照明产品之光源知识解析学习教案

1、会计学1第一页，共27页。1.1 1.1 白炽灯发展史白炽灯发展史 人类使用白炽灯泡已有人类使用白炽灯泡已有128128年的历史了。提起白炽灯泡，人们必然会联想起爱迪生。实际上早在爱迪生之前，英国电技工程师年的历史了。提起白炽灯泡，人们必然会联想起爱迪生。实际上早在爱迪生之前，英国电技工程师斯旺斯旺()()从从4040年代末即开始进行电灯的研究。经过近年代末即开始进行电灯的研究。经过近3030年的努力年的努力(n l)(n l)，斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。，斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。18781878年年1212月月1818日，斯日，斯旺试制成功了第一只白炽电泡。此后不久，他还在纽卡

2、斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡。旺试制成功了第一只白炽电泡。此后不久，他还在纽卡斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡。在在18791879年年1010月月2121日的傍晚，爱迪生和助手们成功地把炭精丝装进了灯泡。一个德国籍的玻璃专家按照爱迪生的吩咐，把灯泡里日的傍晚，爱迪生和助手们成功地把炭精丝装进了灯泡。一个德国籍的玻璃专家按照爱迪生的吩咐，把灯泡里的空气抽到只剩下一个大气压的百万分之一，封上了口，爱迪生接通电流，他们日夜盼望的情景终于出现在眼前：灯泡发出了金色的空气抽到只剩下一个大气压的百万分之一，封上了口，爱迪生接通电流，他们日夜盼望的情景终于出现在眼前：灯泡发出了金色的亮光！在连续使用了

3、的亮光！在连续使用了4545个小时以后，这盏电灯的灯丝才被烧断，这是人类第一盏有广泛实用价值的电灯。后来人们就把这一天定个小时以后，这盏电灯的灯丝才被烧断，这是人类第一盏有广泛实用价值的电灯。后来人们就把这一天定为电灯发明日。之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进，为了提高灯泡的质量，延长灯泡的寿命，爱迪生想尽一切办法寻找适合制为电灯发明日。之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进，为了提高灯泡的质量，延长灯泡的寿命，爱迪生想尽一切办法寻找适合制灯丝的材料。到灯丝的材料。到18801880年年5 5月初，他试验过的植物纤维材料共约月初，他试验过的植物纤维材料共约60006000种。在很长的一段时间里，爱

4、迪生派遣了很多人前往世界各地寻种。在很长的一段时间里，爱迪生派遣了很多人前往世界各地寻找适合于制作灯丝的竹子。直至找适合于制作灯丝的竹子。直至19081908年的年的9 9年间，日本竹一直是供应碳丝的主要原料。年间，日本竹一直是供应碳丝的主要原料。 现代的钨丝白炽灯到现代的钨丝白炽灯到19081908年才由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔年才由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。事实上，一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达点很高，即在高温下仍能保持固态。事实上，一只点亮的白炽灯

5、的灯丝温度高达30003000。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。否则的话，灯泡在很短的时间内就会被熏黑的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。否则的话，灯泡在很短的时间内就会被熏黑了。由于灯丝在不断地被升华，所以会逐渐变细

6、，直至最后断开，这时一只灯泡的寿命也就结束了。了。由于灯丝在不断地被升华，所以会逐渐变细，直至最后断开，这时一只灯泡的寿命也就结束了。 经过多年的研究，人们注意到，当灯泡里充有空气的时候，虽然灯丝很快会被氧化，但是钨的蒸发却变慢了。经过多年的研究，人们注意到，当灯泡里充有空气的时候，虽然灯丝很快会被氧化，但是钨的蒸发却变慢了。 原因其实很简单：空气是由多种成分组成的，使钨氧化的只是占空气总量原因其实很简单：空气是由多种成分组成的，使钨氧化的只是占空气总量1/51/5的氧气；至于其余的大约占的氧气；至于其余的大约占4/54/5的氮气，它不仅没的氮气，它不仅没有参与对钨的破坏作用，相反地还干了好事

7、有参与对钨的破坏作用，相反地还干了好事阻碍钨分子的运动，降低钨的蒸发速度。阻碍钨分子的运动，降低钨的蒸发速度。 人们于是给钨丝找到了一位保卫它的好朋友人们于是给钨丝找到了一位保卫它的好朋友氮气。氮气就在空气里，而且占了空气的大多数，真可谓氮气。氮气就在空气里，而且占了空气的大多数，真可谓“踏破铁鞋无觅处，踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫得来全不费工夫”。 过去我们为了保证白炽灯延年益寿，不得不把玻壳中的空气抽走，抽得越干净越好，而现在为了同样的目的，我们却要做相反过去我们为了保证白炽灯延年益寿，不得不把玻壳中的空气抽走，抽得越干净越好，而现在为了同样的目的，我们却要做相反的工作，即把气体的工作，

