué)、磁性材料學(xué)等領(lǐng)域最新科技成果研制開發(fā)出來(lái)的高新技術(shù)產(chǎn)品，是一種高光效、長(zhǎng)壽命、高顯色性、代表照明技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向的新型光源。無(wú)極燈分高頻無(wú)極燈和低頻無(wú)極燈，其發(fā)光原理基本一樣。它的工作原理是：通過以高頻感應(yīng)的方式將能量耦合到燈管內(nèi)，這些能量使燈管內(nèi)的氣體雪崩電離形成離子體，以紫外線形式輻射出來(lái)，燈管內(nèi)壁的熒光粉受紫外線激發(fā)而發(fā)出可見光。光效：70-75LM/W色溫：2700~6500K顯色：80

Ra平均壽命：60000h以上功率范圍：15-400W燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十七頁(yè)，共47頁(yè)。鐵芯繞組可見光汞齊紫外輻射低頻無(wú)極燈基本結(jié)構(gòu)圖燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十八頁(yè)，共47頁(yè)。高頻無(wú)極燈基本結(jié)構(gòu)圖燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第二十九頁(yè)，共47頁(yè)。無(wú)極燈接線圖第三十頁(yè)，共47頁(yè)。無(wú)極燈注意事項(xiàng)第三十一頁(yè)，共47頁(yè)。無(wú)極燈應(yīng)用實(shí)例更換前，昏暗而且顯色性很差更換后，明亮而且顯色性很好第三十二頁(yè)，共47頁(yè)。

LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED,，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(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(gè)半導(dǎo)體的晶片。LED屬于全固體冷光源，體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作電壓低，使用壽命長(zhǎng)。按照通常的光效定義，LED的發(fā)光效率并不高，但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可達(dá)80%~90%。而同等光效的白熾燈的可見效率僅為10%~20%。LED作為一種新型的綠色產(chǎn)品，必然是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，21世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第三十三頁(yè)，共47頁(yè)。小功率燈珠大功率貼片原理與結(jié)構(gòu)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(gè)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(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)第三十四頁(yè)，共47頁(yè)。常用LED燈LED射燈參數(shù)色溫：3000K、6500K顯色：80

Ra以上壽命：5萬(wàn)小時(shí)以上工作溫度：-40℃到60℃防護(hù)等級(jí)：IP65功率范圍：1-20WLED手電筒LED探照燈LED平板燈燈具的工作原理及參數(shù)結(jié)構(gòu)LED射燈第三十五頁(yè)，共47頁(yè)。燈具選型燈具選型依據(jù)：1.安裝方式燈具按照安裝方式分為吸頂式（X)、吊桿式（g）、壁式30°（b1）、壁式90°（b2）、法蘭式（f）、護(hù)欄式1（h1）(配鎮(zhèn)流器）、護(hù)欄式2（h2）（配接線盒）、嵌入式（q）2.功率燈具按照功率分為5w、9w、40w、42w、50w、68w、70w、80w、100w、125w、150w、160w、175