1、第二章第二章 电光源与灯具电光源与灯具2.1 电光源的分类及主要技术指标电光源的分类及主要技术指标一、电光源的分类电光源按工作原理分为三类:l热辐射光源 利用电流的热效应，把具有耐高温低挥发性的灯丝加热到白炽程度而产生可见光。典型产品有：白炽灯 卤钨灯l气体放电光源 利用电流通过灯管中气体时，激发气体电离和放电而产生可见光。典型产品有：荧光灯 高强气体放电灯（HID灯）高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯l固体发光光源 通过电流或电压作用，使原子在不同能级间运动时辐射与吸收发射出光子。典型产品有：LC LE LED二、电光源的主要技术指标二、电光源的主要技术指标 l光通量 额定光通量指光源燃点10
2、0h时所发出的光通l发光效率（光效）指电能转换成光能的效率 单位：Lm/wl显色性及色表 用Ra及色温表示 l寿命 全寿命 从点燃到损坏累计使用时间 有效寿命 070%0 使用的时间 平均寿命 批量灯具有效寿命的平均值l启燃及再启燃时间l电源特性 电压对光通的影响 U l温度特性常用光源的光效常用光源的光效光 源光效/（Lm/W）光 源光效/（Lm/W)白炽灯612金属卤化物灯卤钨灯2134钠-铊-铟灯7580荧光灯6578镝 灯80高压汞灯4060卤化锡灯5060氙 灯2250高压钠灯130 色表与色温的相应关系色表与色温的相应关系色温色表色温色表2000K橙色4000 K白中偏黄2500K
3、浅橙色45007500K白色3000K橙白色60006500 K日光色 常用电光源的显色指数常用电光源的显色指数电光源Ra电光源Ra白炽灯9599卤钨灯9599日光色荧光灯8095氙灯9597白色荧光灯7585高压汞灯40暖白色荧光灯8090高压钠灯252.22.2常用的电光源常用的电光源白炽灯 卤钨灯 荧光灯 高压汞灯金属卤化物灯 高压钠灯氙灯 场致发光器件发光二极管1 1、白炽灯、白炽灯 图4.1 普通白炽灯结构图 l结构简单，成本低。l有高度集光性，便于光的再分配。l可频繁操作，对寿命无影响，使用方便。l显色性好（99100l无闪烁l寿命短（1000hl光效低（1020lm/w）l受电压
4、影响大白炽灯特点白炽灯特点2、卤钨灯、卤钨灯 图 2.2 卤钨灯外形a)两端引出 b)单端引出l寿命提高（15002000hl光效提高（2030lm/w)l体积小l显色性好l色温较高l不适于易燃易爆及多尘的场所l水平安装l耐震差耐震差卤钨灯特点卤钨灯特点3、荧光灯、荧光灯图 2.3 荧光灯管的结构 荧光灯特点荧光灯特点l寿命长（3000h)l光效高（2585lm/w)l光谱成分好l表面亮度低l不能频繁开闭（2h/次l点燃迟l有闪烁和频闪效应l电压影响寿命 （10)l受温湿度影响大 （85 适于舞台，体育馆，大厅摄影棚等照明 (3)钪钠灯KNG 色温3800K Ra：65706、高压钠灯、高压钠
5、灯图2.7 高压钠灯结构 1金属排气管 2铌帽 3电极 4放电管 5玻璃外壳 6管脚 7双金属片 8金属支架9钡消气剂 10焊锡 高压钠灯特点高压钠灯特点l光效最高(150lm/w)l寿命长（5000h,国外1200020000h)l受环境条件影响小l透雾性好，色温2300Kl显色性差(Ra：2025)l起动稳定时间48minl再起动稳定时间1020minl电压波动影响大(HID中最大2000h）没有灯丝和电极、红外线和紫外线辐射小、污染小（3）LED灯（二极管灯）LED的定义:LED是 Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车
