照明工程第3章课件

1、第一节 照明电光源的分类及性能指标第二节 白炽灯第三节 卤钨灯第四节 荧光灯第五节 高强度气体放电灯第六节 低压钠灯第七节 场致发光灯和半导体灯第八节 照明电光源性能比较和选用第二章 照明电光源照明工程主要介绍:一、电光源的分类二、照明电光源的主要性能指标三、光源型号命名小 结第一节 照明电光源的分类及性能指标第二章1、分类电光源固体发光光源气体放电光源热辐射光源：白炽灯、卤钨灯电致发光光源：半导体灯（发光二极管）辉光放电光源：霓虹灯弧光放电光源低压：低压汞灯/钠灯高压：高压汞灯/钠灯、金卤灯一、电光源的分类（3-1）2-12、气体放电的伏安特性OC段：非自持放电,电流约在 106A以下具有负

2、的伏安特性 D点：着火点,可自持放电E点：稳定的自持放电点自持放电辉光放电弧光放电单独接电源时无法稳定工作 一、电光源的分类（3-2）2-1常用镇流器： 电感、节能型电感、电子 、电子调光 3、气体放电光源的电气附件1)镇流器功能：防止电流失控、保证放电灯在正常电特性下工作 一、电光源的分类（3-3）2-12)启辉器功能：预热灯的电极,并与串联的镇流器 一起产生脉冲电压使灯启动 3)补偿电容器功能：提高功率因数cos , 减少线路损耗1. 额定电压(V)光源及其附件组成的回路所需电源电压的额定值灯泡(灯管)的设计功率值2. 额定功率(W)二、照明电光源的主要性能指标（3-1）2-1灯泡(灯管)

3、额定工作时所发出的光通量(额定光通量)3. 光通量(lm)灯泡(灯管)在额定状态下消耗单位电功率所发出的光通量简称光效4. 发光效率(lm/W)两种定义形式新光源刚开始点燃时的光通量(初始光通量)新光源点燃100h以后的光通量保证电光源正常工作、经济运行光源能产生额定的光通量光源在额定电压下工作时所具有的有功功率值光源供电电压是额定的、电功率是额定的、且光源在使用的有效寿命期内累积点燃的小时数 5. 寿命(h)二、照明电光源的主要性能指标（3-2）2-1寿命的定义全寿命:从第1次点燃起到损坏止累计点燃的小时数平均寿命: 同一组光源试样从一同点燃起到50%损 坏止累计点燃的小时数有效寿命: 从点

4、燃起到光通量衰减为初始值的某一 百分数时累计点燃的小时数色表和显色性6. 颜色特性 (光色指标)取决于光源的光谱能量分布，用显色指数描述 取决于光源的色温分暖、中间、冷色7. 启(点)燃时间与再启(点)燃时间(min)启燃时间：从光源接通电源起到光通量达稳定值所需的时间再启燃时间：正常工作的光源熄灭后将其重新点燃所需的时间是指保证光通量额定值的损耗20%30%的时间闪烁 交流供电的光源点燃时,其光通量随电流的增减发生周期性明暗变化的现象 8. 闪烁与频闪效应频闪效应 在以一定频率变化的光线照射下,观察到的物体运动呈现静止或不同于实际运动状态的现象 消除频闪效应的方法 移相、使用电子镇流器二、照

5、明电光源的主要性能指标（3-3）2-11. 白炽光源的型号命名 2. 气体放电光源的型号命名 第1部分：字母，表征光源名称特征的汉语拼音首字母第2、3部分：数字，表征电光源的光电特性 第1部分：字母，表征光源名称特征的汉语拼音首字母第2部分：数字，表征电光源的光电特性注意： 型号的各部分应直接连写当相邻的两部分同为字母（数字）时，则需要用“”分开三、光源型号命名（1-1）2-1本节小结:一、电光源的分类：熟悉各类光源原理及常用光源二、照明电光源的主要性能指标：掌握含义三、光源型号命名：熟悉方法第一节 照明电光源的分类及性能指标第二章主要内容:一、构造特点二、主要类别三、光电参数及特性小 结第二

