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照明的基础知识(中级编) 目 录1章 照明的基础 1、 光和眼睛 眼睛的构造和作用 亮度和视力 明视的条件比视感度(标准分光视感效率)顺应眩光 2、 照明和色 色觉的结构和物体色的表现 分光分布 光源的光色 显色性3、 良好照明的条件 4、 照明用语和单位 光束 光度 照度 辉度 光束发散度 配光2章 光源和点灯回路 1、 光源的体系和变迁 白炽电球 荧光灯 HID灯 低压钠灯 氙灯2、 镇流器的种类和特长 镇流器的必要性镇流器的种类、特长及使用区分HID镇流器的种类、特长 3章 照明器具 1、 照明器具的分类2、 住宅用照明器具和设施用照明器具3、 住宅用照明器具和住宅照明的要点住宅用照明器具住宅照明的要点4、 筒灯5、 设施用荧光灯器具6、 办公室照明器具的辉度规制7、 HID灯用反射伞4章 照明方法 1、 照明与舒适性 适当的照度眩光的降低昼光的利用阴影2、 照明方式 根据器具配置照明方式的分类根据器具配光照明方式的分类根据特殊方法照明方式的分类 3、 照明方法 4、 照明的实例 5章 照明计算 1、 根据光束法的照明计算2、 根据逐点法的照明计算6章 照明控制的目的和种类 1、 照明控制的目的2、 照明控制器的种类自动开关照明控制体系3、 综合照明控制体系 7章 照明经济和保守管理 1、 照明经济2、 照明费的计算3、 保护的必要性及适当更换和耐用保护的必要性和保护率灯的交换照明器具的适当交换和耐用清扫 附录-1 照度基准(JISZ9110) 附录-2 标准的保护率 附录-3 关于照明设备的法规基准 附录-4 照明用各种光源的商品名 1、 照明的基础1光和目 1眼睛的构造和作用 我们在说明眼睛的构造时，经常拿与之构造相似的照相机来比较。图1.1是相比较的例子。从图中我们也可以看到，眼睛的水晶体相当于照相机的镜片。虹彩相当于，视网膜相当于胶卷。 但是，人的眼睛和照相机在实际动作中也有不同的地方。为了对应焦点，照相机是改变镜片和胶卷间的距离，在胶卷上成像。眼睛是通过包围水晶体的毛様筋的变化，来改变水晶体的厚度，在视网膜上成像。另外，胶卷的感度经常是一定的，视网膜的感度是根据亮度而变化。 视网膜的结构如图1.2所示，由神经细胞、纤维构成的脑层、具有感光性的视细胞层及色素上皮层构成。在构成视网膜的细胞中，起着最重要作用的视细胞分为状体和状体。状体如图1.3所示向中心凹处密集，起到感应在明亮场所物体形状、色的作用。另一方面，状体主要分布在视网膜的周围，只起到感应明、暗的作用。 2亮度和视力 看同样的报纸，与暗处相比，明亮的地方比较容易看。用来表示人的眼睛能看到何种程度细小物体的叫做视力。这种视力的测定是用如图1.4的环。视力用以与环断开处的幅度和丛视认距离求得的视角的倒数表示。在图1.4中隔5m的距离处看圆环，能看到断开处的视角是1分，视力是1.0，若只能在距离2.5m处才能看到的视角是2分，视力是1/2（2的倒数）。 如图1.5是根据各种不同亮度来测定视力，从而求得了亮度和视力的关系。人的最高视力一般是1.52.5。另外，图中的辉度及光束发散度的说明请参照后面说明。 3明视的条件 左右物体是否能看到的条件是亮度、对比、色、大小、动作，称作是明视5条件。一个条件欠缺，物体就会看不太清楚。 亮 度 要看到物体需要充分的亮度。这种情况下的亮度是指视对象物的辉度，一般考虑面的照度是否有影响。办公室等必要的照度如图1.6所示，随着时代也一起提高了。原因不仅因为作业内容高度化了，时代的照明技术力量、经济力量也有很大影响。另外，在暗室等不管如何高照度，也感受不到相应的亮度。