DQ001照明灯具原理与选型

DQ001照明灯具原理与选型第一页，共47页。课程目标及学习要求1.认知各种照明灯具；2.掌握各种照明灯具的结构和工作原理；3.掌握各种灯具的适用范围及使用注意事项；4.掌握各种灯具的型号参数；5.掌握灯具的选型方法。第二页，共47页。课程目录334照明灯具的使用注意事项照明灯具的选型及工程设计35常用照明灯具的认知312照明灯具的结构和工作原理照明灯具的型号参数第三页，共47页。前言

人类社会自钻木取火以来，经历了制造和使用动物油灯、植物油灯、煤油灯到白炽灯、荧光灯、LED的漫长历史过程，可谓“一步一个脚印”。照明灯具是一种历史、是一种独特的文化，她蕴含人类的文明发展史，凝聚着人类深厚的文化积淀和文化底蕴。当今的照明灯具要满足人们生活、生产和文化娱乐的要求，为人们提供一个最佳的视觉光照环境。钻木取火动植物油灯煤油灯LED照明灯气体放电灯荧光灯白炽灯无极灯第四页，共47页。第四代光源第一代光源第二代光源第三代光源普通白炽灯卤钨灯等荧光灯低压钠灯等高压汞灯金属卤化物灯高压钠灯高压氙灯等高强气体放电灯低压气体放电灯LED灯无极灯等白炽发光灯1.照明灯具的认知第五页，共47页。显色性与照度

光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系：如果用显色指数Ra>90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra<60）照明的办公室效果好，并且照度值可降低25%以上。应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。影响光线的参数第六页，共47页。

光源一般显色指数类别

显色类别一般显色指数范围适用场所举例IARa≥90颜色匹配、颜色检验等B90>Ra≥80印刷、食品分检、油漆、店铺、饭店等Ⅱ80>Ra≥60机电装配、表面处理、控制室、办公室、百货等Ⅲ60>Ra≥40机械加工、热处理、铸造等

40>Ra≥20仓库、大件金属库等光源类别第七页，共47页。不同光源所呈现色温\显色指数分类

此区域最好第八页，共47页。普通白炽灯普通白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。在灯丝发光的同时还产生大量的红外辐射和小量的紫外辐射，它们最终以热能的形式而损失掉。显然，要想提高白炽灯的光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。光效：6.5~20lm/W色温：2,400K–2,700K平均寿命：1000小时显色指数：95~99Ra功率范围：15W~500W灯具的工作原理及参数结构第九页，共47页。

普通白炽灯由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，通常的工作压力约为1.013x105Pa，而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在86%~98%之间。灯具的工作原理及参数结构第十页，共47页。

普通白炽灯灯泡有普泡、蘑菇泡、圆球泡、烛形泡、反射泡、节日泡和花生米灯泡等系列产品。普通白炽灯的光效较低(约为12~17lm/W)，色温较低(一般为2400~2900K)，但显色性较高(显色指数Ra高达99~100)。

由于普通白炽灯把大量电能转化成无用的热能，这不仅耗电，还会减少白炽灯的使用寿命。而且同样功率的节能灯比白炽灯亮很多。所以普通白炽灯正逐渐被淘汰。灯具的工作原理及参数结构第十一页，共47页。卤钨灯工作原理：当充入卤素物质的灯泡通电工作时，从灯丝蒸发出来的钨，与卤素化合，形成一种挥发性的卤钨化合物。卤钨化合物在灯泡中扩散运动，当扩散到较热的灯丝周围区域时，卤钨化合物分解成卤素和钨，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素再继续扩散到其温度较低的灯泡壁区域与钨化合，形成卤钨循环。

结构：卤钨灯是由钨丝、充入卤素的玻璃泡和灯头等构成。单端卤钨灯光效：15~30lm/W色温：2,800K–3,300K平均寿命：2000小时显色指数：95~99Ra功率范围：20W~1000W灯具的工作原理及参数结构第十二页，共47页。

卤钨灯的分类1．按充入灯泡内的不同卤素可为碘钨灯和溴钨灯；2．按灯泡外壳材料的不同可分为硬质玻璃卤钨灯、石英玻璃卤钨灯；3．卤钨灯按工作电压的高低不同可分为市电卤钨灯（220V）和低电压型卤钨灯（6V、12V、24V）；4．卤钨灯按灯头结构的不同可分为双端、单端卤钨灯；灯杯（MR16、MR11）灯珠PAR灯光源灯具的工作原理及参数结构第十三页，共47页。

