照明基礎(chǔ)知識(shí)

照明基礎(chǔ)知識(shí)

目錄

第一章照明發(fā)展歷程.................................（1）

第二章光度、色度基本概念及知識(shí)....................（2-6）

第一節(jié)：光的度量及其單位...................................（4）

第二節(jié)：光源的色溫及顯色性.................................（5-8）

第三章光源結(jié)構(gòu)及原理..............................（9-21）

第一節(jié)：白熾燈與鹵鋁燈.....................................（10-12）

第二節(jié)：熒光燈..............................................（12-16）

第三節(jié)：高強(qiáng)度氣體放電燈...................................（16-21）

第四章燈具的性能及制作中的選材.....................（22-34）

第一節(jié)：燈具的性能..........................................（22-25）

第二節(jié)：燈具制造中的選材、設(shè)計(jì)方法及選用...................（25-30）

第三節(jié)：燈具、照明產(chǎn)品介紹.................................（30-34）

第五章商業(yè)照明設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論........................（35-51）

第一節(jié)：商業(yè)建筑和照明.....................................（35-36）

第二節(jié)：光源的選擇和燈具....................................（36-39）

第三節(jié)：商業(yè)照明的分類和方法................................（40-51）

第六章照度計(jì)算基礎(chǔ).................................（51-55）

第一節(jié)：室內(nèi)建筑設(shè)施照明照度計(jì)算............................（51-53）

第二節(jié)：常用燈具光電參數(shù)....................................（54-55）

第一章照明發(fā)展歷程

早在1802年英國科學(xué)家就揭示了白熾現(xiàn)象，從那時(shí)開始直到有了電以后，美國

科學(xué)家愛迪生發(fā)明了第一只白熾燈，開始了人類利用電能照明的新天地。

在這之后，GE、PHILIPS等國際知名大公司壟斷了照明技術(shù)，一直到現(xiàn)在，光

源的核心技術(shù)都掌握在這幾家大公司之中，之后的許多新光源產(chǎn)品也都出自他們手

中。

自從1879年托馬斯.愛迪生發(fā)明了世界上第一只實(shí)用型白熾燈泡以來，已經(jīng)走

過了一百多年的歷史，電光源已經(jīng)有了長足的進(jìn)步?；仡櫄v史，我們看到：

1931年成功研制高壓汞燈；

1936年熒光燈問世，引入了熒光燈；

1949年白熾燈采用了柔白涂層技術(shù)；

1958年引入了鹵鶴燈；

1962年發(fā)明了高壓鈉燈；

1974年引入了節(jié)能型熒光燈；

1975年引入了冷光杯，之后引入了小功率金鹵燈；

1987年引入了40W節(jié)能燈，之后引入高效節(jié)能燈；

1994年發(fā)明了無極熒光燈；

直至目前發(fā)展起來的將電直接轉(zhuǎn)化為光的發(fā)光二極管(LED),已作為公共場(chǎng)所

的顯示器，正在獲得廣泛使用。

在照明的發(fā)展過程中，光源壽命有了很大的提高，從最初的幾小時(shí)發(fā)展到現(xiàn)在的

幾萬小時(shí)(如微波硫燈)，光效有了很大提高，最高達(dá)1501m/w.照明產(chǎn)品紛繁奪目，

種類齊全，擁有適用于各種場(chǎng)所的照明產(chǎn)品。

第二章光度、色度基本概念及知識(shí)

照明工程中，光是指輻射能的?部分，即具有刺激視覺器官特性的輻射能。

從物理學(xué)的觀點(diǎn)，光是電磁波譜的一部分，波長范圍在380?780nm（納米）之間,

這個(gè)范圍在視覺上可能梢有些差異。

任何物體發(fā)射或反射足夠數(shù)量合適波長的輻射能，作用于人眼睛的感受器官，就

可看見該物體。

一般輻射能波譜的范圍遍布在波長為IO.?105m的區(qū)域。可見光譜輻射能的波長

在380xl（y9~i（）-9m（即380?780nm）之間，僅是輻射能中很小的一部分。

在1666年，牛頓使--束自然光線通過棱鏡，從而發(fā)現(xiàn)光束中包含組成彩虹的全

部顏色?？梢姽庾V的顏色實(shí)際上是連續(xù)光譜混合而成的。波長從380nm向780nm增

加時(shí)，光的顏色從紫色開始，按藍(lán)、綠、橙、紅的順序逐漸變化。如下圖：

紫外線波譜的波長在100?380nm之間，紫外線是人眼看不見的。太陽是近紫外

線發(fā)射源。

紅外線波譜的波長在780nm?1mm之間，紅外線也是人眼看不見面的。太陽是天

然的紅外線發(fā)射源。白熾燈一般可發(fā)射波長在5000nm以內(nèi)的紅外線。發(fā)射近紅外線

特的特制燈可用于理療和工業(yè)設(shè)施。

紫外線、紅外線兩個(gè)波段的輻射與可見光一樣，可用平面鏡、透鏡或棱鏡等光學(xué)

元件。進(jìn)行反射、成像或色散，故通常把紫外線、可見光、紅外線統(tǒng)稱為光輻射。

第一節(jié)：光的度量及其單位

一、光通量

光源在單位時(shí)間內(nèi)向周圍空間輻射出去的并能使人眼產(chǎn)生光感的能量，稱為光通

量。單位為流明（lm）o光通量=光效X功率

二、發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）

光源在空間某一方向上單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量與該立方體角的比值，稱為光

源在這一方向上發(fā)光強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱光強(qiáng)，單位為坎德拉（Cd）o