这种亮度不仅仅是作业面照度，周围环境的反射率也成为重要的要素。图1.7是建议办公室反射率的一例。对 比 我们能够看到报纸，是因为文字的辉度和背景纸的辉度间有差别的原因。同样的黑色文字，背景纸是白色和烟灰色，易辨程度也不一样。同样，背景是浓色时，图1.8所示很难辨认。这些现象是因为文字的辉度和背景的辉度的比率不同的原因，我们把这种比率称为辉度对比。辉度对比是以下列公式求得的。数字越大、物体越容易看清楚。C= L1-L2 L1C=辉度对比L1：背景辉度L2：视对象物的辉度，L1L2 色 即使两种物体的辉度相同，颜色的种类、彩度不同，两者也可以区分出来的。 大小 大的建筑物在远处很难看到，相反，罂粟粒那样的物体在近处也很容易看到。所以，易看程度不仅仅决定于视对象物的大小、而是视对象物对于眼的角度，换言之，是由透影在视网膜上的像的大小决定。前面讲述的根据环的视力检查也依照同样的方法。一般来讲，眼睛越接近视对象就越容易看清，但调节焦点是有界限的。通常，舒适读书距离是30cm，这种距离被称为是明视距离。 4 比视感度（标准分光视光效率） 光（可视放射）是电磁波的一部分。他的波长如图1.9所示从380nm到780nm，其它的波长眼睛感觉不到。例如：紫外放射、红外放射等眼睛看不到。 光的波长引起的眼睛的感受性不仅是色的感觉，而且是亮度的感觉，根据波长而不同。同样能量的光，黄色、绿色的光感觉到明亮，红色、蓝色的光感觉到很暗。感觉到最明亮的是波长555nm的黄绿色的光，波长比此长的、短的都感觉到暗。把波长555nm的光的亮感定为1，用相对值来表示具有相同能量、其它光的亮度的称做比视感度。（图1.10）(1nm=10-9m) 5顺应 视网膜的感度不是一定的，能根据亮度来变化感度。在明亮地方状体起作用，黑暗地方状体起作用。前者的状态称为明所视、后者的状态称为暗所视、中间的状态称为薄明视。 突然走进象电影院那样的暗处时，需要一定的时间才能看到周围的物体，象这种视网膜的感度变高（暗所视）的现象称为暗顺应。当电影结束走出屋外时，不需要花费很长时间就能适应白天的亮度，象这种视网膜感度变低（明所视）的现象称为明顺应。来表示这些时间性经过的如图1.11。我们可以看到暗顺应需要花费10分以上，明顺应基本上不花费时间。 6眩光 视野中有辉度高的物体（例如光源、窗），会引起眼睛的不快感和疲劳，造成物体很难看清楚。象这种状态我们说因为有眩光。眩光分为直接眩光和反射眩光，直接眩光又分为减能眩光或者不能眩光和不快眩光。 减能眩光 减能眩光如图1.2所示，光源直接射入眼睛时，物体很难看清楚。图1.12是表示光源直接射入眼睛时，物体很难看清楚。图表示随着光源与视线的接近，书越来越看不清楚。为了防止这种减能眩光，不要靠近视野中心部的高辉度光源是很重要的。另外，在夜间，对向车头灯的光线直接射入眼睛时，眼睛看不到物体的现象也同样。不快眩光 不快眩光是由心理的不快感而产生的。视野中有高辉度的物体出现时，并不是象减能眩光那样必须产生视觉能力的下降，但感觉到眩目、在被照物体的地方产生不快感。例如：房间里设置有很多灯露出的照明器具时，因灯直接射入眼睛而感觉到不快。用遮罩等来减少这种不快眩光。（照明器具的眩光分类请参照第3章的表3.3、表3.5。反射眩光 反射眩光有2种。一种是视对象物里面有光源等的高辉度部分映入，文字很难看清楚。另外一种是使光泽纸的文字对比降低的光幕反射。两种现象同时引起的也有，只引起一种现象的也有。伴随着OA机器的普及，反射眩光成为了一个问题，照明器具映在CRT（Cathode Rey Tube）面上的时有发生。作为一种对策，在加深遮光角同时，使用降低映在CRT面上反射板辉度的OA室用照明器具。这样达到在维持所要照度的同时，防止反射眩光的发生。 