8、即把气体当然是不会跟钨发生化学反应的气体充到玻壳里去。当然是不会跟钨发生化学反应的气体充到玻壳里去。 氮气是个懒惰的家伙，好自个儿东游西逛，跟谁也不爱打交道。它在很多地方派不上用场，可在白炽灯里却可一显身手。氮气是个懒惰的家伙，好自个儿东游西逛，跟谁也不爱打交道。它在很多地方派不上用场，可在白炽灯里却可一显身手。 如果灯泡里是真空的，那么当钨丝接通电源，温度升高后，钨的分子就会如果灯泡里是真空的，那么当钨丝接通电源，温度升高后，钨的分子就会“蠢蠢欲动蠢蠢欲动”，大量地脱离灯丝，大量地脱离灯丝，“如入无人之境如入无人之境”，到处乱跑，直到碰在玻壳壁上被吸着时为止。，到处乱跑，直到碰在玻壳壁上被吸

9、着时为止。 玻壳里一旦充进了氮气，白炽的灯丝周围就会形成一薄层稳定的气体保护层，就像一道活的玻壳里一旦充进了氮气，白炽的灯丝周围就会形成一薄层稳定的气体保护层，就像一道活的“篱笆篱笆”。每一个氮气分子都是一。每一个氮气分子都是一名勇敢的战士，守卫在钨丝的附近，对那些企图脱离集体四处乱窜的钨分子毫不客气，狠狠地顶撞回去，叫它们重返工作岗位，继名勇敢的战士，守卫在钨丝的附近，对那些企图脱离集体四处乱窜的钨分子毫不客气，狠狠地顶撞回去，叫它们重返工作岗位，继续为光明服务。这样一来，钨丝的蒸发速度就慢得多了。续为光明服务。这样一来，钨丝的蒸发速度就慢得多了。 结果是出现了充氮气的白炽灯泡。结果是出现了

10、充氮气的白炽灯泡。 19131913年，兰米尔首次往玻壳里充进氮气，这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新。直到目前为止，充气仍然是抑制年，兰米尔首次往玻壳里充进氮气，这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新。直到目前为止，充气仍然是抑制钨丝蒸发的基本措施。钨丝蒸发的基本措施。第1页/共27页第二页，共27页。1.2 1.2 白炽灯的未来白炽灯的未来 在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分，即在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分，即12121818可转化为光能，而其余部分都以热能的可转化为光能，而其余部分都以热

11、能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过10001000小时。小时。 近期澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备，以减少温室气体近期澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备，以减少温室气体(qt)(qt)排放的计划，从排放的计划，从20102010年开始将禁止使用白炽灯泡。年开始将禁止使用白炽灯泡。这是世界上第一个打算淘汰白炽灯泡的计划。为了节能，为了环保，白炽灯泡将要寿终正寝了！这是世界上第一个打算淘汰白炽灯泡的计划。为了节能，为了环保，白炽灯泡将要寿终正寝了！ 全球白炽灯禁用时间表全球白炽灯禁用时间表

12、澳大利亚澳大利亚 2009 2009年停止生产，最晚在年停止生产，最晚在20102010年逐步禁止使用传统的白炽灯。年逐步禁止使用传统的白炽灯。 澳大利亚是世界上第一个计划全面禁止使用传统白炽灯的国家。澳大利亚是世界上第一个计划全面禁止使用传统白炽灯的国家。加拿大加拿大 2012 2012年前禁用白炽灯。加拿大是继澳洲后第二个宣布将禁用白炽灯的国家。年前禁用白炽灯。加拿大是继澳洲后第二个宣布将禁用白炽灯的国家。日本日本 到到20122012年止，日本将全面禁止制造、销售、使用白炽灯。年止，日本将全面禁止制造、销售、使用白炽灯。美国美国 2012 2012年年1 1月到月到20142014年年1

13、 1月。从月。从20122012年年1 1月到月到20142014年年1 1月间，美国要逐步淘汰月间，美国要逐步淘汰40W40W、 60W 60W、75W75W及及100W100W白炽灯泡，以节能灯泡取代替换。白炽灯泡，以节能灯泡取代替换。中国中国 发改委预计发改委预计1010年内禁用（禁售）白炽灯。年内禁用（禁售）白炽灯。欧盟各国欧盟各国 欧洲联盟欧洲联盟20092009年年9 9月起禁止销售月起禁止销售100100瓦传统灯泡，瓦传统灯泡，20122012起禁用所有瓦数的起禁用所有瓦数的 传统灯泡。英国首相布朗传统灯泡。英国首相布朗20072007年上任后也宣布英国将一体遵行，改用省年上任后

14、也宣布英国将一体遵行，改用省 电日光灯。电日光灯。20082008年，零售商开始停卖年，零售商开始停卖150150瓦灯泡，瓦灯泡，20092009年将停卖年将停卖6060瓦灯瓦灯 泡。目前，零售卖场就开始停止泡。目前，零售卖场就开始停止100100瓦灯泡补货，自愿停售期到瓦灯泡补货，自愿停售期到20122012年年 结束，之后政府才颁惩罚规则。结束，之后政府才颁惩罚规则。韩国韩国 2013 2013年底前禁止使用白炽灯。年底前禁止使用白炽灯。第2页/共27页第三页，共27页。1.3 1.3 白炽灯的优缺点白炽灯的优缺点1.3.1 1.3.1 优点优点(yudin)(yudin)：1.3.2 1