三、照度

照度是用來說明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其單位面積內(nèi)所接受

的光通量來表示，單位為勒克斯（lx）或流明每平方米（Im/n?）。

四、亮度

亮度也是用來表示物體表面發(fā)光（或反光）強(qiáng)弱的物理量，被視物體發(fā)光面在視

線方向上的發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光面在垂直于該方向上的投影面積的比值，稱為發(fā)光面的表

面亮度，單位為坎德拉每平方米（cd/m2）o

五、光源的發(fā)光效率

光源的發(fā)光效率通常簡(jiǎn)稱為光效，是描述光源的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的光學(xué)量，它反映了

光源在消耗單位能量的同時(shí)輻射出光通量的多少，單位是流明每瓦（lm/w）=lm/wo

照度(lux)

第二節(jié)：光源的色溫及顯色性

所有固體、液體和氣體如果達(dá)到足夠高的溫度，都會(huì)發(fā)射出可見光。白熾燈中的

固體鴇約在3000K時(shí)的熾熱發(fā)光，這是我們最為熟悉的人造光源。通常是隨著輻射體

的溫度升高而提高，輻射光色從暗紅，經(jīng)過桔黃、發(fā)白，然后是熾蘭。這樣色溫也隨

著輻射體的溫度升高而提高。這是遵循斯蒂芬一波爾茲曼定律：絕對(duì)黑體的能量亮度

與物體絕對(duì)溫度的四次方成正比。

一、色溫

將?標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，隨著溫度升高黑體的顏色開始沿著深紅-淺紅-橙-黃-白-藍(lán)逐

漸改變，當(dāng)某光源發(fā)出的光的顏色與標(biāo)準(zhǔn)黑體處于某溫度的顏色相同時(shí):我們將黑體

當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度稱為光源的色溫，以絕對(duì)溫度K來表示。基本色如表所示：

色溫光色氣氛效果

大于5000K清涼（帶藍(lán)的白色）清冷的感覺?三基色熒光燈

?水銀燈

3300-5000K中間（接近自然光）無明顯視覺心理效果?三基色熒光燈

左右?金鹵燈

小于33OOK溫暖（帶桔花的白色）溫暖的感覺?白熾燈

?石英鹵素?zé)?/p>

二、顯色性

光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度，顯色性高

的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好，我們所見到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對(duì)顏色

再現(xiàn)較差，我們所見到的顏色偏差也較大，用顯色指數(shù)（Ra）表示。國際照明委員會(huì)

CIE把太陽的顯色指數(shù)定為100,各類光源的顯色指數(shù)各有相同，如：高壓鈉燈的顯

色指數(shù)為Ra=23,熒光燈管顯色指數(shù)Ra=60-90。顯色指數(shù)越接近100,顯色性就越好。

如下圖：不同顯色指數(shù)下的物體所呈現(xiàn)出來的效果;

很好較好普通

Ra=IOO80<Ra<9060<Ra<80

光源一般顯色指數(shù)類別

顯色類別一般顯色指數(shù)范適用場(chǎng)所舉例

圍

ARa290顏色匹配、顏色檢驗(yàn)等

I

B90>RaN80印刷、食品分檢、油漆、店鋪、飯店等

II80>Ra260機(jī)電裝配、表面處理、控制室、辦公室、百貨等

IIIIV60>Ra，40機(jī)械加工、熱處理、鑄造等

40>Ra220倉庫、大件金屬庫等

三、顏色顯色性和照度

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。從廣泛的實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果是：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說，要比用顯色指數(shù)低的燈（Ra<60）照明的辦公

室，照度值可降低25%以上。要注意的是針對(duì)良好的視覺外觀而言，如果為了節(jié)能而

把室內(nèi)照度減少到使視功能變壞的水平，那就不對(duì)了。應(yīng)該盡可能選用有最佳顯色指

數(shù)和發(fā)光效率高的光源采用適當(dāng)?shù)恼斩?，以便以最小的能量費(fèi)用獲得良好的視覺外觀

效果。

四、眩光評(píng)價(jià)方法

在視野范圍內(nèi)有有亮度極高的物體，或亮度對(duì)比過大，或空間和時(shí)間上存在極端

的對(duì)比，就可引起不舒適的視覺，或造成視功能下降，或同時(shí)產(chǎn)生這兩種效應(yīng)的現(xiàn)象,

稱為眩光。眩光是影響照明質(zhì)量的最重要因素。

從眩光的作用來看可分直接眩光和反射眩光，直接眩光是在觀察物體的方向或接

近這一方向內(nèi)存在發(fā)光體所引起的眩光。反射眩光是發(fā)光體的鏡面反射，特別是在觀

察物體方向或接近這一方向出現(xiàn)鏡面反射所引起的眩光。

眩光按其效應(yīng)又可分為失能眩光和不舒適眩光。失能眩光乂稱為生理眩光，這種

眩光會(huì)妨礙對(duì)物體的視看效果，使視功能下降，但它不一定引起不舒適。不舒適眩光

乂稱為心理眩光，這種眩光使人不舒適，但它不一定妨礙對(duì)物體的視覺功能效果。

眩光標(biāo)準(zhǔn)分類

眩光指數(shù)GI眩光標(biāo)準(zhǔn)分類

10勉強(qiáng)感到有眩光

16可以接受的眩光

19眩光臨界值

22不舒適的眩光

28不能忍受的眩光

眩光限制等級(jí)

