照明系统、灯具设计、工业设计

1、制制 作作 人：刁有彬人：刁有彬指导老师：赵新军指导老师：赵新军电灯的出现电灯的出现 在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是蜡烛、煤油灯或煤气灯。这种灯有浓烈的黑烟并且要经常添加燃料，擦洗灯罩，因而很不方便。更严重的是，这种灯很容易引起火灾，酿成大祸。技术系统进化法则技术系统进化法则 爱迪生1879年以碳丝造灯泡，成功维持13个小时。 到了1880年，他造出的炭化竹丝灯泡曾成功在实验室维持1200小时。 18世纪60年代由英国兴起的产业革命使工厂进入了连续加工，批量生产的时代，夜间照明成了重要问题。 电的发展需求 1801年，英国化学家戴维将铂丝通电发光。 他在1810年亦发明了电烛，利用两

2、根碳棒之间的电弧照明。 1854年亨利戈培尔使用一根炭化的竹丝，放在真空的玻璃瓶下通电发光。 他的发明今天看来是首个有实际效用的白炽灯。他当时试验的灯泡已可维持400小时，但是并没有及时申请设计专利。 发明电灯的历史发明电灯的历史 1878年，英国人约瑟夫威尔森斯旺以真空下用碳丝通电的灯泡得到英国的专利，并开始在英国建立公司，在各家庭安装电灯。 1874年，加拿大的两名电气技师申请了一项电灯专利。他们在玻璃泡之下充入氦气，以通电的碳杆发光。但是他们无足够财力继发展这发明，于是在1875年把专利卖给爱迪生。 爱迪生购下专利后，尝试改良使用的灯丝。1879年他改以碳丝造灯泡，成功维持13个小时。到

3、了1880年，他造出的炭化竹丝灯泡曾成功在实验室维持1200小时。但是在英国，斯旺控告爱迪生侵犯专利，并且获得胜诉。后来斯旺把他的权益及专利都卖给了爱迪生。在美国，爱迪生的专利亦被挑战。美国专利局曾判决他的发明已有前科，属于无效。最后经过多年的官司，爱迪生才取得碳丝白炽灯的专利权。 发明电灯的历史发明电灯的历史白炽灯高压汞灯荧光灯卤素灯高压钠灯发光二极管微波硫灯电灯新技术的发展电灯新技术的发展1879年1934年1938年1959年1961年1962年1990年低压钠灯1930年原子能光源未来仿生光源未来普通白炽灯，卤钨灯普通白炽灯，卤钨灯高气压放电灯：高压汞灯，高压钠灯，金属卤化物灯高气压放

4、电灯：高压汞灯，高压钠灯，金属卤化物灯低气压放电灯：低压钠灯，荧光灯低气压放电灯：低压钠灯，荧光灯场致发光板，发光二极管场致发光板，发光二极管电灯的分类（发光原理）电灯的分类（发光原理） 1879年，美国的T.A.爱迪生制成了碳化纤维碳化纤维（即碳丝）白炽灯，率先将电光源送入家庭。碳化纤维（即碳丝）白炽灯，率先将电光源送入家庭。 1907年，A.贾斯脱发明拉制钨钨丝丝，制成钨丝白炽灯。 随后不久，美国的I.朗缪尔发明螺旋钨丝，并在玻壳内充入惰性气充入惰性气体氮体氮,以抑制钨丝的蒸发; 1915年发展到充入氩氮混合气氩氮混合气。 1912年，日本的三浦顺一为使灯丝和气体的接触面尽量减小,将钨丝从

5、单螺旋发展成双螺旋双螺旋,发光效率有很大提高。 1935年，法国的A.克洛德在灯泡内充入氪气、氙气氪气、氙气，进一步提高了发光效率。 白炽灯的发展史是提高灯泡发光效率的历史。白炽灯白炽灯白炽灯发展史白炽灯发展史爱迪生发明电灯爱迪生发明电灯列举法爱迪生发明电灯爱迪生发明电灯白炽灯白炽灯TRIZ理论应用理论应用应用应用TRIZ理论理论发明创造原理发明创造原理同质性电灯丝由碳丝到钨丝的改进惰性环境灯泡充入氮气，后来充氩氮混合气，后来充氪气，氙气抑制钨丝蒸发，提高寿命。一维变多维发明螺旋钨丝，后来由单螺旋发展到多螺旋，提高发光效率白炽灯进入衰退期白炽灯进入衰退期高压汞灯高压汞灯高压汞灯发展史高压汞灯发