15、.3.2 缺点：缺点：1价格便宜单价一般均在2-3元左右（60W），而节能灯单价一般都在10-15元以上（8W），LED灯具则50-80元（3W）2光线较柔和不会出现象电感镇流器荧光灯的频闪现象3线路简单不需要辅助器件4环境条件宽受环境温度影响小，可在极寒（南极）或极热（沙哈拉大沙漠）环境使用，而荧光灯、LED灯对温度都有要求5寿命与开关次数无关非常适合装在感应灯具内用于过道等需频繁开关的场合6调光容易不需要辅助器件7维护简单仅需简单更换光源即可1光效低仅8LM/W左右，比荧光灯的70LM/W低近10倍，为获得足够亮度，需使用瓦数很高的灯泡，耗能大，浪费能源；2寿命短一般寿命仅1000小时，瓦

16、数越高寿命越短，而LED光源寿命可达3-5万小时，是白炽灯的30-50倍；3发热量大工作中，近90%的能量都变成了热量散发出来，大量密集使用导致室温很高，也是全球气候变暖的一个因素4红外线成份高红外线会造成皮肤出现红色丘疹、皮肤过早衰老和色素紊乱 5色温低白炽灯的光色色温为2500K左右，看物体的颜色会严重失真第3页/共27页第四页，共27页。1.4 1.4 白炽灯的类型白炽灯的类型1 1）：按灯丝分类：分单螺旋和双螺旋灯丝两种）：按灯丝分类：分单螺旋和双螺旋灯丝两种2 2）：按灯头分类：分螺口式和插口式两种）：按灯头分类：分螺口式和插口式两种3 3）：按气体分类：分真空和充气两种）：按气体分

17、类：分真空和充气两种4 4）：按玻璃壳分类：有透明型、磨砂型、乳白型、反射型和彩色）：按玻璃壳分类：有透明型、磨砂型、乳白型、反射型和彩色(cis)(cis)型等型等5 5）：按形状分类：球型、梨型、柱型、蜡烛型和蘑菇型等灯具中常用）：按形状分类：球型、梨型、柱型、蜡烛型和蘑菇型等灯具中常用 的灯泡多是螺口灯头，而吊灯常用的多是插口灯头的灯泡多是螺口灯头，而吊灯常用的多是插口灯头1.5 1.5 白炽灯的灯头白炽灯的灯头 白炽灯的灯头常用的有白炽灯的灯头常用的有E10E10、E14E14、E26E26、E27E27、E40E40、B22B22 E E字带头的为螺口式，字带头的为螺口式，B B为插

18、口为插口(ch ku)(ch ku)式式 E27 E27指螺纹口直径指螺纹口直径27mm27mm的螺旋灯头，的螺旋灯头，E14E14就是螺纹直径就是螺纹直径14mm14mm的螺纹灯头，的螺纹灯头，B22B22就是插口就是插口(ch ku)(ch ku)直径直径22mm22mm。 E27E27B22B22E14E1427mm27mm第4页/共27页第五页，共27页。2.0 卤素灯发光原理结构卤素灯发光原理结构 卤素灯泡与白炽灯的最大差别在于一点，就是卤素灯的玻璃外壳中充有一些卤族元素气体（通常是碘或溴），其工作原理为：当灯丝发热时，钨原子被蒸发后向卤素灯泡与白炽灯的最大差别在于一点，就是卤素灯的

19、玻璃外壳中充有一些卤族元素气体（通常是碘或溴），其工作原理为：当灯丝发热时，钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约800并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨向玻璃管中央继续移动，又并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨向玻璃管中央继续移动，又重新回到被氧化的灯丝上，由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样重新回到被氧化的灯丝上，由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样(zhyng)钨又在灯丝上沉积

20、下来，弥补被蒸发掉的钨又在灯丝上沉积下来，弥补被蒸发掉的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长（几乎是白炽灯的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长（几乎是白炽灯的4倍），同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高倍），同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率。的色温和更高的发光效率。卤钨灯的基本发光原理和白炽灯相同，都是热辐射光源。不同的地方在于卤钨灯里面充入了特殊的工作气体，其成分是卤钨灯的基本发光原理和白炽灯相同，都是热辐射光源。不同的地方在于卤钨灯里面充入了特殊的工作气体，其成分是9

21、5%的混合气（二溴甲烷和氪气）以及的混合气（二溴甲烷和氪气）以及5%的高纯氮，这些气体在灯泡内建立了卤钨循环。具体过程是灯丝中的钨挥发出来后，会超温度较低的地方移动，然后在管壁处和溴的高纯氮，这些气体在灯泡内建立了卤钨循环。具体过程是灯丝中的钨挥发出来后，会超温度较低的地方移动，然后在管壁处和溴 Br结合生成结合生成WBr2；而在温度；而在温度较高处，较高处，WBr2又会分解，生成的又会分解，生成的W会回到灯丝上，会回到灯丝上，Br回到工作气体中，这就是整个卤钨循环的过程。通过这样回到工作气体中，这就是整个卤钨循环的过程。通过这样(zhyng)的卤钨循环，灯丝上的钨不会逐渐挥发，的卤钨循环，灯