眩光等級(jí)G眩光分類

0沒眩光

1不存在和輕微眩光之間

2輕微眩光

4厲害眩光

5厲害和不能忍受眩光之間

6不能忍受眩光

根據(jù)試驗(yàn)，對(duì)眩光程度的感覺，僅4種因素值得考慮

（1）燈具亮度；

（2）房間長度和燈具安裝的高度（即距高比）；

（3）由平均水平照度表示的視適應(yīng)水平；

（4）燈具種類，如燈具側(cè)面是否發(fā)光等；

第三章光源結(jié)構(gòu)及原理

在照明工程中常用的光源有白熾發(fā)光的白熾燈和鹵鋁燈，低壓氣體放電的各種熒

光燈和高強(qiáng)氣體放電的熒光高壓汞燈，金屬鹵化物燈和高壓鈉燈等。常用光源分類如

下表：

常用光源分類表

—白熾燈

白熾發(fā)光燈-----一鹵鐺燈

—鹵鐺燈——冷反射定向照明鹵鈣燈（冷光杯）

—PAR燈

I—熒光燈

低樂'I體放電燈----1~1—緊湊型熒光燈

'一低壓鈉燈

笑光高壓汞燈

—高樂汞燈一

’1鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈

—倘燈

金屈鹵仆物大r

常用照明光源高強(qiáng)7體放電燈一一鈉的錮燈

-.長弧他燈

——高壓包燈——

-i電弧倔燈

一霓虹燈

—輝光放電燈-

一頰燈

—高樂鈉燈

—發(fā)光二極管（LED燈）

場(chǎng)致發(fā)光燈——

—場(chǎng)致發(fā)光屏

混光

注：以上各類光源原則上都可以做成無極燈

第一節(jié)：白熾燈與鹵鋁燈

一、白熾燈

凡是根據(jù)熱輻射原理工作的光源都可稱為白熾燈。目前常用的白熾燈分兩類，即

普通白熾燈和鹵鴇燈。

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，耍想提高白熾燈的光

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。

（―）白熾燈的結(jié)構(gòu)

普通白熾燈泡由鋁絲、玻璃泡、燈頭、支架、引線等

兒部分組成，內(nèi)充氮、氮、或僦氮混合氣體，通常的工作

壓力約為1.013xl05Pa,而箱;氮的比例由額定電壓和燈絲

溫度而定，通常白熾燈使用顯氣在86%?98%之間。

燈絲是白熾燈發(fā)光的主要部件,常用的燈絲形狀有直

線燈絲、單螺燈絲、雙螺旋燈絲等。燈絲的形狀和尺寸大小對(duì)于白熾燈的壽命、發(fā)光

效率都有直接的影響，同樣長短粗細(xì)的鴇絲繞成單螺旋型的光效高。燈絲結(jié)構(gòu)緊湊，

發(fā)光點(diǎn)小，利用率就高。

白熾燈類型：白熾燈泡有普泡、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。

（二）白熾燈的色溫、顯色指數(shù)

白熾燈的光效較低（約為12?171m/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。到目前為止，它是應(yīng)用最廣泛的一種光源。

二、鹵鴇燈

鹵鴇燈屬于熱輻射光源，工作原理基本上與普通白熾燈一樣，在結(jié)構(gòu)上有較大的

的差別。最突出的差別就是鹵鴇燈泡內(nèi)所填充的氣體含有部分鹵族元素或鹵化物。

鹵鴇燈的光效較高（約為18?211m/W）,色溫較低一般為2700?33OOK,顯色性較

高，顯色指數(shù)Ra高達(dá)99?100。

（一）鹵鴇燈的結(jié)構(gòu)

鹵鉤燈是由鴇絲、充入鹵素的玻璃泡和燈頭等構(gòu)成。鹵鴇燈有雙端、單端和雙泡

殼之分；

雙端管狀鹵鋁燈結(jié)構(gòu)：燈呈現(xiàn)管狀，功率為100?2000W,燈管的直徑為8?10mm,

長80?330mm。兩端采用磁接頭，需要時(shí)在磁管內(nèi)還裝有保險(xiǎn)絲。這種燈主要用于室

內(nèi)外泛光照明；

為了使管壁處生成的鹵化物處于氣態(tài)，管壁溫度要比普通白熾燈高得多，相應(yīng)地

鹵鴇燈的玻殼尺寸就要小得多，溫度也就高得多，因而必須使用耐高溫的石英玻璃或

高硅氧玻璃。

（-）鹵鴇燈的分類

1.鹵鴇燈按充入燈泡內(nèi)的不同鹵素可為碘鑄燈和浪銬燈；

2.鹵色燈按燈泡外殼材料的不同可分為硬質(zhì)玻璃鹵色燈、石英玻璃鹵色燈；

3.鹵鋁燈按工作電壓的高低不同可分為市電鹵色燈（220V）和低電壓型鹵鋁燈

（6V、12V、24V）；

4.鹵鋁燈按燈頭結(jié)構(gòu)的不同可分為雙端、單端鹵鋁燈；

（三）鹵鴇燈的工作原理

當(dāng)充入鹵素物質(zhì)的燈泡通電工作時(shí)，從燈絲蒸發(fā)出來的鴇，在燈泡壁區(qū)域內(nèi)與鹵

素化合，形成一種揮發(fā)性的鹵鈣化合物。鹵鈣化合物在燈泡中擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擴(kuò)散到較

熱的燈絲周圍區(qū)域時(shí)，鹵鈣化合物分解成鹵素和鶴，釋放出來的鑄沉積在燈絲上，而

鹵素再繼續(xù)擴(kuò)散到其溫度較低的燈泡壁區(qū)域與鴇化合，形成鹵鴇循環(huán)。

鹵鴇循環(huán)有效地抑制了鋁的蒸發(fā)，所以可以延長鹵鴇燈的使用壽命，同時(shí)可以進(jìn)

