27563电气照明技术03第三章

1、概述3.1 白炽发光和热辐射3.2 气体放电3.3 白炽灯和卤钨灯3.4 荧光灯3.5 高强度气体放电灯3.6 场致发光3.7 各种常用电光源的性能比较与选用第三章 电光源概述一、定义 电光源：将电能转换成光学辐射能的器件。二、分类：按照工作原理分类 （1）热辐射光源：白炽灯、卤钨灯； （2）气体放电光源：荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯等；一、黑体辐射 （一）普朗克公式 （二）维恩(Wien)位移定律（三）斯特藩玻尔兹曼(Stefan-Boltzmann) 定律二、钨丝的辐射 3.1 白炽发光和热辐射3.2 气体放电 在电场的作用下，载流子在气体（或蒸气）中产生和运动，从而使电流通过气体（或蒸

2、气）媒质时所发生的物理过程称为“气体放电”。 一、气体放电的全伏安特性 通过改变电源电压 ，测量在不同放电电流时的灯管电压 ，就可得到气体放电的“全伏安特性曲线”。 二、辉光放电灯 辉光放电灯的光强、电位等沿灯管轴向的分布情况。 三、弧光放电灯 （一） 低气压弧光放电灯 （二） 高气压弧光放电灯四、气体放电灯的稳定工作3.3 白炽灯和卤钨灯一、白炽灯（一）结构 图3-7 白炽灯结构图 图3-8 各种白炽灯的外形（二）白炽灯的类别1、规格：一般可以分为真空灯泡和充气灯泡2、型号意义： 譬如，普通照明灯泡的型号为“PZ220-100”。其中，P“普(pu)”的第一个字母；Z“照(zhao)”的第一

3、个字母；220灯泡的额定电压(V)；100灯泡额定功率(W)。 （三）光电参数（1）额定电压（2）功率 （3）额定光通量 （4）发光效率（5）寿命（6）光谱能量分布 （7）色温 （8）显色指数（四）特点便于控光适于频繁开关辐射光谱连续显色性好价格便宜缺点：光效较低二、卤钨灯 定义：填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯（一）卤钨循环的原理白炽灯丝蒸发出来的钨，其中部分朝着泡壳壁方向扩散。在灯丝与泡壳之间的一定范围内，其温度条件有利于钨和卤素结合，生成的卤化钨分子又会扩散到灯丝上重新分解，使钨又送回到了灯丝。反应形式：（二）卤素的选择（1）碘钨灯：维持碘再生循环的温度适合许多使用灯泡的设

4、计（2）溴钨灯：能在室温下以气体的形式填充入泡壳内，简化了生产过程（三）结构与技术参数图3-12 卤钨灯外形（四）特点提高灯的使用寿命比一般白炽灯的紫外辐射多（五）应用一般照明用投光照明用其他（六）注意事项要避免出现冷端管壁温度高，不能与易燃物接近；引线应采用耐高温导线避免震动和撞击，不宜作移动式局部照明3.4 荧光灯荧光灯： 为了把放电过程中产生的紫外线辐射转化为可见光，低压汞蒸气弧放电灯在它的玻璃管内壁上涂有荧光材料.特点：高效能，良好的光输出，光输出的持久性，颜色的多样性，较长的使用寿命一、结构与材料二、工作电路 （一）开关型启动电路(预热式) 荧光灯最常用的工作电路是开关启动电路，如图

5、3-14a所示 （二）变压器型启动电路 （1）快速启动(预热式) 荧光灯的快速启动工作电路，如图3-14b所示。 （2）瞬时启动(冷阴极式) 典型的电路，如图3-14c所示。 三、工作特性（一）电源电压变化的影响电压增高灯管电流变大电极过热灯管发黑、寿命缩短电压偏低工作电流小加剧阴极发射物质的溅射寿命缩短图3-15 荧光灯光电参数随电压的变化（二）光色： 可利用改变荧光粉的成分来得到不同的光色、色温和显色指数。荧光粉：（1）卤磷酸盐荧光粉，（2）三基色稀土银光粉，（3）多光谱带荧光粉（三）环境温、湿度的影响最佳工作环境：温度-2035，相对湿度60%图3-16 典型荧光灯的光输出随温度的变化（

