建筑照明光源的种类与特点.doc

建筑照明光源的种类与特点桑慧(新乡市建筑工程公司 ,河南 新乡 453000)摘 要 :根据现代建筑照明的理论 ,讨论了照明灯具的特点 、种类及其对保护与控制电路的要求 ; 研究了照明灯具的电源特性 ,提出了今后对照明光源应该实行网络化控制与管理的观点 。关键词 : 照明灯具 ;照明灯具分类 ;照明灯具特点中图分类号 :O434119文章编号 :100827613 (2004) 0220024203文献标识码 :A0引言命较短 。白炽灯主要由玻璃泡体 、灯丝和灯头组成 。白炽 灯泡内抽成真空 ,功率大于 40 W 的灯泡充以氮气或 氮氩混合气体 ,以减缓灯丝氧化和金属分子扩散 ,提高灯丝使用温度和发光效率 ,增加使用寿命 。由于钨 丝的冷态电阻比热态电阻小很多 ,故其瞬时启动电流 很大 ,由于灯丝所消耗的电能大部分转化为热能 ,点 燃时玻璃泡体温度可能达到 120 - 200 左右 ;白 炽灯的寿命和光通量受电压变化影响大 。如电压升高 5 % ,使用寿命降低一半 ,电压降低 5 % ,白炽灯的 光通量下降 18 %。11 . 2 日光灯日光灯包括普通日光灯和紧凑型日光灯 ,是一种 低压的汞蒸气弧光放电灯 。在最佳辐射条件下 ,能将2 %的输入功率转换为可见光 ,60 %以上的输入功率 转换为紫外辐射 ,紫外线再激发灯管内壁荧光粉而发 光 。日光灯是由镇流器 、灯管 、起辉器和灯座等组成 的 ,灯管内抽真空后封入汞粒 ,并充入少量氩 、氮 、氖 等气体 。最常见的日光灯是直形玻璃管状 ,有 T12 (直径 38 mm) 粗管 T8 (直径 26 mm) 细管两种 ,又有 T5 (直 径 16 mm) 光效率高达 104 lmW - 1的新型日光灯 。日 光灯加工简单 、光色好 、寿命长 ,是目前应用最广泛 的一种电光源 。日光灯由于气体放电的负阻特性 , 必须与镇流器配合才能稳定工作 。日光灯的优点是光效高 ,是相同瓦数白炽灯的 2 - 5 倍 ;节能 ,并且使在现代建筑中 ,照明已成为人们特别关注的问题 ,因为它直接关系到人们的生产与生活 。电 气照明灯具有灯光稳定 、易于控制 、便于调节 、使用安全 、经济等优点 ,已成为现代人工照明中最为广泛 的照 明 产 品 。照 明 用 电 量 约 占 工 业 总 用 电 量 的15 % ,在建筑中 ,照明用电则占总用电量的 40 % ,照 明质量的好坏 (照明的稳定性和运行连续性) 取决于 供电质量 ,因此 ,照明系统的电源是很重要的 。研究各种建筑照明灯具的控制及管理 ,对于建筑行业降 低成本 、改善服务质量 、提高企业的市场竞争力具有 重要的意义 。1 照明灯具的分类及其特点电光源按发光原理可以分为热辐射光源和气体 放电光源两大类 。气体放电光源一般比热辐射光源光效高 、寿命长 ,能制成各种不同光色 ,在电气照明中应用日益广泛 。热辐射光源结构简单 、使用方便 、 显色性好 ,故在一般场所仍被普遍采用 。1 . 1 白炽灯白炽灯是历史最悠久的电光源 ,应用极为广泛 。 白炽灯是靠钨丝白炽体的高温辐射发光的 ,它结构简 单 、价格低廉 、使用方便 、显色性好 ;尽管白炽灯的功 率因数接近于 1 ,但因热辐射中只有 2 %3 %为可见 光 ,故发光效率低 ,一般为 7 lmW - 1 - 19 lmW - 1 ;平 均寿命约为 1 000 h ,且经不起震动 ,发热量大 ,使用寿收稿日期 :2004202206用寿命为 2 000 h 10 000 h ,光谱接近日光 ; 显色性好 ,它的表温低 、表面亮度低 、眩光影响小 。缺点是 功率因数低 ,约为 0 . 5 ,有频闪效应 ,附件多 ,不宜频 繁开关 。新型日光灯采用电子镇流器 ,可以省电 ,起动电压宽 、无频闪现象 , 功率因数可提高到 0 . 9 ,平 均寿命 10 000 h 。21) 普通日光灯 ,优点是发光效率要比白炽灯高 得多 ,在使用寿命方面也优于白炽灯 ,缺点是日光灯 的显色性较差 ( 光谱是连续的) 特别是它的频闪效应 ,容易使人产生错觉 ,应采取措施消除频闪效应 。2) 紧凑型日光灯 ,发光原理与普通日光灯相同 , 起辉器和镇流器功能是由内置于灯中的电子线路提 供的 ,灯的体积大大减小 。紧凑型日光灯可逐步代 替白炽灯 :其节电率高 ,15 W 的紧凑型日光灯亮度与 75 W 的白炽灯相当 ,寿命长 ,平均寿命 8 000 h , 最长达 20 000 h 。