建筑电器照明-第2章-照明电光源课件.pptx

1、照明技术目录第1章光照学基础知识第4章灯具及其布置照度计算照明电气设计第2章照明电光源第3章第5章第6章第7章第8章光照知识照明节能照明实践第2章第2章照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2节 热辐射光源第3节 气体放电光源第4节 其他电光源第5节 照明电光源性能比较和选用第2章 照明电光源 电光源是电气照明的重要组成器件，各种电光源的特性原理是学习电气照明技术必经之路。本章重点介绍各种电光源的结构特点、工作原理及性能指标，为今后的选择应用打好基础。第2章第2章照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2节 热辐射光源第3节 气体放电光源第4节 其他电光源第5节 照明电光源性能比较和选用

2、第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标1 电光源的分类及命名方法（1 1）电光源的分类）电光源的分类 根据光的原理，电光源主要分为两大类，如图所示 第一类是以热辐射作为光辐射原理的电光源，利用电能使物体加热到白炽程度而发光。目前主要是以钨丝作为辐射体。常用的光源为白炽灯和卤钨灯。第二类是各种气体放电光源，它们主要是以原子辐射形式产生光辐射。根据这些光源中气体的压力，又可分为低压气体放电光源或高压气体放电光源。第三类是固体发光光源，固体电光源在电场作用下，使固体物质发光的电源。它将电能直接转化为光能。常用的有发光二极管LED灯。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标1 电光源

3、的分类（2 2）电光源型号的标注方式）电光源型号的标注方式 各种电光源型号的标注方式一般由三至五部分组成。第一部分由三个以内汉语拼音组成，表示光源名称中有代表性的文字拼音的第一个字母。第二部分表示光源的额定电压（热辐射光源，气放光源没有这部分）。第三部分表示光源的额定功率。第四部分和第五部分为字母或数字，表示光源的结构特征。如E表示螺口，B表示插口，数字表示灯头的直径。如PZ220-100-E27，表示普通照明灯泡，220伏、100W螺口式灯头，灯头的直径为27mm。第四和第五部分作为补充部分，可在生产或流通领域中使用时灵活取舍。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2章 照明电光

4、源第1节 电光源的分类及性能指标2 电光源的性能指标 电光源根据其名称就可知道它主要有电与光两方面的性能指标，主要还是光的性能指标，而对电的指标也往往注重于它对光性能的影响。（1 1）光通量）光通量 光源的光通量表征光源的发光能力，是光源的重要性能指标。光源的额定光通量是指光源在额定电压、额定功率条件下工作，并能无约束地发光的工作环境中的光通量输出。光源的光通量随光源点燃时间会发生变化，即点燃时间愈长，光通量因衰减而变得愈小。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（2 2）发光效率）发光效率 光源的光通量输出与它取用的电功率之比称为光源的发光效率，简称光效（单位是l

5、m/W）。在照明设计中应优先选用光效高的光源。如图所示，为1950-1980年各种光源光效的发展过程。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（3 3）显色性）显色性 显色性是光源的一个重要性能指标。通常情况下光源用一般显色指数衡量其显色性，在对某些颜色有特殊要求时则应采用特殊显色指数。室内照明用光源的显色指数应用示例如表所示。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（4 4）色表）色表 光源的色表是指其表观颜色，它和光源的显色性是两个不同的概念。例如荧光高压汞灯的灯光从远处看又白又亮，色表较好，但在该灯光下人的脸部呈现青色，说明它的显色性并

6、不很好。色表的选择是心理学、美学问题，它取决于照度、室内和家具的颜色、气候环境和应用场所条件等因素。通常在低照度场所宜用暖色表、中等照度用中间色表，高照度用冷色表，另外在温暖气候条件下喜欢冷色表，而在寒冷条件下喜欢暖色表，一般情况下，采用中间色表。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（5 5）寿命）寿命 电光源的寿命指标有三种：全寿命、平均寿命、有效寿命。1 1）全寿命）全寿命 光源从第一次点燃，一直到损坏熄灭为止，累计点燃小时数。电光源的全寿命有相当大的高效性。即同一批电光源虽然同时点燃，却不会同时损坏，它们将有先有后陆续损坏，且可能有较大的差别，因此常用平均寿