6、节 白炽灯第二章1. 灯丝白炽灯泡的发光体材料：钨丝 直径和长度：由灯泡的规格决定 形状：螺旋型(单螺旋、双螺旋、三螺旋) 2. 玻壳用透明玻璃吹制或压制成对称或不对称形状 表面处理：彩色、磨砂或乳白 在反光镜部位蒸镀反射铝层或介质膜反射面 一、构造特点（1-1）2-2减少气体热传导引起的热损，提高灯的发光效率多用于40W以上的充气灯泡中 采用彩色玻璃或在玻璃内壁/外壳敷涂上彩色涂层 避免由灯丝引起的眩光光利用率高、集光性好，能使光束定向发射3. 灯头 作用：固定灯泡、接通电源 种类：螺口式E 卡(插)口式B 聚焦式P 机械夹紧式 双金属插脚式 普通灯泡大功率灯泡体积大、功率大灯泡4. 灯内成

7、分 作用：防止钨丝蒸发，提高光效，延长寿命 氮气体：光效为11 lm/W(单螺旋) 氩氮混合气体：光效为12.5 lm/W(单)或13.5 lm/W(双螺旋) 特别强调发光效率时充氪气体：光效为15 lm/W(双螺旋)一、构造特点（1-1）2-2是灯的电连接和机械连接部分 光通分布或灯丝的位置有严格要求1. 普通照明用白炽灯 用于民用建筑(住宅、宾馆、餐厅、商店等场所) 2. 装饰用白炽灯 与建筑灯具相配，形成多种艺术风格(蜡烛形灯泡与节日彩泡) 3. 反射型灯泡 用于商店橱窗照明、物品展示照明等需要光线集中的场合 4. 局部照明灯泡(俗称低压灯泡) 用于便携式手提灯、机床照明灯等 二、主要类

8、别（1-1）2-21. 光电参数光 效：低，约为1015 lm/W（821.5 lm/W） 寿 命：低，平均寿命约为1000 h 启燃时间：短，瞬时启燃/再启燃 色 表：暖，约24002900 K（27003000K）显 色 性：好，Ra达99100（接近太阳光）2. 特性电压特性：端电压额定值寿命降低 端电压额定值光通量降低调光特性：可在0100%范围内即时连续均匀反复调光开关性能：开启瞬间产生很大的脉冲电流 但开关次数对寿命影响很小三、光电参数及特性（1-1）2-2本节小结:一、构造特点：灯丝、玻壳、灯头及灯内成分的作用二、主要类别：各类灯的特点及应用场所三、光电参数及特性：主要参数 电压

9、特性 调光特性 开关性能第二节 白炽灯第二章主要内容:一、卤钨循环二、卤钨灯的结构特点三、主要类型及其光电参数小 结第三节 卤钨灯第二章一、卤钨循环（1-1）1. 卤钨循环反应低温时产生化合反应高温时产生分解反应2. 卤钨循环过程 钨丝通电其温度蒸发钨钨朝泡壁方向扩散，并与卤素反应产生卤化钨卤化物扩散到灯丝周围并分解钨沉积在灯丝上，卤素再扩散到泡壁区参与下一轮循环2-33. 卤钨循环温度 钨和多种卤素成分生成无色卤化钨的玻壳温度范围不同碘钨灯：250600溴钨灯：20011001. 泡壳尺寸小，机械强度高 充分的卤钨循环反应要求玻壳温度高，因此灯内气体压强高 玻壳采用耐高温石英玻璃或低碱硬质玻

10、璃成本高2. 灯丝密且较长 要用支架托住灯丝，不致产生下垂 泡壳尺寸较小，机械强度高，一般为细管形或小球形 灯的体积缩小到同功率白炽灯的0.5%3%3. 灯管封接要求高 要采用高稳定性的钼箔作为导电体 二、卤钨灯的结构特点（1-1）2-31. 主要类型 双端管形卤钨灯市电型特点：发光体呈线状功率：1002000W应用：泛光照明单端卤钨灯市电型特点：点状或面状功率：75250W应用：影视/舞台/剧场照明 展示照明 台灯、落地灯 小型射灯 三、主要类型及其光电参数（1-1）2-3反射型卤钨灯低电压型 功率：5300W 应用：聚光、泛光和定向照明市电型：工作电压为100240V低电压型:工作电压有6

