《電光源的應用》PPT課件.ppt

1、第二章 電光源與燈具,2.1電光源的分類及主要技術指標,一、電光源的分類 電光源按工作原理分為兩類: 熱輻射光源 利用電流的熱效應，把具有耐高溫低揮發(fā)性的燈絲加熱到白熾程度而產生可見光。 典型產品有： 白熾燈 鹵鎢燈 氣體放電光源 利用電流通過燈管中氣體時，激發(fā)氣體電離和放電而產生可見光。 典型產品有：熒光燈 高強氣體放電燈（HID燈） 高壓汞燈 高壓鈉燈 金屬鹵化物燈,二、電光源的主要技術指標,光通量 額定光通量指光源燃點100h時所發(fā)出的光通 發(fā)光效率（光效） 指電能轉換成光能的效率 單位：Lm/w 顯色性及色表 用Ra及色溫表示,壽命 全壽命 從點燃到損壞累計使用時間 有效壽命 070%

2、0 使用的時間 平均壽命 批量燈具有效壽命的平均值 啟燃及再啟燃時間 電源特性 電壓對光通的影響 U 溫度特性,常用光源的光效,色表與色溫的相應關系,常用電光源的顯色指數(shù),2.2常用的電光源,白熾燈 鹵鎢燈 熒光燈 高壓汞燈,金屬鹵化物燈 高壓鈉燈 氙燈 場致發(fā)光器件發(fā)光二極管,1、白熾燈,結構簡單，成本低。 有高度集光性，便于光的再分配。 可頻繁操作，對壽命無影響，使用方便。 顯色性好（99100 無閃爍 壽命短（1000h 光效低（1020lm/w ） 受電壓影響大,2、鹵鎢燈,壽命提高（15002000h 光效提高（2030lm/w) 體積小 顯色性好 色溫較高 不適于易燃易爆及多塵的場

3、所 水平安裝 耐震差,3、熒光燈,壽命長（3000h) 光效高（2585lm/w) 光譜成分好 表面亮度低 不能頻繁開閉（2h/次 點燃遲 有閃爍和頻閃效應 電壓影響壽命 （10) 受溫濕度影響大 （75-80%,18-250C ),T8 熒光燈 T5熒光燈 環(huán)形熒光燈,LED熒光燈,4、高壓汞燈,高壓汞燈的結構與原理,工作原理： 當電源接通時，首先在相距較近的主電極E1和輔助電極E3之間發(fā)生輝光放電，產生大量的電子，激發(fā)汞原子電離，然后引起兩個主電極E1和E2間的弧光放電，燈管啟燃。同時汞原子電離通過外殼壁上的熒光粉將紫外線轉化成可見光,光源特性,光效高（4060lm/w) 壽命長（2500

4、5000h,國外：24000h) 耐震、耐熱 起動穩(wěn)定時間48min 再起動穩(wěn)定時間510min 壽命與起動次數(shù)關系：5h/次 電壓影響大（5) 色溫5500K， Ra：3040 點燃位置無特殊要求 不適于頻繁開關或比較重要的場所，以及電壓波動的線路。適于街道、廣場大面積照明，室內使用最好與白熾燈混合使用。,5、金屬鹵化物燈,與汞燈相比，光效更高（70100lm/w) 顯色性良好(Ra：6090),光色好 受環(huán)境影響較小，耐震好 起動穩(wěn)定時間410min 再起動穩(wěn)定時間1015min 電壓波動影響大 點燃位置要求高,例：(1)鈉鉈銦燈 NTY 色溫5500K 光效80lm/w 壽命1000 2

5、000h Ra 6070 廣泛用于室內照明。 (2)鏑燈DDG 色溫6000K 光效80lm/w 壽命500h Ra85 適于舞臺，體育館，大廳攝影棚等照明 (3)鈧鈉燈KNG 色溫3800K Ra：6570,6、高壓鈉燈,光效最高(150lm/w) 壽命長（5000h,國外1200020000h) 受環(huán)境條件影響小 透霧性好，色溫2300K 顯色性差(Ra：2025) 起動穩(wěn)定時間48min 再起動穩(wěn)定時間1020min 電壓波動影響大(HID中最大5%),例：新產品NGX改進顯色型Ra：65 NGG高顯色型Ra：80 適于道路、機場、車站、碼頭等照明。室內多以混光形式出現(xiàn)，常與汞燈混光；與