7、命的概念来定义电光源的寿命。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（5 5）寿命）寿命 2 2）平均寿命）平均寿命 取一组电光源作试样，同时点燃并开始计时，到50%的电光源试样损坏为止，所经过的小时即为该电光源的平均寿命。一般光通量衰减较小的光源常用平均寿命作为其寿命指标，例如卤钨灯。3 3）有效寿命）有效寿命 电光源在使用过程中光通量将随使用时间的增加而逐渐衰减。有些电光源的光通量在它全寿命内衰减相当显著，当光源光通量衰减到一定程度时，虽然光源尚未损坏，但它的光效明显下降了，继续使用极不经济。有效寿命是指电光源的发光效率下降到初始值的70%时为止时的使用时间。第2

8、章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（6 6）启燃与再启燃时间）启燃与再启燃时间 电光源启燃时间是指光源接通电源到光源达到额定光通量输出所需的时间。热辐射光源的启燃时间不足一秒钟，可认为是瞬时启燃的，气体放电光源的启燃时间从几秒到几分钟不等，取决于光源的种类。电光源的再启燃时间是指正常工作着的光源熄灭以后再将其点燃所需要的时间。大部分高压气体放电光源的再启燃时间比启燃时间还长，这是因为再启燃时要求这种光源必须冷却到一定的温度后才能正常启燃，即增加了冷却所需要的时间。电光源的启燃和再启燃时间影响着光源的应用范围。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的

9、性能指标（7 7）电压特性）电压特性 当电源电压产生偏移，也即电源电压与光源要求的额定电压不符时，会对光源的使用造成影响。例如电源电压偏高，对有些光源影响较大，主要是影响光源的使用寿命。而电源电压过低时有些光源会较大地影响其光通量输出，而有些光源会影响其启燃时间，甚至无法启燃。因此这些光源常常要规定最低启燃电压值。当电源电压产生波动，也即电源电压忽高忽低时，往往会造成光源闪烁，影响视觉环境，因此对电压波动较敏感的光源常规定其波动幅度和频率。第2章 照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标2电光源的性能指标（8 8）温度特性）温度特性 有些光源对环境温度比较敏感，温度过高或过低都会影响到这种光源

10、的光效。大部分气体放电光源在环境温度较低时会影响其启燃性能。有些光源表面温度很高，使用时要采取防燃和防溅措施，以免引起火灾或因水的溅射导致光源爆裂等。（9 9）频闪特性）频闪特性 电光源在采用交流电源供电时，由于交流电周期性的变化，因而电光源所发出的光通量也随之作周期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。热辐射光源的发光体（灯丝）的热惰性大，所以闪烁感觉不明显。但气体放电灯的这种现象则较为显著。第2章第2章照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2节 热辐射光源第3节 气体放电光源第4节 其他电光源第5节 照明电光源性能比较和选用第2章 照明电光源第2节 热辐射光源 热辐射光源用通电的方法加

11、热玻璃泡壳内的灯丝，灯丝产生热辐射而发光，灯丝在将电能转变成可见光的同时，还要产生大量的红外辐射和少量的紫外辐射。目前常用的热辐射光源是白炽灯和卤钨灯。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯 （1 1）结构特点）结构特点 普通白炽灯是最早出现的电光源，称做第一代电光源，其结构如图所示。由玻璃外壳、灯丝、支架、引线和灯头等部分组成。1）泡壳 泡壳的形式很多，一般常采用与灯泡纵轴对称的形式，如球形、圆柱形、梨形等，以求有较高的机械强度及便于加工。仅有很少数的灯泡是不对称的，如全反射的泡壳等。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯 （1 1）结构特点）结构特点 各种用途的白炽灯的典型

