灯光照明的分类(2)

1、灯光照明的分类：按灯具的散光方式，照明灯分为以下五大类：一、 直接照明：光源的全部或90%以上直接投射到被照物体上。特点是亮度大，给人以明亮、紧凑的感觉。二、 半直接照明：光源的60%90%直接投射到被照物体上，其中10%40%经反射后再投射到被物体上。它的亮度仍然较大，但比直接照明柔和。三、 间接照明：光源到被照物体上。光量弱，光线柔和，无眩光和明显阴影，具有安祥、平和的气氛。四、 半间接照明：光源60%以上的光经过反射后照到被照物体上，只有少量光直接射向被照物体。五、 漫射照明：利用半透明磨砂玻璃罩、乳白罩或特制的格栅，使光线形成多方向的漫射，其光线柔和，有很好的艺术效果，适用于起居室、会

2、议室和一些大的厅、堂照明。 电光源按照其发光原理可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。白炽灯：白炽灯是历史最悠久的灯，应用极为广泛。它的发光原理基于真空或中性气体中的灯丝通过电流加热到白炽状态引起的热辐射发光现象。它的优点是结构简单、价格低廉、使用方便、显色性好；缺点是发热大、发光效率较低、使用寿命较短。应特别注意，如果电源电压增加5，灯的寿命将缩短50。1.1、普通白炽灯 灯泡中有钨丝并充有惰性气体。1.2、卤钨灯在白炽灯灯泡中充入含有卤族元素（碘化物）的惰性气体，利用卤钨循环原理来提高灯的发光效率和使用寿命。但其耐震性较差，应注意防震。1.3、荧光灯荧光灯家族包括普通日光灯和紧凑型荧光灯。

3、它的原理是利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励灯管内壁涂覆的荧光粉，使之发出大量的可见光。1.4、普通荧光灯优点是发光效率要比白炽灯高得多，在使用寿命方面也优于白炽灯；缺点是荧光灯的显色性较差（光谱是断续的）特别是它的频闪效应，容易使人眼产生错觉，应采取措施消除频闪效应。另外，荧光灯需要启辉器和镇流器，使用比较复杂。1.5、紧凑型荧光灯发光原理与普通荧光灯相同，启辉器和镇流器功能是由内置于灯中的电子线路提供的灯的体积大大减小。紧凑型荧光灯可逐步替代白炽灯：其节电率高，15的紧凑型荧光灯亮度与75的白炽灯相当寿命长，平均寿命8000小时，最长达2000

4、0小时，白炽灯只有1000小时2000小时。标准的紧凑型荧光灯启动时间较长，如果启动次数频繁，会大大缩短其使用寿命。如果启动次数增加3倍，其寿命将会缩短50。感应型或无电极型荧光灯则能瞬时启动，并且开关次数不会影响其使用寿命（可长达100000小时）。1.6、放电灯通过两电极放电使密封在灯泡内的气体发光，所有此类灯需加装镇流器限制电弧。发射光谱与气体的成分和气压有关（气压越高，光谱成分越好）。这个家族包括低压钠灯、高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯等。1.7、发光二极管（LED）发光二极管（LED）的发光原理是利用电流流过半导体时发出的光线。LED应用领域广泛，最新的白或蓝高光效二极管主要用于信

5、号指示（如：交通灯、出口指示或应急照明）。一个发光二极管（LED）平均消耗的电流只有20mA，根据颜色的不同，电压降在1.74.6V之间。这些特性适用于低压电源供电，特别是电池供电的场合。如电源为市电需使用整流器将电源变换为发光二极管所需电源。发光二极管功耗低，可在极低的温度下工作，所以使用寿命特别长。需要高亮度照明的地方需很多发光二极管串联使用。当然，还有很多特殊应用场合使用的灯具，在此就不一一介绍了。2、各种灯的技术特性和使用范围比较2.1、主要技术特性3、不同灯具的电源介绍3.1、标准白炽灯和卤钨灯（1）直接启动，卤钨灯比标准白炽灯光聚度高；（2）在启动瞬间，由于冷灯丝的电阻小，启动冲击

