供配電技術(shù) 課件 7.1 工廠照明

工廠供配電技術(shù)02工廠照明

電氣照明是工廠供電中不可缺少的組成部分。合理的電氣照明是保證安全生產(chǎn)，提高勞動生產(chǎn)率，保護(hù)工作人員視力健康的必要條件。照明設(shè)計的主要任務(wù)就是根據(jù)生產(chǎn)與生活的需要，結(jié)合技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性要求，正確選擇光源和燈具，提供合理的照明方案。電氣照明的合理設(shè)計對工業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的作用。光是物質(zhì)的一種形態(tài)，是一種電磁輻射能，

它在空間以電磁波的形式傳播?？梢姽馐悄芤鹨曈X的輻射能。在電磁波極為寬廣的波長范圍內(nèi)，可見光的光波只占很小一部分(波長在380~780nm之間的電磁輻射能為可見光)，它作用于人的眼睛使之產(chǎn)生視覺。在可見光的區(qū)域內(nèi)不同波長又呈現(xiàn)出不同的顏色，把光線中不同強(qiáng)度的單色光按波長長短依次排列，稱為光源的光譜?？梢姽獾牟ㄩL由780~380nm之間依次變化時所呈現(xiàn)不同的單光色排列如下：紅——波長780~640nm；橙——波長640~600nm；黃——波長600~570nm；綠——波長570~490nm；青——波長490~450nm；藍(lán)——波長450~430m；紫——波長430~380nm。人眼對各種波長的可見光具有不同的敏感性。測試表明，正常人眼對波長為555nm的黃綠色光最為敏感，即這種黃綠色光能引起人眼的最大視覺。03光通量和發(fā)光強(qiáng)度

1.光通量(光通)

光通量是在單位時間內(nèi)，光源向周圍空間輻射出的能使人眼產(chǎn)生光感的能量。符號為，單位為lm(流明)。2.發(fā)光強(qiáng)度(光強(qiáng))

發(fā)光強(qiáng)度是光源在周圍空間給定方向上輻射的光通量，符號為I，單位為cd(坎德拉)。發(fā)光強(qiáng)度是國際單位制的7個基本單位之一。發(fā)光強(qiáng)度表征了光源發(fā)光的強(qiáng)弱。對于各個方向均勻輻射光通量的光源，在各個方向的光強(qiáng)均相等，其值為

(7-1)式中——光源在立體角內(nèi)所輻射的總光通量(lm)；Ω——光源輻射光通量的空間立體角(sr)，，這里r為球半徑，A為與Ω相對應(yīng)的半徑為r的球面積。04照度和亮度1.照度

照度是指受照物體單位面積上所投射的光通量，符號為E，單位為lx(勒克司)。如果光通量Φ(lm)均勻地投射在面積為A(m2)的表面上，則該表面的照度值E(lx)為2.亮度

人眼對明暗的感覺不是直接取決于受照物體(間接發(fā)光體)的照度，而是取決于物體在眼睛視網(wǎng)膜上成像的照度，所以亮度的物理意義可理解為發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度。符號為L，單位為cd/m2

。05物體的光照性能和光源的顯色性及色溫

1.物體的光照性能當(dāng)光通量照射到物體上時，如圖所示，分為三部分，即反射光通(Φρ)，吸收光通(Φ)和透射光通(Φτ)。為了表征物體的光照性能，引人以下三個參數(shù)，即①反射系數(shù)(或反射率)ρ=Φρ/Φ(7-4)②吸收系數(shù)(或吸收率)③透射系數(shù)(或透射率)τ=Φτ/Φ(7-6)從照明的角度來說，反射系數(shù)ρ的應(yīng)用最廣，因為它與工作面上的照度密切相關(guān)。如表所示為各種情況下墻壁、頂棚和地面的反射系數(shù)近似值。很明顯，淺色的墻壁、頂棚和地面等，反射率比較高。06地區(qū)變電所2.光源的顯色性物體在具有不同光譜的光源照射下，能顯出不同的顏色，光源對被照物體顏色顯現(xiàn)的性質(zhì)，稱為光源的顯色性。物體的顏色以日光(或與日光相當(dāng)?shù)膮⒖脊庠?照射下的顏色為準(zhǔn)。為了表征光源的顯色性，特引入光源的顯色指數(shù)Rα。光源的顯色指數(shù)，是指某光源照射下物體的顏色與日光照射下該物體顏色相符合的程度，并將日光(或與日光相當(dāng)?shù)膮⒖脊庠?的顯色指數(shù)Rα定為100。因此光源的顯色指數(shù)越高，說明光源的顯色性越好，物體顏色的失真度越小。3.光源的色溫光源的發(fā)光顏色與溫度有關(guān)。色溫就是以發(fā)光體表面顏色來估計其溫度的一個物理量。光源的色溫，用其所輻射的光的顏色與黑體(能吸收全部光輻射而毫無反射和透射的理想物體)所幅射的光的顏色相同時的黑體溫度來度量。色溫的單位為K(開爾文)。白熾燈的色溫為2400K(15W)~2920K(1000W)，日光色熒光燈的相關(guān)色溫(對氣體放電光源而言)為6500K。色溫對拍照和攝像的質(zhì)量有較大的影響。07常用的電光源和燈具1.常用電光源的類型電光源按其發(fā)光原理可分為熱輻射光源、氣體放電光源以及冷光源三大類。(1)熱輻射光源。熱輻射光源是利用物體加熱到白熾狀態(tài)時輻射發(fā)光的原理制成的光源，如白熾燈、鹵鎢燈等，如圖7-3所示。1)白熾燈白熾燈是靠鎢質(zhì)燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)時輻射發(fā)光的原理制成的光源。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、啟動迅速、無頻閃效應(yīng)且顯色性好，因此使用較為廣泛。但發(fā)光效率較低，使用壽命較短且不耐振動。08用戶變電站2)鹵鎢燈