一步提高燈絲溫度，獲得較高的光效，并減少了使用過程中的光通量的衰減。

（四）鹵鴇燈的工作特性

1.色表和顯色性

鹵鋁燈屬低色溫光源,其色溫一般在2800?3200K之間，與普通白熾燈相比,

光色度的一些，色調(diào)更冷一些，但顯色性較好，顯色指數(shù)Ra=100；

2.鹵鴇燈的應(yīng)用

鹵鴇燈在使用時(shí)應(yīng)注意以下問題：

為了使在燈泡壁生成的鹵化物處于氣態(tài)，鹵鴇燈不適用于低溫場(chǎng)合。雙端鹵鴇燈

工作時(shí)，燈管應(yīng)水平安裝，其傾斜角度不得超過4°,否則會(huì)縮短其使用壽命。

由于鹵色燈工作時(shí)產(chǎn)生高溫（管壁溫度600°C）,因此，鹵鴇燈附近不準(zhǔn)放易燃

物質(zhì)，且燈腳引入線應(yīng)用耐高溫的導(dǎo)線。另外，由于鹵鴇燈燈絲細(xì)長又脆，鹵鴇燈使

用時(shí)，要避免震動(dòng)和撞擊，也不宜作為移動(dòng)照明燈具。

第二節(jié)：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。

最先把氣體放電用于照明的是使用炭精棒通電產(chǎn)生的碳弧燈，這種放電不易控

制，后來人們對(duì)氣體放電從本質(zhì)上有了深入認(rèn)識(shí)。于1936年成功地實(shí)現(xiàn)了在密閉管

內(nèi)的放電，從而產(chǎn)生熒光燈。到目前為止，熒光燈工業(yè)已經(jīng)形成一項(xiàng)龐大的工業(yè)體系,

產(chǎn)品種類很多，仍在不斷的發(fā)展之中，熒光燈已成為主要的照明光源。

一、熒光燈的發(fā)光原理

熒光燈的常用熒光粉是鹵磷酸鈣；一種低壓汞蒸氣體放電燈。燈管內(nèi)水銀蒸氣的

原子在放電時(shí)激發(fā)出253.7nm紫外線。紫外輻射被管壁上的熒光粉吸收，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)。

二、熒光燈的光電特征

1.電壓特性：電源電壓的變化，會(huì)引起各種特性的變化。無論電壓過高或過低,

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

須為額定值的士6以內(nèi)，同時(shí)燈用鎮(zhèn)流器的選擇和匹配也非常重

要。

2.熒光燈的工作特性

隨著點(diǎn)燈時(shí)間的延長，熒光粉會(huì)老化，同時(shí)由于管內(nèi)殘留不純氣體的作用，也會(huì)

使熒光粉黑化，并且由于電極物質(zhì)的發(fā)濺，會(huì)造成管端黑化，玻璃的析鈉黑化等都使

熒光燈的光通量下降。一般在最初100h下降很快，以后就比較緩慢，總光通量下降

到初始光通量的70%以下（高顯色性的熒光燈下降到60%以下）的點(diǎn)燈時(shí)間定義為燈

的壽命。

熒光燈的電壓升高時(shí)，工作電流增大，電極溫度升高，會(huì)引起電極和燈管過熱，

從而使陰仍物質(zhì)蒸發(fā)加快、管子迅速變黑，導(dǎo)致壽命降低。如果電壓過低，熒光燈啟

支困難，啟輝器工作次數(shù)增加，會(huì)加劇陰極物質(zhì)的濺射，也會(huì)使壽命縮短。

3.環(huán)境溫度對(duì)熒光燈的影響

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。

4.開關(guān)次數(shù)對(duì)壽命的影響

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，壽命越長，因此，在頻繁開關(guān)

燈具的場(chǎng)所不宜使用熒光燈。

5.各種熒光燈的光度和色度特性

在一般照明光源中，根據(jù)熒光燈的光色特性分類，可分為日光色、高顯色性、三

基色、冷白色和暖白色等；目前生產(chǎn)的照明用各種熒光燈的特性如下表：

各種熒光燈的特性

功率色溫顯色指初始光長度額定壽命

熒光燈名稱

數(shù)(Ra)通(1m)(mm)(h)

2705

2950

18340085135060015000

4000

T8三基色6300

2700

2950

36853350120015000

3400

6300

2700

2900

58855200150015000

3400

6300

2700

3000

18400095-981000604

5000

6500

270095?98

300095?98

T5三基色36400095?9823001213.6

500095-98

650095-98

270095-98

300095?98

58400095?9837001514.2

500095-98

650095?98

222700~64001050

環(huán)形805000-7000

322700-64001750

6.熒光燈的發(fā)展前景

熒光燈的發(fā)展前景相當(dāng)迅速，燈管和控制電路的改進(jìn)使燈管的光效從1940年的

351m/W發(fā)展到現(xiàn)在的lOOLmAV左右，燈管壽命從2000h到現(xiàn)在的15000h。三基色

熒光粉的出現(xiàn)增加了燈管的交效，改善了燈管的流明維持特性，并大大提高了熒光燈

的顯色性。涂敷多光譜帶熒光粉的熒光燈有極高的顯色性（Ra達(dá)到90以上）和高光

效，它已經(jīng)取代了較老式的燈管。

現(xiàn)在有的熒光燈有涂敷熒光粉之前，先在燈管內(nèi)壁涂一層保護(hù)膜，這層保護(hù)膜可

以阻止玻管內(nèi)的鈉元素?cái)U(kuò)散到熒光粉中，從而顯著地改善了燈的流明維持特性，同時(shí)