由于卤钨灯灯丝细长又脆，卤钨灯使用时，要避免震动和撞击，也不宜作为移动照明灯具。卤钨灯不适用于低温场合。双端卤钨灯工作时，灯管应水平安装，其倾斜角度不得超过40，否则会缩短其使用寿命。卤钨灯的光效较高（约为18~21lm/W），色温较低（一般为2700~3300K），显色性较高（显色指数Ra高达99~100）。灯具的工作原理及参数结构第十四页，共47页。荧光灯荧光灯与白炽灯的发光原理完全不同，荧光灯是一种低压气体放电灯。所谓气体放电就是指电流通过气体媒介时的放电现象。气体放电现象是非常普遍的，例如厦日雷雨时的闪电，使用电焊机时产生很强的光等都是气体放电现象。荧光灯是第二代光源，其优点是光效为白炽灯的4倍，寿命为白炽灯的2~3倍，光色好，是主要的一般照明光源。光效：60~80lm/W色温：3000K、3500K、4000K、6500K显色：80

Ra平均寿命：10000h功率范围：18~120W灯具的工作原理及参数结构第十五页，共47页。电极玻璃管惰性气体汞灯头插脚内部磷光层荧光灯内部结构灯具的工作原理及参数结构第十六页，共47页。工作原理：合上开关，电压全加在启辉器上产生辉光放电发热，双金属片膨胀接通阴极电路预热灯丝，双金属片触点闭合后，辉光放电停止，触点分离，镇流器产生自感电动势，加在灯管的两端，灯管内发射大量的电子，使汞蒸汽电离而导电。汞蒸汽放电产生的紫外光激发荧光物质发出可见光。灯管启燃后电源电压加在灯管和镇流器上，灯管电压远小于电源电压，启辉器不再启辉。镇流器在灯管预热及启燃后起着限制工作电流稳定预热的作用。灯具的工作原理及参数结构第十七页，共47页。启辉器灯具的工作原理及参数结构第十八页，共47页。镇流器灯具的工作原理及参数结构第十九页，共47页。电压特性：电源电压的变化，会引起各种特性的变化。无论电压过高或过低，都会缩短灯的寿命，因为电源电压增高，使灯电流增大，灯管会黑化，寿命缩短；而电源电压降低，电极温度降低，灯不易启动，促使电极物质溅散，也使寿命缩短，所以要求电源电压的波动范围必须为额定值的±6以内，同时灯用镇流器的选择和匹配也非常重要。荧光灯发光原理荧光灯的光电特性灯管内水银蒸气的原子在放电时激发出253.7

nm紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉（三基色粉）吸收，转变成可见光。转换效率和灯的颜色主要取决于荧光粉的种类和性质。灯具的工作原理及参数结构第二十页，共47页。荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，从而使寿命降低。通常，荧光灯寿命是指每开一次点燃3h的总使用时间。连续工作时间越长，寿命越长，因此，在频繁开关灯具的场所不宜使用荧光灯。环境温度影响荧光灯的工作特性还取决于管内汞的蒸汽压，因此也受环境温度影响，当温度过低时，汞蒸汽压力下降，汞原子电离率下降，启动困难，同时紫外线的辐射减少。当环境温度过高，管内汞蒸气压力增高，紫外线反而减少，其他谱线增加。因此，环境温度过低和过高都会影响荧光灯的发光效率。荧光灯不宜用在户外。开关次数的影响灯具的工作原理及参数结构第二十一页，共47页。高压汞灯高压汞灯（HPMV）是最早开始使用的高强度放电灯，出现于20世纪30年代。工作原理是内部充有高压汞蒸气和氩气，放电管外面有一球形状的荧光炮壳，涂有荧光粉。通电放电管产生很强的可见光和紫外线，紫外线照射在荧光泡壳上，经转换发出大量可见光。高压汞灯可以分成两大类：标准型高压汞灯和自镇流型高压汞灯。由于高压汞灯的光色差，这种灯除了用于道路照明之外，目前适用于工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明安全照明等场所。由于汞灯光色中蓝光较重，已逐渐被光色质量好、发光效率高的高压钠灯和金属卤化物灯取代。光效：40-60LM/W色温：5500K显色：35-50

Ra平均寿命：10000h功率范围：50-1000W自镇流荧光高压汞灯灯具的工作原理及参数结构第二十二页，共47页。

高压纳灯高压纳灯（HPS）是所有高强度气体放电灯中光效最高一种。工作原理：利用管内的钠汞气受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子撞击放电物质使其获得能量产生电离或激发，然后由激发态回复到基态间，如此无限循环使多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了可见光.。高压钠灯可以分成三大类：普通型、代替高压灯型及高显色性型。它们分别有内触发和外触发、T形玻璃壳和椭球形壳之分。高压钠灯1966年由GE推出。由于具有发光效率高、耗电少、寿命长、透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。光效：80-100LM/W色温：2300K显色：80

