第五讲家用照明电器..ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,第五讲 家用照明电器,,四代电光源,,白炽灯电子调光电路,,日光灯原理,,电子镇流器 、节能灯,,,分类,,固体光源LED,,一、 发展史简介,,1白炽灯,,电弧灯,,1879年爱迪生对白炽灯做了改进，发明了经济，实用，寿命长的碳丝灯点了四十多个小时 1903年生产4500万只，成本37美分1923年，上海亚明灯泡厂开始生产1909年通用电气公司的库里基发明钨丝灯泡1913年，兰米尔发明了充气钨丝灯白炽灯为热光源，能量90%变为热瓦数（W）,,15,,25,,40,,60,,光通量（lm）,,110,,220,,380,,630,,白炽灯性能数,灯泡寿命:一批样本灯在一定条件下点灯，当50%,,的灯的有效光输出不低于初始值的50%时的点灯,,时间,白炽灯图,,爱迪生像,,2、荧光灯,,发展历史,,1902年，黑维特，水银灯,,1910年，法国克劳特发明霓虹灯,,1938年，美国通用电气公司的伊曼，解决了启动装置，荧光灯试制成功,,节能灯 紧凑型荧光灯 三基色荧光粉,,荧光灯参数 功率（W）—光通量（lm）,,功率（W）,,RR,,RL,,寿命,,（,小时）,,15,,580,,635,,5000,,60,,2400,,2640,,5000,,100,,5500,,6100,,3000,,注RR:日光色 RL:冷白色,,,,,,,,,,,荧光灯图,,节能灯,,3．高强度气体放电灯（HID）,,高气压气体放电灯。

一般不作家用广场、道路、工厂照明典型的有高压汞灯、高压钠灯等高压汞灯，充氩气体积小，效率高，寿命长，但光色差（无红色成分）例：300W,P,Hg,=1～5atm，启动电压400V.启动至正常工作须4～10分钟光效率35～65lm/W寿命5000hr镇流器启动Atm =大气压高压钠灯100W,9200lm;400W,47000lm光色较好有人开发出30～50W高压钠灯，作为家用高压汞灯,,4、固体光源,白光发光二极管（LED）,半导体电场发光1960’s出现红发光二极管LED,GaAsP材料，波长565nm长期以来只有红、绿、黄色，仅用于指示无白色光LED,无法用于照明90年代出现蓝光LED，GaN材料发白光的方法：1）蓝LED+发黄光YAG荧光粉，,,2）红+绿+蓝=白光,,寿命达10万小时磷砷化镓—红、黄光,,磷化镓—绿光,,氮化镓—蓝光,,发光效率比较：,,,,,,日本2003.6，样品价400日元（27RMB）,,日本白LED图,,,,,蓝LED,,,白LED,,,发光效率比较：,,白炽灯、卤钨灯12—24lm/W,,荧光灯、HID 50—120 lm/W,,白LED 1998年 5 lm/W,,1999年 15 lm/W,,2000年 25 lm/W,,2005年 50 lm/W,,2015年,,150—200 lm/W,,将成为新一代照明光源。

照明方式,,特点,,白光LED,,具有发热量低、耗电量少（白炽灯泡的八分之一，荧光灯泡的二分之一）、寿命长（数万小时以上，是荧光灯的10倍）、反应速度快、体积小可平面封装等优点，易开发成轻薄短小的产品，是被业界看好在未来10年内，成为替代传统照明器具的一潜力商品荧光灯,,荧光灯省电，但废弃物有汞污染、易碎等问题白炽钨丝灯泡,,低效率、高耗电、寿命短、易碎三种光源比较,,Type,,,耗电量Power Comsuption (W),,,光通量Luminous Flux (lm),,,发光效率Lighting Efficiency (lm/W),,,寿命Life(hour),,,白炽灯泡（Incandescent）,,,40,,,470,,,12,,,1,200,,,节能灯（Compact Fluorescent Lamp）,,,11,,,627,,,57,,,6,000,,,LED灯泡（LED Light Bulb）,,,5,,,350~400,,,70~80,,,60,000,,,,二．白炽灯电子调光电路,调光原理,i,i,调幅度,调时间，,Φ↑V↓，Φ↓V↑,,Φ=0，V最大，Φ=180，V=0,,v,v,t,t,v,Φ,t,,二．白炽灯电子调光电路,,VT-双向晶闸管用于交流电调压,,VD-触发二极管，R,P,,R,C-RC相移电路,,交流调压方式,,（a）降低幅度度，波形不变；,,（b）控制导通时间，波形变，使有效值降低。