2照明和色 1色觉的结构和物体色的表现 物体的反射光通过角膜，根据水晶体、作为光学像投影在视网膜上（参照1.1）。视网膜上的映像由形成视网膜的视细胞变换成为神经信号，通过视细胞来判定物体的亮度。 视网膜中有状体和状体两种视细胞。状体主要分布在视网膜的中心，感受明亮状态，具有识别色彩的特性。状体主要分布在视网膜的周围，与状体相比具有数百倍的感度。 色度图 把状体细分类，有分别对红绿蓝光作出反应的3种视细胞。针对光，那些视细胞的反应被合成，从而给予亮度、色彩的感觉。这种对于色的眼睛的感度，在实际实验中用3种类的同色函数(图1.14的XYZ)表示。在测定一定照明条件下的物体的颜色时使用。计算出物体的3刺激值（XYZ）、变换成为色度坐标（XY）来表现色彩。图1.15是色度图的例子。从这些图中我们可以明白测色计算的结果用图定量地表现出了对象物持有什么样的颜色。Man cell（音译）表色系 除了前面所述的根据测色计算来评价色之外，有直接看物体评价的方法。这种情况下可以根据色相明度彩度通常的3性质来评价。 色相（H）： 红、蓝、黄颜色的配合 明度（V）： 明暗程度 彩度（C）： 颜色的鲜艳程度Man sell 表色系是根据色相明度彩度的3种性质，把色表从感觉上等间隔配置的表色系。图1.16表示它们间的相互关系。有彩色是HV/C、无彩色在N的后面用V值表示。例如：黄色用（5YB/10）、叶子的颜色用（5GY4/4）、日本女性的皮色用（1YR6/4）来表示。2分光分布把从光源放射的光每波长分割后测定，用分光分布来表示含有何种程度各波长的光。图1.17是分光分布的例子。荧光灯等放电灯的情况，称为水银辉线的特定波长的光和从荧光体放射的连续光（折线图表）相合成，成为从灯放射的光。分光分布成为后面叙述的计算色温度、演色性的基础数据。3光源的光色电球的光带有红色，水银灯的光呈蓝白色。表示光源的光色时，要用到色温度。色温度是如下求得的。给黑体（完全放射体）从外部加热提高温度时，物体的颜色从黑色到暗红色，暗红色到红色，红色到黄色、橙色、白色、蓝白色变化。光源的色温度用黑体的光色和光源的外观光色相等时黑体的绝对温度（K：Kelvin）表示。光的特性使用色度图表示。表示各种灯的色度和黑体在不同温度下的轨迹是前面所述的图1.15。实际灯的色度坐标常常偏离黑体轨迹，在这种情况下用等色温度线来求得色温度。光源的色温度低时表示是带有接近红色的光色，相反，色温度高时表示是带有接近蓝色的光色。一般，约3000K以下的光源带有红色、约7000K以上的光源带有蓝色。光源的色度在黑体轨迹上侧时，一般呈现出绿色，相反，光源的色度在黑体轨迹下侧时，一般呈现出紫色。光源的色度越远离黑体轨迹，绿色或紫色的光色就越强。表1.1表示具有代表性的发光体的色温度。4显色性物体的颜色常被认为是固有的一定的颜色，用分光分布不同的光照明，就会呈现不同的颜色。象这种左右物体呈现颜色的光源的性质被称作是显色性。在美术馆等看绘画时，显色性差的照明就看不出绘画微妙的色彩搭配，体现不出美术品的价值。所以在色彩重要的高照明中，必须使用显色性优良的灯。另一方面，在工厂等对显色性不是很高要求的高场所，很多是使用显色性差、效率高的灯。一般显色性优良的灯效率不好，所以选择与照明场所的色彩需要度相适合的灯是很重要的。平均显色评价数 显色性的评价 用具有15种类的试验色的灯来照明时呈现的颜色与灯的色温度相等的基准光源照明时呈现的颜色相比较，来表示颜色相差的多少。平均显色评价数是在15种类的试验色中， 持有中程度的鲜艳度、亮度相等的8种类的色相（从红系统到紫系统的色调和），用每个色表的相差的平均表示。显色评价数是 若用对象灯照射物体呈现的颜色和用基准光源照射物体呈现的颜色相同，就表示这种灯的演色指数是100。