《照明及光源S》PPT课件

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1、照明基础知识照明基础知识照明有什么作用.照明的目的照明的目的满足视觉需要感知空间结构表达空间用途强调重点/引导活动营造特定的环境气氛修饰空间表现照明基础知识照明基础知识光源光通量(流明)光强(坎德拉)眼睛亮度(坎/平方米)照度(勒克斯)从光源到眼睛 光通量：光通量：单位时间内光源发出可见光的总能量。初始光通量：初始光通量：灯燃点100小时时测得的光通量。单位:流明(lm)照明基础知识照明基础知识 光通维持率： 灯在寿命中特定时间的光通量 与该灯初始光通量的百分比. 时间 光通维持率 白炽灯 750小时 =80% 荧光灯 2000小时 =78% 节能灯 2000小时 =78%照明基础知识照明基础

2、知识 发光强度：发光强度：光源向一定方向单位立体角内发出的光通量.单位:坎德拉(cd) d d I =光通量立体角=照明基础知识照明基础知识 中心光强： 射灯类中轴线方向射出的发光强度称中心光强. 通常灯的功率越高, 聚光越好,中心光强就越大.型号 光束角 中心光强(cd)MR-16/35W 10o 6000 MR-16/50W10o 7800MR-16/50W 38o1450PAR20/50W10o 3000PAR20/50W30o 1000照明基础知识照明基础知识 光束角：射灯发射光的空间分布,以中心最强,向四周逐渐减弱到中心光强50%强度的圆锥角为光束角，但用平面角来表示.分类定义例聚光

3、=36o36o,40o,60o照明基础知识照明基础知识 照度：照度：入射于被照物体单位面积上的光通量.单位:勒克斯(lux,简写为lx) E E=照度是客观存在的,与被照物和人的感受无关.照度流明面积( m2 )d dS照明基础知识照明基础知识照度要求照度要求 ( (工作工作8 8小时小时) )12岁 200lux40岁 600lux60岁3000lux夏天夏天照明基础知识照明基础知识亮度亮度(Luminance)发光体或受光体单位面积上发出(或反射出)的发光强度.单位:坎/平方米(cd/m2) 亮度 物体165000000太阳表面 7000000白炽灯丝 10000荧光管 2500满月表面

4、1500晴天沙滩 1夜晚公路L(L(亮度亮度) =) =d I /d Sd I /d S它直接影响人眼的主观感觉它直接影响人眼的主观感觉. .照度一定照度一定时时, ,物体的反射率物体的反射率 越大越大, ,亮度越高亮度越高. . L=k L=k E E照明基础知识照明基础知识 色温色温Tc 用黑体的开氏温度(单位K)表示光源的颜色, 开氏温度为摄氏温度加上273.如:2700K 暖色3000K 暖白色3500K 白色4000K 冷白色5000K 日光色6500K 冷日光色照明基础知识照明基础知识不同色温的感觉不同色温的感觉颜色 色温(K) 色表 感觉暖白色 5000 偏蓝 清冷照明基础知识照

5、明基础知识 显色指数 Ra灯发射的光谱特性对于被照物体表面的颜色的真实度的反映。显色指数反映被照物体颜色的真实度.以符合太阳光显色性的指数称为100.照明基础知识照明基础知识 用8种标准色块比较待测光源的显色和太阳光下的显色差异度的平均值，称为平均显色指数Ra.特殊显色指数:如R912分别表示红,黄,绿,蓝标准色彩;R13表示皮肤色; R14表示植物色.照明基础知识照明基础知识Ra灯泡类型灯泡类型白炽灯白炽灯100荧光灯荧光灯 33系列系列荧光灯荧光灯 54系列系列荧光灯荧光灯 84系列系列荧光灯荧光灯 94系列系列高压钠灯高压钠灯(SON)高压汞灯高压汞灯(HPL)低压钠灯低压钠灯(SOX)

6、667785932645(-44)典型灯泡的显色性典型灯泡的显色性照明基础知识照明基础知识 光效光效：光源每瓦所发出的光通量.单位(lm/W)光效是衡量光源节能的重要指标. 光效(lm/W) 光源 200低压钠灯 130高压钠灯 100 80 荧光灯 90金卤灯 85节能灯 70标准荧光灯 65汞灯 25卤钨灯 15 白炽灯照明基础知识照明基础知识光源寿命的定义:有效寿命: 灯到不能工作(不亮/不起动/颜色失效)的时间;经济寿命: 灯的光通量衰减到一定比例(室内80,室外70）所用的时间;一组灯中50失效的工作时间称为平均寿命平均寿命.照明基础知识照明基础知识光源基础知识电光源固体发光光源气体

