建筑電氣2電光源與燈具課件

第二章電光源與燈具

2.1電光源的分類(lèi)及主要技術(shù)指標(biāo)一、電光源的分類(lèi)電光源按工作原理分為兩類(lèi):熱輻射光源利用電流的熱效應(yīng)，把具有耐高溫低揮發(fā)性的燈絲加熱到白熾程度而產(chǎn)生可見(jiàn)光。典型產(chǎn)品有：白熾燈鹵鎢燈氣體放電光源利用電流通過(guò)燈管中氣體時(shí)，激發(fā)氣體電離和放電而產(chǎn)生可見(jiàn)光。典型產(chǎn)品有：熒光燈高強(qiáng)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(shù)指標(biāo)

光通量額定光通量指光源燃點(diǎn)100h時(shí)所發(fā)出的光通發(fā)光效率（光效）

指電能轉(zhuǎn)換成光能的效率單位：Lm/w顯色性及色表

用Ra及色溫表示常用光源的光效光源光效/（Lm/W）光源光效/（Lm/W)白熾燈6～12金屬鹵化物燈

鹵鎢燈21～34鈉-鉈-銦燈75～80熒光燈65～78鏑燈80高壓汞燈40～60鹵化錫燈50～60氙燈22～50高壓鈉燈130

色表與色溫的相應(yīng)關(guān)系色溫色表色溫色表2000K橙色4000K白中偏黃2500K淺橙色4500～7500K白色3000K橙白色6000～6500K日光色

常用電光源的顯色指數(shù)電光源Ra電光源Ra白熾燈95～99鹵鎢燈95～99日光色熒光燈80～95氙燈95～97白色熒光燈75～85高壓汞燈40暖白色熒光燈80～90高壓鈉燈251、白熾燈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。有高度集光性，便于光的再分配?？深l繁操作，對(duì)壽命無(wú)影響，使用方便。顯色性好（99－100〕無(wú)閃爍壽命短（1000h〕光效低（10～20lm/w）受電壓影響大2、鹵鎢燈壽命提高（1500～2000h〕光效提高（20～30lm/w)體積小顯色性好色溫較高不適于易燃易爆及多塵的場(chǎng)所水平安裝耐震差3、熒光燈壽命長(zhǎng)（3000h)光效高（25～85lm/w)光譜成分好表面亮度低不能頻繁開(kāi)閉（2h/次〕點(diǎn)燃遲有閃爍和頻閃效應(yīng)電壓影響壽命（±≤10％)受溫濕度影響大（<75-80%,18-250C)4、高壓汞燈高壓汞燈的結(jié)構(gòu)與原理工作原理：當(dāng)電源接通時(shí)，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(chǎn)生大量的電子，激發(fā)汞原子電離，然后引起兩個(gè)主電極E1和E2間的弧光放電，燈管啟燃。同時(shí)汞原子電離通過(guò)外殼壁上的熒光粉將紫外線轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光光源特性光效高（40～60lm/w)壽命長(zhǎng)（2500～5000h,國(guó)外：24000h)耐震、耐熱起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間4～8min再起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間5～10min壽命與起動(dòng)次數(shù)關(guān)系：5h/次電壓影響大（±≤5％)色溫5500K，Ra：30～40點(diǎn)燃位置無(wú)特殊要求

不適于頻繁開(kāi)關(guān)或比較重要的場(chǎng)所，以及電壓波動(dòng)的線路。適于街道、廣場(chǎng)大面積照明，室內(nèi)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（70～100lm/w)顯色性良好(Ra：60～90),光色好受環(huán)境影響較小，耐震好起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間4～10min再起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間10～15min電壓波動(dòng)影響大點(diǎn)燃位置要求高6、高壓鈉燈光效最高(150lm/w)壽命長(zhǎng)（5000h,國(guó)外12000～20000h)受環(huán)境條件影響小透霧性好，色溫2300K顯色性差(Ra：20～25)起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間4～8min再起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間10～20min電壓波動(dòng)影響大(HID中最大<5%)例：新產(chǎn)品NGX改進(jìn)顯色型Ra：65NGG高顯色型Ra：80