6、展史 1906年研制成汞蒸气压约为0.1MPa的高压汞灯。 30年代初，高压汞灯在以下几个方面获得发展：引进激活电极代替液汞电极；掌握金属丝和硬质玻璃或金属箔和石英玻璃的真空封接工艺；选择适当的汞量使之在灯充分燃点后全部蒸发，改进了灯的启动性能和稳定性。 40年代高压汞灯进入实用阶段。 50年代后采用了适合高压汞灯所发射的、以 365nm长波紫外线为主并补充红色光谱的荧光粉。 1965年采用稀土荧光粉，大幅度提高了显色性和发光效率。高压汞灯的发展为高强度气体放电灯奠定了技术基础。 80年代，世界上高压汞灯的年产量约3000万支。 中国于60年代试成高压汞灯,1987年年产量已超过550万支。紫

7、外线高压汞灯黑光高压汞灯荧光高压汞灯反射型高压汞灯明泡高压汞灯霓虹灯霓虹灯霓虹灯介绍霓虹灯介绍 霓虹灯自1910年问世以来，历经百年不衰。它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。金属卤化物灯金属卤化物灯金属卤化物灯发展史金属卤化物灯发展史 1911年，施泰因梅茨

8、发现，在汞放电灯中加进各种金属碘化物时，放电电弧中就会产生这些金属的光谱。但是，当时的放电管温度受玻璃软化点的限制，其光谱强度微弱。 1953年，制成放电中采用碘化钍、不需要电极的微波激发石英发光灯，它产生亮白色的钍发射谱线。 50年代末，为了改进高压汞灯的光色，进行了在汞电弧管内充入各种金属及金属卤化物的试验。 1961年，第一支金属卤化年，第一支金属卤化物灯问世，物灯问世，灯内的发光物质不再是汞，而是金属卤化物（钠、铊、铟的碘化物）。 金属卤化物灯得到进一步研究和发展。 荧光灯荧光灯荧光灯发展史荧光灯发展史 从1938年飞利浦研发出世界上第一支荧光灯开始，飞利浦照明的革新技术贯穿了荧光灯的

9、发展史，不断推动荧光灯技术的升级。 1995年，飞利浦推出了超低汞含量的T8三基色荧光灯管系列，不仅光效比普通荧光灯高出10%，寿命超长达15000小时，而且汞含量低，在生产过程中产生的有害物质少，采用了可回收技术和材料，是优质的绿色照明产品。 1995年，飞利浦还研发出了全新的T5 master系列，尺寸更加纤细而光效更高，由于汞的使用量更少而更加环保。 2007年，飞利浦推出了T5“如易”一体式支架灯，T5一体式支架灯集T5光源、专用高频电子镇流器和易于安装的支架为一体，不仅节能高效而且安全可靠便捷，为一体化照明产品树立了新的高度。 管型荧光灯紧凑型荧光灯环形荧光灯荧光灯荧光灯TRIZ理论

10、应用理论应用应用应用TRIZ理论理论发明创造原理发明创造原理抛弃与再生利用低压汞蒸气放电产生的紫外线激发涂在灯管内壁的荧光粉而发光 现在荧光灯逐渐代替白炽灯。物理化学状态变化组合T5“如易”一体式支架灯高压钠灯高压钠灯高压钠灯简介高压钠灯简介 高压钠灯使用时发出金白色光白色光，具有发光效率发光效率高、耗电少、寿命长、透高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫雾能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。低压钠灯低压钠灯低压钠灯介绍低压钠灯介绍