7、放电发光光源白炽灯 真空灯充气灯卤钨灯场致发光灯半导体发光器件弧光放电灯辉光放电灯低气压灯高气压灯荧光灯紧凑型荧光灯低压钠灯高压汞灯高压钠灯高压氙灯金卤灯碳弧灯霓虹灯氖灯热辐射光源充气白炽灯常见光源的分类常见光源的分类白炽灯光源基础知识光源基础知识白炽灯的工作原理：当灯接入电路中，电流流过灯丝，因为电流的热效应，使白炽灯发出连续的可见光和红外线。光源基础知识光源基础知识白炽灯的工作特性：发光效率：8 20lm/W显色性Ra ：98 100色温范围：Tc= 2500K 2800K平均寿命：1000Hr无需辅助电气元件，可调光电源电压变化对光源寿命影响较大白炽灯的应用场合：宾馆、饭店、娱乐场所、家

8、居 光源基础知识光源基础知识白炽灯电源电压变化时其他参数的变化:光电参数的变化寿命的变化光源基础知识光源基础知识白炽灯应用比较白炽灯应用比较安装工作容易简单;w无需辅助电气元件; w初期投入较少;w显色性较好Ra = 100;w产生暖色调光环境;w色温Tc= 2800K;w调光方便. 灯的光效较差: 15流明/瓦;w平均寿命较短( 1000 hrs);w产生大量 的热;w灯寿命易受电压波动影响;w存在不够明亮的可能.优点优点: :缺点缺点: :光源基础知识光源基础知识螺口灯头E插口灯头B聚焦灯头特种灯头几种灯头外形几种灯头外形光源基础知识光源基础知识卤钨灯工作原理卤钨灯工作原理工作原理:光产生

9、原理与白炽灯一致o电流流过钨丝使钨丝加热产生白炽光o外壳为石英材料,外形小巧o管内充有卤化物(溴化物或碘化物)卤钨循环:延长灯管寿命 钨2 卤素 卤化钨 W + 2 Br = W Br 2光源基础知识光源基础知识发发光光原原理理图图灯丝管壁卤钨灯的基本性能a光效: 15-25 lm/ Wa色温: 2900 - 3200K,暖色调 a显色性: 100a最大功率: 10000Wa平均寿命: 2000 - 5000小时a亮度: 可调节a低压: 配变压器一起使用光源基础知识光源基础知识w双端灯: 泛光照明等室外照明w单端灯: 室内应用领域,象商场,酒店,旅馆, 家居等的重点和装饰照明,办公室,阅览室的

10、局部照明,这些地方主要考虑较高显色性和暖色调。卤钨灯的应用卤钨灯的应用光源基础知识光源基础知识荧光灯光源基础知识光源基础知识荧光灯荧光灯(低压汞蒸气放电灯低压汞蒸气放电灯)工作原理工作原理a 在玻管内壁涂有荧光粉,两端各装有电极,在电极上涂有钡锶 钙氧化物等电子发射材料;a 热阴极发射电子,在管内形成等离子体,激发汞原子产生紫外辐射照射到管壁荧光粉上发出可见光;a 负反特性,必须与辅助电器一起使用,才能正常工作.光源基础知识光源基础知识fluorescent powdermercury atomelectronselectrode紫外辐射可见光荧光粉汞蒸汽电子流电极发光原理图发光原理图注:本图

11、未画出电极环气体放电灯: 放电特性负阻特性 l 限流装置限流装置 - 补偿负阻特性l 启动装置启动装置 -克服启动时气体较冷条件下的高电阻光源基础知识光源基础知识镇流器、起动器和电容或电子镇流器镇流器、起动器和电容或电子镇流器荧光灯电路图-影响灯管效果和寿命的重要因素影响灯管效果和寿命的重要因素电容电容光源基础知识光源基础知识普通荧光灯总体基本性能普通荧光灯总体基本性能光效: 70104 lm/ W色温:27006500K 显色:5198 功率范围: 48W,15,18,30,36,58W,70W平均寿命:800012000 小时(普通镇流器)1200016000 小时(电子镇流器)亮度:可调