6、电流峰值较大；（3）功率因数为1；（4）额定电流计算公式：InPnU3.2、荧光灯（1）串联一个镇流器（电感）限制电弧的强度；（2）需使用启辉器，其作用为预热灯丝，产生瞬间高电压启动灯管；（3）启辉器动作时（大约1秒），灯从电源吸收的电流约为额定电流的两倍；（4）功率因数较低：铁芯镇流器无功率因数补偿电容时cos0.6；铁芯镇流器带功率因数补偿电容时cos0.86；电子镇流器cos0.96；（5）额定电流计算公式：In（PballastPn）UXcos注：Pballast为镇流器损耗功率（6）电子镇流器的优点是：通过高频化提高灯效率，可以瞬间点灯，无频闪，无噪音，自身功耗小，体积小，重量轻，可

7、以实现调光等。3.3、放电灯（1）启动时间长，约为4分钟15分钟；（2）启动电流大，约为额定电流的1倍2倍；（3）其它特点与荧光灯相似，具体数据可参照灯具厂商的说明书。4、供电回路设计注意事项4.1、灯具的实际吸收电流设计时应首先考虑灯具的实际吸收电流，否则由于大电流通过会引起过载保护装置的频繁跳闸。进行电流计算时要考虑所有功耗元件，尤其是荧光灯类负载，不要忘记考虑镇流器的功率。对荧光灯类负载，若无特别注明，铁芯镇流器的功率应按灯具的25考虑；电子镇流器的功率应按灯具的510考虑。对白炽灯类负载，应注意电源电压为灯具额定电压的10，电流也相应增大。过电流保护的整定值应综合考虑回路的功率与功率因

8、数。4.2、启动时的过电流照明回路的控制和保护元件有继电器、可控硅开关、远控开关、接触器和断路器等。启动电流峰值与电源变压器的功率、电缆的长度、灯具的数量有关，瞬间的启动电流峰值会造成电磁式保护元件的触点熔焊，或使半导体固态开关损坏。限制控制和保护元件所控制灯的个数，向制造商查询详细的技术要求。表4所示为16A的控制和保护元件所能控制的荧光灯的个数。4.3、中性线过载由于带电子镇流器的荧光灯和电子类设备的大量使用，3次和3次整数倍的谐波会导致中性线过载。IEC60364章523-5-3中规定：如果电路中的谐波分量超过10，中性导体的截面积不应小于相线的截面积。另外，有必要提供带中性线保护的4极

9、断路器（不能用于系统中），并且相线和中性线应同时分断。4.4、对地泄漏电流由于电子镇流器对地分布电容引起的漏电流会引起保护装置的跳闸。因此，可使用抗此类泄漏电流干扰的剩余电流保护装置（可向施耐德电气公司查询）。4.5、过电压照明回路启动时会有瞬时的过电流，过电流过后会引起电网电压的波动。电网电压的波动会影响敏感性负载（微机、温度控制器等）的正确运行。应将敏感性负载的电源与照明回路分开。4.6、高频干扰高频发射、传导和辐射会干扰敏感性系统的运行。设计安装时应注意灯与镇流器应近距离安装。随着绿色照明概念的提出，新型的节能灯具不断出现。智能化工厂和住宅要求有既安全、舒适又方便的照明控制与管理。施耐德

10、电气公司推出了一系列产品来满足用户的需求，如抗干扰的C65系列漏电保护断路器、远程控制元件、时间管理元件等。相信随着科技的发展，未来的照明控制与管理将实现网络化、智能化以及节能环保。灯的具体分类一、白炽灯白炽灯是将电能转化为光能的，以提供照明的设备，其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。1、按灯丝分类：分单螺旋和双螺旋灯丝两种；2、按灯头分类：分螺口式和插口式两种；3、按气体分类：分真空和充气两

11、种；4、按玻璃壳分类：有透明型、磨砂型、乳白型、反射型和彩色型灯泡等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的灯泡多是螺口灯头，而吊灯常用的多是插口灯头。6、按技术分类，分钨丝灯（tungsten-filament）、卤钨灯(tungsten halogen)、石英卤素灯(quartz halogen)及红外线反射灯(infra-lamps，简称IR灯)。灯泡的型号和规格：型号是用来表示灯泡名称、规格的字母数字等符号，便于产品的设计、制造、销售、使用和试验及监定。灯泡型号一般由三部份组成：PZ220 - 60PZ表示普通照明灯泡，220表示额定电压220V伏，60表示额定功