两者呈现的颜色差别越大，显色评价数就越小，甚至显色评价数有可能成为负值。但是，显色评价数是负的灯，也不能说就是显色性差、不能看到颜色。表1.2表示具有代表性光源的平均显色评价数。 表1.2光 源 平均显色评价数 白炽灯 100 荧光灯（白色） 61 水银灯（荧光形） 4050 金属卤化物灯（高效率形） 65-70 高压钠灯 （高效率形） 25 特殊显色评价数 特殊显色评价数是在15种类的色表中，除了平均显色评价数的色表，用7种类的色表的每个色差表示。R9R12是十分鲜艳的红、黄、绿、蓝的代表色表，R13是西洋人的肤色代表，R14是与树叶绿相近的色表，R15是日本女性的平均颜色。特殊显色评价数R9（红）R10（黄）R11（绿）R12（蓝）R13（西洋人肤色）R14（树叶绿）R15（日本人肤色）3、良好照明的条件要实现良好照明，需要满足各种条件， 而且根据屋内、屋外要照明地方的不同，详细用途的不同而改变。下面根据屋内照明进行说明，每个照明设备的要点请参照相对应的项目。表1.3是归结的照明要点。其中，下面的项目特别重要。平均照度 一般，在同一作业条件下，照度越高，作业性就越高。图1.18是使用评价试验用的抹消纸（有方向性的圆随意的排列），把同一方向的圆连结、改变照度得出的结果。照度提高和作业效率向上的关系得到证实。另外，图1.19是照度和眼睛疲劳关系调查的结果，在各种各样的照度中测定了1小时视作业后眼睛的调节时间。在这种实验结果中表示随着照度的提高，眼睛的调节时间变短了，也就是说照度越高眼睛的疲劳越少。但是，也不一定是照度越高作业性越好。图1.20表示照明质量不好的情况下，超过一定的照度时，相反，作业性变差了。一般说照度时指的是作业面照度，在办公室等与他人谈话机会多的场所，有必要是能读懂对方表情的铅直面照度。另外，各种照明设备必要的照度在JIS中已有决定的推荐值（附录一1、照度基准参照）。照度（辉度）分布 照度不必要全平面都均一，但变化必须流畅。平均照度和最小照度的比希望是0.6以上。CIE（国际照明委员会）指导作业对象面和它紧挨的四周的辉度比务必是1/3以下。与此同时，也绝对不可以产生器具引起的阴影、手影等。发光面的辉度 视野中，有例如光源窗户光泽面等辉度高的点、面时，根据照耀的状态有另人喜好的，也有产生眩光的。为了防止眩光，选择与房间的使用目的相适合的照明器具是很重要的。光源的特性 光源的特性中有光束色温度显色性等，要根据房间的使用目的来选定。例如：在办公室中一般使用色温高的光源，在西餐厅中色温低的光源被大家所青睐。如果与目的不相适应就会导致成为不协调感的照明。 经济性 在考虑照明条件时，必须同时考虑经济性。如果这种考虑不充分，就有可能得不到最适合的照明设备。 4、照明用语和单位 1 光束把作为电磁波传达的能量总称为放射，把单位时间内通过面的放射能量称为放射束。放射束通过眼睛的感度过滤（视感度）看到的量称为光束。即有如图1.21（a）那样的有放射束的光束，用放射束（a）乘以比视感度（b）得到的曲线（C）面积表示。不管380nm780nm以外的放射束如何多，作为光束也是零，对于照明没有丝毫贡献。相反，比视感度的顶峰555nm，即使只有一点点也对光束起很大贡献。表1.4是具体光束值的例子。同样的40W的光源，由于分光分布不同的原因，白色电球与荧光灯相比只能得到约16%程度的光束。记号：单位： 图1.4 代表性光源的光束光 源 光 束（lm）太阳 3.61028 白炽电球 40W 485 白色荧光灯 40W 3000 荧光水银灯 40W 1400 荧光水银灯 400W 22000 光度 光从光源开始向各个方向散发，把针对某一方向的光的强度称为光度(1)。