適于道路、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭等照明。室內(nèi)多以混光形式出現(xiàn)，常與汞燈混光；與鏑燈混光，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（150lm/w)壽命長(zhǎng)(2000~6000h)視覺(jué)敏感高，透霧性好起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間10min再起動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間1min水平點(diǎn)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（3）LED燈（二極管燈）LED的定義:LED是LightEmittingDiode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)。廣泛見(jiàn)于日常生活中，如家用電器的指示燈，汽車(chē)后防霧燈等。LED的最顯著特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)，光電轉(zhuǎn)換效能高。

工作原理：PN結(jié)加正向電壓時(shí)，電子和空穴在PN結(jié)處復(fù)合而發(fā)光優(yōu)點(diǎn)：1°方向性好2°工作驅(qū)動(dòng)電壓低（<10V）、電流小交直流通用3°亮度可達(dá)100cd/m2，可以顯示各種顏色、壽命達(dá)十年以上缺點(diǎn)：1°受溫度和環(huán)境影響2°光效低25-30lm/w3°用LED拼接圖案、文字時(shí)，部分的損壞會(huì)影響整體的顯示效果

LED路燈LED光源的特點(diǎn)

電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)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(gè)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(wàn)小時(shí)，光衰為初始的50%響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)對(duì)環(huán)境污染：無(wú)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(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)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(jià)格：LED的價(jià)格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號(hào)燈需由上300～500只二極管構(gòu)成。電光源的評(píng)價(jià)指標(biāo)光的數(shù)量指標(biāo)光通量、亮度、光強(qiáng)、紫外線、熱輻射等光的質(zhì)量指標(biāo)

色溫、顯色性光譜分布和頻閃效應(yīng)等電氣指標(biāo)額定電壓、額定電流、額定功率、起動(dòng)特性

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

發(fā)光效率、壽命、設(shè)備費(fèi)用等機(jī)械特性心理性指標(biāo)

裝飾性、美觀性舒適性等與使用有關(guān)的指標(biāo)

普通性、互換性、光照穩(wěn)定性與調(diào)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(zhǎng)：高壓鈉燈、高壓汞燈能瞬時(shí)起動(dòng)，再起動(dòng):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(jīng)濟(jì)性要求選擇室內(nèi)照明光源的確定，應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)所的不同，合理地選擇光源的光效、顯色性、壽命、起動(dòng)點(diǎn)燃和再啟燃時(shí)間等光電特性指標(biāo)，以及環(huán)境條件對(duì)光源光電參數(shù)的影響。室內(nèi)照明應(yīng)優(yōu)先采用高光效光源和高效燈具。在有連續(xù)調(diào)光、防止電磁波干擾、頻繁開(kāi)閉或室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)需要的場(chǎng)所，可選用白熾燈或鹵鎢燈光源。

建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50034-20043.2.3條:照明設(shè)計(jì)時(shí)可按下列條件選擇光源:高度較低房間,如辦公室、教室、會(huì)議室及儀表、電子等生產(chǎn)車(chē)間宜采用細(xì)管徑直管形熒光燈商店?duì)I業(yè)廳宜采用細(xì)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(yīng)按照生產(chǎn)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(xì)管徑熒光燈一般照明場(chǎng)所不宜采用熒光高壓汞燈,不應(yīng)采用自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈一般情況下,室內(nèi)外照明不應(yīng)采用普通照明白熾燈;在特殊情況下需采用時(shí),其額定功率不應(yīng)超過(guò)100W3.2.4條下列工作場(chǎng)所可采用白熾燈要求瞬時(shí)啟動(dòng)和連續(xù)調(diào)光的場(chǎng)所,使用其他光源技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理時(shí)對(duì)防止電磁干擾要求嚴(yán)格的場(chǎng)所開(kāi)關(guān)燈頻繁的場(chǎng)所照度要求不高,且照明時(shí)間較短的場(chǎng)所對(duì)裝飾有特殊要求的場(chǎng)所3.2.5條應(yīng)急照明應(yīng)選用能快速點(diǎn)燃的光源3.2.6條應(yīng)根據(jù)識(shí)別顏色要求和場(chǎng)所特點(diǎn),選用相應(yīng)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(duì)光源發(fā)出的光通量進(jìn)行再次分配防眩光，減少和防止光源的污染對(duì)光源的機(jī)械保護(hù)