11、 低压钠灯是利用低压利用低压钠蒸气放电发光钠蒸气放电发光的电光源，在它的玻璃外壳内涂以红外线反射膜，是光衰较小和发光效率最高的电光源。低压钠灯发出的是单色黄光，用于对光色没有要求的场所，但它的“透雾性透雾性”表现得非常出色，特别适合于高速公路、交通道路、市政道路、公圆、庭院照明，能使人清晰地看到色差比较小的物体。低压钠低压钠灯也是替代高压汞灯灯也是替代高压汞灯节约用电的一种高效灯种，应用场所也在不断扩大。卤钨灯卤钨灯 1959年人们发现了卤钨循年人们发现了卤钨循环原理后制造出卤钨灯环原理后制造出卤钨灯，它给热辐射光源注入了新的活力，这类灯体积小，光维持率达到95%以上，光效和寿命均明显地优于白

12、炽灯。 近年来，人们已生产出可直接应用于电网电压220V或110V的卤钨灯，其尺寸可小到454mm，具有灯丝稳定性和抗震性都优异的特性。 近年来又推出多种节能卤近年来又推出多种节能卤钨灯新品种，钨灯新品种，如在石英泡壳上采用涂敷TiO2 / SiO2红外反射层技术（IRC）制成JD型和JDR型新颖卤钨灯，通过让可见光透过，而将红外线反射回灯丝的过程，使灯的光效有30%-45%的提高，寿命达寿命达3000h。卤钨灯发展史卤钨灯发展史卤钨灯卤钨灯TRIZ理论应用理论应用应用应用TRIZ理论理论发明创造原理发明创造原理抽取（分离）在石英泡壳上采用涂敷TiO2 / SiO2红外反射层技术（IRC）制成

13、JD型和JDR型新颖卤钨灯，通过让可见光透过，而将红外线反射回灯丝的过程，使灯的光效有30%-45%的提高，寿命达3000h。1959年人们发现了卤钨循环原理后制造出卤钨灯。复合材料卤钨灯的应用卤钨灯的应用led灯灯LED灯介绍灯介绍 第一个商用二极管产生于 1960 年年。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumi

14、leds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽汽车信号灯也是车信号灯也是LED光源应用的光源应用的重要领域重要领域。 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发年发白光的白光的LED开发成功开发成功。无极灯无极灯无极灯介绍无极灯介绍 无极灯属于第四代照明产品，无灯丝，无电极，是无电极气体放电荧光灯的简称。与节能灯、金卤灯、高压钠灯等传统光源相比，具有显著的优越性。无电极荧光灯系统是基于电磁感应电磁感应的原理，使等离子体与电路磁力线耦合，利用套在灯管外面的一对铁芯在灯管内形成感应电流，而不像普通荧光灯一样，利用电极将外部的电能转化为灯内

15、部工作所需要的能量。电磁感应灯是综合应用光学、功率电子学、等离子体学、磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的高新技术产品，是一种高光效、高光效、长寿命、高显色性，代表照明长寿命、高显色性，代表照明技术未来发展方向的新型光源技术未来发展方向的新型光源。微波硫灯微波硫灯微波硫灯介绍微波硫灯介绍微波硫灯 微波硫灯（也称硫灯），是一种高效全光谱无极灯， 利用2450MHz的微波辐射来激发石英泡壳内的发光物质硫，使它产生连续光谱，用于照明。 该技术最早出现在1990年代，但直到2005年微波硫灯才开始商业应用。 未来灯具发展趋势仿生创新法仿生创新法照明系统应用照明系统应用TRIZ理论理论应用应用TRIZ理论理论发明创造发明创造原理原理改变颜色电灯泡加上很薄的橡胶层能耐高压 霓虹灯，路灯柔性外壳或薄膜反馈常用作做反馈信号灯 动态化霓虹灯，路灯曲面化灯泡的外形 中介物、合并、普遍性玻璃灯泡、整流器还应用到的TRIZ理论：现代灯分类现代灯分类照明灯装饰灯警示灯特殊功能的灯电灯、日光灯、油灯、铜灯、铁灯、马灯、壁灯、路灯霓虹灯、花灯、灯笼、走马灯、卡通灯、宫灯航标灯、红绿灯、警灯无影灯、探照灯