12、节(通过专门的电子镇流器)光源基础知识光源基础知识荧光灯范畴荧光灯范畴T12T8T5普通荧光灯标准直管标准环管80直管80环管90直管特殊荧光灯80直管环管防爆反射低温专用紫外红外其它光源基础知识光源基础知识荧光灯发展过程荧光灯发展过程第一代T12直管38mm直径-12/8=1.5英寸(1939年)环管31mm直径第二代T8直管26mm直径-8/8=1英寸(1978年)环管28mm直径标准管(经济型) /29,/33,/5480(三基色超色彩) /827,/830,/835,/840,/850,/86590(多窄带日光色) /927,/930,/935,/940,/950,/96580HF(高

13、频电子专用管) /827,/830,/835,/840,/850,/865第三代T5直管16mm直径-5/8英寸(1995年)环管18mm直径 /827,/830,/835,/840,/850,/865光源基础知识光源基础知识光效:6981lm/W色温:2700K6500K显色:80功率:5W55W平均寿命:8000小时,是白炽灯的 310倍亮度:在用可调光高频电子镇流器时,亮度能调节节电:比白炽灯节电 80电压范围宽：可170V低电压启动,250V以下高压下正常运行节能灯总体性能节能灯总体性能光源基础知识光源基础知识非一体化紧凑型荧光灯非一体化紧凑型荧光灯( (插拔管插拔管) ) 无外泡壳,

14、2P/2针配电感镇流器;4P/4针配电子镇流器; 比白炽灯效率高5倍(节能80%); 寿命比白炽灯长8倍(一般8000小时),光衰慢; 发热量小,配多种灯具; 宽电压设计(170250V). 功率: 5/7/9/11W,13W,18W,26W,32W 外形: 单U,2U,3U, 色温: 827/840/865光源基础知识光源基础知识一体化紧凑型荧光灯（节能灯）一体化紧凑型荧光灯（节能灯）颜色:暖白色2700K,冷日光色6500K;特点:三基色稀土荧光粉, 宽电压(170V-250V)工作;不带外罩的一体节能灯,重量轻,体积小,瞬间启动,无闪烁,E27;汞齐设计,光衰小,2000小时后,不到3%

15、;内置电子镇流器,节电80%;适用于各应用场合,价廉物美;功率:7W,9W,11W,13W,15W,18W, 20W,25W,45W,65W,85W;灯头: E27;外形：2U,3U,螺旋寿命一般6000Hr12000Hr;光源基础知识光源基础知识颜色:暖白色2700K,冷白色4000K,冷日光色6500K;特点:宽电压(170V-250V)工作,汞齐设计,光衰小,2000小时后衰减不到3%,显色性大于80;三基色稀土荧光粉特殊配方,瞬间启动,无闪烁,E27;内置电子镇流器,节电80%;应用:宾馆,家居,庭院,商场及公共照明等场所.种类：圆柱型，棱晶型/舒适型; 球型功率: 4W,5W,7W,

16、9W,11W,15W,20W;一体化带外泡壳紧凑型荧光灯一体化带外泡壳紧凑型荧光灯光源基础知识光源基础知识荧光灯和节能灯的用途：荧光灯和节能灯的用途：a家居酒店照明:客厅,卫生间,走廊;a办公区照明:写字楼,机关,学校;a商业照明:商场,医院;a工业照明:车间,仓库;a其他照明:隧道,广告灯箱.光源基础知识光源基础知识光源基础知识光源基础知识-金属卤化物灯金属卤化物灯小功率金卤灯陶瓷金卤灯MHN-TMHW-TCDM-R反射型管型CDM-TCDM-TCCDM-TPCDM-TTCDM-TD中大功率金卤灯单端双端HPIHPI BUHPI BUSHPI BU-PHPI BUS-PHPI-TMHDMHD

17、-TDMHN-TD工作原理金卤灯的电弧管中充入汞和一些金属卤化物，在最初点燃时只有汞蒸气参与放电，放电时产生的热量使管壁温度逐渐升高，低电压放电向高气压放电过渡，卤化物开始熔化并蒸发，分解成卤素原子和金属原子，金属原子受激发产生光谱辐射。从启动到正常工作一般需要4-10min左右。常用的金属卤化物为钠钪,钠铟铊,稀土(镝)等的卤化物.光源基础知识光源基础知识-金属卤化物灯金属卤化物灯气体放电灯的结构示意图B为泡壳,A和C为电极,G为填充气体A为阳极,C为阴极放电灯工作电路示意图光源基础知识光源基础知识添加物为金属卤化物和汞添加物为金属卤化物和汞 提高颜色特性提高颜色特性金属离子产生辐射金属离子