6、鏑燈混光，可獲得高光效，照度與光色改善的好處。,7、低壓鈉燈,光效最高（150 lm/w) 壽命長(20006000h) 視覺敏感高，透霧性好 起動穩(wěn)定時間10min 再起動穩(wěn)定時間1min 水平點燃 光色、顯色性差 受環(huán)境影響小 用于隧道、道路、廠區(qū)等多霧地區(qū)照明,8、現(xiàn)代建筑照明技術新光源,（1）無極熒光燈 組成：放電管、功率耦合器、燈頭、高頻發(fā)生器 性能：壽命長（6000h）、光效高（70lm/w）、Ra=80、無頻閃、能瞬時啟動 （2）微波硫燈 工作原理：用微波激發(fā)放電管-石英玻璃內的發(fā) 光物質產生連續(xù)可見光 性能：光效高、Ra=90、壽命長（2000h）沒有燈絲和電極、紅外線和紫外線

7、輻射小、污染小,（3）LED燈（二極管燈） LED的定義: LED是 Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫。廣泛見于日常生活中，如家用電器的指示燈，汽車后防霧燈等。LED的最顯著特點是使用壽命長，光電轉換效能高。 工作原理：PN結加正向電壓時，電子和空穴在PN結處復合而發(fā)光 優(yōu)點：1方向性好 2工作驅動電壓低（10V）、電流小交直流通用 3亮度可達100cd/m2，可以顯示各種顏色、壽命 達十年以上 缺點：1受溫度和環(huán)境影響 2光效低 25-30 lm/w 3用LED拼接圖案、文字時，部分的損壞會影響 整體的顯示效果,LED路燈,LED光源的特點,電壓：LED使用低壓電

8、源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% 適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50% 響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級 對環(huán)境污染：無有害金屬汞 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色 價格：LED的價格比較昂

9、貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300500只二極管構成。,4、太陽能燈 工作原理：利用光敏電池，將太陽能轉成電能儲 存在鎳氫電池中。 特點：電壓低、功率小 5、電致發(fā)光器件(LE) 工作原理：在電致發(fā)光材料或電致變色材料薄膜的兩面分別采用干法或濕法制作兩個導電層，其中一個導電層為透明導電層，通過兩個導電層向顯示材料施加電壓或電流，則在透明導電層的一側有可見光發(fā)出或有反射光的顏色亮度發(fā)生改變，由此實現(xiàn)信息的顯示。 特點：電壓低、體積小、薄、輕、光效高、色彩清晰、易于安裝。能夠在不同材質的基板上制造，做成柔軟顯示器。,電光源的評價指標,光的數(shù)

10、量指標 光通量、亮度、光強、紫外線、熱輻射等 光的質量指標 色溫、顯色性光譜分布和頻閃效應等 電氣指標 額定電壓、額定電流、額定功率、起動特性,經濟指標 發(fā)光效率、壽命、設備費用等 機械特性 心理性指標 裝飾性、美觀性舒適性等 與使用有關的指標 普通性、互換性、光照穩(wěn)定性與調光性等,照明電光源性能比較與選擇,性能比較 顯色性好:白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、金屬鹵化物燈 光效高： 高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、熒光燈 壽命長： 高壓鈉燈、高壓汞燈 能瞬時起動，再起動: 白熾燈、鹵鎢燈 受電壓影響 大：高壓鈉燈 小：熒光燈,電光源的選擇,按照明要求選光源 按環(huán)境要求選擇 按使用的經濟性要求選擇,室內照明光源

11、的確定，應根據(jù)使用場所的不同，合理地選擇光源的光效、顯色性、壽命、起動點燃和再啟燃時間等光電特性指標，以及環(huán)境條件對光源光電參數(shù)的影響。 室內照明應優(yōu)先采用高光效光源和高效燈具。在有連續(xù)調光、防止電磁波干擾、頻繁開閉或室內裝修設計需要的場所，可選用白熾燈或鹵鎢燈光源。,建筑照明設計標準GB50034-2004 3.2.3條:照明設計時可按下列條件選擇光源: 高度較低房間,如辦公室、教室、會議室及儀表、電子等生產車間宜采用細管徑直管形熒光燈 商店營業(yè)廳宜采用細管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光燈或小功率的金屬鹵化物燈 高度較高的工業(yè)廠房,應按照生產使用要求,采用金屬鹵化物燈或高壓鈉燈,亦可采用大功率細

12、管徑熒光燈 一般照明場所不宜采用熒光高壓汞燈,不應采用自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈 一般情況下,室內外照明不應采用普通照明白熾燈;在特殊情況下需采用時,其額定功率不應超過100W,3.2.4條 下列工作場所可采用白熾燈 要求瞬時啟動和連續(xù)調光的場所,使用其他光源技術經濟不合理時 對防止電磁干擾要求嚴格的場所 開關燈頻繁的場所 照度要求不高,且照明時間較短的場所 對裝飾有特殊要求的場所 3.2.5條 應急照明應選用能快速點燃的光源 3.2.6條 應根據(jù)識別顏色要求和場所特點,選用相應顯色指數(shù)的光源,2.3 照明器,一、組成：光源+燈具 二、燈具的作用： 對光源發(fā)出的光通量進行再次分配 防眩光，減少和防止光