12、率60W。灯头型号：插口式型号为大写字母B，螺口式灯头型号为大写字母E。白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极，尾部的密封部分组成。一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体，利用钨的熔点高的特点，将其制造成丝状，通入电流后，钨丝便发光，并有一部分电能转化为热能。在使用白炽灯时，注意不要去处接触灯泡，第一，灯泡表面温度很高，容易烫着手；第二，灯泡在工作时，钨丝在很高的温度下变软，如果晃动灯泡，容易使灯泡损坏。 做灯丝的材料要求具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。为了解决钨丝高温下挥发的问题，现在普遍的做法是向灯泡内充入碘等卤素，碘会在高温下和钨原子结合，并在高温

13、的钨丝上将碘化钨还原为钨，从而大大延长了灯泡的使用寿命。这也是现在很多灯泡简称碘钨灯的原因。卤素灯工作在高温下，很多电能白白的变成了热能，而没有转化为光能，因此，卤素灯发光效率低。卤素灯丝工作在密闭的玻璃球或者管内，外壳一旦破损，灯泡就牺牲了。白炽灯的显色性：白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质（钨）以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。（即显色性不高）在商场购衣物时很容易上当。白炽的寿命与功率：白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华（钨直接变成钨气）。所以，白炽灯的功率（瓦数）越大，寿命就越短。二、日光灯

14、日光灯主要由灯管、镇流器和启动器组成。灯管的两端各有一个灯丝，管中充有稀簿的氩和微量水银蒸气，管壁上涂着荧光粉。荧光粉的种类不同，发光的颜色也不一样。日光灯的整体电路如图1所示。图中，S为启辉器，M为灯管，L为镇流器。其工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开（即发热触点接触冷却触

15、点断开）。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。启辉器在电路中起开关作用，它由一个氖气放电管（玻璃泡）与一个电容（静触片和U形动触片）并联而成，电容的作用为消除对电源的电磁干扰并与镇流器形成振荡回路，增加启动脉冲电压幅度。放电管中一个电极用双金属片组成，利用氖泡放电加热

16、，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。电感镇流器是一个铁芯电感线圈，自感系数很大，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。日光灯正常发光后，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端

17、的电压低于电源电压。灯管两端发黑原因：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命。日光灯包括荧光灯、环型灯、直管型荧光灯、紧凑型荧光灯等。1、按灯管尺寸与功率分类：灯管长度从135.9-2374.9mm为12档；功率从4-125W共14档。功率划分为大功率和小功率两类：大功率灯管指65-125W，小功率灯管指4-40W之间；2、按灯管直径分类：灯管直径有T5、T8、T10、T12四种直径；3、按启动方式分类：有预热启动式和快速启动式两种预热启动式使用最广，而快速启动式不需启辉器，为直接启动灯；4

18、、按光色分类：日光色、冷白色、暖白色；5、按形状分类：分直管形和环形两种环形分为： U形、H形、双H形、球形、SL形、ZD形等、常用荧光灯的型号和规格，分YZ、YH、40、RR四部分，YZ表示直管形，YH表示环形灯管，40表示功率，RR表示荧光灯颜色，日光形RR，冷白色RL，暖白色RN，32表示外径。日光灯的优点： 1、光较率高，发光效率4050、lmW，而白炽灯316lmW，光线柔和；2、寿命长 (5000小时)；3、呈线面型发光体；4、温度较低(6500K)； 5、光源(色温)接近大阳光，色温高，带蓝色。日光灯的缺点： 1、费用较高；2、对环境影响大；(温度、湿度、电压等影响大) 3、有射

19、频干扰；4、线路较多，需辅助器件；5、寿命与开关次数有关；(开关次数多，寿命缩短)6、通电发光时间较长。三、节能灯节能灯又叫紧凑型荧光灯（国外简称CFL灯）节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，大约在1160K温度时，灯丝就开始发射电子（因为在灯丝上涂了一些电子粉），电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞，氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，发出253.7nm 的紫外线，紫外线激发荧光粉发光，由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右，比白炽灯工作温度2200K-2700K低很多，所以它的寿命也大提高，达到5000小时以上，由于它不存在白炽灯那样的电流热效应，荧光粉的能量