保護(hù)膜還能反射紫外線，從而有利于減少熒光粉用量。保護(hù)膜還可以很顯著地減少每

根熒光燈內(nèi)需要的汞量，像T5直管熒光燈的汞注入量僅為3mgo

第三節(jié)：高強(qiáng)度氣體放電燈

一、熒光高壓汞燈的光電特征

熒光燈以外的氣體放電燈都屬于第三代光源。熒光燈中汞蒸氣壓力極小，不足1

托，因此是一種低壓汞燈。目前討論的光源其汞蒸氣的壓力將是熒光燈汞蒸氣壓力的

數(shù)千倍，甚至更高，因此稱為高壓汞燈。

光效可達(dá)32?53Lm/w,壽命也較長，一般5000h以上。

1.結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理：

結(jié)構(gòu)：高壓汞燈的核心部件是放電管。放電管由耐高溫的石英玻璃制成，管內(nèi)抽

真空后充入氨和汞，兩端裝有鑄絲主電極，電極上涂上鋼、鋸、鈣的金屬氧化物

作為電子發(fā)射物質(zhì)，在放電管的一端還裝有輔助電極，與同端的電極非常接近。

發(fā)光原理：利用汞放電時(shí)產(chǎn)生的高氣壓，而獲得高的可見光發(fā)光效率；

接通電源，兩端電極發(fā)生放電，產(chǎn)生電子和離子，從而引發(fā)兩個(gè)主電極的放電。

但開始的放電只是在鼠氣中進(jìn)行，產(chǎn)生的是白色的光。隨著放電時(shí)間增長，放電

管內(nèi)溫度不斷提高，汞蒸氣的壓力也逐漸上升，于是放電也逐漸轉(zhuǎn)移到在汞蒸氣

中進(jìn)行，發(fā)出的光也漸漸由白色變?yōu)楦恋乃{(lán)綠色。

2.高壓汞燈的啟動(dòng)與再啟動(dòng)

將燈電壓后，立即在主電極和輔助電極間產(chǎn)生輝光放電。瞬時(shí)，即時(shí)，即轉(zhuǎn)移到

主電極間，形成弧光放電。由于放電熱量，汞徐徐放電，幾分鐘后，全部蒸發(fā)并

達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，將達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間叫啟動(dòng)時(shí)間。

當(dāng)熒光高壓汞燈熄滅后，必須等到管冷卻，汞蒸氣壓降下來，才能再點(diǎn)燃，將再

點(diǎn)燃時(shí)間稱再啟動(dòng)時(shí)間，一般lOmin以下。如果施加高壓脈沖，即使在高溫下，

汞蒸氣壓高的情況下，也能再啟動(dòng)，此時(shí)稱為熱啟動(dòng)。

二、金屬鹵化物燈（金鹵燈）的光電特征

在發(fā)光管中，除與熒光高壓汞燈一樣充填汞和稀有氣體外，還充填發(fā)光的金屬鹵

化物（以碘化物為主）。將發(fā)光金屬制成鹵化物的燈，稱金屬鹵化物燈；

金鹵燈顯色指數(shù)較高，在大功率的情況下，其光效可達(dá)100Lm/W。

1.金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)

金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)與高壓汞燈類似，發(fā)光管采用石英玻璃，玻殼設(shè)計(jì)小型化，可

提高管壁的工作溫度。為了控制最冷溫度，在管端涂上保溫膜。

2.金屬鹵化物燈的發(fā)光原理

金屬鹵化物燈內(nèi)，由于管壁和電弧中心溫度相差很大，金屬鹵化物會(huì)產(chǎn)生分解和

再復(fù)合的循環(huán)過程。在管壁溫度下，金屬鹵化物大量蒸發(fā)，向電弧中心擴(kuò)散。在電弧

中心的高溫區(qū)，金屬鹵化物分解成金屬原子和鹵素原子。金屬原子參與放電，并產(chǎn)生

輻射。在電弧中心區(qū)的金屬原子和鹵素原子向管壁擴(kuò)散到低溫區(qū)時(shí)，又重新復(fù)合成金

屬鹵化物分子。

3.金屬鹵化物燈的啟動(dòng)特性

與其它的高強(qiáng)度氣體放電燈一樣，金屬鹵化物燈的啟動(dòng)分三個(gè)基本階段：第一階

段是啟動(dòng)氣體(通常是惰性氣體，如氮)，從不導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到導(dǎo)電狀態(tài)，緊接的階

段是冷陰輝光放電并加熱電極，最后階段是熱電子電弧放電。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的燈就是

要使輝光放電階段盡量短，因?yàn)檩x光放電使電極材料發(fā)生濺射，覆蓋到電弧管壁上會(huì)

導(dǎo)致光輸出降低。

與高壓汞燈相比較，金屬鹵化物燈要求燈的啟動(dòng)電壓高很多。這可以歸因于碘化

物，特別是汞和氫碘化物的存在以及由離解的電子俘獲過程形成的帶負(fù)電的碘離子。

4.金屬鹵化物燈的光度和色度特性

金屬鹵化物燈的組成分類：一般照明用光源有鎬(Dy)燈、銃鈉(Sc-Na)燈、

鈉錯(cuò)錮(Nal-Tll-Inls)燈等。各種金屬鹵化物燈的紫外輻射比示燈弱，而可見光輻射

較均勻，不但顯色性好，而且光效也高；下表為金屬鹵化物燈的光電參數(shù)：

石英金屬鹵化物燈的光電參數(shù)

功率色溫顯色指全長初始流明額定壽命

燈頭燃點(diǎn)位置

(W)(k)數(shù)(Ra)(mm)(1m)(h)