13、源的污染 對光源的機械保護 裝飾、美化環(huán)境,三、照明器的特性,照明器的光學特性有： 配光曲線 保護角 效率,1、照明器的配光曲線,照明器在空間各個方 向上的光強分布稱配光， 如果用曲線方式表示的 配光稱配光曲線。 基本概念 配光 配光特性 光中心 光軸 垂直角 水平角,燈具配光示意圖,光強的空間分布與配光曲線,乳白玻璃半圓球罩燈的配光,帶格柵多管熒光燈的配光,2、保護角 指控照器開口邊緣與發(fā)光體最遠邊緣的連線與水平之間的夾角。即：控照器遮擋光源的角度。,3、燈具的效率,燈具的效率指照明器所發(fā)出的光通量與光源所發(fā)出的光通量的比值,燈具的效率與燈罩材料、形狀、及光學中心位置有關。 如：白熾燈深照型

14、照明器效率為0.6左右； 白熾燈配照型照明器效率為0.7左右； 簡裝熒光燈照明器的效率為0.97左右； 格柵熒光燈照明器的效率為0.46左右。,四、照明器的分類,1、按配光曲線分類 （1）按配光曲線的形狀分類 （2）按光通量在空間上、下半球的分配比例 分類 2、按結構特點分類 3、按安裝方式分類 4、按防觸電防護等級分類,照明器按配光曲線的形狀分類 1正弦分布型 2廣照型 3均勻配照型 4配照型 5深照型 6特深照型,照明器按光通量在空間上、下半球的分配比例分類,照明器按結構特點分類示意圖,（a）開啟型 （b）閉合型 （c）密閉型 （d）防爆型 （e）隔爆型 （f）安全型,按安裝方式分類,（a

15、）懸吊式（吊線、吊鏈、吊桿）（b）吸頂式 （c）壁式 （d）嵌入式（e）半嵌入式 （f）落地式 (g)臺式 （h）庭院式 (i)道路、廣場式,按防觸電防護等級分類,在選擇燈具時，應根據(jù)環(huán)境條件和使用特點，合理地選定燈具的光強分布、效率、遮光角、類型、造型尺度以及燈的表觀顏色等。 室內燈具效率不低于70%，室外燈具不應低于40%（其中投光燈不宜低于55%）。 燈具的遮光格柵的反射表面應選用難燃材料，其反射系數(shù)不應低于70%，遮光角宜為2545度。,燈具的選擇,燈具的選擇,按使用環(huán)境選擇 按配光特性選擇 按防觸電保護要求選擇 按經濟效果選擇 燈具形狀應與建筑物風格相協(xié)調,按使用環(huán)境選擇,正常環(huán)境

16、開啟式 潮濕環(huán)境 防水式 特別潮濕環(huán)境 防水防塵式 腐蝕性氣體 密閉 防爆 振動場所 防振 特殊場所 專用燈具,按配光特性選擇,合理的光特性 光強分布 照明器表面亮度 保護角,按經濟效果選擇,光通輸出比高 利用系數(shù)高 壽命長 光通衰減少 安裝維護方便,經濟性考核的兩個指標: 初投資 運行費用,推廣高效節(jié)能燈具,(1)選用高效率燈具 在滿足眩光限制和配光要求的條件下,熒燈具效率不應低于:開敞式的為75%、帶透明罩的為65%、帶磨砂或棱鏡保護罩的為55%和格柵的為60%。 高強度氣體放電燈燈具效率不應低于:開敞式的為75%、格柵或透光罩的為60%。 (2)選用控光合理燈具 根據(jù)使用場所條件,采用控

17、光合理的燈具.如:蝙蝠翼式配光燈具、塊板式高效燈具等,塊板式燈具可提高燈具效率5%20%。 (3)選用光通量維持率好的燈具 如選用涂二氧化硅保護膜、反射器采用真空鍍鋁工藝和蒸鍍銀光學多層膜反射材料以及采用炭過濾器等,以提高燈具效率。,(4)選用燈具光利用系數(shù)高的燈具 使燈具發(fā)射出的光通量最大限度地落在工作面上,利用系數(shù)值取決于燈具效率、燈具配光、室空間比和室內表面裝修色彩等。 (5)盡量選用不帶附件的燈具 燈具所配帶的格柵、棱鏡、乳白玻璃包含罩等附件會引起光輸出的下降,降低燈具效率約50%,使電能消耗增加,不利于節(jié)能,因此最好選用開敞式直接型燈具。 (6)采用照明與空調一體化燈具 采用此燈具的目的在于在夏季時將燈所產生的熱量排出50%60%,以減少空調制冷負荷20%;在冬季利用燈所