18、产生辐射汞元素调节电弧电压和温度汞元素调节电弧电压和温度光源基础知识光源基础知识分类：分类：大功率金卤灯大功率金卤灯紧凑型金卤灯（小于紧凑型金卤灯（小于150 W150 W）用途：用途：大功率灯大功率灯 ：体育场、展览中心、大型商场、游乐场：体育场、展览中心、大型商场、游乐场 和街道广场的投光照明和建筑物外墙的泛光照明和街道广场的投光照明和建筑物外墙的泛光照明紧凑型灯紧凑型灯 ：商店、橱窗照明和建筑物、雕塑泛光照：商店、橱窗照明和建筑物、雕塑泛光照明明影响金卤灯正常工作的因素：影响金卤灯正常工作的因素：易受电源电压波动影响的易受电源电压波动影响的 : : 光色漂移光色漂移灯温度上升将导致颜色漂

19、移灯温度上升将导致颜色漂移燃点位置受到严格限制燃点位置受到严格限制光源基础知识光源基础知识单泡壳双端型双泡壳双端型双泡壳单端型陶瓷电弧管金属卤化物灯 金属卤化物灯的主要类型陶瓷管能耐更高温度,化学性质极其稳定,因而做成的金属卤化物灯不仅光效更高,光色更好,而且颜色稳定,灯的寿命更长光源基础知识光源基础知识陶瓷金卤灯 CDM:技术创新在现有的石英金卤灯基础上对机械、电气和光学性能方面进行了改进相对普通金卤灯而言:- 有较好的光色稳定性(200K at 5000 hr)- 初始光色发散最小(150K at 100 hr)- 较高的显色指数 (Ra 81 to 85)- 光输出较高 (10 到 50

20、 % more)- 较长 (15 到 20 mm)防紫外光源基础知识光源基础知识陶瓷金卤灯结构PCA电极金属复合物封接玻璃铌金属过渡光源基础知识光源基础知识寿命期间光色的稳定性色温趋向红色色温色温趋向兰绿色色温Colour temperature (癒)普通金卤灯光源基础知识光源基础知识陶瓷金卤灯CDM:色温 Tc 对电源电压变化的敏感性较石英管MH灯的弱注意: 要想得到灯满意的特性,则电源电压的偏差不能超过正常值的+/- 3%Tc in %电源电压 (常规镇流器)CDM-TD 70WMHW-TD 70WCDM-TC35W/830光源基础知识光源基础知识Tc3000K 4200K类型 CDM-

21、TC CDM-TCDM-TD CDM-R CDM-R CDM-T CDM-TD PAR20 PAR30L/830 /830 /830/830 /830 /942 /94235W39W70W150W10?4010?3010?30陶瓷金卤灯分类光源基础知识光源基础知识影响光源寿命的因素影响光源寿命的因素使用方环境温度工作电压开关频率振动冲击燃点位置镇流启动装置制造方制灯材料发射电子物质充气及气压制灯工艺光源基础知识光源基础知识 光通量光效色温显色性寿命产品中产生有害物质的含量少价格选择光源的因素选择光源的因素光源基础知识光源基础知识照明电器基础卤 钨 灯 用 变 压 器低电压(通常为12V )卤钨

22、灯是卤钨灯的主流, 需要配用电子变压器把220V 变为12V.有电感和电子两种照明电器基础知识照明电器基础知识 短路保护短路保护 过载保护过载保护 过热保护过热保护变压器决不会超过变压器决不会超过1100C当发生短路当发生短路,变压器自动停止工作变压器自动停止工作变压器限制高功率变压器限制高功率,使其满足额定输出使其满足额定输出LET-S 105150W负载负载输出功率输出功率灯灯照明电器基础知识照明电器基础知识电感镇流器的两项重要参数指标 Tw和tTw保证镇流器工作寿命(通常是10年)所允许的镇流器线圈的最高温度。如：95 ，105 ，120 及130 等线圈每升高10 ，则镇流器寿命降低一