6、后防雾灯等。目前在家庭装饰中也有应用。LED的最显著特点是使用寿命长，光电转换效能高。工作原理：PN结加正向电压时，电子和空穴在PN结处复合而发光优点：1方向性好 2工作驱动电压低（10V）、电流小交直流通用 3亮度可达100cd/m2，可以显示各种颜色、寿命 达十年以上缺点：1受温度和环境影响 2光效低 25-30 lm/w 3用LED拼接图案、文字时，部分的损坏会影响 整体的显示效果 LED路灯 LEDLED光源的特点光源的特点 l 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。l效能：消耗能量较同光效的白
7、炽灯减少80%l适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 l稳定性：10万小时，光衰为初始的50%l响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 l对环境污染：无有害金属汞 l颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 l价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成。4、太阳能灯 工
8、作原理：利用光敏电池，将太阳能转成电能储 存在镍氢电池中。特点：电压低、功率小5、电致发光器件(LE)l工作原理：在电致发光材料或电致变色材料薄膜的两面分别采用干法或湿法制作两个导电层，其中一个导电层为透明导电层，通过两个导电层向显示材料施加电压或电流，则在透明导电层的一侧有可见光发出或有反射光的颜色亮度发生改变，由此实现信息的显示。l特点：电压低、体积小、薄、轻、光效高、色彩清晰、易于安装。能够在不同材质的基板上制造，做成柔软显示器。照明电光源性能比较与选择照明电光源性能比较与选择l性能比较显色性好:白炽灯、卤钨灯、荧光灯、金属卤化物灯光效高：高压钠灯、金属卤化物灯、荧光灯 寿命长：高压钠灯
9、、高压汞灯能瞬时起动，再起动:白炽灯、卤钨灯受电压影响 大：高压钠灯 小：荧光灯电光源的选择电光源的选择l按照明要求选光源 l按环境要求选择l按使用的经济性要求选择l室内照明光源的确定，应根据使用场所的不同，合理地选择光源的光效、显色性、寿命、起动点燃和再启燃时间等光电特性指标，以及环境条件对光源光电参数的影响。l室内照明应优先采用高光效光源和高效灯具。在有连续调光、防止电磁波干扰、频繁开闭或室内装修设计需要的场所，可选用白炽灯或卤钨灯光源。建筑照明设计标准建筑照明设计标准GB50034-2004GB50034-20043.2.33.2.3条条:照明设计时可按下列条件选择光源照明设计时可按下列
10、条件选择光源:l高度较低房间高度较低房间,如办公室如办公室、教室教室、会议室及仪表会议室及仪表、电子电子等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯l商店营业厅宜采用细管径直管形荧光灯商店营业厅宜采用细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯或小功率的金属卤化物灯l高度较高的工业厂房高度较高的工业厂房,应按照生产使用要求应按照生产使用要求,采用金属卤采用金属卤化物灯或高压钠灯化物灯或高压钠灯,亦可采用大功率细管径荧光灯亦可采用大功率细管径荧光灯l一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯,不应采用自镇流不应采用自镇流荧光高压
11、汞灯荧光高压汞灯l一般情况下一般情况下,室内外照明不应采用普通照明白炽灯室内外照明不应采用普通照明白炽灯;在特在特殊情况下需采用时殊情况下需采用时,其额定功率不应超过其额定功率不应超过100W100W3.2.43.2.4条条 下列工作场所可采用白炽灯下列工作场所可采用白炽灯l要求瞬时启动和连续调光的场所要求瞬时启动和连续调光的场所,使用其他光源使用其他光源技术经济不合理时技术经济不合理时l对防止电磁干扰要求严格的场所对防止电磁干扰要求严格的场所l开关灯频繁的场所开关灯频繁的场所l照度要求不高照度要求不高,且照明时间较短的场所且照明时间较短的场所l对装饰有特殊要求的场所对装饰有特殊要求的场所l3