22、丝上的钨不会逐渐挥发，由于由于“热点热点”效应而是灯丝烧断，也不会因为钨在灯泡壳上沉积而发黑，其寿命得到大大延长。效应而是灯丝烧断，也不会因为钨在灯泡壳上沉积而发黑，其寿命得到大大延长。第5页/共27页第六页，共27页。2.1 2.1 卤素灯简介卤素灯简介 卤钨灯功率有卤钨灯功率有5W5W、10W10W、15W15W、20W20W、25W25W、30W30W、35W35W、40W40W、45W45W、50W50W、60W60W、70W70W、100W100W、150W150W、200W200W和和250W250W等多种。工作电压有等多种。工作电压有6V6V、12V12V、24V24V、28V2

23、8V、110V110V和和220V220V等多种。灯头有螺口式（等多种。灯头有螺口式（E10E10、E11E11、E14E14等）、插入式（、等）、插入式（、GZ4GZ4和和G8G8等）和直接引出式。其中杯灯还有带前罩与不带前罩之分。杯口直径有等）和直接引出式。其中杯灯还有带前罩与不带前罩之分。杯口直径有25mm25mm（MR8MR8），），35mm35mm（MR11MR11）和）和50 mm50 mm（MR16MR16）等几种。反射角有）等几种。反射角有8 8、1010、1212、2020、2424、3030、3636、4040和和6060等多种。等多种。 由于卤素灯中钨的蒸发受到有效的抑制

24、，加之卤钨循环消除了玻壳发黑，卤素灯灯丝的温度就可大大提高（高达由于卤素灯中钨的蒸发受到有效的抑制，加之卤钨循环消除了玻壳发黑，卤素灯灯丝的温度就可大大提高（高达30003000），使卤素灯的发光效率远比普通白炽），使卤素灯的发光效率远比普通白炽灯高。例如，白炽灯需要消耗灯高。例如，白炽灯需要消耗75W75W电能才能达到电能才能达到960960流明的光通量，而卤素灯仅需流明的光通量，而卤素灯仅需50W50W。卤素灯尤其吸引人的地方是它的体积小巧玲珑，品种规格多种多样，尤其杯灯。卤素灯尤其吸引人的地方是它的体积小巧玲珑，品种规格多种多样，尤其杯灯可把光线集中反射，相对于散射型光源而言，消耗同样电

25、功率，可获得强得多的照度，因此，人们觉得卤素灯可把光线集中反射，相对于散射型光源而言，消耗同样电功率，可获得强得多的照度，因此，人们觉得卤素灯“特别明亮特别明亮”，能使物体的表面色泽更绚丽，光彩更，能使物体的表面色泽更绚丽，光彩更夺目，甚至觉得有迷人的闪烁效果。杯灯的反射角度有从窄到宽多种角度可供选择（越窄越觉明亮），也给专业灯光设计提供很大的创意空间。夺目，甚至觉得有迷人的闪烁效果。杯灯的反射角度有从窄到宽多种角度可供选择（越窄越觉明亮），也给专业灯光设计提供很大的创意空间。 卤素灯具有体积小、发光效率高（达卤素灯具有体积小、发光效率高（达17-33 lm/W17-33 lm/W）、色温稳定

26、（可选取）、色温稳定（可选取2500K-3500K2500K-3500K）、光衰小（）、光衰小（5 5以下）、寿命长（可达以下）、寿命长（可达30003000小时小时(xiosh)(xiosh)至至50005000小时小时(xiosh)(xiosh)）等特点，这些特点显示出它有取代普通白炽灯的趋势。但石英玻璃昂贵，卤素灯的价格当然要比白炽灯高。）等特点，这些特点显示出它有取代普通白炽灯的趋势。但石英玻璃昂贵，卤素灯的价格当然要比白炽灯高。2.2 2.2 卤素灯的未来卤素灯的未来 1959 1959 卤素灯问世卤素灯问世 从从20122012年年9 9月月1 1日开始，达到日开始，达到C C级能

27、效的透明卤素灯可以在市场上销售至级能效的透明卤素灯可以在市场上销售至20162016年年8 8月月3131日。日。 从从20162016年年9 9月月1 1日开始，除非新技术出现，欧盟市场销售的透明灯将只剩能效日开始，除非新技术出现，欧盟市场销售的透明灯将只剩能效B B级的低压级的低压卤素灯以及能效卤素灯以及能效C C级的带级的带G9 G9 或或R7sR7s灯头的灯（豁免）。灯头的灯（豁免）。 金属卤素灯金属卤素灯第6页/共27页第七页，共27页。2.3 2.3 卤素灯的优缺点卤素灯的优缺点2.3.1 2.3.1 优点优点(yudin)(yudin)：2.3.2 2.3.2 缺点：缺点：1价格

