光与光源的基本知识

光与光源的基本知识第一篇、有关光的常用术语●光通量Φ：光源在单位时间内发出的光量。单位：流明（lm）●光强I：光源在单位立体角中发出的光量。简言之就是在某一特定方向角内所发射的光量。单位：坎德拉（cd）

第二页，共34页。●照度E：单位面积上受到的光通量单位：勒克司（luxlx）●亮度（辉度）L：光源在某一方向上的单位投影面、单位立体角的光通量。也就是说，从某一方向看到的物体反射光线的强度。单位：坎德拉/米2（cd/m2）第三页，共34页。光源光通量（lm）光强（cd）照度（lux）亮度（cd/m2）眼睛第四页，共34页。●色温：当光源发出光的颜色与“黑体”在某一温度下的颜色相同时，这个温度称为该光源的色温。色温低，红黄光成分越高；色温高，蓝白色光成分多。单位：开尔文（K）暖色：＜3300K中间色3300K～5300K冷白色＞5300K第五页，共34页。●显色性显色指数Ra：光源对被照物体呈现其本身颜色的程度。也就是越接近日光，显色性越好。白炽灯显色指数为100。●光效：是指电能转化成光能的效率。单位：lm/W

第六页，共34页。表1-1各种光源的色温表1-2各种光源的光效和显色性第七页，共34页。第二篇、光源的基础知识1.光源的种类：常用光源主要有三大类——白炽灯、低气压放电灯、高强度放电灯。低高压气体放电灯又统称气体放电灯。电流通过灯丝使灯丝炽热发光的就是白炽灯，通过特殊电气装置，使灯内气体击穿放电而发光的光源叫气体放电灯。第八页，共34页。1.1白炽灯白炽灯PAR灯普通白炽灯泡石英卤素灯（卤钨灯）冷光（射）灯单端卤钨灯双端卤钨灯第九页，共34页。1.2低气压气体放电灯荧光灯类直管日光灯环型荧光灯紧凑型节能灯第十页，共34页。1.3高强度气体放电灯高强度气体放电灯（HID灯）水银灯（高压汞灯）金属卤化物灯（金卤灯）高压钠灯普通高压钠灯高显色高压钠灯普通金属卤化物灯陶瓷内管金属卤化物灯第十一页，共34页。1.3高强度气体放电灯金属卤化物灯（金卤灯）普通金属卤化物灯陶瓷内管金属卤化物灯第十二页，共34页。2.光源的性能和参数2.1白炽灯光输出特性白炽灯一般发光效率较低，在十几lm/W范围，光色为暖色调。色温在2700K--3000K之间。但显色性好，为100，接近日光。白炽光源的流明维持性能较好，主要与光源质量有关，如钨丝蒸发，泡壁发黑等。第十三页，共34页。

2.1.2电气性能.一般为直接电源供电，卤钨灯有的需加变压器装置。不需要镇流器、启动器等装置，能瞬时启动，受环境温度影响小。一般白炽光源发热量较大。灯泡功率一般在1000W以内，更以小功率为主。第十四页，共34页。寿命

白炽灯寿命短，一般不超过3000小时。影响灯泡寿命的主要是灯丝的蒸发。

外观特性

白炽灯多为点光源，体积紧凑。第十五页，共34页。2.2低气压放电灯（荧光灯）荧光灯分普通荧光灯和三基色荧光灯光输出特性荧光灯发光效率高，可达到数十lm/W，有的可达到80lm/W。光色范围大，可根据要求调整生产。显色性普通荧光灯约在70以下，但三基色光源显色性得到改善。可达到90以上。三基色荧光灯的光通维持率较普通荧光灯有很大提高。第十六页，共34页。

2.2.2电气性能.荧光灯的点灯离不开镇流装置和启动装置。有普通铁芯（电感）镇流器和电子镇流器两类。电感镇流器启动需借助启辉器，而电子式则可实现瞬时启动。荧光灯启动、工作对温度有要求一般在20℃-30℃为最佳，在低于-20℃时会发生启动困难。荧光灯发热量较小，功率一般在100W以内。第十七页，共34页。寿命荧光灯寿命较白炽灯寿命有很大提高，一般超过8000小时。影响灯管寿命的主要是阴极的寿命（全寿命、有效寿命）。

外观特性

荧光灯多为线光源，呈管状。第十八页，共34页。2.3高强度气体放电灯（HID灯）HID灯主要有金属卤化物灯、高压钠灯、高压汞灯三种类型

第十九页，共34页。光输出特性HID灯发光效率高，可达到100lm/W以上。钠灯的效率最高，汞灯光效最低（约50lm/W）。在光色方面，钠灯色温最低（约2000K），汞灯色温最高（约5800K），而金卤灯光色范围最广（3000K～6000K）。其中钠灯的显色性最差（＞20），汞灯其次（≥40），金卤灯最好（65以上）。三种光源中，金卤灯光衰退最大，汞灯次之，钠灯的衰退率最低。第二十页，共34页。

