照明电光源知识讲座.docx

白炽发光灯低压％体放电灯一压钠灯荧光高压汞灯心汕;汞灯.靠屈离化物灯商压显灯_解光放电灯(—荧比灯I 一紧)奏型荧光灯亦■:—J毓钠灯门以灯一囱鸭灯一冷反射定向照明卤钙灯(冷光杯】PAR灯■ ■明光源照明电光源知识讲座一、简介：在照明工程中常用的光源有白炽发光的白炽灯和卤鸨灯，低压气体放电的各种 荧光 灯和高强气体放电的荧光高压汞灯，金属卤化物灯和高压钠灯等在绿色照明工程中，可根据具体情 况，选择各种光源常用光源分类如表1：表1常用光源分类表1、白炽灯(Incandescent lamp):将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源结构不同用途和要求的白炽灯，其结构和部件不尽相同普通白炽灯泡的主要部件是玻壳和 灯丝1) 普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡特点：显色性好(Ra=100)、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效 低用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院运用方式：台灯、顶 灯、壁灯、床头灯、走廊灯2) 卤鸨灯 (tungsten halogen lamp)特点：填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯具有普通照明白炽灯的全部特点，光效和寿命比普通照明白炽灯提高一倍以上，且体积小。

用途：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特 殊照明2、气体放电灯(discharge lamp)1) 低气压放电灯(low pressure (vapor) discharge lamp)：(1)荧光灯(fluorescent lamp)：俗称日光灯利用荧光粉把低气压汞蒸气放电过程中产生的紫外 线转变成可见光的电光源一般制成管形，荧光灯的发光效率高，发光面积大，光线柔和，使用寿命长，可以使光色近似 日光色或其他各种光色，是一种良好的室内照明光源特种荧光灯的荧光粉能将低气压汞蒸气放电过程中产生的波长 253.7nm的短波紫外线转变为长波紫外线或特定波长范围的可见光，用于保健、驱虫、捕虫、复印、、制版、荧光 分析、植物栽培、光化学反应和装饰照明将荧光灯管缩小和弯曲后制成的紧凑型荧光灯，可以直接代替普通照明 白炽灯缩小荧光灯灯管直径可以提高发光效率一般照明用荧光灯的光色分为日光色、冷白色和暖白色 3种特点：光效高、寿命长、光色好用直管型荧光灯取代白炽灯，节电70~90%,寿命长5~10倍；米用稀土金属三基色荧光粉制成的荧光灯，一般显色指数 Ra可超过90，发光效率可超过90Lm/W，并能在相同照度下产生更明亮的感觉和更舒适的视觉效果。

对直管型荧光灯进行升级换代，节电15~50%;用紧凑型荧光灯(俗称节能灯)取代白炽灯，节电 70~80%，寿命长5~10倍2)低压钠KT(low pressure sodium (vapor) lamp)特点：发光效率特高、寿命长、光通维持率高、透雾性强，但显色性差用途：隧道、港口、码头、矿场等照明2)高强度气体放电灯(high intensity discharge lamp-HID)高强度气体放电灯有：荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯1) 荧光高压汞灯：利用汞放电时产生汞蒸气获得可见光的电光源汞灯又分高压汞灯和超高 压汞灯高压汞灯的工作汞蒸气压为 0.2 1兆帕其发光效率可达35 50流/瓦(lm/W)，广泛用于环境温度为-20 40 C的街道、广场、高大建筑物、交通运输场所作为室内外照 明光源超高压汞灯的工作汞蒸气压为1兆帕以上该灯从长波紫外到可见光都有很强的辐 射，电弧亮度极高特点：寿命长、成本相对较低用途：道路照明、室内外工业照明、商业照明2) 高压钠灯特点：寿命长、光效高、透雾性强用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等⑶金属卤化物灯特点：寿命长、光效高、显色性好。

用途：工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明以及道路照明等4)陶瓷金属卤化物灯特点：性能优于一般金卤灯用途：商场、橱窗、重点展示及商业街道照明3、 其他电光源(others)1)高频无极灯(electrodeless lamp)特点：超长寿命(40000~80000小时)、无电极、瞬间启动和再启动、无频闪、显色性好用途：公共建筑、商店、隧道、步行街、高杆路灯、保安和安全照明及其他室外照明2)发光二极管-LED (light emitting diode) : LED是电致发光的固体半导体光源特点：高亮度点光源、可辐射各种色光和白光、 0T00%光输出(电子调光)、寿命长、耐冲击和防震动、无紫外(UV)和红外(IR)辐射、低电压下工作(安全)用途：交通信号灯、高速道路分界照明、道路护栏照明、汽车尾灯、出口和入口指示灯、桥 体或 建筑物轮廓照明及装饰照明等高压钠灯Tt t t V图1高压钠灯 高压钠灯（见图1）使用时发出金白色光，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。

高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等 场所照明1、工作原理当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发 成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原 子，使其获得能量产 生电离或激发，然后由激发态回复到基态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，此时，多 余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高， 电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的 光色优于低压钠灯 高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡 由于气体放电灯泡的负阻特性， 如果把灯泡单独接到电网中去，其工作状态是不稳定的顶着放电过程继续，它必将导致电路中电流无限上升，最后直至 灯光或电路 中的零、部件被过流烧毁伏一安特性高压钠灯同其他气体放电灯泡一样， 工作是弧光放电状态，伏一安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电 路中必须串 联一具有正阻特性的电路无件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。