12、外形如图所示。图中字母表示泡壳形状，后面的数字表示最大直径与1/8英尺的多少倍。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯 2 2）钨丝）钨丝 钨丝是白炽灯泡的关键部分，是灯的“发光体”，常用的灯丝形状有单螺旋和双螺旋两种。特殊用途的灯泡甚至还采用了三螺旋形状的灯丝。采用螺旋形灯丝可以减少热量散发，有利于灯丝温度的提高和减小电功率的消耗。3 3）灯头）灯头 灯头起着固定灯泡和接通电源的作用，它有各种不同的形式，如图所示。并具有一定的标准，有不同规格的螺口灯头和插口灯头。4 4）填充气体）填充气体 40W及以下普通白炽灯，由于其工作温度不高，如再充以气体，因对流作用将使灯丝温度进一步下降，从

13、而影响其光效。因此这种小功率普通白炽灯一般采用真空形式。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯 （2 2）工作原理）工作原理 白炽灯的工作原理是灯丝通过电流被加热至白炽状态而发光。但输入白炽灯的电能只有20%以下转化为光能，80%以上转换为红外辐射能和热能。所以白炽灯的发光效率最低。（3 3）性能参数）性能参数 1）额定电压 灯泡上标注的电压即为额定电压。光源（灯泡）只能在额定电压下工作才能获得各种规定的特性。白炽灯在工作时对电压的变化比较敏感。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯（3 3）性能参数）性能参数 2 2）额定功率）额定功率 白炽灯的额定功率是指灯泡上标注的功率，

14、单位为W，也是指所设计的灯泡在额定电压下工作时应能输出的功率。3 3）额定光通量）额定光通量 灯泡在其额定电压下工作时，灯泡辐射出的是额定光通量，一般取工作100h后的初始光通量。4 4）发光效率）发光效率 灯炮的发光效率是指灯泡消耗单位电功率所发出的光通量，以lm/W为单位。普通白炽灯泡的发光效率在各种常用电光源中是最低的，第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯（3 3）性能参数）性能参数 5 5）寿命）寿命 白炽灯的寿命通常是指平均寿命，受电源电压的影响，白炽灯的寿命会发生变化，随着电源电压升高，灯泡寿命将大大降低。6 6）光谱能量分布）光谱能量分布 白炽灯光谱能量分布主要取决于钨

15、丝的热辐射性质，它与黑体的光谱能量分布极为相似，具有连续的光谱能量分布。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1 白炽灯（3 3）性能参数）性能参数 7 7）色温、显色指数）色温、显色指数 白炽灯的色温随种类和功率变化而变化，对于普通白炽灯一般均为2400-2900K，功率愈大的色温愈高。白炽灯属于低色温光源，是暖色调的。由于白炽灯具有光滑的连续光谱，且包含了所有可见光波长，因此显色性极好，其一般显色指数Ra95，这是其他光源难以比拟的。白炽灯的光色能使人的肤色更加红润真实。8 8）亮度）亮度 白炽灯利用钨丝通电加热发光，因灯丝的面积较小，所以亮度非常大。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源1

16、白炽灯 （4 4）特点及应用）特点及应用 白炽灯是各类建筑和其他场所照明应用最广泛的光源之一，它作为第一代电光源已有100多年历史，虽然各种新光源发展很迅速，但白炽灯仍然是在不断研究和开发中的光源。白炽灯的特点是体积小、结构简单，不需要其他附件，使用时不受环境影响，便于用调压方式进行控光，无启燃和再启燃时间，价格便宜、显色性好、暖色温、无频闪等。建筑照明设计标准中规定下列工作场所可采用白炽灯。1）要求瞬时启动和连续调光的场所，使用其他光源技术经济不合理时；2）防止电磁干扰要求严格的场所；3）开关灯频繁的场所；4）照度要求不高，且照明时间较短的场所；5）对装饰有特殊要求的场所。第2章 照明电光源

17、第2节 热辐射光源 2 卤钨灯 卤钨灯是一种新型的热辐射光源，工作原理基本上与普通白炽灯一样，但结构上有较大的差别，最突出的差别就是在卤钨灯泡内填充了部分卤族元素或卤化物，故称卤钨灯。（1 1）结构特点）结构特点 卤钨灯是由电极、钨灯丝和石英灯管等组成，如图所示。卤钨灯外形及分类卤钨灯外形及分类（a a）普通照明管形卤钨灯；（）普通照明管形卤钨灯；（b b）紧凑型；（）紧凑型；（c c）单端卤钨灯；）单端卤钨灯；（d d）RARRAR型卤钨灯；（型卤钨灯；（e e）介质膜冷反光卤钨灯）介质膜冷反光卤钨灯第2章 照明电光源第2节 热辐射光源 2 卤钨灯（2 2）工作原理）工作原理 由于卤钨循环有