标准的紧凑型日光灯启动时间较 长 ,如果启动次数频繁 ,会大大缩短其使用寿命 ,如 果启动次数增加 3 倍 , 其使用寿命将会缩短 50 % 。 感应型或电极型日光灯则能瞬时启动 ,并且开关次数不会影响其使用寿命 ,可长达 100 000 h 。31 . 3 卤钨灯卤钨灯是一种热辐射光源 ,在被抽成真空的玻 璃壳内除充以惰性气体外 ,还充入少量的卤族元素 , 如氟 、氯 、溴 、碘 。在卤钨灯点燃时 ,从灯丝蒸发出来的钨在汇壁区与卤元素反应形成挥发性的卤钨化合 物 。为了使管壁处生成的卤化物处于气态 ,其管壁 温度很高 ,必须使用耐高温的石英玻璃和小尺寸泡 壳 ,由于泡壳尺寸小 、强度高 ,其工作气压比普通白 炽灯高得多 ,使卤钨灯中钨的蒸发受到更有力的抑制 。由于上述两个原因 ,卤钨灯工作温度和光效大 为提高 ,寿命也大为延长 。目前广泛采用的是溴钨 灯 、碘钨灯 ,由于碘蒸气呈现紫红色 , 吸收 5 %的可 见光 ,光效比溴钨灯低 4 % 5 % , 但寿命比溴钨灯 长 。碘钨灯管内充入惰性气体使发光效率提高 ,其寿命比白炽灯高一倍多 。使用中灯管要平放 ,倾角灯按构造的不同可以分为两种 :1) 外镇流式高压水银灯 。外泡及内管中均充入 惰性气体氮和氩 ,内管中还装有少量水银 ,外泡内壁 里还涂有荧光粉 。工作时内管中水银蒸气压力很高 ,通常为 101 . 325 kPa1 014 . 25 kPa 。镇流器的作 用有两种 ,其一是产生高压脉冲以点燃高压汞灯 ;其 二是稳定工作电流 。补偿器的作用是改善功率因 数 。高压汞灯的优点是省电 、耐震 、寿命长 、发光强 。 缺点 是 起 动 慢 , 需 4 min 8 min , 当 电 压 突 然 降 落5 %时会熄灯 ,再点燃时间约需 5 min10 min ,显色 性差 ,功率因数低 。2) 自镇流高压汞灯 。自镇流高压汞灯省去了镇 流器 ,代之以自镇流灯丝 ,没有任何附件 ,旋入灯座 即可点燃 。优点是发光效率高 、省电 、附件少 ,功率因数接近于 1 。缺点是寿命短 , 只有大约 1 000 h 。 由于自镇流高压汞灯的光色好 、显色性好 、经济实 用 ,故可以用于施工现场照明或工业厂房整体照明 。 反射型高压汞灯可以把 90 %的光通量定向反射 ,灯 泡内有铝反射层 ,容量有 50 W 、80 W 、125 W、175 W、250 W、400 W、700 W、1 000 W 等 。43) 高压钠灯 。高压钠灯是广泛应用于交通照明 的新型光源 。在外灯泡壳内装有放电管 ,它是用半 透明的氧化铝陶瓷或全透明刚玉制成的 ,它耐高温 , 和金属钠不起化学反应 , 放电管内充有钠 、汞和氙气 ,热继电器的双金属片是用两种热膨胀系数不同 的金属片压制而成 。高压钠灯工作中放电管表面温 度很高 ,为了保持其温度一定 ,所以放电管外面用外 泡壳保温 ,外泡壳内抽成真空 ,以减少外界环境的影 响 。高压钠灯发光效率高 ,属于节能型光源 ,它的结构简单 ,坚固耐用 ,平均寿命长 。钠灯辐射光颜色单 一 ,显色性差 ,但紫外线少 ,不招飞虫 。电压偏移对 高压钠灯的光输出影响较为显著 ,大约为电压变化 率的两倍 。若电压突然降落 5 %以上 ,则可能熄灭 , 再起动需要 10 min15 min 才能再燃 。钠灯黄色光谱透雾性能好 ,最适用于交通照明 ;光通量维持性能 好 ,可以在任意位置点燃 ; 耐震性能好 ,受环境温度 变化影响小 ,适用于室外 ;功率因数低 。4) 低压钠灯 。特点是光效高 、平均寿命长 、显色 性差 、有频闪效应 。工作原理是通电后先在主 、辅电 极之间放电 ,而后在主电极之间形成弧光放电 ,使管壁上薄层因为固相钠蒸发 ,钠气压上升 ,发出黄光 ,直至稳定 。用镇流器起动需时 8 min10 min 。55) 金属卤化物灯 。金属卤化物灯结构和高压汞 灯相似 ,是在高压汞灯的基础上发展起来的 ,所不同均超过 4, 灯管温度高达 250水 ,应注意防震 。1 . 4放电灯, 注意不要溅上雨通电两电极放电使密封在灯泡内的气体发光 ,所有此类灯需加装镇流器限制电弧 ,发射光谱与气 体的成分有关 ( 气压越高 ,光谱成分越好) 。包括高压汞灯 、高压钠灯 、低压钠灯 、金属卤化物灯等 。(1) 高压水银灯 。高压水银灯也称高压汞灯 ,经 常用在道路 、广场和施工现场的照明中 。