第2章第三节照明电光源的种类与选择一

建筑配电与照明第三节：照明电光源的种类与选择照明发展历程

1802年:英国科学家就揭示了白炽现象;1879年:托马斯.爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡;1931年:成功研制高压汞灯；1936年:荧光灯问世，引入了荧光灯；1949年:白炽灯采用了柔白涂层技术（增强漫射性）；1958年:引入了卤钨灯，增加了光源寿命；1962年:发明了高压钠灯；1974年:引入了节能型荧光灯；1975年:引入了冷光杯，之后引入了小功率金卤灯；1987年:引入了40W节能灯，之后引入高效节能灯；1994年:发明了无极荧光灯，增长了电源寿命；现在:发光二极管（LED），占主要市场份额电灯的发明

1879年10月22日，爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。为了延长灯丝的寿命，他又重新试验，大约试用了6000多种纤维材料，才找到了新的发光体--日本竹丝，可持续1000多小时，达到了耐用的目的。从某一方面来说，电灯这一发明是爱迪生一生中达到的登峰造极的成就。电灯的发明将人类带到了照明时代。中国灯具发展史电灯的引进在中国，最早使用电灯的地区，是上海的租界。帝国主义在侵略的同时，也带来了先进的工具和技术。清光绪八年（1882年），英国人李德立氏提出开办电气公司的申请，不久就得到当时公共租界工部局的批准。根据史料记载，电气公司成立后，第一批安装电灯的有：虹口招商码头4盏、理查客栈4盏、外滩公园5盏……共计15盏。7月26日下午7时，15盏电灯同时发光。第二天上海各大报刊都以显著位置报道电灯发光的消息，反映了电灯的出现在中国市民中引发的轰动。然而，清代作为一个保守落后的末代王朝，电灯的引进经过了一个艰难曲折的过程。光绪十四年（1888年），北洋大臣李鸿章将发电设备和电灯作为贡品献给慈禧太后和光绪皇帝，但由于受到保守势力的反对，未能使用。在光绪二十六年（1900年）前宫中均未使用电灯，仍以烛光照明。此后直到宣统元年九月，隆裕皇太后令在长春宫、建福宫、御花园各宫并长街等处安设电灯，这次全面的电灯安装工程至宣统三年底才大致完成。

1903年，天津成立了中外合资的电灯公司。1904年，北京也成立了京师华商电灯公司。以此为标志，电灯开始由宫内向宫外发展。与此同时，电灯也逐渐传入我国各大城市及少数中等城市。中国灯具发展史探索期以电为光源的灯具被称为现代灯具。现代灯具的三大构件为电光源、灯罩和管架。灯罩的作用是十分明显的，它不仅能够提高光量的利用率、保护光源和视力，而且作为一种装饰品，创造着现代的审美情趣。尽管在19世纪末期，西方的电灯开始传入中国，但是直到20世纪50年代以前，灯具的发展一直非常缓慢。在电灯引入初期，这种新型的照明工具只是用于列强的租界及清朝宫廷里，而当时的灯泡全部是以昂贵的价格从国外购买。

1929年，民族资本家自立创办了第一家灯泡厂——上海华德灯泡厂，开辟了民族电光源工业的先河，成为中国现代照明史上的重要事件。这个时期的电光源工业，仅仅生产普通的白炽灯泡。即便是在中国电光源工业的发源地上海，20世纪20年代也无一家专业制造灯具的厂家。截至1949年，普通灯泡的生产企业共有8个，它们大多分布在上海、南京、沈阳、重庆等地。全行业职工2000多人，技术人员10多人。1949年全国灯泡年产量为1252万只，生产设备和主要零配件几乎全部依赖进口。中国灯具发展史快速发展期新中国成立后，我国现代灯具业迎来了发展的春天。20世纪50年代至60年代初期，是中国现代灯具发展的初期。在这一段时间里，一大批新型现代化建筑的建设和装修向当时的灯具行业提出了挑战，并刺激着灯具业的发展。