裝飾、美化環(huán)境三、照明器的特性照明器的光學(xué)特性有：配光曲線保護(hù)角效率1、照明器的配光曲線

照明器在空間各個(gè)方向上的光強(qiáng)分布稱(chēng)配光，如果用曲線方式表示的配光稱(chēng)配光曲線。

基本概念配光配光特性光中心光軸垂直角θ水平角α

燈具配光示意圖光強(qiáng)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(hù)角

指控照器開(kāi)口邊緣與發(fā)光體最遠(yuǎn)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(xué)中心位置有關(guān)。如：白熾燈深照型照明器效率為0.6左右；白熾燈配照型照明器效率為0.7左右；簡(jiǎn)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(lèi)1、按配光曲線分類(lèi)（1）按配光曲線的形狀分類(lèi)（2）按光通量在空間上、下半球的分配比例分類(lèi)2、按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)3、按安裝方式分類(lèi)4、按防觸電防護(hù)等級(jí)分類(lèi)

照明器按配光曲線的形狀分類(lèi)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(lèi)

配光曲線示意圖照明器類(lèi)型直接型半直接型漫射型間接型半間接型光通分配比例（%）上半球0-1010-4040-6060-9090-100下半球100-9090-6060-4040-1010-0特點(diǎn)光線集中，工作面上可獲充分照度光線主要向下射出，其余透過(guò)燈具向四周射出光線柔和，各方向上光線基本一致，無(wú)眩光，但光通量損失較大光線主要反射到墻或頂棚后再反射到室內(nèi)光線全部反射，能最大限度減弱陰和眩光照明器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)示意圖（a）開(kāi)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(lèi)（a）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(tái)式（h）庭院式(i)道路、廣場(chǎng)式按防觸電防護(hù)等級(jí)分類(lèi)等級(jí)定義說(shuō)明0類(lèi)依靠基本絕緣防觸電，在易觸及的部分及外殼和帶電體間的絕緣安全程度低，用于安全程度好的場(chǎng)所，如空氣干燥、塵埃少、木地板等條件下的吊燈、吸頂燈Ⅰ類(lèi)除基本絕緣外，易觸及的部分及外殼有接地裝置，一旦絕緣失效時(shí)，不致有危險(xiǎn)用于金屬外殼燈具，如投光燈、路燈、庭院燈等，提高了安全程度Ⅱ類(lèi)采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣作為安全保護(hù)，無(wú)保護(hù)地線絕緣性好，安全程度高，適用于環(huán)境差，人經(jīng)常觸摸的燈具，如臺(tái)燈、手提燈等Ⅲ類(lèi)采用特低安全電壓（交流有效值不超過(guò)50V）燈內(nèi)不產(chǎn)生高于此值的電壓安全程度最高，可用于惡劣環(huán)境，如機(jī)床工作燈、兒童用燈等在選擇燈具時(shí)，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和使用特點(diǎn)，合理地選定燈具的光強(qiáng)分布、效率、遮光角、類(lèi)型、造型尺度以及燈的表觀顏色等。室內(nèi)燈具效率不低于70%，室外燈具不應(yīng)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(yīng)選用難燃材料，其反射系數(shù)不應(yīng)低于70%，遮光角宜為25～45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(hù)要求選擇按經(jīng)濟(jì)效果選擇燈具形狀應(yīng)與建筑物風(fēng)格相協(xié)調(diào)按使用環(huán)境選擇正常環(huán)境開(kāi)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(dòng)場(chǎng)所防振特殊場(chǎng)所專(zhuān)用燈具按配光特性選擇合理的光特性光強(qiáng)分布照明器表面亮度保護(hù)角按經(jīng)濟(jì)效果選擇光通輸出比高利用系數(shù)高壽命長(zhǎng)光通衰減少安裝維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)性考核的兩個(gè)指標(biāo):

初投資運(yùn)行費(fèi)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(yīng)低于:開(kāi)敞式的為75%、帶透明罩的為65%、帶磨砂或棱鏡保護(hù)罩的為55%和格柵的為60%。高強(qiáng)度氣體放電燈燈具效率不應(yīng)低于:開(kāi)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(chǎng)所條件,采用控光合理的燈具.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%。