28、便宜单价一般均在3-5元左右2光线较柔和无频闪现象，色温2700-3100K左右的黄光，能烘托出金碧辉煌的照明氛围3线路简单220-240V可直接接电源使用，12V需接电子变压器使用，变压器比较简单便宜4环境条件宽受环境温度影响小，可在极寒或极热环境使用（需使用电子变压器的除外）5可频繁开关寿命与开关次数无关，非常适合装在感应灯具内用于过道等需频繁开关的场合6调光容易实现调光功能容易实现，且成本低7光源体积小光源体积小，灯具可做的很小，功率大，是典型的点光源，适合做重点照明使用1光效低仅15LM/W左右，比荧光灯的70LM/W低近10倍，为获得足够亮度，需使用瓦数很高的灯泡，耗能大，浪费能源；

29、2寿命短一般寿命仅3000小时，瓦数越高寿命越短，而LED光源寿命可达3-5万小时，荧光灯也能达到8000小时左右；3发热量大工作中，近90%的能量都变成了热量散发出来，大量密集使用导致室温很高，也是全球气候变暖的一个因素4红外线成份高红外线会造成皮肤出现红色丘疹、皮肤过早衰老和色素紊乱 第7页/共27页第八页，共27页。2.4 2.4 卤素灯的类型卤素灯的类型(lixng)(lixng)第8页/共27页第九页，共27页。第9页/共27页第十页，共27页。第10页/共27页第十一页，共27页。3.3 3.3 荧光灯发展史荧光灯发展史 1910 1910年年, ,法国的法国的A.A.克洛德发明氖

30、气放电灯克洛德发明氖气放电灯, ,他将汞充入灯中制成辐射蓝光的灯管，后来又在灯管内壁涂上荧光粉制成辐射白光的他将汞充入灯中制成辐射蓝光的灯管，后来又在灯管内壁涂上荧光粉制成辐射白光的灯管。灯管。19381938年，欧洲和美国在此基础上研制出热阴极荧光放电灯。年，欧洲和美国在此基础上研制出热阴极荧光放电灯。19421942年研制成功卤磷酸钙荧光粉，由于它无毒、价廉、发光稳定年研制成功卤磷酸钙荧光粉，由于它无毒、价廉、发光稳定、发光效率高、发光效率高, ,至今仍然是荧光灯的主要发光材料。至今仍然是荧光灯的主要发光材料。 从荧光灯的发光机制可见，荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。从荧光灯的发光机制可见

31、，荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。2020世纪世纪5050年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙，俗称卤粉。卤年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙，俗称卤粉。卤粉价格便宜，但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。粉价格便宜，但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。 1974 1974年，荷兰飞利蒲首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇（发红光，峰值波长为年，荷兰飞利蒲首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇（发红光，峰值波长为611nm611nm）、多

32、铝酸镁（发绿光，峰值波长为、多铝酸镁（发绿光，峰值波长为541nm541nm）和多铝酸镁钡（发蓝光，峰值波长为）和多铝酸镁钡（发蓝光，峰值波长为450nm450nm）按一定比例混合成三基色荧光粉（完整名称）按一定比例混合成三基色荧光粉（完整名称是稀土元素三基色荧光粉），它的发光效率高（平均光效在是稀土元素三基色荧光粉），它的发光效率高（平均光效在80lm/W80lm/W以上，约为白炽灯的以上，约为白炽灯的5 5倍），色温为倍），色温为2500K-6500K2500K-6500K，显色指数在，显色指数在8585左右，用它作荧光灯的原料可大大节省能源，这就是高效节能荧光灯的来由。可以说，稀土元素三

33、基色荧光粉的开发与应用是荧光左右，用它作荧光灯的原料可大大节省能源，这就是高效节能荧光灯的来由。可以说，稀土元素三基色荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个灯发展史上的一个(y )(y )重要里程碑。没有三基色荧光粉，就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的今天。但稀土元素重要里程碑。没有三基色荧光粉，就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的今天。但稀土元素三基色荧光粉也有其缺点，其最大缺点就是价格昂贵。三基色荧光粉也有其缺点，其最大缺点就是价格昂贵。 荧光灯点燃过程中，电子发射物质不断从电极飞溅出来，启动过程飞溅尤其激烈。当电极上的电子发射物质耗尽，或者电极上荧光灯点燃过程中，电子

34、发射物质不断从电极飞溅出来，启动过程飞溅尤其激烈。当电极上的电子发射物质耗尽，或者电极上剩余涂层不能继续发射电子，灯就无法继续燃点。荧光灯从开始使用至不能燃点为止的累计燃点小时数称为它的全寿命。剩余涂层不能继续发射电子，灯就无法继续燃点。荧光灯从开始使用至不能燃点为止的累计燃点小时数称为它的全寿命。在荧光灯启动时，电子发射物质损失很大，故启动越频繁在荧光灯启动时，电子发射物质损失很大，故启动越频繁, ,寿命越短。电源电压升高时寿命越短。电源电压升高时, ,灯的电流增大，因电极过热而加速电子灯的电流增大，因电极过热而加速电子发射物质蒸发，寿命缩短。电源电压降低时，电流减小，电极温度不足，启动困难