18、效地抑制了钨的蒸发，所以可以延长卤钨灯的使用寿命，同时可以进一步提高灯丝温度，获得高的光效，并减少了使用进程中的光通量衰减。氟、氯、溴、碘四种元素都能产生卤钨循环，目前广泛采用的是溴、碘两种元素。制成的灯叫溴钨灯和碘钨灯（统称卤钨灯）。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源 2 卤钨灯 （3 3）性能参数）性能参数 1 1）发光效率）发光效率 卤钨灯与普通白炽灯相比，其光效要高出许多倍，一般在20lm/W左右，最高可超过30lm/W。另外，由于卤钨灯的卤钨循环较好地抑制了灯泡的发黑和灯丝的耗损，使卤钨灯的寿命得到了提高，在全寿命期内的光维持率基本达到了100%。2 2）色表和显色性）色表和显色性

19、 卤钨灯属低色温光源，其色温一般在28003200K之间，与普通白炽灯相比，光色更白一些，色调更冷一些，但显色性较好，显色指数Ra=9599。第2章 照明电光源第2节 热辐射光源 2 卤钨灯 （4 4）特点及应用）特点及应用 卤钨灯与白炽灯相比，具有光效高、体积小，便于控制，色温较高显色性好、造价高、寿命长、输出光通量稳定、输出功率大等特点。第2章第2章照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2节 热辐射光源第3节 气体放电光源第4节 其他电光源第5节 照明电光源性能比较和选用第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯 荧光灯是低气压汞蒸汽弧光放电灯，被称为第二代光源。与白炽灯相比，

20、它具有光效高、寿命长、表面亮度和温度低、光色和显色性都比较好的特点，因此在大部分场合取代了白炽灯，是目前室内应用最为广泛的理想光源。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（1 1）荧光灯的结构）荧光灯的结构 荧光灯主要由灯管和灯丝电极组成，如图所示。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（2 2）荧光灯的工作原理）荧光灯的工作原理 1 1）荧光灯的发光原理）荧光灯的发光原理第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（2 2）荧光灯的工作原理）荧光灯的工作原理 2 2）荧光灯的工作电路）荧光灯的工作电路a 预热式 荧光灯最常用的工作电路是预热式开关启动电路，如图所

21、示。b 电子镇流器启动电路。如图所示。是电子镇流器的启动电路的实用线路。与电感镇流器相比，电子镇流器具有光效高、无频闪、瞬时启燃、启动电压低、功率因数高、温升小、无噪声、体积小、重量轻等优点。逐步取代电感镇流器。荧光灯的工作电路图电子镇流器启动电路第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（3 3）荧光灯的类型）荧光灯的类型 1 1）直管形荧光灯）直管形荧光灯 其灯管长度150-2400mm，直径12-38mm，功率4-125W，各种规格都可生产。2 2）紧凑形荧光灯）紧凑形荧光灯 紧凑形荧光灯一般使用直径为10-16mm细管弯曲或拼结成一定的形状（如U形、螺旋形等），以缩短放电管线形

22、的长度。它可以广泛地用于替代白炽灯，在达到同样光输出的情况下，可以节约大量电能。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（4 4）荧光灯的性能参数）荧光灯的性能参数 1 1）额定电压）额定电压 荧光灯对电源电压的偏移不很敏感。一般来说，荧光灯的灯管电流、灯管电功率和光通量基本上与电源电压成正比，而灯管电压却与电源电压成反比。荧光灯电路中的镇流器的一个重要作用就是电流增大时，镇流器电压上升，保证了灯管两端电压符合要求。电源电压过高或过低均会使荧光灯的寿命下降。荧光灯光电特性随电压变化的关系第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（4 4）荧光灯的性能参数）荧光灯的性能参数2