單端石英金鹵燈

300075765200

7042008176

G12任意6000

15030008012000

42008588115000

石英金屬鹵化物燈的光電參數(shù)

功率色溫顯色指全長初始流明額定壽命

燈頭燃點(diǎn)位置

(W)(k)數(shù)(Ra)(mm)(1m)(h)

雙端石英金鹵燈

70300075

3500701146000

420072

150300075R75132水平±45°1300

35007012000

420072Fc2120006000

25030008016320000

400020000

10005200R75256水平80000

1500520065水平120000

20005200特殊311水平200000

石英金鹵PAR(窄光束)燈

1000400080G38175任意260003500

三、高壓鈉燈的光電特征

高壓鈉燈是20世紀(jì)60年代初研制成功的一種高強(qiáng)氣體放電光源，它在高強(qiáng)氣體

放電光源中的光效最高，因?yàn)?89.0nm和589.6nm的鈉為光譜位于人眼靈敏度最高的

區(qū)域，所以交效可達(dá)100~120Lm/W,而壽命最長可達(dá)18000?24000h,但它的色溫偏

低，一般為1600?2100K,顯色指數(shù)也低，一般顯色指數(shù)Ra為16?29,因此，限制了

它的使用。

1.高壓鈉燈的發(fā)光原理

高壓鈉燈啟動(dòng)時(shí)，附件和鎮(zhèn)流器產(chǎn)生3KV的脈沖電壓將鈉燈點(diǎn)亮，開始時(shí)通過

氤氣和汞進(jìn)行放電，隨著放電管內(nèi)溫度的上升，敬氣和汞放電向高壓鈉蒸氣放電轉(zhuǎn)移,

鈉蒸氣氣壓升高，鈉的共振輻射線加寬，光色改善，約5min左右趨于穩(wěn)定，在穩(wěn)定

工作時(shí)可發(fā)出一種金白色的光。當(dāng)工作電流、工作電壓均穩(wěn)定在額定值時(shí)，啟動(dòng)過程

結(jié)束。

2.高壓鈉燈的基本功能

高壓鈉燈工作蒸氣壓為26。67kPa,光色為金黃色，色溫為2100K,顯色指數(shù)為

Ra=30,故顯色性較差，但發(fā)光效率比較高。國產(chǎn)高壓鈉燈的光效可達(dá)

70~1301m/Wo高壓鈉燈的特點(diǎn)是光效接近低壓鈉燈，光色優(yōu)于低壓鈉燈，體積

小、功率高、紫外線輻射少、壽命長，屬于節(jié)能型電光源，但光色偏黃、透霧性

能好。

3.高壓鈉燈的應(yīng)用

由于高壓鈉燈的發(fā)光效率高、壽命長、透霧性好，所以被廣泛用于高大廠房、車

站、廣場(chǎng)、體育館，特別是城市道路等處照明。常用高壓鈉燈

高壓鈉燈在使用時(shí)應(yīng)注意的問題：電源電壓波動(dòng)對(duì)對(duì)的正常工作影響較大，電壓

升高易引起燈的自行熄滅；電壓降低則光通量減少，光色變壞；燈的再啟動(dòng)時(shí)間較長,

一般在10?20min以內(nèi)，故不能作應(yīng)急照明或其它需要迅速點(diǎn)亮的場(chǎng)所；高壓鈉燈不

宜用于頻繁開啟和關(guān)閉的地方，否則會(huì)影響使用壽命。

4.高壓鈉燈的光電參數(shù)，如下表:

高顯色高壓鈉燈的光電參數(shù)

功率色溫顯色指數(shù)初始流明額定壽命

燈頭燃點(diǎn)位置

(W)(Ra)(1m)

35250083PG12-1任意1300

50250083PG12-1任意2300

100250083E40任意500024000

250250083E40任意12250

400250083E40任意21000

35000

第四章燈具

照明燈具是用來固定和保護(hù)光源，并調(diào)整光源的光強(qiáng)分布以獲得舒適照明環(huán)境的

器具，燈具還應(yīng)擁有令人滿意的外形，不論是點(diǎn)燈或未點(diǎn)燈時(shí)對(duì)環(huán)境都具有裝飾性效

果。燈具必須是耐用，能為光源及其附屬設(shè)備提供電氣、機(jī)械及熱學(xué)上的安全保護(hù)。

因此，燈具必須符合國內(nèi)有關(guān)的質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)。

一、燈具的性能

照明場(chǎng)所對(duì)照明燈具的選擇是根據(jù)照明要求和照明環(huán)境的需要，首先考慮配光的

合理性和高效低亮度：其次還要考慮燈具及其附屬裝置的防熱散熱防潮、防塵及電器

安全等狀況。

一、燈具的IP防護(hù)等級(jí)

室外用燈具必須有嚴(yán)格的防塵和防水要求，對(duì)某些特殊要求的室內(nèi)燈具也要提供

防護(hù)。為了根據(jù)防塵和防潮的程度來劃分外殼的防護(hù)等級(jí)，通常是使用防護(hù)等級(jí)代碼

IPo

表示防護(hù)等級(jí)的代碼通常由特征字母IP和兩個(gè)特征數(shù)字組成。第一位數(shù)字指防

塵；第二位數(shù)字指防水；

防護(hù)等級(jí)IP數(shù)字的說明，

如下表:

第一位特征數(shù)字所代表的防護(hù)等級(jí)

第一位防護(hù)等級(jí)

特征數(shù)字簡(jiǎn)短說明含義

0無防護(hù)沒有專門防護(hù)