35、，促使电子发射物质溅散，荧光灯的寿命也将缩发射物质蒸发，寿命缩短。电源电压降低时，电流减小，电极温度不足，启动困难，促使电子发射物质溅散，荧光灯的寿命也将缩短。短。荧光灯使用过程中，由于荧光粉老化、玻璃管透明度降低、灯管两端发黑等原因，发射出的光通量逐渐下降。最初荧光灯使用过程中，由于荧光粉老化、玻璃管透明度降低、灯管两端发黑等原因，发射出的光通量逐渐下降。最初100100小时光小时光通量下降很快，以后趋于缓慢。从燃点通量下降很快，以后趋于缓慢。从燃点 100 100小时开始计算，至光通量下降到原来的小时开始计算，至光通量下降到原来的3030时的累计燃点小时数称为荧光灯的有效寿命时的累计燃点小

36、时数称为荧光灯的有效寿命。环境温度对灯的影响荧光灯的特性决定于管内汞蒸气压强。当玻管壁冷端温度为环境温度对灯的影响荧光灯的特性决定于管内汞蒸气压强。当玻管壁冷端温度为3838C C时时, ,荧光灯的荧光灯的功率和光通量达到最大值；温度过高或过低，功率和光通量都将下降。荧光灯的光色也受温度影响。一般功率和光通量达到最大值；温度过高或过低，功率和光通量都将下降。荧光灯的光色也受温度影响。一般来说，温度升高，光色向绿蓝色方向转移。来说，温度升高，光色向绿蓝色方向转移。荧光灯的启动特性受温度的影响尤其显著。在低温下，灯管内的惰性气体压强变化不大，但汞蒸气压荧光灯的启动特性受温度的影响尤其显著。在低温下

37、，灯管内的惰性气体压强变化不大，但汞蒸气压强却急剧下降，启动非常困难。荧光灯主要是一种室内照明光源，室外使用时则要在灯具和电路上采取相强却急剧下降，启动非常困难。荧光灯主要是一种室内照明光源，室外使用时则要在灯具和电路上采取相应措施。应措施。 第11页/共27页第十二页，共27页。3.4 3.4 荧光灯的优缺点荧光灯的优缺点3.4.1 3.4.1 优点优点(yudin)(yudin)：3.4.2 3.4.2 缺点：缺点：1价格适中单价比LED、金卤灯、无极灯、冷阴极灯等光源便宜的多2明亮比白炽灯和卤素灯的亮度要高的多，光束角360，不会象LED灯那样有照明死角，非常适合做主照明光源使用3省电、

38、节能荧光灯的光效50-90lm/W，是白炽灯的5-10倍，因此100W才能达到的照明亮度，使用荧光灯只需10W就够了。4寿命长寿命一般5000-10000小时，是白炽灯的5-10倍5照明环境佳显色指数可达Ra85，6500K的色温与阳光光色相近，在这种光环境下人识别颜色是不会产生色差，非常适合餐厅、印刷厂使用6发热量小荧光灯发热量是灯功率20%以下，而白炽灯是90%，象酒店密集使用不会造成热聚集而需要开大空调，节约能源成本1含汞元素一支管径为36毫米的粗管径荧光灯含汞量为25-45毫克，我国每年的荧光灯产量约为8亿只，每年消耗的荧光灯数量为4亿多只，用汞量约为12吨。有害成分汞就会通过皮肤、呼

39、吸或食物进入人体，对人类健康产生极大危害。2附件多附件多，因此故障机会较多，维护不是太方便。用于调光时，镇流器更加复杂。3会发出紫外线对人的皮肤有伤害。4功率不能做得很大象一些体育场、户外大型广告牌需要大功率高亮度的光源，就无法胜任 5不能频繁开关不适合使用于走廊这种频繁开关的场合。第12页/共27页第十三页，共27页。3.4 3.4 荧光灯的类型荧光灯的类型(lixng)(lixng)3.4.1 PL-S 3.4.1 PL-S 单单U U插拔管插拔管根据灯头不同分为根据灯头不同分为(fn wi)2(fn wi)2针和针和4 4针，针，2G72G7为为4 4针，一般用于电子镇流器针，一般用于电

40、子镇流器G23G23为为2 2针，一般用于电感镇流器针，一般用于电感镇流器功率一般为功率一般为5W5W、7W7W、9W9W、11W11W灯管头部分灯管头部分U U型、型、型、型、H H型、平头型、平头3.4.2 PLC 2U3.4.2 PLC 2U插拔管插拔管按照灯头不同分为按照灯头不同分为2 2针和针和4 4针针G24d-1 2G24d-1 2针针 13W 13WG24d-2 2G24d-2 2针针 18W 18WG24d-3 2G24d-3 2针针 26W 26WG24Q-1 4G24Q-1 4针针 13W 13WG24Q-2 4G24Q-2 4针针 18W 18WG24Q-3 4G24Q

41、-3 4针针 26W 26W功率功率(gngl)(gngl)一般为：一般为：7W7W、10W10W、13W13W、18W18W、 26W 26W灯管头部有灯管头部有U U型、型、型、型、H H型型、平头、平头3.4.3 PLT 3U3.4.3 PLT 3U插拔管插拔管灯头一般有圆形和六角形的GX24q-1 4针 13WGX24q-2 4针 18WGX24q-3 4针 26W、32WGX24q-4 4针 42W功率一般为：13W、18W、26W、32W、 42W灯管头部有U型、型、H型、平头3.4.4 PL 3.4.4 PL 单单H H插拔管插拔管灯头为2G11，一般均为4针功率一般有：18W、