用某一方向的单位立体角里包含的光束表示。（图1.22） 也就是： 光度I=/w ：立体角w中包含的光束 w：立体角（从一点看到的，针对某个面积的空间性的扩大程度） 表1.5是光源的光度值。 记号：I 单位：cd 3照度 照度（E）表示被照面的光度，用每单位面积的入射光束表示。 也就是：照度E=（lm）/S(m2)(参照图1.23) ：光束 S：入射面积 例如 床面积10m2有5000lm的光束入射那么 E=5000（lm）/10（m2）=500lx 一般照度500lx指的是水平照度，如图1.24除了水平面照度以外，还有铅直面照度、法线照度。 表1.6是各种照度的例子 记号：E 单位：lx 法线照度指的是与光的进行方向相垂直面上的照度。 图1.6照度例 光源或场所 照度（lx） 太阳直射 约10万 微阴天 37万 雨阴天 13万 太阳阴影处蓝天 12万 满月的夜 约0.2 星光 约0.0003 办公室 5001000 4辉度 我们在看光源时，有强烈放光的和不强烈放光的。来表示这种放光程度的称作辉度（L）。 向某一方向的光度去除表面上的面积所得的值表示。 也就是说 辉度 L=I/S， （参照图1.25） I:某一方向的光度 S，某一方向的表面面积 表1.7表示具有代表性的光源的辉度。不管从哪一个方向都使一定面为完全扩散面（或者均等扩散面）。 记号：L 单位：cd/m2 表1.7 具有代表性的光源的辉度 （注） 除太阳的直射光光源 辉度（cd/m2） 太阳1.65109 蓝天上的光（清澈的晴天）5000蓝天上的光（薄晴）10000蓝天上的光（标准阴天）1700白炽电球（100W透明）4106荧光灯 （40W 白色）9000水银灯 （400W 透明）4108水银灯 （400W 荧光灯）1105 光束发散度 光束发散度（M）是指人的眼睛中感觉到的亮度。用单位面积的发散光束表示。 也就是：光束发散度 M=（lm）/S(m2) (参照图1.26) ：光束 S：面积 另外，光束发散度在反射面、透过面都可以定义。（参照 图1.27） 也就是： Mp=p/S= pElm/m2 Mr=r/S=rElm/m2 P：反射率 r： 透过率 例如 反射率50%、入射光束1000lm、面积20m2的光束发散度是 M=0.501000/20=25lm/m2 记号：M 单位：lm/m2 配光 配光就是表示从照明器具出来的光是怎样出来的。把表示向某一方向发出多大程度强度的叫做配光曲线。根据使用灯的种类不同，光束也不同。配光曲线通常把向各方向发出的光度用每1000lm的极坐标表示。图1.28是表示具有代表性的2灯用荧光灯器具的形状和它的配光曲线的例子。实线表示与荧光灯直角方向的光度、虚线表示与灯平行方向的光度。如图中的配光曲线0度方向表示是器具的正下方向，它的值是140cd。90度方向（器具的横方向）的光度若在与灯成直角方向是117cd,若与灯成平行方向是0cd。若40W2灯的全光束是6000，实际光度如下。 0度方向的光度（正下方向）：I=1406000（lm）/1000(lm)=840cd 90度方向的光度（与灯成直角）：I=1176000（lm）/1000(lm)=702cd 90度方向的光度（与灯平行）：I=06000（lm）/1000(lm)=0cd 2 光源和点灯回路1光源的体系和变迁 照明用光源中有白炽电球、卤电球、荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯、高压钠灯、低压钠灯等。在这些灯中高压水银灯、金属卤化物灯、高压钠灯总称为HID（High Intensity Discharge ）灯。