正、负半周各“切掉”相同的一块，切得越多，,,导通时间越短，有效值越低，灯越暗，也可用于调热三、日光灯原理,1．,,组成,,（1）灯管—灯丝，玻管，充氩气（ Ar ）、微量汞（Hg）；内壁涂荧光粉；不同荧光粉发不同色光，卤磷酸钙发日光色灯丝—发射电子,,Ar—在高压下电离放电，助燃,,Hg—气化电离，放电，发紫外光，激发荧光粉，发可见光,,电感镇流器—铁心、线圈，产生高压，镇流（阻流作用）1．,,电感镇流器荧光灯工作过程,,（1）灯丝预热 启辉器S中气体氖气放电（发红光），S中双金属发热，弯曲，与静触片接触，放电熄灭，灯丝通电，加热；,,（2）启动 双金属片冷却，复原，断开，产生高压（感应电动势），灯管内Ar电离放电，温度升，汞汽化，电离，放电，发2537埃的紫外光；激发荧光粉发可见光3）,,限流：启动后灯管电压降至100V左右，L起限流作用，启辉器不起辉Ne不放电优点：简单、耐用，（但启辉器易损）电感镇流器,,电感镇流器日光灯电路图,,S,,灯管,,镇流器,,22,0V,,,,缺点：,,（1）启动慢；,,（2）低压不启动（<170V）,,(3 ) 功率因数低,约为0.5；,,（4）频闪对眼睛不利。

100次/sec闪烁；,,（5）镇流器耗能占20% 40W+8W=48W;,,,2．,电子镇流器,,优点：,,启动快；,,低压启动；,,无频闪（25KHZ）；,,功率因数高，效率高，,,理论上节能；实际上有的“节能灯”“省电不省钱”，低档品易损电子镇流器荧光灯,220V,,50Hz,,AC,逆变,,电路,25KHz,,AC,U0=,,300V,,DC,整流,,滤波,,电路,,灯管,,C,PTC,L,工作过程分析：,,（1）整流、滤波：交流→直流,,（2）逆变：直流→高频交流电,,（3）预热灯丝：PTC常温下相当于短路，灯管灯丝加热， Hg蒸发,,（4）启动：PTC变热， R>10MΩ，L、C电路产生谐振，,,C两端产生高压,击穿灯管中的Hg蒸汽，放电，点燃，发光；,,（5）限流：灯管放电后，不谐振，灯管电压降低至100V,,,L作为镇流器，限制电流工作过程分析：,,（1）整流、滤波,,220V交流电整流、滤波 U0≈300V直流电压,,（2）高频振荡(25KHZ)、预热灯丝,,VT1、VT,2,轮流导通，形成25KHZ自激振荡，高频电流对灯丝加热；,,（3）谐振、启动,,PTC变热，R↑↑C,10,两端产生高压（>600V）,击穿灯管中的Hg蒸汽，放电，点燃，发光；,,（4）限流,,灯管放电，电压降低至100V, L,2,作为镇流器，限制电流。

因f高，感抗X,L,=2πfL,很大，故L,2,，T可做得很小，X,L,也足够大无极灯,无极灯没有电极,依靠电磁感应形成等离子气体放电的基本原理而发光.没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达 100,000 小时,是白炽灯的 100 倍,高压气体放电灯的 5 倍 ~15 倍,紧凑荧光灯的 5 倍 ~10 倍.,,,金属线圈磁环组成的电磁发生器在玻璃管周围创造了磁场，由线圈引起自由电子的加速度这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子，因为激活的电子从高能状态退到低能状态，它们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的荧光粉时，产生的紫外线转化为可见光高频无极灯,,,,,,,,LED驱动,,,。