11、、12、36V 色温：27003200K 光效：1530lm/W 寿命：15002000h(双端)、10003500h(低电压冷光束)2. 光电参数 注意： 电压特性：与白炽灯相似，但电压变化色温变化明显 可调光性：调光范围大，但频繁调光时应注意灯的热学特 性，保证管壁温度处于黑化范围之上 寿命特性：影响寿命因素较多，从使用角度来说以震动为主 三、主要类型及光电参数（1-1）2-3本节小结:一、卤钨循环：原理二、卤钨灯的结构特点：尺寸、强度、封接三、主要类型及其光电参数：应用第三节 卤钨灯第二章主要内容:一、结构及工作原理二、主要类型三、参数及其工作特性小 结第四节 荧光灯第二章一、结构及工作

12、原理（1-1）1. 玻管2. 荧光粉3. 电极4. 汞和惰性气体形状：细长管型玻管长度：约每英尺10W管径：T12、T8、T5将紫外辐射转换成可见光发射电子汞：放电介质惰性气体：抑制电极上电子发射材料的蒸发与溅散 T代表1/8英寸(3.175mm)管径约为T后面的数乘3.175mm2-41. 直管型荧光灯 T12（管径38mm）T8（管径25mm）T5（管径16mm）二、主要类型（1-1）2-42. 环形荧光灯 分体式环形荧光灯 一体化环形荧光灯 二、主要类型（1-1）2-42. 紧凑型荧光灯 一体化紧凑型荧光灯 插拔式紧凑型荧光灯 二、主要类型（1-1）2-41. 灯管电压和灯管功率 灯管电

13、压：工作电流在灯管上产生的电压降灯管功率：灯管在额定电流下消耗的功率2. 颜色特性 荧光灯的颜色特性取决于荧光粉的配方 色温：常用三种标准白色 暖白光(2900K)、冷白光(4300K)、日光(6500K)Ra：卤粉(5070)、三基色(8085)、三基色多谱带(90)三、参数及工作特性（1-1）2-4 卤磷酸钙荧光粉 三基色荧光粉3. 光通量和发光效率 额定光通量指点燃100h后的输出光通量光效：一般在2782lm/W4. 寿命 平均寿命：30005000h（国产） 注意： 使用寿命与其启动的频繁程度有关 启动越频繁，使用寿命越短三、参数及工作特性（1-1）2-45. 电压特性 电压灯管电流

14、电极过 热电子发射物消耗寿命电压灯管电流电极温度需多次启动电子发射 物消耗寿命调光较困难6. 温湿度对灯性能的影响 温度的影响 温度变蒸气压强变光通量输出变影响光效 最佳点灯环境温度: 2035 湿度的影响 湿度过高(75%80%)会使灯具启动困难、缩短寿命 相对湿度在60%以下对荧光灯工作有利 7. 频闪效应 频闪效应较明显三、参数及工作特性（1-1）2-4本节小结:一、结构及工作原理：结构特点(电极、荧光粉) 工作原理(预热式)二、主要类型：直管式、环形、紧凑型三、参数及其工作特性 参数：功率、光效、颜色、寿命 工作特性：电压、温度、湿度、寿命、频闪 第四节 荧光灯第二章主要内容:一、荧光

15、高压汞灯二、金属卤化物灯三、高压钠灯小 结第五节 高强度气体放电灯(HID灯)第二章1. 结构2. 类型及应用灯头：一般为螺口灯头放电管：封装有主、辅电极 充有汞和氩气玻璃外壳：减少放电管的热量损失，且内壁涂有荧光粉以提高 光效或改善光色普通型：道路/广场照明 反射型：聚光/泛光照明 自镇流型：一般不用一、荧光高压汞灯（2-1）2-5主要用于室外照明 3. 基本性能 启燃时间： 48min，再启燃时间: 510min发光效率： 普通/反射型4060lm/W 自镇流型1230lm/W颜色特性：色温 50005400K，显色指数 3040有效寿命：普通/反射型 5000h，自镇流型 3000h电压

16、特性： 电压过低不启动/自熄 电压过高寿命降低一、荧光高压汞灯（2-2）2-51. 结构2. 主要类型及参数 与汞灯相似，但放电管内充有金属卤化物，以提高光效、改善光色 钠铊铟灯：80lm/W、5500K、Ra6070镝灯：75lm/W、色温接近日光、 Ra 90 钪钠灯：80lm/W、 Ra 6070 二、金属卤化物灯（1-1）2-53. 基本性能 启燃时间：415min ，再启燃时间：10min左右 电压特性：电压变化10%色温将降低500K或升高1000K 电压突降自熄 1. 结构2. 主要类型 与汞灯相似，但属于高压钠蒸气放电光源普通：色温20002100K，显色指数约2025 光效约