1954年，上海建造“中苏友好大厦”，配套灯具由上海3家灯具厂承制。经过将近１年的努力，灯具企业制造出大型吊灯、壁灯、吸顶灯等各类灯具。这些灯具的出现，标志着中国现代灯具工业已经迈出了历史性的一步。之后，在人民大会堂、钓鱼台国宾馆等大型建筑的灯具承制过程中，国产灯具继续得到发展，部分产品达到国际先进水平。至60年代初、中期，上海在全国首先形成一个独立、完整、协作配套的灯具行业。直到1978年十一届三中全会以后，中国灯具业才进入快速发展的时期。1979年，上海率先成立专业的灯具公司。一年后，北京、天津、广东、浙江、湖北、江苏等地也先后建立了灯具公司。到1985年，全国已有160个生产照明灯具的专业厂。进入20世纪90年代初期，消费者对节能产品的大量需求，呼唤出一系列节能新产品，如小夜灯等。到了20世纪90年代中期，安全质量成为消费者共同关注的话题，于是一批企业创出自己的灯具灯饰品牌，目前中国已成为了灯饰消费大国，年需求各类灯饰在5,000万台以上。占据全国灯饰市场超过40%市场份额的中山古镇。中国灯具10大品牌：飞利浦、欧普、雷士、松下、阳光、TCL、亚明、华艺、（佛山）FSL、三雄极光。电光源的分类根据光的产生原理，电光源主要分为热辐射光源、气体放电光源以及场致发光灯（LED)三大类。场致发光灯LED灯热辐射光源：是以钨丝为辐射体，通电后使之达到白炽温度，产生热辐射发光。

气体放电光源：在电场的作用下，载流子在气体中产生和运动，从而使电流通过气体媒质时所发光的物理过程称为“气体放电”。利用气体放电发光的原理制成的光源，称作气体放电光源。LED光源：LED发光二极管是一种能够将电能直接转化为可见光的半导体，不同于白炽灯钨丝发光与节能灯荧光粉发光的原理的是，它采用电场发光的原理。LED的特点非常明显，寿命长（可达10万小时），光效高（可达80%-90%），无辐射与低功耗,是一种非常有发展前景的节能型光源，其发光效率可达80%-90%。LED光源是国家倡导的绿色光源，具有广阔的发展前景，尤其当大功率的LED研制出来而成为照明光源时，它将大面积取代现有的白炽灯与节能灯而占领整个市场。一、白炽灯其特点是构造简单，价格低，显色性好，有高度的聚光性，便于光的再分配，使用方便，适于频繁开关。缺点是光效低，使用寿命短，耐振性差。1、白炽（chi四声）灯的工作原理与分类白炽灯是利用钨丝通过电流时被加热而发光的一种热辐射光源。钨丝会随着工作时间的延长而逐渐蒸发变细，细到一定程度就会损坏。为了防止钨丝氧化，抑制钨丝蒸发，常在大功率白炽灯泡的玻璃壳中充入惰性气体（氦、氖、氙），增加白炽灯的寿命。

白炽灯按其用途和使用场合分为普通白炽灯、装饰灯、舞台灯、照相灯、信号灯、指示灯；按定向发光性能分为聚光灯、反射灯；按玻璃壳特性分为磨砂灯、涂白灯、乳白灯、彩色灯；按是否充入气体分为真空灯、充气灯；按使用电压高低分为市电灯、低压灯、经济灯等，低压灯额定电压，经济灯电压在。2、白炽灯的结构几种灯头外形白炽灯是由灯头、玻璃泡、支架、钨丝及惰性气体构成。普通白炽灯结构如图2-6所示几种白炽灯灯头的外形见右图。螺口式白炽灯（螺口E）插口式白炽灯（插口B）3、白炽灯的命名型号标注由五部分组成。自左至右，第一部分为字母，由表示电光源名称主要特征的三个以内的汉语拼音字母组成；第二部分和第三部分一般为数字，主要表示光源的电参数；有些名称、参数相同，但结构形式不同的灯泡，则需增加第四部分和第五部分，由表示灯结构特征的词头汉语拼音字母或有关数字组成。第四和第五部分作为补充部分，在生产或流通领域中使用时可灵活取舍。例如，PZ220-100-E27，PZ表示普通照明；