2.3.2电气性能.HID灯的点灯同样离不开镇流装置和启动装置，我们把这种装置叫镇流器和触发器。HID灯的启动较为困难，特别是它的再启动性很差同时，在低于-20℃时会发生启动困难。HID灯的特点就是亮度强，功大高，发热量大。第二十一页，共34页。寿命HID灯寿命也很长，一般超过8000小时，有的甚至达到12000小时。而且灯泡工作环境（供电质量、点灯位置等）对光源寿命也有影响。外观特性

HID灯多为点光源，高功率的光源体积较大。第二十二页，共34页。

2.4关于光源的重要参数及特性光输出有关的参数

*光通量、光效*色温、显色性*光通维持率第二十三页，共34页。

2.4.2电气性能.

*启动性能：a）启动快慢b）再启动特性*点灯线路*可调光性*发热量

第二十四页，共34页。

寿命*光源全寿命、有效寿命*影响光源寿命的因素：a）供电电源的供电质量b）点灯方向c）开关频度

第二十五页，共34页。外观特性

*灯头*外形尺寸*发光中心点第二十六页，共34页。2.5各种光源的参数性能一览表（表1-3）

第二十七页，共34页。2.6各种光源的优缺点

名称优点缺点白炽灯价廉一点就亮显色性好光效低寿命短荧光灯光效较高寿命较长光线柔和1.价格贵2.须带镇流器、起辉器金卤灯光效高寿命长显色性好须带镇流器、触发器再次启动能力差电源要求高钠灯光效最高寿命最长启动性能好须带镇流器、触发器显色性差第二十八页，共34页。

2.7各种光源的优点以及使用场所白炽灯的特点及应用范围特点：光谱连续，显色性好，Ra=100有高度集光性，便于再分配，易于控光，也易于作装饰灯开关次数对寿命影响小；不需附件，瞬时点燃，使用方便价格便宜光效率为15-20lm/W，效率较低，同时寿命较低应用范围：光色宜人，可在室内创造轻松、亲切、温暖的气氛，适用于饭店、客房、住宅、餐厅照明功率小，体积小，无附件，易于作控光艺术照明和装饰照明便于调光，用于舞台、舞厅、俱乐部、饭店、餐厅等需要调光的场所；需要灯频繁开关的场所，如走廊、楼梯间、厕所、工作台、车间局部照明用于显色性要求较高的场所，如商店、医院（临床诊断场所）、餐厅及进行彩色印刷、调色、绘画、印染等的场所可瞬时点燃，适用于应急照明因电磁波干扰不允许使用气体放电灯的场所因频闪影响视觉效果的场所第二十九页，共34页。卤钨灯的应用范围应用范围：用于博物馆、纪念馆等展品照明用于商店贵重物品、工艺品的展示照明用于商场和百货公司橱商、柜台、货贺的定向照明用于饭店、宾馆等处走廊、电梯照明用于住宅室内装饰照明用于检验物品时高显色、高照度照明第三十页，共34页。荧光灯的特点及应用范围特点：发光效率高，是白炽灯的三倍，节能效果显著；显色性较好，Ra为70-80，高显色荧光灯可达98；涂有不同荧光粉的灯管可以制成不同颜色或不同光色的荧光灯表面亮度低，眩光程度较轻；光输出受环境温度影响较明显，高温和低温环境都不适用开关次数影响灯管寿命，不适于频繁启动的场所应用范围：适用于粗细视觉工作场所、长时间连续工作的场所（如仪表电器装配、试验室、印刷车间、缝纫车间、表面处理车间等）以及办公楼、教室、医院、商店、设计室、制图室、阅览室、住宅等场所；需要正确识别色彩的场所，如化学试验室、表面处理检验处、柜台等日光色荧光灯适用于无天然采光场所的照明，如主控室照明、地铁车站照明等；适用于悬挂高度为4M以下的场所。第三十一页，共34页。高压钠灯特点及应用范围特点：高压钠灯发光效率高，达55-120lm/W，节能效果显著；高压钠灯的灯光透雾性好，灯泡寿命长，达16000-24000小时高压钠灯缺点是光色偏黄和显色性差（Ra为23-25），电源电压变化时，光通变化较大，不适于室内照明适宜场所：广泛用于道路、广场、铁路、港口、工矿、隧道等场所的室外照明，室内照明仅用在对显色性没有要求的仓库等处广泛用于夜景照明工程、庭院照明等。第三十二页，共34页。金属卤化物灯的特点及应用范围

特点：发光效率较高（50-80lm/W），为日光色，显色指数较好（Ra为60-80），可满足对颜色有一定要求的场所应用适用场所：

（1）适用于体育馆、展览馆、商场、工厂车间等室内照明，也可用于街道、停车场、体育场、车站、码头、工地等户外大面积照明，目前还广泛用于夜景照明。第三十三页，