高压水银的是在石英内管中除了充有汞 、氩气体之外 ,还有能发光的金属卤化物 。金属卤化物灯的特点是 : 发光 效率高 ,平均可达 70 lmW - 1100 lmW - 1 ,光色接 近自然光 ;显色性好 ,即能让人真实地看到被照物体的本色 ;向外辐射的紫外线少 ,但无外壳的金属卤化 物灯则紫外线辐射较强 ,应增加玻璃外罩 ,或悬挂高 度不低于 14 m ; 平均寿命比高压汞灯短 ; 电压变化 影响光效和光色的变化 ,灯会突然自熄 ,所以电压变 化不宜超过额定值的 5 % ,在应用中除了要配专用变压器外 ,1 KW 的钠2铊2铟灯还应配专用的触发器 才能点燃 。金属卤化物灯应用的有钠 - 铊 - 铟灯 、管形镝 灯等 。主要用在要求高照度的场所 、繁华街道及要 求显色性好的大面积照明的地方 。6) 氙灯 。氙灯是采用长弧氙气放电产生很强白 光的光源 ,和太阳光相似 ,故显色性好 ,发光效率高 , 功率大 ,有“小太阳”的美称 。氙灯可分为长弧氙灯 和短弧氙灯两种 。在建筑施工现场使用的是长弧氙 灯 ,功率甚高 ,用触发器起动 。大功率长弧氙灯能瞬时点燃 ,工作稳定 。耐低温也耐高温 ,耐震 。氙灯的 缺点是平均寿命短 , 约 500 h 1 000 h , 价格较高 。 由于氙灯工作温度高 ,其灯座和灯具的引入线应耐 高温 ,氙灯是在高频高压下点燃 ,所以高压端配线对 地要有良好的绝缘性能 ,绝缘强度不小于 30 kV 。氙灯在工作中辐射的紫外线较多 , 人不宜靠得太近 。 氙灯适用于广场 、飞机场 、海港等大面积的照明 。62 照明灯具的电源介绍1) 标准白炽灯和卤钨灯 。直接启动 ,卤钨灯比 标准的白炽灯的光聚度高 ;在启动瞬间 ,由于冷灯丝的电阻小 ,启动冲击电流峰值较大 ;功率因数为 1 。2) 日光灯 。串联一个镇流器 (电感) 限制电弧的 强度 ;需使用启辉器 ,其作用为预热灯丝 ,产生瞬间 高压启动灯管 ;启辉器动作时 ( 大约 1 s) ,灯从电源吸收的电流约为额定电流的两倍 ;功率因数低 ;电子 镇流器的优点是 :通过高频化提高灯效率 ,可以瞬间 点灯 ,无频闪 ,无噪音 ,自身功耗小 ,体积小 ,重量轻 , 可以实现调光等 。3 结束语随着绿色照明概念的提出 ,新型的节能灯具不断出现 ,智能化工厂和住宅要求有既安全 、舒适又方 便的照明控制与管理 。相信随着科技的发展 ,未来 的照明控制与管理将实现网络化 、智能化以及节能环保的目标 。参考文献 :1赵振明 . 照明工程设计手册 M . 天津 : 天津科学技术出版社 ,1984 :259 260.戴瑜兴 . 民用建筑电气设计手册 M . 北京 : 中国建筑工 业出版社 ,1999 :25 - 26.韩 风 ,张启东 . 建筑电气设计手册 M . 北京 : 中国建筑 工业出版社 ,1991 :153 154.杨志生 . 建筑工程技术与计量 M . 北京 : 中国计划出版 社 ,2003 :253 - 258.徐志强 . 建筑电气设计技术 M . 广州 : 华南理工大学出 版社 ,1994 :158 - 161.戴瑜兴 ,黄铁兵 . 民用建筑电气设计数据手册 M . 北京 :中国建筑工业出版社 ,2003 :146 147.【责任编辑邢怀民】23456Ill uminate La mps Category with the CharacteristicsSANG Hui( Company of Xinxiang Construction Engineering ,Xinxiang 453000 ,China )Abstract :The theories , characteristics towards illuminate lamp , category and its request towards protecting and con2 troling electric circuit according to the modern building proceeded to introduce the modern building to illuminate the char2 acteristics in common use and a few lamp s , and study the power supply characteristic of the lighting lamp , and check a2 gainst the cl