42、24W、36W、40W、 55W第13页/共27页第十四页，共27页。3.4 3.4 荧光灯的类型荧光灯的类型(lixng)(lixng)3.4.5 3.4.5 直管直管T4T4、T5T5灯头为灯头为G5G5、T8T8以上为以上为G13G13按灯管直径按灯管直径(zhjng)(zhjng)一般有一般有：T2T2、T4T4、T5T5、T8T8、T10T10、T12T12T T代表代表tubetube，表示管状。后面，表示管状。后面那个数字表示那个数字表示1/81/8英寸的倍数英寸的倍数。 T12 T12 直径直径(zhjng) 38.1 mm (zhjng) 38.1 mm T10 T10 直径

43、直径(zhjng) 31.8 mm (zhjng) 31.8 mm T8 T8 直径直径(zhjng) 25.4 mm (zhjng) 25.4 mm T5 T5 直径直径(zhjng) 16 mm (zhjng) 16 mm T4 T4 直径直径(zhjng) 12.7 mm (zhjng) 12.7 mm T2 T2 直径直径(zhjng) 6.4 mm (zhjng) 6.4 mm 3.4.6 2D3.4.6 2D灯管（灯管（TC-DDTC-DD）灯座分为灯座分为(fn wi)2(fn wi)2针和针和4 4针针GR8 2GR8 2针针 用电感镇流器用电感镇流器GR10q 4GR10q

44、4针针 用电子用电子/ /电感电感功率一般为：功率一般为：1010、16W16W、21W21W、28W28W、38W38W、55W55W16W16W、21W21W灯管相同灯管相同28W28W、38W38W灯管相同灯管相同3.4.7 2C3.4.7 2C双环管双环管按管径一般有T6、T8两种功率一般为：18W、38W、40W、55W、70W 3.4.8 2U3.4.8 2U排管排管（TC-LTC-L）灯头为2G10，一般均为4针功率一般有：18W、24W、36W、40W、55W3.4.9 3.4.9 环形灯管环形灯管灯头为GR10q，一般均为4针按灯管直径一般有：T2、T4、T5、T6、T8、T

45、10、T12这种灯管的功率比较多，最大可做到70W第14页/共27页第十五页，共27页。3.4 3.4 荧光灯的类型荧光灯的类型(lixng)(lixng)3.4.10 2H3.4.10 2H插拔管插拔管最常用最常用(chn yn)(chn yn)的为的为27W27W，常用，常用(chn yn)(chn yn)于台灯中于台灯中3.4.11 3.4.11 显微镜灯管）显微镜灯管）管径一般管径一般(ybn)(ybn)为为T2T2、T4T4，适用于显微镜，适用于显微镜中中3.4.12 3.4.12 螺旋型节能灯螺旋型节能灯第15页/共27页第十六页，共27页。4.0 LED发光原理发光原理 LED（

46、Light Emitting Diode1），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。把电转化为光。 LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边型半导体，在这边(zh

47、 bin)主要是电子，中间通常是主要是电子，中间通常是1至至5个周期的个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。发光的原理。 灯头是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在灯头是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在一起。一起。第16页/共27页第十七页，共27页。4.1 LED4.1 LED光源的发展史光源的发展史 190

48、7 1907年年Henry Joseph Round Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于(ziy)(ziy)碳碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期Bernhard GuddenBernhard Gudden和和Robert Wichard Robert Wichard 在德国用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发在德国用从锌硫化物与铜中提炼的的黄

49、磷发光。再一次因发光暗淡而停止。光。再一次因发光暗淡而停止。 1936 1936年年,George Destiau,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光电致发光”这个术语。这个术语。 二二十世纪十世纪5050年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,LED,并于并于6060年代面世。据说在早期的试验中，年代面世。据说在早期的试

50、验中，LEDLED需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用LEDLED仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。应与光电领域。 60 60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LEDLED。磷化镓的改变使得。磷化镓的改变使得LEDLED更高效、发出的红光更亮，甚至产生更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。出橙色的光。 到到7070年代中期，磷

51、化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LEDLED采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LEDLED。尽管它不如欧洲的。尽管它不如欧洲的LEDLED高效。但在高效。但在7070年代末，它能发出纯绿色的光。年代末，它能发出纯绿色的光。 80 80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LEDLED的诞生，

52、先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到2020世纪世纪9090年代早期，采年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LEDLED。 第一个有历史意义的蓝光第一个有历史意义的蓝光LEDLED也出现在也出现在9090年代早期。，再一次利用金钢砂年代早期。，再一次利用金钢砂早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光以前的黄光LEDLED一样光源暗淡。一样光源暗淡。 90 90年代中期，出现了超亮度的氮化镓年代中期，出现了超