23、半；关键在于采用高温度等级的绝缘漆包线，含浸漆及绝缘材料照明电器基础知识照明电器基础知识 t是特定温度与环境条件下，实测线圈温度与环境温度之差值,即t =Tw - Ta ,通常叫做温升。通常标识如55 K，70 K等低温升即允许较高的环境温度,是镇流器寿命和安全的保证电感镇流器的两项重要参数指标 Tw和t照明电器基础知识照明电器基础知识电感镇流器的两项重要参数指标Tw和 tTw=130C, t =70K 的镇流器表示:Ta=Tw- t = 130 - 70 = 60 C照明电器基础知识照明电器基础知识功率因数输入系统的有功功率 (W)功率因数 = -提供系统的视在功率 (VA)有功功率要付费视

24、在功率要补偿例如功率因数 有功功率 视在功率 1 100 W 100 VA0.90 100 W 111 VA0.50 100 W 200 VA典型的电感镇流器功率因数为0.5. 可以增加电容来修正低功率因数，修正后一般能达到0.8照明电器基础知识照明电器基础知识荧 光 灯 镇 流 器电子镇流器是用电子元器件装配成的高频 (20K 100KHz)镇流器,不必配合启动器和电容器.照明电器基础知识照明电器基础知识电子镇流器的原理图电子镇流器的原理图照明电器基础知识照明电器基础知识 CF（Crest Factor）波峰系数在额定电源电压下，镇流器与灯配套工作时，当灯达到稳定工作状态之后。流过灯管的电流

25、状态输出电流的峰值与均方根值的比值CF=PK/rms。通俗的讲CF值越小，流过灯管的电流越稳定，灯管寿命越长。IEC/GB的标准为CF1.7照明电器基础知识照明电器基础知识 THD（Total Harmonic Distortion） 总谐波失真 镇流器与灯在额定电源电压下工作时， 灯达到稳定工作状态之后，输入电源 电流中奇次谐波各分量之和。 一般我们在大规模使用电子镇流器时 选择THD在15%-25%之间的性能价格比会较合适。 照明电器基础知识照明电器基础知识 电磁干扰(EMI)荧光灯等气体放电灯照明设备在使用过程中,通过辐射、传导等方式产生的电磁噪音. 电磁干扰可能使周围电器工作异常甚至失

26、控.设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰能力。在欧美有不同的执行标准。照明电器基础知识照明电器基础知识电子镇流器最大优点：电子镇流器最大优点：1. 1. 节能节能 绿色照明器件绿色照明器件 电子镇流器系统比电感镇流器系统电子镇流器系统比电感镇流器系统 节能节能 20%以上以上 电子镇流器由于自身温升比电感镇流器低，在有空调的电子镇流器由于自身温升比电感镇流器低，在有空调的建筑内还可降低制冷能量消耗建筑内还可降低制冷能量消耗 2. 舒适舒适 光输出稳定，无闪烁，保护视力光输出稳定，无闪烁，保护视力3. 省维护省维护 省去容易损坏的启辉器并大幅度延长灯管寿命

27、省去容易损坏的启辉器并大幅度延长灯管寿命, 长期使用节省大量的维修费用长期使用节省大量的维修费用照明电器基础知识照明电器基础知识 电感镇流器电感镇流器 电子镇流器电子镇流器频率频率: 50-60HZ 20KHZ系统的发光效率系统的发光效率 低低 高于电感式高于电感式 10%自身功耗自身功耗 大大 小小 (再可节电再可节电10%以上以上)发热发热 量量 大大 小小噪音噪音 大大 小小频闪频闪 有有 无无可调光及智能控制可调光及智能控制 不能不能 能能安装安装 三件安装复杂三件安装复杂 单件安装简单单件安装简单电子镇流器与电感镇流器性能比较: 照明电器基础知识照明电器基础知识uu 使用一年中的失效率不大于使用一年中的失效率不大于 0.5%u 预热型启动预热型启动 u 灯电流波峰系数灯电流波峰系数 1.7u 功率因数大于功率因数大于 0.98u 谐波失真为谐波失真为 L 级级 或总谐波失真或总谐波失真( THD)20% u 电磁干扰电磁干扰 ( EMI )符合符合 CISPR15等国际标准等国际标准 u 能效等级符合国标能效等级符合国标 GB 17896 高性能电子镇流器的基本要求：照明电器基础知识照明电器基础知识我我 的的路路