能防止直徑大于50mm的固體異物進(jìn)入殼內(nèi)

防大于50mm

1能防止人體的某大面積偶然或意外地觸及殼內(nèi)帶電部分部

固體異物

件，不能防止有意識(shí)的接近

防大于12mm能防止直徑大于12mm長度不大于80mm的固體異物進(jìn)入殼內(nèi)

2

固體異物能防止手指觸及殼內(nèi)帶電部分或運(yùn)動(dòng)部件

能防止直徑大于2.5mm的固體異物進(jìn)入殼內(nèi)

防大于2.5mm

3能防止厚度（直徑）大于2.5mm的工具、金屬線等觸及殼內(nèi)帶

固體異物

電部分或運(yùn)動(dòng)部件

能防止直徑大于1mm的固體異物進(jìn)入殼內(nèi)

防大于1mm

4能防止厚度（直徑）大于1mm的工具、金屬線等觸及殼內(nèi)帶電

固體異物

部分或運(yùn)動(dòng)部件

5防塵不能完全防止塵埃進(jìn)入，但進(jìn)入量不能達(dá)到妨礙設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)

6塵密無塵埃進(jìn)入

第二位特征數(shù)字所代表的防護(hù)等級(jí)

第二位防護(hù)等級(jí)

特征數(shù)字簡(jiǎn)短說明含義

0無防護(hù)沒有專門防護(hù)

1防滴滴水（垂直滴水）無有害影響

215防滴當(dāng)外殼從正常位置傾斜在15°以內(nèi)時(shí)，垂直滴水無有害影響

3防淋水與垂直成60°范圍以內(nèi)的淋水無有害影響

4防濺水任何方向?yàn)R水無有害影響

5防噴水任何方向噴水無有害影響

6防猛烈海浪猛烈海浪或強(qiáng)烈噴水時(shí)，進(jìn)入外殼水量不致達(dá)到有害程度

7防浸水影響浸入規(guī)定壓力的水中經(jīng)規(guī)定時(shí)間后進(jìn)入外殼水量不致辭有害程度

能按制造廠規(guī)定的條件長期潛水

8防潛水影響注：通常指水密型，但對(duì)某些類型設(shè)備也可以允許水進(jìn)入，但應(yīng)

達(dá)到有害程度

第一個(gè)數(shù)字是定義進(jìn)入殼體的最小固體尺寸；第二個(gè)數(shù)字是定義防水能力，在上

表中詳細(xì)列出。例如防護(hù)等級(jí)IP55,第一個(gè)5表示能防塵，但不能完全防止塵埃進(jìn)入,

而進(jìn)入量不能達(dá)到妨礙設(shè)備工作的程度；第二個(gè)5表示能防噴水，任何方向的噴水都

無有害影響。

二、燈具的防觸電要求

燈具也可以根據(jù)保護(hù)使用者防電擊的方式來進(jìn)行分類。0類燈具（僅適用于普通

燈具），燈具不接地只依靠基本絕緣作為防觸電保護(hù)的燈具；I類燈具，它的防

觸電保護(hù)不僅依靠基本絕緣，還把易觸及的導(dǎo)電部件連接到設(shè)備的固定接地端子

上，使易觸及的導(dǎo)電部件在基本絕緣失效時(shí)不致帶電；II類燈具，它的防觸電保

護(hù)不僅依靠基本絕緣，而且具有附加安全措施，例如雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣，但沒

有接地或依賴安裝條件的保護(hù)措施。就目前來說，應(yīng)減少0類燈具，多設(shè)計(jì)生產(chǎn)

I、II類燈具。

三、燈具的光度要求

燈具的光度要求，燈具本身并沒什么規(guī)定。因?yàn)椴煌瑘?chǎng)所有不同的照明要求和不

同的照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，必然需要有不同的燈具光度要求，才能得到滿意的照明。例

如使用視覺顯示終端的辦公室有燈具，限定在某一個(gè)方向上燈具的亮度；對(duì)于機(jī)場(chǎng)燈

具，有特定的光強(qiáng)要求等等。

二、燈具制造中的選材

燈具中除光源的壽命較短外，外殼、電氣零件、表面處理的的表面、反射器等都

有相對(duì)較長的壽命。我們應(yīng)該考慮不同材料，不同的表現(xiàn)處理和電氣零件在不同環(huán)境

中的壽命。

1.燈具中的塑料

2.燈具防銹材料

3.燈具防腐蝕材料

三、燈具的設(shè)計(jì)方法

一.燈具的反射器設(shè)計(jì)

不同場(chǎng)所都有不同要求的照明要求，必然要求使用不同照明作用的燈具，才能得

到滿意的照明效果。因此，要通過研究各種照明場(chǎng)所的照明方式和評(píng)判指標(biāo)，來確定

出燈具的配光曲線和光源，設(shè)計(jì)出燈具的反射器，最終獲得符合要求的燈具。只有了

解每一類照明的全部內(nèi)涵并掌握燈具反射器的設(shè)計(jì)方法和材料的表面處理方法，才能

創(chuàng)造出新燈具或提高產(chǎn)品的質(zhì)量

燈具反射器的形狀多種多樣，通常有：

1.柱面反射器

2、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱反射器

3.不對(duì)稱反射器

4.組合式反射器

二.燈具的安全設(shè)計(jì)

三.燈具的壽命設(shè)計(jì)