光源根据发光原理有如下分类。 照明用光源以提高发光效率、改善显色性、长寿命为目标，进行开发和改良，现在各种各样的光源向市场提供。 图2.1是表示效率的变迁，在1990年代中Hf荧光灯（高频率点灯专用形荧光灯）、紧凑高显色形HID 灯、高效率高显色金属卤化物灯也出现了。 另外，各种各样的左右照明空间气氛的光源的色温也被开发，各种各样的照明演绎成为可能。 评价光源的尺度主要是效率、显色性、寿命、色温度、光的易控程度（扩散集光、调光）、点灯姿势的自由度、启动再启动性能、灯的大小（W）等。但是，各种光源有长处有短处，选择与照明目的相适合的是最重要的。表2.1是把具有代表性的光源的特性归结为一览。 光源的种类灯的大小范围W 特 性光源的特征主要照明用途额定电力W全光束(1)lm灯效率lm/w综合效率（2）lm/w色温度K平均显色评价数Ra额定寿命h一般照明用电球（白色涂装）一般照明用电球（薄膜白色涂装）球形电球氪电球表2.1 主要光源的特性、特征及用途白炽电球 一般照明用电球 白炽电球是流入电流到灯丝使其白炽发光的电源。作为一般照明的代表，电球的构造如图2.2表示。为了抑止点灯中灯丝的蒸发，玻璃球中封入氩、氮素、氪等惰性气体。表2.2是具有代表性的。 装饰用电球 突出照明重点，作为兼顾照明的电球，除了有如表2.2表示的装饰电球、特殊棒状电球外，还有小型的Beam电球、迷你电球、彩灯（illuminations）用的红黄绿蓝等色灯。 反射形电球 反射形电球为了使光有方向性，如图2.3所示玻璃球的内面镀有铝反射面。根据Beam的开度有狭角（spot）形和广角形（flat）。因红外线多的原因，在镜部前面玻璃的内面施加有透光性红外线反射膜、反射面里施加多层干涉膜，来减少到照射面上的红外线。常被使用在大厅、廊下等的照明。（参照表2.2）卤电球 卤电球的玻璃球内除了有惰性气体外，还封入了碘、溴、氯等的卤化物。利用卤循环把蒸发的钨再返回到灯丝，减少玻璃的黑化，也增长了寿命。图2.5表示卤循环的模型。蒸发的钨制造卤化合物，再返回到灯丝时进行分解，附着在灯丝上，防止了灯丝变细提高了寿命。卤电球的玻璃球主要使用的是耐高温的石英玻璃，也有使用硬质玻璃的。最近石英玻璃球表面是耐高温性红外线反射膜（氧化钛和硅石）形成的卤电球，效率提高了1530%，而且红外线约是原来的1/2图2.6(a)。并且，这种灯和使氟化镁和二氧化钛等的多层干涉膜来反射可视光，使红外线通过的镜相结合，红外线约是原来的1/10图2.6(b)。一般照明用的是以单灯头为主，点灯方向自由。除用于店铺等的局部照明外，也作为筒灯广泛运用在大厅、廊下等。而且，低电压形（12V）把灯丝变细、尖锐的局部照明成为可能。投光用的是两灯头，只有水平的点灯方向。用于在广场、体育设施、大厅、摄影棚等（参照表2.2）。而且，充分活用小型高辉度的特点，也广泛运用在放映机、光学机器、汽车前面照灯、复印机、飞机场等。 其它电球 作为汽车前照灯的shield beam电球，作为室内灯、尾灯、侧灯使用的电球，无灯头的指示灯的wedge base形，除此之外还有红外线电球、放映相片摄影用电球等各种各样。百炽电球的特性 灯的效率由灯丝等的设计方法决定。一般照明用电球100W的效率是15.2lm，平均寿命是1000小时。球型电球效率稍微下降，平均寿命是2000小时。卤电球的效率约提高1020%，但平均寿命设计的是15002000小时（参照表2.1）。白炽电球的平均寿命与残存率是50%时大约一致（图2.7）。光束维持率一般很优良，卤电球因卤循环更加优良（图2.8）。色温一般照明用约2850K，放映、照相用及卤电球设计的是3000K以上，光色很好。分光分布如图2.9那样是连续光谱，显色性非常好。