20、转换效率也很高，达到每瓦50流明以上。节能灯有U形、螺旋形、花瓣形等，功率从3瓦到40瓦不等。不同型号、不同规格、不同产地的节能灯价格相差很大。 在家居中，筒灯、吊灯、吸顶灯等灯具中一般都能安装节能灯。四、霓虹灯 霓虹灯是一种特殊的低气压冷阴极辉光放电发光的电光源，而不同于其它诸如荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯、水银灯、白炽灯等弧光灯。霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体，在高压电场下冷阴极辉光放电而发光。霓虹灯的光色是由充入惰性气体的光谱特性决定：光管型霓虹灯充入氖气，霓虹灯发红色光；荧光型霓虹灯充入氩气及汞，霓虹灯发蓝色、黄色等光，这两大类霓虹灯都是靠灯管内的工作气体原子受激辐射发光。与其

21、他电光源相比，霓虹灯具有以下特点： 1、高效率 霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。 2、温度低，使用不受气候限制 霓虹灯因其冷阴极特性，工作时灯管温度在60°C以下，所以能置于露天日晒雨淋或在水中工作。同样因其工作特性，霓虹灯光谱具有很强的穿透力，在雨天或雾天仍能保持较好的视觉效果。 3、低能耗 在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平页在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的

22、每米灯管耗电56瓦降到现在的每米灯管耗电12瓦。4、寿命长 霓虹灯在连续工作不断电的情况下，寿命达一万小时以上，这一优势是其他任何电光源都难以达到的。 5、制作灵活，色彩多样 霓虹灯是由玻璃管制成，经过烧制，玻璃管能弯曲成任意形状，具有极大的灵活性，通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、多种颜色的光。 6、动感强，效果佳，经济实用 霓虹灯画面由常亮的灯管及动态发光的扫描管组成，可设置为跳动式扫描，渐变式扫描、混色变色七种颜色扫描。扫描管由装有微电脑芯片编程的扫描机控制，扫描管按编好的程序亮或灭，组成一副副流动的画面，似天上彩虹、象人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入

23、胜，使人难以忘怀。因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济实用的广告形式。霓虹灯原理在密闭的玻璃管内，充有氖、氦、氩等气体，灯管两端装有两个金属电极，电极一般用铜材料制作，电极引线接入电源电路，配上一只高压变压器，将1015kV的电压加在电极上。由于管内的气体是由无数分子构成的，在正常状态下分子与原子呈中性。在高电压作用下，少量自由电子向阳极运动，气体分子的急剧游离激发电子加速运动，使管内气体导电，发出色彩的辉光（又称虹光）。霓虹灯原理的发光颜色与管内所用气体及灯管的颜色有关；霓虹灯原理如果在淡黄色管内装氖气就会发出金黄色的光，如果在无色透明管内装氖气就会发出黄白色的光。霓虹灯原理要产生不同

24、颜色的光，就要用许多不同颜色的灯管或向霓虹灯管内装入不同的气体。五、UV灯紫外线杀菌灯与日光灯、节能灯发光原理一样，灯管内的汞原子被激发产生汞的特征谱线。低压汞蒸气主要产生254nm和185nm紫外线。日光灯、节能灯灯管采用的是普通玻璃，紫外线不能透出来，被荧光粉吸收后发出可见光；而杀菌灯灯管则用透紫钱玻璃或石英玻璃生产。紫外线穿过玻管壁透射出来。紫外线杀菌灯(UV灯)，要在密闭管线中使用，不可对鱼、草、人进行照射。254nm波长的紫外线很易被生物体吸收，作用于生物体的遗传物质DNA，使DNA遭到破坏而导致细菌死亡。185nm波长紫外线与空气作用可产生有强氧化作用的臭氧，可有效地杀灭细菌。25

25、4nmUV灯只对循环经其照射管路的水体进行杀菌，对附生在滤材上有益细菌群落(EM菌)无影响。但在添加硝化细菌后一周内，避免使用UV灯，因为硝化细菌附着在滤材上需要一定时间。含185nm臭氧UV灯不能长期用于水族箱，只适用于开缸前的消毒。因其产生的臭氧，随水体循环，会杀灭滤材上的EM菌。紫外线可集中很高的强度在短时间内杀灭细菌和病毒。属于纯物理消毒方法，无二次污染。UV灯不必长开，每日或每周开半小时左右(视全缸水体完全循环时间长短而定)便可。六、LED灯LED（Light Emitting Diode），又称发光二级管，利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合

26、，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。LED其主要特点有效率高，光线质量好，光色纯，能耗小，寿命长可靠耐用，应用灵活，安全，响应时间短，绿色环保，控制灵活，抗震动，冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们日常生活中处处可见，家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、刹车灯、交通信号灯等。LED的发光原理发光二极管是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率就高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数m以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即124