23、2）色温和显色性）色温和显色性 荧光灯可利用改变荧光粉的成分来得到不同的光色、色温和显色指数。三基色荧光粉灯比普通荧光灯光效高20%左右。无论涂哪种荧光粉，都可以调配出三种标准的白色（2900K）、冷白色（4300K）、日光色（6500K）。还可以根据不同的需要而生产其他特殊的光色。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（4 4）荧光灯的性能参数）荧光灯的性能参数 3 3）光通量与发光效率）光通量与发光效率 荧光灯在使用过程中，光通量会有明显的衰减现象，因此荧光灯的额定光通量，一般是指点燃了100小时的光通量输出值。荧光灯光通量衰减主要原因有：荧光粉的老化而影响光致发光的效率，灯光

24、的老化使之透射比下降，电极电子发射物质的飞溅使灯管两端发黑。荧光灯的发光效率在30-90lm/W之间，其光效远大于白炽灯。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（4 4）荧光灯的性能参数）荧光灯的性能参数 4 4）寿命）寿命 荧光灯的寿命约为2000-3000h。影响荧光灯光通量输出和光效的一系列因素都间接地影响着荧光灯的寿命，而直接影响荧光灯寿命的主要因素是灯丝电子发射物质的飞溅程度。因此频繁开关照明灯的场所不适宜选用荧光灯。5 5）环境特性）环境特性 环境温度对荧光灯的发光效率是有很大影响的。荧光灯光效的大小主要取决253.7nm谱线的辐射强度，要达到强的紫外辐射，就必须保持灯

25、管内有最佳的蒸气压力，环境温度对汞蒸气压力的影响很大。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 1 荧光灯（4 4）荧光灯的性能参数）荧光灯的性能参数6 6）频闪效应）频闪效应 荧光灯一般由交流电源供电，当电流瞬时值为零时，灯几乎不发光，因此荧光灯工作时将以2倍的电源频率闪烁。由于人的视觉有后像效应，故一般不易察觉，但在观察快速运动物体时则会有较强的闪烁感。特别是在观察高速旋转的物体时，当旋转速度是闪烁频率的一定倍数或接近一定倍数时，人们可能会引出错觉，觉得物体不转动或以低速旋转，可能会导致意外的事故。这种现象与闪烁频率或电源频率有关，故称之为频闪现象频闪现象。第2章 照明电光源第3节 气体放电

26、光源 1 荧光灯（5 5）特点及应用）特点及应用 荧光灯的优点是光效高、寿命长、光谱接近日光色，显色性好，表面温度低、表面亮度低、暗光影响小，缺点是功率因数低，发光效率与环境温度和电源频率有关，而且有频闪效应、附件多、有噪声、不宜频繁开关。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）由于管壁温度而建立发光电弧，其发光管表面负载超过30KW/m2的放电灯称为高强度气体放电灯（HID）。根据放电管内充入蒸汽的成分不同，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。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（1 1）高压汞灯）高压汞

27、灯 1 1）结构特点）结构特点 高压汞灯如图所示，由灯头，石英放电管和玻璃外壳等主要部件组成。高压汞灯（a）高压汞灯的构造；（b）高压汞灯的工作电路图1灯头；2玻璃壳；3抽气管；4支架；5导线；6主电极E1E2；7起动电阻；8辅助电极E3；9石英放电管第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（1 1）高压汞灯）高压汞灯 2 2）工作原理）工作原理 接通电源合上开关后，在辅助电极与主电极之间发生辉光放电并产生大量的电子和离子。然后在两个主电极电场作用下，逐步过渡到主电极的弧光放电，灯泡起燃。辉光放电时电流由电阻（40-60K）限制。由于弧光放电电压远低于辉光放电电

28、压，故弧光放电后，辉光放电立刻中止。随着放电发热，管壁温度升高，汞蒸气气压增大，经48分钟，进入稳定的高压汞蒸气放电，并辐射出可见光和紫外线，紫外线激发荧光粉发出可见光，这时灯才处于正常工作状态。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（1 1）高压汞灯）高压汞灯 3 3）性能参数）性能参数 高压汞灯的光效在3060lm/W之间，寿命达5000h以上。启动时间48分钟，再启动时间510分钟，显色指数2251之间。电压偏移对高压汞灯的正常工作影响很大，当电压突然降低超过额定电压5%时，灯泡可能会自行熄灭。光通量的输出随电压增高也变大，随电压降低而减少。4 4）特点