四、燈具的選用

在照明設(shè)計(jì)中選用燈具的基本原則

1.光學(xué)特性。首先要看配光是否合理，保護(hù)角是否符合要求，燈具各個(gè)角度的

亮度應(yīng)在被限定范圍之內(nèi)。

2.經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要符合要求。

3.燈具的光學(xué)性能要與使用房間室形相匹配,符合使用場(chǎng)所的環(huán)境條件；

4.燈具的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合安全和防觸電指標(biāo)；

5.燈具的外形與建筑物應(yīng)該相協(xié)調(diào)，并能起到美化環(huán)境的作用；

6.要考慮安裝燈具的方法，易于清掃，換裝燈泡簡(jiǎn)便，便于維護(hù)；

7.要考慮燈具光源的壽命和造價(jià)指標(biāo)；

二.按照配光種類來選用燈具

配光的分類在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的規(guī)定，按照國防照明委員會(huì)CIE的規(guī)定，配光分

為五種不同種類的配光，使用的場(chǎng)所亦有不同；如下表：

按配光分類選擇燈具

類別名上半球光通％配光曲

燈具特點(diǎn)適用場(chǎng)所及舉例

稱下半球光通％線形狀

直接型0/100窄中寬照明效率高易維修容易要求經(jīng)濟(jì)，高效率的場(chǎng)所尤

獲得高照度室內(nèi)表面反其對(duì)高頂棚場(chǎng)所

射影響少頂棚暗，垂直照工礦燈、探照型燈、嵌入式

度低燈等

■半直接■10/90■蘋果形配照明效率中等，費(fèi)用中等適用于要求創(chuàng)造環(huán)境氣氛的

型光場(chǎng)所，而經(jīng)濟(jì)性較好

擴(kuò)散型40/60；60/40梨形配光增天棚亮度，增空內(nèi)亮度

要求室內(nèi)各表面有高的塑料、玻璃建筑燈具、花燈、

半間接90/10元寶形配

型光反射吊燈等

間接型100/0凹字形效率低，費(fèi)用高，維修難適用于創(chuàng)造氣氛，具有裝飾

心字形環(huán)境光線柔和，無陰影室效果反射型的吊燈和壁燈，

內(nèi)反射影響大暗槽燈等

“直接型”配光燈具光通利用率高，經(jīng)濟(jì)性能好，大部分工廠車間和廳堂照明都

選用它?！爸苯有汀迸涔夥譃閷?、中、窄三類。寬配光適用于低矮房間，如果使用窄

配光會(huì)出現(xiàn)照度不均勻；高頂棚房間采用窄配光燈具，如果采用寬配光燈具光線會(huì)白

白損失在空間，使用率下降，不節(jié)能。房間形狀用室空間比RCR表示，適合不同室

形的燈具。一般建筑高度5?10M為中頂棚，10M以上為高頂棚，10M以上為高頂棚,

5M以下為供低矮建筑。

直接型配光燈具的選用

室空間比RCR配光種類選用燈具最大允許距高比S/H

1~3寬配光1.5~2.5

3~6中配光0.8~1.5

6~10窄配光0.5-0.8

非對(duì)稱配光燈具主要用于廣告牌，商業(yè)櫥窗，教室黑板等垂直面照明，這類燈具

的特點(diǎn)是能獲得較高的垂直照度，而且能使垂直面照度均勻。也可采用指向型燈具，

如投光燈、射燈等。

三.按環(huán)境條件來選用燈具

1.在有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)的介質(zhì)分類等級(jí)選擇相

應(yīng)的防爆燈具；

2.在特別熱的房間內(nèi)應(yīng)限制使用帶密封玻璃的燈具；

3.在特別潮濕的房間內(nèi)，如有腐蝕性氣體和蒸汽的游泳場(chǎng)所，因有大量的水蒸

氣，所以應(yīng)選用密閉式，耐腐蝕的燈具；

4.多灰塵的房間，應(yīng)根據(jù)灰塵的數(shù)量和性質(zhì)選用燈具，如限制塵埃進(jìn)入瓣防塵

型或密封型燈具；

5.在使用有壓力的水沖刷的場(chǎng)所，必須選用防濺水型的燈具；

6.在無菌、無塵房間，如手術(shù)室、電子工業(yè)的潔凈室，應(yīng)選用積灰少，易清掃

和易消毒的燈具；

7.有振動(dòng)較大的場(chǎng)所，和車間中應(yīng)有防燈泡脫落，可用整體擴(kuò)散器燈具，帶防

護(hù)網(wǎng)和保護(hù)玻璃的燈具等等；

四.按照防觸電保護(hù)來選用燈具

在我國，燈具的國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)燈具防觸電保護(hù)的形式分為四類，即0類、I類、

n類、in類詳見下表格：

燈具防觸電保護(hù)形式的主要特性

0類I類n類in類

燈具主要特性沒有保護(hù)接地手段有保護(hù)接地手段有附加絕緣但沒設(shè)計(jì)成安全低壓

有保護(hù)接地手段供電

安全措施不接地與保護(hù)接地連接不需要安全電壓用電

五.按照燈具的效率及保護(hù)角來選用燈具

在選擇燈具時(shí)燈具效率高低是?個(gè)重要因素，沒有高效率的燈具，照明設(shè)計(jì)難以

做合理，節(jié)能和降低投資。

影響燈具的重要因素是：①燈具反射器的設(shè)計(jì)是否能將光線絕大部分反射到燈

外，并且減少燈具內(nèi)的多次反射和吸收；②燈具反射器和透射材料的影響。照明要求

為擴(kuò)散配光的應(yīng)首先采用擴(kuò)散反射材料，使用高純鋁（純度達(dá)到99.7%）板，并進(jìn)行

電拋光處理，反射率可高達(dá)94%。?般經(jīng)陽極化處理，反射率在80%以上。

燈具采用的透光罩，材料不同透過壯態(tài)也不同，基本