Ra以上平均寿命：24000h功率范围：70-3500W灯具的工作原理及参数结构第二十三页，共47页。金卤灯金属卤化物灯(M-H，简称金卤灯)

是高强度气体放电灯中最复杂的，在20世纪60年代推出。有两种：一种是石英金卤灯，其电弧管泡壳是用石英做的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的。

金卤灯是交流电源工作的，在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯，金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源。该灯具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，

广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。光效：65-120LM/W色温：3000-6000K显色：90

Ra以上平均寿命：10000h以上功率范围：50-1000W石英金属卤化物灯陶瓷金属卤化物灯灯具的工作原理及参数结构第二十四页，共47页。陶瓷金卤灯陶瓷金属卤化物灯，简称CDM，它的问世是HID（气体放电光源）在近年发展中最引人注目的成果。由于多晶氧化铝（PCA）陶瓷材料及其与金属封接工艺研究取得很大的突破，使得它的耐受温度达到了1200℃以上，并且PCA材料有许多石英材料所不具备的优点，所以使用PCA作为电弧管灯壳的金属卤化物灯受到广泛关注，其性能明显优于石英作为玻壳的金属卤化物灯。陶瓷金属卤化物灯采用电子镇流器，可配制成高级办公照明灯具，进入高档办公室应用，也可以进入家庭照明领域，另一种应用可用于汽车照明。光效：90~100LM/W色温：3000~4000K显色：89~92

Ra平均寿命：20000h功率范围：35W、70W、150W、300W灯具的工作原理及参数结构第二十五页，共47页。金卤灯发光过程着火阶段正常发光阶段触发阶段金属卤化物灯内无灯丝，只有两个电极，直接加上工作电压不能点燃，必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。灯泡触发后，电极的放电电压进一步加热电极，形成辉光放电，并为弧光放电创造条件。在辉光放电的作用下，电极温度越来越高，发射的电子数量越来越多，迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常。

全部过程需数分钟如果启动电流大，电源启动性能好，此过程可短些。灯具的工作原理及参数结构第二十六页，共47页。无极灯无极灯是高频等离子体放电无极灯的简称，属于第四代照明产品，是采用荧光灯气体放电和高频电磁感应两个原理结合的一种新型光源，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、长寿命、高显色性、代表照明技术未来发展方向的新型光源。无极灯分高频无极灯和低频无极灯，其发光原理基本一样。它的工作原理是：通过以高频感应的方式将能量耦合到灯管内，这些能量使灯管内的气体雪崩电离形成离子体，以紫外线形式辐射出来，灯管内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。光效：70-75LM/W色温：2700~6500K显色：80

Ra平均寿命：60000h以上功率范围：15-400W灯具的工作原理及参数结构第二十七页，共47页。铁芯绕组可见光汞齐紫外辐射低频无极灯基本结构图灯具的工作原理及参数结构第二十八页，共47页。高频无极灯基本结构图灯具的工作原理及参数结构第二十九页，共47页。无极灯接线图第三十页，共47页。无极灯注意事项第三十一页，共47页。无极灯应用实例更换前，昏暗而且显色性很差更换后，明亮而且显色性很好第三十二页，共47页。

LED（LightEmittingDiode），发光二极管，简称LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片。LED属于全固体冷光源，体积小，质量轻，结构坚固，工作电压低，使用寿命长。按照通常的光效定义，LED的发光效率并不高，但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，效率可达80%~90%。而同等光效的白炽灯的可见效率仅为10%~20%。LED作为一种新型的绿色产品，必然是未来发展的趋势，21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。灯具的工作原理及参数结构第三十三页，共47页。小功率灯珠大功率贴片原理与结构发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。灯具的工作原理及参数结构第三十四页，共47页。常用LED灯LED射灯参数色温：3000K、6500K显色：80

Ra以上寿命：5万小时以上工作温度：-40℃到60℃防护等级：IP65功率范围：1-20WLED手电筒LED探照灯LED平板灯灯具的工作原理及参数结构LED射灯第三十五页，共47页。灯具选型灯具选型依据：1.安装方式灯具按照安装方式分为吸顶式（X)、吊杆式（g）、壁式30°（b1）、壁式90°（b2）、法兰式（f）、护栏式1（h1）(配镇流器）、护栏式2（h2）（配接线盒）、嵌入式（q）2.功率灯具按照功率分为5w、9w、40w、42w、50w、68w、70w、80w、100w、125w、150w、160w、175