220表示额定工作电压220V；100表示额定功率100W；E表示螺口式灯头（B表示插口）；27表示灯头直径为27mm。4、普通白炽灯的技术参数乳白色蘑菇头白炽灯内涂白色白炽灯（2）光源的额定电压指光源及其附件所组成的回路所需电源电压的额定值，说明光源（灯泡）只有在额定电压下工作，才能获得各种规定的特性。（3）光源的额定功率指光源自身消耗的功率，也指所设计的灯泡在额定电压下工作时应能输出的功率。（4）光通量指灯泡在额定电压下工作时，光源所辐射出的光通量是额定光通量。不同型号白炽灯的光通量随着额定功率的增加而变大，但也会随着使用时间的增长而衰减(光衰）。4、普通白炽灯的技术参数（4）白炽灯的寿命光源寿命分为平均寿命、有效寿命和全寿命三种。平均寿命是指一组抽样光源光通量降到50％时所经过的小时数即为该组电光源的平均寿命；有效寿命指光源光通量衰减到初始值70%-80%时的寿命；全寿命是指光源从开始点亮到点不亮时的寿命。从表中可知，不同型号白炽灯的平均寿命都是1000h，有效寿命一般为700h。（5）色温、显色指数白炽灯的色温较低，一般为2400-2950k，但显色性较高，显色指数Ra高达95-99。白炽灯是目前应用最广泛的光源之一（曾经），它具有结构简单，成本低，显色性好，使用方便，调光性能好，无频闪现象等优点，适用于日常生活、工矿企业、剧场、宾馆、商店等场所的照明。但普通照明灯泡的发光效率很低，通常为7.3-18.6lm/W左右，普通白炽灯寿命为1000h。装饰白炽灯利用玻璃壳的外形和色彩的不同，起到一定的照明和装饰作用。反射型灯泡在玻璃壳内壁上涂有部分反射层，能使光线定向反射。反射型白炽灯适用于灯光广告、橱窗、展览馆等需要集中光线的场合。5、白炽灯的特点及应用二、卤钨灯卤钨灯外形及分类（a）普通照明管形卤钨灯；（b）紧凑型双端卤钨灯；（c）单端卤钨灯；（d）PAR型卤钨灯；（e）介质膜冷反光卤钨灯利用卤钨循环的原理，在白炽灯中充入微量的卤化物，白炽灯灯丝蒸发出来的钨和卤元素结合，生成的卤化钨分子扩散到灯丝上重新分解，使钨又回到灯丝上，从而既提高了灯的光效又延长了使用寿命。管型卤钨灯柱形卤钨灯带反射器的组合式紧凑型卤钨灯（冷光杯）1、卤钨灯的技术参数

从卤钨灯的技术参数表中可知，卤钨灯具有比白炽灯功率更大，光通量更高的特点。它的色温最低在2800K，最高在3200K，属低色暖光源。与白炽灯相比，色温略高一些，因此比白炽灯光色更白，色调更冷。卤钨灯的显色指数Ra=100，所以显色性很好，也略高于白炽灯（Ra95）。卤钨灯的命名管型卤钨灯命名柱形卤钨灯命名2、卤钨灯的特点及应用

通过本节的技术参数表与白炽灯进行分析比较。总体上说，卤钨灯与白炽灯相比具有体积小，输出功率大，光通量稳定，光色好，光效高和寿命长的特点。特别是其发光效率比普通白炽灯高出许多倍。另外，由于卤钨灯工作时采用卤钨循环原理，较好地抑制了钨的蒸发，从而防止卤钨灯泡的发黑，使得卤钨灯在寿命期内的光维持率基本维持在100%。在色表和显色性方面与普通白炽灯相比，其光色更白一些，色调更冷一些，但显色性较好。卤钨灯的缺点是对电压波动比较敏感，耐振性较差。基于上述特点，卤钨灯目前在各个照明领域中都具有广泛的应用，尤其被广泛应用在大面积照明与定向投影照明场所，如建筑工地施工照明、展厅、广场、舞台、影视照明和商店橱窗照明及较大区域的泛光照明等。三、荧光灯荧光灯的结构荧光灯的启动电路荧光灯是低压汞蒸气放电灯，其大部分光由放电产生的紫外线激活管壁上的荧光粉涂层发射出来荧光灯要与镇流器（或称稳压器）一起使用。荧光灯的优点是光效高，寿命长，显色性好；但需要附件多，不宜用于需要频繁启动的场合。启动器镇流器直管型荧光灯（日光灯）紧凑型荧光灯，又称节能灯，是指将荧光灯与镇流器（稳定器）组合成一个整体的照明设备荧光灯的分类荧光灯按其形状不同可分为直管型和紧凑型荧光灯；按电源加电端分为单端荧光灯和双端荧光灯；按起动方式分为预热起动、快速起动和瞬时起动等类型。环形荧光灯双D双U多U单端荧光灯关于直管型荧光灯管径单位我们知道灯管按照管径来分可以分为T5、T8、T10、T12;这些灯管的管径分别为16mm、26mm、34.1mm、40.5mm;其中T是什么意思？答：t就是1/8英寸每英寸时25.4mm