鹵鎢燈是在白熾燈泡中充人微量的含有鹵素(溴、碘等)或鹵化物的氣體，利用“鹵鎢循環(huán)”原理來提高光效和使用壽命的一種光源。這種光源可以達(dá)到既提高光效又延長使用壽命的目的，而且在使用上與白熾燈一樣方便。最常用的鹵鎢燈，是燈內(nèi)充有微量碘的碘鎢燈。如圖7-4所示是碘鎢燈的結(jié)構(gòu)圖。其工作原理為：碘鎢燈兩端加電壓后，鎢質(zhì)燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)發(fā)光，而且蒸發(fā)出鎢分子，使之向燈管內(nèi)壁移動。鎢分子在管壁與碘化合，生成氣態(tài)的碘化鎢。碘化鎢由管壁向燈絲擴(kuò)散遷移。當(dāng)?shù)饣u進(jìn)人燈絲的高溫區(qū)后，分解為鎢分子和碘分子，鎢分子沉積在鎢質(zhì)燈絲上，當(dāng)鎢分子沉積的數(shù)量與燈絲蒸發(fā)的鎢分子數(shù)量相等時，形成了相對平衡狀態(tài)，這就是所謂的鹵鎢循環(huán)。這實際上是通過鹵素(如碘)作媒介，將由燈絲蒸發(fā)的附在燈管內(nèi)壁的鎢遷回?zé)艚z的過程。這樣，一方面防止了燈管發(fā)黑提高了發(fā)光效率，另一方面，又延長了燈管的使用壽命。09(2)氣體放電光源氣體放電光源是利用氣體放電時發(fā)光的原理所制成的光源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、氙燈等，如圖7-5所示。1)熒光燈熒光燈(俗稱日光燈)是利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電時發(fā)出可見光和紫外線，紫外線又激勵管內(nèi)壁的熒光粉發(fā)出大量可見光的光源。熒光燈發(fā)光效率比白熾燈高，使用壽命也比白熾燈長得多。但熒光燈的顯色性較差(其中日光色顯色性較好)，有頻閃效應(yīng)，不宜用于有旋轉(zhuǎn)機(jī)械的車間。另外熒光燈屬于低氣壓放電燈，工作在弧光放電區(qū)，此時燈管具有負(fù)的伏安特性，要求外加電壓比較穩(wěn)定。2)高壓汞燈(高壓水銀燈)高壓汞燈是一種高氣壓(壓強(qiáng)可達(dá)105Pa以上)的汞蒸氣放電光源。該燈的外玻璃殼內(nèi)壁涂有熒光粉，它能將殼內(nèi)的石英玻璃汞蒸氣放電管輻射的紫外線轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽庖愿淖児馍?，提高光效。高壓汞燈不需要輝光啟動器來預(yù)熱燈絲，但它必須與相應(yīng)功率的鎮(zhèn)流器L配合使用。103)高壓鈉燈高壓鈉燈是一種利用高壓鈉蒸汽放電的高壓氣體放電光源。光色呈黃色，光效比高壓汞燈高一倍左右，使用壽命也比較長，但顯色性較差，且起動時間長。其結(jié)線類似于高壓汞燈，也要與鎮(zhèn)流器配合使用。4)其他氣體放電光源金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎(chǔ)上為改善光色而發(fā)展起來的新型電光源，不僅光色好，而且光效高。它的發(fā)光原理是：在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金屬蒸氣，在弧光放電的激勵下輻射出該金屬的特征光譜線。選擇適當(dāng)?shù)慕饘冫u化物并控制它們的比例，可制成不同光色的金屬鹵化物燈。例如：充有鈉、鉈、銦碘化物的鈉鉈銦燈；充有鈧、鈉碘化物的鈧鈉燈等。長弧氙燈是一種充有高壓氙氣的高功率(可達(dá)100kW)的氣體放電光源，俗稱“小太陽”。高壓氙燈放電時能產(chǎn)生很強(qiáng)的白光，與太陽光十分相似。這種燈特別適用于大面積場所的照明。10(3)冷光源發(fā)光二極管(LED)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換為光能的固體元件，利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)發(fā)光，由于PN結(jié)發(fā)光時不產(chǎn)生熱量，因此屬于冷光源。LED無論在結(jié)構(gòu)上還是在發(fā)光原理上，都與傳統(tǒng)的白熾燈有著本質(zhì)的不同。LED是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當(dāng)有電流通過時，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒。由于摻雜材料的不同，可以發(fā)出紅色光、綠色光、藍(lán)色光。如果將紅、綠、藍(lán)三種光通過控制電路“混合”后，就產(chǎn)生出白光，簡稱MCLED(multi-chipLED)；還可以利用“藍(lán)光技