53、亮度的氮化镓LEDLED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓LedLed。 超亮度蓝光蕊片是白光超亮度蓝光蕊片是白光LEDLED的核心，在这个的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LEDLED市场市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。 白炽灯自发明以来已有白炽灯自发明以

54、来已有150150年历史年历史, ,而白光而白光LEDLED灯泡生产才几年。目前在市场上已有白光灯泡生产才几年。目前在市场上已有白光LEDLED的手电筒、在矿上有白光的手电筒、在矿上有白光LEDLED的矿灯的矿灯, ,不仅亮度好不仅亮度好, ,而而且节电。家用白光且节电。家用白光LEDLED灯泡目前还没有上市灯泡目前还没有上市, ,而且目前只能生产小功率的灯泡而且目前只能生产小功率的灯泡, ,在亮度方面还不如节能荧光灯亮在亮度方面还不如节能荧光灯亮, ,且价位还较高且价位还较高, ,普通家庭还难以接受普通家庭还难以接受。 随着半导体材料及工艺技术的进步随着半导体材料及工艺技术的进步, ,生产量

55、的增加生产量的增加, ,笔者认为可能还需笔者认为可能还需3 35 5年时间年时间,LED,LED照明灯的性能会进一步地提高照明灯的性能会进一步地提高, ,价格也会不断地下降价格也会不断地下降, ,它它将逐步地进入千家万户将逐步地进入千家万户, ,给您带来节电、明亮的新的光源。给您带来节电、明亮的新的光源。 第17页/共27页第十八页，共27页。 LED是由电流驱动的器件，其亮度与正向电流呈比例关系（见下图），与正向电压(diny)没有直接关系。此图是1-3W的LED的曲线图，X轴坐标是正向电流，Y轴坐标是LED的亮度，从图中可以看出，当正向电流为350mA时，LED亮度为100%，当正向电流提

56、高1倍700mA时，亮度为175%左右，并不是等比例增大的。第18页/共27页第十九页，共27页。 有两种方法可以控制正向电流。第一种方法是采用LED V-I曲线来确定产生预期正向电流所需要向LED施加的电压。此方法有多项不足之处。LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化。由下图可以看出,如果LED正向电压为，则LED的电流为150mA。如果电压变为，LED的电流为350mA。这是温度或制造变化引起的特定压变，那么正向电流则降低到14mA。正向电压变化会导致正向电流变化达130。 这个比较难理解，我举例说明：我们知道1W的LED在正向电流为350mA时，亮度是100%。也就是说要想这个

57、LED达到100%亮度，正向电流须为350mA。 我们知道LED亮度只与正向电流有关系，与正向电压没有直接联系。如果我们通过恒压LED驱动器驱动LED，就必须利用这个V-I曲线。从图中可以看出当正向电压为左右时，LED的正向电流为350mA，那么LED驱动器驱动在这个LED上的电压就必须为。然而，这个V-I曲线图只对应某一颗LED，同样的规格的LED，它们的V-I曲线都略有不同。有的对应电流为350mA，有的对应电流则为300mA或400mA。也就是说如果使用恒压LED驱动器，那么加载在LED上的电压都是一样的。而这些LED所产生的正向电流却各不相同，由LED亮度与正向电流的曲线图可以看出，L

58、ED将表现的亮度会各不相同。有的发出100%光，有的则不行。第二种方法、也是首选的LED电流调整方法是利用恒流电源来驱动LED。恒流电源可消除(xioch)正向电压变化所导致的电流变化。因此可产生恒定的LED亮度，无论正向电流如何变化。第19页/共27页第二十页，共27页。4.4 LED4.4 LED光源的散热光源的散热 由于由于LED LED 的光电转换效率极差，大约只有的光电转换效率极差，大约只有15%15%至至20%20%左右电能转为光输出，其余均转换成为热能，因此，当大量使用左右电能转为光输出，其余均转换成为热能，因此，当大量使用LED LED 于一块模组，这些极于一块模组，这些极差的

59、转换效率将造成散热处理差的转换效率将造成散热处理(chl)(chl)的大问题。其问题点为：的大问题。其问题点为：1. 1. 这些热将造成这些热将造成LED LED 模组的温度上升，当温模组的温度上升，当温 度升高度升高: :A A、 工作电流减少（如图一）工作电流减少（如图一）B B、 光强减少（如图二）光强减少（如图二）2. 2. 这些热将影响这些热将影响LED LED 驱动器的效率、损害磁性驱动器的效率、损害磁性 元件及输出电容器等的寿命，使元件及输出电容器等的寿命，使LED LED 驱动器驱动器 的可靠度降低。的可靠度降低。3. 3. 这些热将严重降低这些热将严重降低LED LED 的寿命，加速的寿命，加速LED LED 的的 光衰。光衰。 第20页/共27页第二十一页，共27页。第21页/共27页第二十二页，共27页。第22页/共27页第二十三页，共27页。4.7 LED4.7 LED光源的优缺点光源的优缺点4.7.1 4.7.1 优点优点(yudin)(yudin)：4.7.2 4.7.2 缺点：缺点：1省电、节能LED光效30-50lm/W，是白炽灯的3-5倍，使用5