29、及应用）特点及应用 高压汞灯具有较高的光效、寿命长、表面亮度较大、耐震，但显色性较差等特点。适用于街道、广场、车站及施工工地等对颜色分辨要求不高的大面积照明，而很少用作室内照明。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（2 2）金属卤化物灯）金属卤化物灯 1 1）结构特点）结构特点 如图所示。金属卤化物灯主要由一个透明玻璃外壳和耐高温的石英玻璃管组成。壳与管之间充入氮气或其他惰性气体，石英管内充有惰性气体，汞蒸气和金属卤化物（如碘化钠、碘化铊、碘化铟等）镝 灯（a）金属卤化物灯 （b）DDG-250W、400W镝灯的工作电路图2启动电阻；3启动电极；4主电极；5

30、放电管；6金属支架；7消气剂；9外玻壳（内涂发光粉）；10保温膜第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（2 2）金属卤化物灯）金属卤化物灯 1）结构特点 如图所示。金属卤化物灯主要由一个透明玻璃外壳和耐高温的石英玻璃管组成。壳与管之间充入氮气或其他惰性气体，石英管内充有惰性气体，汞蒸气和金属卤化物（如碘化钠、碘化铊、碘化铟等）镝 灯（a）金属卤化物灯 （b）DDG-250W、400W镝灯的工作电路图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；9外玻壳（内涂发光粉）；10保温膜第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（H

31、ID灯）（2 2）金属卤化物灯）金属卤化物灯 2 2）工作原理）工作原理 金属卤化物灯的发光主要靠金属原子的辐射，获得了比高压汞灯更高显色性能。金属卤化物灯的放电管中虽然充有汞，这些金属的激发电位低于汞，因此在放电辐射中金属谱线占主导地位。但金属卤化物比汞难蒸发，充入汞的作用就是使灯容易启燃。3 3）性能参数）性能参数 金属卤化物的光效高达130lm/W，显色指数可达90以上，色温可由低色温（3000K）到高色温（16000K）寿命可达1-2万h，功率由几十瓦到上万瓦。4 4）特点及应用）特点及应用 金属卤化物灯有很好的显色性与高的色温，中功率（2501000W）的灯可用于室内空间高的建筑物，

32、室外道路、广场、港口、码头、机场、车站等公共场所。第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（3 3）高压钠灯）高压钠灯 1 1）结构特点）结构特点 如图所示，高压钠灯是由灯头、玻璃外壳、陶瓷放电管、双金属片和加热线圈等主要部件组成。高压钠灯的结构（a）高压钠灯 （b）高压钠灯工作电路图4主电极；5放电管；6金属支架；7消气剂第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（3 3）高压钠灯）高压钠灯 2 2）工作原理）工作原理 图（b）是高压钠灯的工作电路图。在接通电源后，启动电流通过双金属片和加热线圈（热控开点），线圈发热使双金属片触点

33、分断，镇流器L立刻产生高压自感电动势，使放电管击穿放电，起燃时，光色为很暗的红白辉光，稳定工作时光色为金白色。高压钠灯的结构（a）高压钠灯 （b）高压钠灯工作电路图4主电极；5放电管；6金属支架；7消气剂第2章 照明电光源第3节 气体放电光源 2 高强度气体放电灯（HID灯）（3 3）高压钠灯）高压钠灯 3 3）性能参数）性能参数 因为高压钠灯发出的光中589nm及其附近的谱线比较强烈，因此光色呈黄色，色温只有20002100k，显色性较差，一般显色指数仅为2025，但该谱线的光具有高的光谱光效率，因此光效较高。高光效的灯光效达到150lm/W，平均寿命超过24000h。4 4）特点及应用）特