6、四）控制电路的影响启辉器预热电路中，灯的寿命取决于开关次数高频电子镇流器点灯点灯电路中，频繁开关不影响灯管寿命（五）寿命： 发射物质，开关次数（六）流明维持（光通量衰减）： 灯管在寿命期间光输出随点燃时间变化的情况因素：荧光粉材料的损伤，钠含量，污染物质的沉积（七）闪烁与频闪效应（八）高频工作特性图3-18 荧光灯的高频工作特性曲线四、电子镇流器 一种电源转换器，将输入的恶电源进行频率和幅度的改变，给灯管提供符合要求的能源，同时还具有灯的启动和输入功率的控制等作用。五、荧光灯的种类（一）按功率： 标准型、高功率型、超高功率型（二）按工作电源频率： 工频灯管、高频灯管、直流灯管（三）按形状和结构

7、： 直管型、高光通量单端型、紧凑型（四）按启动线路方式： 预热型、快速启动型、冷阴极瞬时启动型（五）特种荧光灯： 平板（平面）荧光灯、高频无极感应灯3.5 高强度气体放电灯（HID） “高强度气体放电灯(HID-High Intensity Discharge)”是高压汞灯、金属卤化物灯和高压钠灯的统称，是高压弧光放电灯。 荧光高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯。一、HID灯的结构（一）荧光高压汞灯（二）金属卤化物灯（三）高压钠灯。图3-21 HID灯的结构二、HID灯的工作特性（一）灯的启动与再启动 启动时间：410min 再启动时间：510min（二）电源电压变化的影响 灯在点燃过程中，电源

8、电压允许有一定的变化范围（三）寿命与光通量维持（四）灯的点燃位置图3-23 HID灯各参数与电源电压的关系三、HID灯的工作线路图3-25 HID灯的工作电路四、HID灯常用产品及应用（一）荧光高压汞灯 （二）金属卤化物灯： 钠铊铟金属卤化物灯 、稀土金属卤化物灯 、短弧金属卤化物灯 、单色性金属卤化物灯 （三）高压钠灯： 普通型高压钠灯 、直接替代荧光高压汞灯的高压钠灯 、舒适型高压钠灯(SON Comfort型) 、高光效型的高压钠灯(SONplus型)、高显色性高压钠灯(White SON型) 3.6 场致发光场致发光（电致发光）：由于某种适当物质与电场相互作用而发光的现象。发光二极管：

9、一种将电能直接转化为光能的固体元件，可作为有效的辐射光源特点：体积小，寿命长，可靠性高，便于控制一、LED的原理和结构（一）单色LED：由发光片来产生光，其材料的分子结构决定了发光的波长（光的颜色）（二）白色LED：先产生蓝光，再借助于荧光物质间接产生宽带光谱来合成白光。（1）光转换型 （2）多色直接组合型 （3）多量子阱型 二、LED的性能表3-2 白色LED与白炽灯的性能比较性 能发光二极管白炽灯色温/K30001000025003000光效/(lm/W)1515冲击电流无额定电流的10倍寿命/h200001000耐冲击性很强封接玻璃、灯丝易断裂可靠性非常高低三、LED的常用产品及其应用常用产品（1）单个LED发光器（2）LED组合模块（3）LED灯具应用（1）各类仪器指示灯（2）交通信号灯（3）城市景观照明四、有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode即OLED） OLED除了具有省电、超薄、重量轻、响应速度快、易于安装等特点外，还具有制备工艺简单、发光颜色可在可见光区内任意调节、易于大面积和柔韧弯曲、不存在视角问题等优点。 3.7 各种常用电光源的性能选用与比较一、电光源的比较常用电光源主要性能：表3-4采用电感镇流器且无补偿电容时，气体放电灯的功率因素及镇流器功率损耗