12、.2.53.2.5条条 应急照明应选用能快速点燃的光源应急照明应选用能快速点燃的光源l3.2.63.2.6条条 应根据识别颜色要求和场所特点应根据识别颜色要求和场所特点,选选用相应显色指数的光源用相应显色指数的光源 2.3 2.3 照明器照明器 一、组成：光源+灯具二、灯具的作用：对光源发出的光通量进行再次分配 防眩光，减少和防止光源的污染 对光源的机械保护 装饰、美化环境三、照明器的特性三、照明器的特性照明器的光学特性有：l配光曲线l保护角l效率 1 1、照明器的配光曲线照明器的配光曲线 照明器在空间各个方向上的光强分布称配光，如果用曲线方式表示的配光称配光曲线。基本概念 l配光 l配光特性
13、 l光中心 l光轴l垂直角l水平角 l灯具配光示意图光强的空间分布与配光曲线乳白玻璃半圆球罩灯的配光乳白玻璃半圆球罩灯的配光 带格栅多管荧光灯的配光带格栅多管荧光灯的配光2、保护角 指控照器开口边缘与发光体最远边缘的连线与水平之间的夹角。即：控照器遮挡光源的角度。3、灯具的效率l灯具的效率指照明器所发出的光通量与光源所发出的光通量的比值0 灯具的效率与灯罩材料、形状、及光学中心位置有关。如：白炽灯深照型照明器效率为0.6左右；白炽灯配照型照明器效率为0.7左右；简装荧光灯照明器的效率为0.97左右；格栅荧光灯照明器的效率为0.46左右。四、照明器的分类四、照明器的分类1、按配光曲线分类（1）按
14、配光曲线的形状分类（2）按光通量在空间上、下半球的分配比例 分类2、按结构特点分类3、按安装方式分类4、按防触电防护等级分类 照明器按配光曲线的形状分类 1正弦分布型 2广照型 3均匀配照型 4配照型 5深照型 6特深照型照明器按光通量在空间上、下半球的分配比例分类 配光曲线示意图照明器类型直接型半直接型漫射型半间接型间接型光通分配比例（%）上半球0-1010-4040-6060-9090-100下半球100-9090-6060-4040-1010-0特 点光线集中，工作面上可获充分照度光线主要向下射出，其余透过灯具向四周射出光线柔和，各方向上光线基本一致，无眩光，但光通量损失较大光线主要反射
15、到墙或顶棚后再反射到室内光线全部反射，能最大限度减弱阴和眩光照明器按结构特点分类示意图（a a）开启型开启型 （b b）闭合型闭合型 （c c）密闭型密闭型（d d）防爆型防爆型 （e e）隔爆型隔爆型 （f f）安全型安全型 按安装方式分类按安装方式分类（a a）悬吊式（吊线、吊链、吊杆）（悬吊式（吊线、吊链、吊杆）（b b）吸顶式吸顶式 （c c）壁式壁式 （d d）嵌入式嵌入式（e e）半嵌入式半嵌入式 （f f）落地式落地式 (g)g)台式台式 （h h）庭院式庭院式 (i)i)道路、广场式道路、广场式 按防触电防护等级分类按防触电防护等级分类等级定义说明0类 依靠基本绝缘防触电，在易
16、触及的部分及外壳和带电体间的绝缘 安全程度低，用于安全程度好的场所，如空气干燥、尘埃少、木地板等条件下的吊灯、吸顶灯类 除基本绝缘外，易触及的部分及外壳有接地装置，一旦绝缘失效时，不致有危险 用于金属外壳灯具，如投光灯、路灯、庭院灯等，提高了安全程度类 采用双重绝缘或加强绝缘作为安全保护，无保护地线 绝缘性好，安全程度高，适用于环境差，人经常触摸的灯具，如台灯、手提灯等类 采用特低安全电压（交流有效值不超过50V）灯内不产生高于此值的电压 安全程度最高，可用于恶劣环境，如机床工作灯、儿童用灯等灯具的选择灯具的选择l按使用环境选择l按配光特性选择l按防触电保护要求选择l按经济效果选择l灯具形状应