34、点及应用 高压钠灯以黄、红光为主，故透雾性好，高压钠灯在40100，环境温度下均能正常工作，光通量维持性良好，耐震。广泛应用于交通要道、机场、码头、车站 第2章第2章照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2节 热辐射光源第3节 气体放电光源第4节 其他电光源第5节 照明电光源性能比较和选用第2章 照明电光源第4节 其他电光源 1 低压钠灯 （1 1）结构）结构 低压钠灯的结构如图所示，由放电管、外管和灯头等部件组成。放电管用抗钠腐蚀的玻璃制成，呈U形，充入钠和帮助启燃用的氖氩混合气体，两端装有电极。套在放电管外的是外管，管内抽成真空，内壁涂有氧化铟等透明物质，能将红外线反射回放电管，使放电

35、管温度保持270左右。图 低压钠灯的结构第2章 照明电光源第4节 其他电光源 1 低压钠灯 （2 2）工作原理）工作原理 低压钠灯利用低压钠蒸气中的钠原子辐射，产生近乎589nm的单色光，低压钠灯的光谱能量分布如图2.19所示。因为589nm的辐射集中在光谱效率很高的范围，所以发光效率极高，迄今仍是发光效率最高的一种照明光源，在实验室条件下可达到400lm/W，但成品一般在100lm/W左右。低压钠灯的光色呈黄色，显色性能差。图 低压钠灯的光谱能量分布第2章 照明电光源第4节 其他电光源 1 低压钠灯 （3 3）特点及应用）特点及应用 因为低压钠灯的显色性能差，一般不宜作室内照明光源。由于低压

36、钠灯所发光的单色性，在潮湿多雾情况下的色散现象很少，透视性能良好，能够比较清晰地分辩潮湿地区被照物体的轮廓，因此，常用于海岸、码头、广场、隧道、公路、街道以及景观照明等室外场所的照明。第2章 照明电光源第4节 其他电光源 2 氙灯 氙灯由密封的放电管构成，因壁温可达600-800，故用耐高温的石英玻璃制作。放电管两端装有钍钨棒状电极，管内充有高纯度的氙气。氙灯分为长弧和短弧两种。氙灯是一种弧光放电灯，光的辐射包括了在放电过程中氙被激发而产生的线光谱辐射和被电离了的离子与电子复合产生的连续光谱辐射。氙灯的辐射除了可见光外，还有一定的紫外辐射和较强的红外辐射，影响了它的发光效率。氙灯的发光效率只有

37、22-50lm/W。氙灯的寿命一般为1000-5000h。氙灯的光色接近天然日光，有高的显色性能，适用于纤维、纺织、陶瓷等需要正确辨色的工作照明。第2章 照明电光源第4节 其他电光源 3 发光二极管 场致发光（又称电致发光）是指由于某种适当固体与电场相互作用而发光的现象。目前在照明上应用的有两种：一种是场致发光屏（EL），另一种是发光二极管（LED）。如图所示，LED是一种固态半导体器件，主要是P型半导体和N型半导体组成的晶体，二者之间的过渡层，称为PN结。图 典型5mmLED结构第2章 照明电光源第4节 其他电光源 3 发光二极管（2 2）工作原理）工作原理 在半导体P-N结的P型的一端加正

38、向电压，空穴就会流向N型的一端，同时电子就会流向P型一端，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。这种电致发光制作的二极管叫发光二极管，简称发光二极管，简称LEDLED。第2章 照明电光源第4节 其他电光源 3 发光二极管（3 3）性能参数）性能参数 LED光谱能量分布如图所示。它几乎不含红外与紫外部分，显色指数可达85，光输出随输入电压的变化基本上成线性，如图所示。故调光方法简单。效果可靠。图 白色LED光谱能量分布示意图第2章 照明电光源第4节 其他电光源 3 发光二极管 （4 4）特点及应

39、用）特点及应用 LED灯被广泛地用作各类仪器的指示灯，如电视机、微波炉、电烤箱等家用电器的电源显示。由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，他可以与城市街道家具很好的有机结合，可用于路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。由于LED光源没有热量、紫外与红外辐射，对展品或商品不会产生损害，与传统光源比较，灯具不需要附加滤光装置，照明系统简单，费用低廉，易于安装。LED灯具具有寿命长、节电、维护费用低等优点，被广泛应用于国内外的交通信号灯和高速公路等领域。第2章 照明电光源第4节 其他电光源 4 霓虹灯 霓虹灯的灯管细而长，可以根据需要弯成各种图案或文字，用作广告招牌和城市街道亮化装饰最为适宜。