电 阻器、电容器、电感受器等均具有限流作用 电阻性镇流器体积小，价格便宜，与高压钠灯配套使用会发生启动困难，工作时电阻产生很高的热量，需有 较大的散热 空间、消耗功率很大，将会使电路总照明效率下降 它一般在直流电路中使用，在交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象 电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大，温升低，在电源频率较低时，电容器充电时，会产生脉）中峰值电流，对电极 造成极大损 害，灯光闪烁，影响灯泡使用寿命；在高频电路中工作，电压波动能达到理想状态，成为理想的镇流 器 电感性镇流器损耗小，阻抗稳定，阻抗性偏差小，使用寿命长，灯泡的稳定度比电阻性镇流器好，目前与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器其缺点 较苯重及价格偏高 另外，电子镇流器已经出现，目前其价格较贵，可靠性还不能完全与高压钠灯相匹配，除特殊场合使用外，一般情况下很少被采用 所以，高压钠灯必须串联与灯泡规格相应的镇流器后方可使用 高压钠灯的点灯电路是一个非线性电路，功率因数较低，因此在网路上考虑接补偿电容，以提高网路的功率因数 2、结构和材料1电弧管：是高压钠灯的关键部件电弧管工作时，高温高压的钠蒸气腐蚀性极强，一般的抗钠玻璃 和石英玻璃均不能胜任； 而采用半透明多晶氧化铝和陶瓷管做电弧管管体较为理想。

它不仅具有良好的耐高温和抗钠蒸气腐蚀性能， 还有良好的可见光穿越能力另外，单晶氧化铝陶瓷管在耐高温、抗钠蒸气腐蚀和透光率等性能均优于多晶氧化铝陶瓷管；因其价格昂贵， 所以目前很少被采用 电弧管是把电极、多晶氧化铝陶瓷管、帽、焊料环装配在一起，加入钠汞齐进入封接炉封接；同时充入少量氙气，以改善灯泡的启动特性电极是用高纯鸨丝绕成螺旋状，在螺旋孔中插入芯杆，浸渍电子粉，然后将电极芯杆一端和铌管封闭 端焊接成一体多晶氧化铝陶瓷管（帽）是选用多晶氧化铝陶瓷粉经混粉、干燥、等静压成形、素 烧、高温烧结和切割等工序制成高压钠灯的光、电参数与电弧管的内径和弧长（两电极之间距离） 有着密切联系2） 灯芯：是采用金属支架将电弧管、消气剂环等固定在芯柱上，电弧管两端电极分别与芯柱上两根 内导丝相连接芯柱由导丝、排气管和喇叭经高温火焰熔融成一体金属导丝与玻璃封接部分的膨胀 系数应与匹配，可避免因二种封接材料的膨胀系数不相同，造成封接处玻璃产生应力而爆裂或灯泡慢 性漏气3） 玻壳：是选用高温的硬料玻璃制造玻壳与灯芯的喇叭口经高温火焰熔融封口，然后抽真空或充入惰性气体后，再装上灯头整个灯泡基本成型 由于电弧管在高温状态下工作，其外裸的金属极易氧化、变 脆，就必须将电弧管置于真空或惰性气体的外壳内。

这样还可减少电弧管热量损失，提高冷端温度，提高发光效率4） 灯头：灯头的作用是方便灯泡与灯座、电路相连接长寿命灯泡要求灯头与玻壳连接 应牢固，不 能有松动和脱落现象所以，目前一般采用螺纹机械紧固技术，可防止焊泥自然老化而脱落制造灯 头的材料一般采用黄铜带，它可与灯座保持较小的接触电阻，减轻金属表面氧化层如灯泡在特殊环 境中使用，还可以在黄铜灯头表面涂覆铬层或镍层其规格型号有：E27、E40二种5） 消气剂：玻壳内经抽真空后，其真空度仅为 6.6 X 10 Pa2,仍可使金属零件氧化，影响灯泡稳定工作；所以在玻壳内放置适量消气剂，可将灯泡内真空度提高到 1.4 X 10-Pa高真空状态目前，高压钠灯一般采用钡消气剂，它是把钡钛合金置于金属环内，再将其固定在 消气剂蒸散后不影响光输出的位置灯泡经抽真空工序后，采用高频感应加热金属环，使环内钡钛合 金受热后蒸散，在蒸散过程中吸收残余有害气体，同时在玻壳颈部形成一层黑色镜面必须指出， 消气剂放置位置非常重要，以黑色镜面不阻碍光线输出为宜；在使用过程中如发现黑色镜面部分或全部变成灰白色，它指示该灯泡已漏气，不能 继续使用， 必须调换新灯泡6） 汞：汞常态时呈液态状，具有银白色镜面光泽。

在电弧管中加入汞可提高灯管工作电压，降低工 作电流，减小镇流器体积，改善电网的功率因数，增高电弧温度，提高辐射功率7） 钠：该元素呈银白色金属，也称金属钠它的理化性能有质软而轻，可溶于汞生齐钠光谱特点 为共振辐射线宽，偏向红色区，总辐射功率高；高压钠灯的光色和发光效率与钠蒸气压有关目前，工业化生产的高压钠灯均采用钠汞齐添加入灯泡内，可简化生产工 艺，同时使 灯泡参数一致性有很大提高8) 氙：氙气是一种稀有气体，它在灯泡中的作用是帮助启动和降低启动电压氙气压的高低还将影响 灯泡的发光3、技术参数1启动特性：高压钠灯启动后，在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电这时候，灯泡工作电压很 低，电流很大；随着放电过程的继续进行，电弧温度渐渐上升，汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所 决定，当放电管冷端温度达到稳定，放电便趋向稳定，灯泡的光通 量、工作电压、工作电流和功率也 处于正常工作状态在正常工作条件下，整个启动过程约需10分钟左右2)光和电参数(见表2)表2高压钠灯的光和电参数产品 型号灯功率(W)灯电压(V)灯电流(A)光通量。