17、与建筑物风格相协调按使用环境选择按使用环境选择l正常环境 开启式l潮湿环境 防水式l特别潮湿环境 防水防尘式l腐蚀性气体 密闭 防爆l振动场所 防振l特殊场所 专用灯具按配光特性选择按配光特性选择合理的光特性l光强分布 l照明器表面亮度 l保护角按经济效果选择按经济效果选择l光通输出比高l利用系数高l寿命长l光通衰减少l安装维护方便l在选择灯具时，应根据环境条件和使用特点，合理地选定灯具的光强分布、效率、遮光角、类型、造型尺度以及灯的表观颜色等。室内灯具效率不低于70%，室外灯具不应低于40%（其中投光灯不宜低于55%）。l灯具的遮光格栅的反射表面应选用难燃材料，其反射系数不应低于70%，遮光
18、角宜为2545度。灯具的选择灯具的选择推广高效节能灯具(1)(1)选用高效率灯具选用高效率灯具 在满足眩光限制和配光要求的条件下在满足眩光限制和配光要求的条件下,荧灯具效率不应荧灯具效率不应低于低于:开敞式的为开敞式的为75%75%、带透明罩的为、带透明罩的为65%65%、带磨砂或棱、带磨砂或棱镜保护罩的为镜保护罩的为55%55%和格栅的为和格栅的为60%60%。高强度气体放电灯灯具效率不应低于高强度气体放电灯灯具效率不应低于:开敞式的为开敞式的为75%75%、格栅或透光罩的为格栅或透光罩的为60%60%。(2)(2)选用控光合理灯具选用控光合理灯具 根据使用场所条件根据使用场所条件,采用控光
19、合理的灯具采用控光合理的灯具.如如:蝙蝠翼式蝙蝠翼式配光灯具、块板式高效灯具等配光灯具、块板式高效灯具等,块板式灯具可提高灯具块板式灯具可提高灯具效率效率5%20%5%20%。(3)(3)选用光通量维持率好的灯具选用光通量维持率好的灯具 如选用涂二氧化硅保护膜、反射器采用真空镀铝工艺和如选用涂二氧化硅保护膜、反射器采用真空镀铝工艺和蒸镀银光学多层膜反射材料以及采用炭过滤器等蒸镀银光学多层膜反射材料以及采用炭过滤器等,以提以提高灯具效率。高灯具效率。(4)(4)选用灯具光利用系数高的灯具选用灯具光利用系数高的灯具 使灯具发射出的光通量最大限度地落在工作面上使灯具发射出的光通量最大限度地落在工作面
20、上,利用利用系数值取决于灯具效率、灯具配光、室空间比和室内表系数值取决于灯具效率、灯具配光、室空间比和室内表面装修色彩等。面装修色彩等。(5)(5)尽量选用不带附件的灯具尽量选用不带附件的灯具 灯具所配带的格栅、棱镜、乳白玻璃包含罩等附件会引灯具所配带的格栅、棱镜、乳白玻璃包含罩等附件会引起光输出的下降起光输出的下降,降低灯具效率约降低灯具效率约50%,50%,使电能消耗增加使电能消耗增加,不利于节能不利于节能,因此最好选用开敞式直接型灯具。因此最好选用开敞式直接型灯具。(6)(6)采用照明与空调一体化灯具采用照明与空调一体化灯具 采用此灯具的目的在于在夏季时将灯所产生的热量排出采用此灯具的目
21、的在于在夏季时将灯所产生的热量排出50%60%,50%60%,以减少空调制冷负荷以减少空调制冷负荷20%;20%;在冬季利用灯所排出在冬季利用灯所排出的热量的热量,以降低供暖负荷。利用此灯具以降低供暖负荷。利用此灯具,可节能约可节能约10%10%。推广节能型镇流器l目前我国绝大多数气体放电灯使用传统型电感镇流器目前我国绝大多数气体放电灯使用传统型电感镇流器,其其优点是寿命长、可靠性高和价格相对低廉优点是寿命长、可靠性高和价格相对低廉,而其缺点是体而其缺点是体积大、重量重、自身功率损耗大积大、重量重、自身功率损耗大,有噪音、功率因数低、有噪音、功率因数低、灯频闪等灯频闪等,是一种不节能的镇流器。是一种不节能的镇流器。电子镇流器的优点是节能电子镇流器的优点是节能,其自身功耗低其自身功耗低,功率因数高功率因数高,灯灯光效高光效高,重量轻重量轻,体积小体积小,启动可靠启动可靠,无频闪无频闪,无噪音无噪音,可调可调光光,允许电压偏差大等。缺点是价格相对较高、可靠性相允许电压偏差大等。缺点是价格相对较高、可靠性相对较差对较差,目前在我国应用量不大。目前在我国应用量不大。l节能型电感镇流器是采用低耗材料节能型电感镇流器是采用低耗材料,其能耗介于传统型和其能耗介于传统型和电子型之间。目前在我国有较大的发展前景。电子型之间。目前在我国有较大的发展前景。