40、在霓虹灯电路中接入必要的控制装置，可以得到循环变化的彩色图案和自动明灭的灯光闪烁，营造生动活泼的气氛，富于宣传效果。第2章 照明电光源第4节 其他电光源 4 霓虹灯 （1 1）霓虹灯的结构）霓虹灯的结构 霓虹灯由电极、引入线、灯管组成。灯管的直径为6-20mm。灯管抽成真空后再充入少量氩、氦、氙等惰性气体或少量汞，有时还在灯管内壁涂以各种颜色的荧光粉或各种透明颜色，使霓虹灯能发出各种鲜艳的色彩。（2 2）霓虹灯的原理特性）霓虹灯的原理特性 霓虹灯工作电压很高、工作电流却很小。通过专用漏磁变压器供电的霓虹灯工作电路如图。图 霓虹灯原理电路图1-漏磁变压器；2-电子程序控制装置；3-灯管；4-电极

41、；5-玻璃支架；6-墙或其他安装构架第2章 照明电光源第4节 其他电光源 4 霓虹灯（3 3）霓虹灯的应用）霓虹灯的应用 1）霓虹灯变压器的二次电压高达6-15KV，故通电回路必须与所有建构物等保持良好的绝缘。2）霓虹灯变压器应尽量靠近霓虹灯安装，一般安放在支撑霓虹灯的构架上，并用密封箱子作防水保护；变压器中性点及外壳必须可靠接地；霓虹灯管和高压线路不能直接敷设在建筑物或构架上，与它们至少需保持50mm的距离，一般用专用的玻璃支架支撑安装。3）线路敷设要保证绝缘耐压强度及必要的安全距离。4）由于霓虹灯变压器相当于一个大电抗，使得线路自然功率因数很低，仅为0.20.5。为改善功率因数，应装设必要

42、的补偿电容器进行人工补偿。第2章第2章照明电光源第1节 电光源的分类及性能指标第2节 热辐射光源第3节 气体放电光源第4节 其他电光源第5节 照明电光源性能比较和选用第2章 照明电光源第5节 照明电光源性能比较和选用 1 电光源的性能比较 电光源的性能指标主要是发光效率、使用寿命和显色性等。光效较高的有高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯等；显色性较好的有白炽灯、卤钨灯、荧光灯、金属卤化物灯等；寿命较长的电光源有荧光高压汞灯和高压钠灯等；能快速启动与再启动的电光源是白炽灯、卤钨灯等；显色性最差的为高压钠灯和高压汞灯等。在常用的电光源中，电压变化对电光源光通量输出影响最大的是高压钠灯，其次是白炽灯和卤

43、钨灯，影响最小的是荧光灯。由实验得知，维持气体放电灯正常工作不致于自行熄灭的供电电压波动最低允许值：荧光灯为160V，高强度气体放电灯为190V。第2章 照明电光源第5节 照明电光源性能比较和选用 1 电光源的性能比较 气体放电灯受电源频率影响较大，频闪效应较为明显。而热辐射光源的灯丝热惰性大，闪烁感觉不明显，所以在机械加工车间常常用白炽灯作局部重点照明，以减少频闪效应的影响。采用电感镇流器且无补偿电容时，气体放电灯的功率因数及镇流器功率损耗占灯管功率的百分数如表2.11所示。若采用节能型电感镇流器，其损耗约为表中数值的一半。第2章 照明电光源第5节 照明电光源性能比较和选用 2 电光源的选择应用 选用电光源首先要满足照明设施的使用要求（照度、显色性、色温、启动、再启动时间等），其次要按环境条件选用，最后综合考虑初投资与年运行费用。（1 1）按照明设施的目的和用途选择光源）按照明设施的目的和用途选择光源 （2 2）按环境的要求选择光源）按环境的要求选择光源 （3 3）按投资与年运行费选择光源）按投资与年运行费选择光源 1）光源对初投资的影响 2）光源对运行费用的影响 谢谢聆听 请多指教