17、90150lm/W,平均寿命约28500 h 改显：色温约23002500K,显色指数约60左右 高显：色温约25003000K,显色指数约80左右三、高压钠灯（1-1）2-53. 基本特性 启燃时间: 48min ,再启燃时间: 1015min 电源电压变化主要影响光通量输出和灯的稳定工作 本节小结:一、荧光高压汞灯二、金属卤化物灯三、高压钠灯特点和应用第五节 高强度气体放电灯(HID灯)第二章主要内容:一、结构二、特点及应用小 结第六节 低压钠灯第二章1. 放电管直径约1418mm的U形管2. 电极封装在U形放电管的两端，多为三螺旋钨丝电极3. 外管抽真空，内壁涂上透明红外线反射膜，以维持

18、放电管的温度 一、结构（1-1）2-61. 特点 发出的光主要是589nm和589.6nm两条谐振谱线色温很低(黄光),显色性很差,但光效很高(达150lm/W) 特别适用于铁路、高架路、隧道和交叉路口等能见度要求高而对显色性要求不高的场所的照明 2. 应用 二、特点及应用（1-1）2-6本节小结:低压钠灯的特点及应用第六节 低压钠灯第二章主要内容:一、场致发光灯二、半导体灯小 结第七节 场致发光灯和半导体灯第二章1. 构成 组合成平板状场致发光屏（EL）由玻璃板、透明导电膜、荧光粉层、高介电常数反射层、铝 箔等迭合而成2. 特点 光效：低于15 lm/W、寿命：超过5000 h耗电省、响应快

19、、发光条件要求不高、便于控制通过电极的分割使电源分开，做成图案与文字3. 应用 指示照明或飞机、轮船仪表的夜间显示 一、场致发光灯（1-1）2-71. 构成 P-N结：当PN结加正向偏压，电子和空穴克服PN结的势垒，分别迁入P层和N层，电子与空穴结合时其能量差以光子的形式释放出来2. 特点 体积小、重量轻、耗电省、寿命长、亮度高、响应快 3. 发展 20世纪60年代：0.1lm/W，红色光（650nm）20世纪70年代：1lm/W，颜色扩大到红色至绿黄色20世纪80年代：10lm/W20世纪90年代：红黄光、绿蓝光、白光二、半导体灯（3-1）2-74. 白色发光二极管与白炽灯泡的特性比较 结论

20、： 寿命长，达到白炽灯的10倍以上 光效较高，可以与白炽灯媲美 单只LED的光通量太小，若达到60W白炽灯的光通量 需1500只发光二极管组合在一起 价格昂贵灯种类光通量(lm)发光效率(lm/W)色温(K)显色指数(Ra)价格(美元)寿命(h)灯寿命一半时光衰白炽灯(普灯60W)9001528001001.36100090%白色LED(5mm)0.610600085110000(50%)75%二、半导体灯（3-2）2-75. 现状 作为照明光源，LED不具备替换白炽灯的可能性，但高效率、长寿命的LED发展成为普通照明光源已不是梦想6. 应用 显示器：图像与文字显示器，广泛用于广告行业指示灯：

21、各种电器的指示灯或双色、三色、多色指示器交通信号灯：18只LED组成一个12英寸、14W的交通信号灯标志灯景观照明灯：地埋灯、墙灯、草坪灯汽车灯：大功率发光二极管用于汽车的刹车/尾/转向灯二、半导体灯（3-3）2-7相当于加红/黄/绿色滤色片的140W白炽灯本节小结:半导体灯的特点、应用及发展前景第七节 场致发光灯和半导体灯第二章主要内容:一、电光源性能比较二、电光源的选用小 结第八节 照明电光源性能比较和选用第二章光源种类 光效(lm/W) 显色指数(Ra) 色温(K) 平均寿命(h) 普通照明白炽灯 1510028001000卤钨灯 25100300020005000 普通荧光灯 7070全系列 10000三基色荧光灯 938098 全系列 12000紧凑型荧光灯 6085全系列 8000高压汞灯 504533