t4也就是12.7mm

t5就是15.87mm1、荧光灯管，管径越细，光效越高，节电效果越好。2、荧光灯管，管径越细，启辉点燃电压越高，对镇流器技术性能要求越高。1、荧光灯的命名其中，RR表示日光色（6500K）；RZ

表示中性白色(5000K）；RL

表示冷白色（4000K）；RB

表示白色（3500K）；RN表示暖白色（3000K）；RD

表示白炽灯色（2700K）；YZ表示普通直管型；YK表示快速起动型；YS

表示瞬时起动型；G:表示高频荧光灯。例如：YZ36RR26表示管径26mm，功率36W的日光色普通直管形荧光灯；YK20RN32表示管径32mm，功率20W的暖白色快速起动荧光灯。2、荧光灯的特点及应用从书中各表中可知，荧光灯的色温范围基本在2700-6750K，因此色调范围较广，包括RR（日光色）、RZ（中性白色）、RL（冷白色）、RB（白色）、RN（暖白色）、RD（白炽灯色）。从显色性来看，从51到大于80不等。荧光灯具有发光效率高，显色性较好，寿命长，眩光影响小，光谱接近日光等特点，广泛用于家庭、学校、研究所、工业、商业、办公室、控制室、设计室、医院、图书馆等处的照明。近年推出的直管t5型荧光灯，较t8、t12型荧光灯光效高，省材料，更具有环保、节能效果。环形荧光灯具有光源集中，照度均匀及造型美观等优点，可用于民用建筑家庭居室照明。紧凑型节能荧光灯是20世纪80年代起国际上流行的最新节能产品。该灯采用三基色荧光粉，集中了白炽灯和荧光灯的优点，具有光效高，耗能低，寿命长，显色性好，使用方便等特点。它与各种类型的灯具配套，可制成造型新颖别致的台灯、壁灯、吊灯、吸顶灯和装饰灯，适用于家庭、宾馆、办公室等照明之用。荧光灯的缺点是功率因数低，发光效率与电源电压、频率及环境温度有关，有频闪效应，附件多，噪声大，不宜频繁开、关。钠灯是利用钠蒸气放电发光的光源，按钠蒸气工作压力的高低分为高压钠灯和低压钠灯两大类。低压钠灯发出的是单色黄光，各种有色物体进入低压钠灯照明的灯光下都会变色，照到人脸，人脸便会变成灰黄色。高压钠灯的光色比低压钠灯好，观看各种有色物体的颜色比较自然。四、钠灯低压钠灯高压钠灯高压钠灯1、高压气体放电灯（HID灯）——高压钠灯

高压钠灯的光效高，寿命长，约12000h（现可达24000h），显色性较好（高显可大于70），透雾性强，耐振动，耐雨雪，因此它广泛用于室内照明、街道照明、公路照明及广场照明等；但其启动时间（2-10min）与再启动时间（10几min）较长，对电压波动也较敏感。四、钠灯高强度气体放电灯（HID灯）根据放电管内充入蒸气的成分不同，高强度气体放电灯可分为高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯（金卤灯）。

HID灯光效高，寿命长，耐振动，能用于室内空间很高的建筑物，能用于自然条件较差的室外场所；但显色性差，启动与再启动时间较长，对电压要求较高，也不宜频繁启动。HID灯的结构(a)荧光高压汞灯；(b)金属卤化物灯；(c)高压钠灯l-灯头；2-启动电阻；3-启动电极；4-主电极；5-放电管；6-金属支架；7-消气剂；8-辅助电极；9-外玻壳(内涂荧光粉)；10-保温膜高压钠灯的特点及应用从书中参数表中可知，高压钠灯的光效高，光通量大，可从2250-130000K，平均寿命（大于15000h）远大于荧光灯，但是色温较低，且显色性较差。