但电源电压的变动对灯的特性影响很大，电压变动5%，光束就要变动1520%、寿命就要变动1.52.0倍（图2.10）。白炽电球的主要特征 显色性好、暖光色 与点光源相近、集光容易 可以连续调光 点灯简单（不要镇流器）、可以马上亮 很少有光束下降 效率低、寿命也比较短 红外线放射多2荧光灯荧光灯如图2.11所示，是由涂在玻璃管壁上的荧光体、低压（约1Pa）水银蒸气中的弧放电把放射的紫外线（主波长253.nm）变换为可视光的电源。管内封入有约300Pa的氩气（也有封入氖、氪等的）和水银。电极在2重线圈状的钨丝表面涂有电子放射物质。荧光灯的种类 根据点灯方式、光功率、形状、光源色等而分类。根据点灯方式分类 有预热启动型和快速启动型。为了使启动容易，在玻璃管内壁施加导电性透明薄膜，在管外壁设置导电条。另外，为了防止由于污染而表面电气阻力下降，也有在管外壁施加防水性优良的硅酮膜的。在这种情况下，需要近接导体。 最近，在高效率、节能方面有突出贡献，高频率式的也被广泛运用。特别是被称作Hf荧光灯的高频率点灯专用型荧光灯，有高频率点灯 每输入的光输出成顶峰的管径（约25mm）的克服了输入电源减退、启动困难，得到了高效率。slim line 型是使用不经过电极预热，高电压瞬时启动的点灯方式。根据输出功率分类 根据荧光灯的每单位长的输入大小分为标准型（管壁负荷约0.3W/cm2）、高输出型（约0.9w/cm2）及超高输出型（0.5w/cm2）。后两者只有快速启动型。根据形状分类有直管形、环形、紧凑形、电球形等。紧凑形里又分为U形（图2.12）、双U形（图2.12）、水平形、2D形等。电球形（图2.13）里有球形、筒形、环形的区别。电球形是镇流器内藏的单灯头，可以在电球插座状态直接点灯。根据光源色显色性分类根据与荧光体的不同组合，有各种各样分光分布的灯。图2.14是表示具有代表性灯的分光分布。一般照明用从高色温开始分为日光色（D）、昼白色（N）、白色（W）、温白色（WW）及电球色(L)(JISZ9112)。光源的显色性用显色评价数（JISZ9112）及（JISZ8726）来评价。表2.3是其中一例。高显色性灯按显色性优越顺序为AAA级（EDL）、AA级（SDL）、A级（DL）来区分。3基色灯是蓝、绿、红各成分的狭带域发光的希土类荧光体的组合，高效率且显色性优良。与以前的酸钙荧光体主体的灯分光分布显著不同而区分开来。根据额定灯电力分类在JIS中即使额定电力不同，有互换性的灯以大下（W）的区分归为一类。例如：20W形的灯中，有额定电力20W和18W，灯电力少的后者称为省电力设计。其它的灯蓝、绿、粉红、黄、红色等的彩色荧光灯、cut紫外线的防止退色灯、在管内设置放射膜控制配光的反射形灯外，还有孔径（）灯。另外，也有直流点灯用、低温用（-2040）灯等。荧光灯的特性 灯的效率因种类、瓦数不同而不同，50100lm/W。寿命在3小时循环的点灯条件下是500012000小时。残存率曲线如图2.15所示。1.5小时的循环点灯，寿命约缩短20%。图2.16表示光束维持率。直管标准形在额定寿命下约85%。全光束及启动电压受周围温度影响很大的原因（图2.17），540的使用最合适。在寒冷地区，具有良好保温的照明器具、提高2次电压的镇流器被使用。另外，与白炽电球相比，受电源电压变动的影响较小（图2.18），电压低将会导致启动困难、放电不稳定。荧光灯的主要特征 高效率、长寿命。 光色的种类多。 灯是管状，表面辉度低。 可以连续调光。 不容易受周围温度的影响。3HID 灯HID（High Intensity Discharge）灯是水银灯、金属卤化物灯、高压钠灯的总称，也称作高辉度放电灯。发光管的管壁负荷是3W/cm2以上。水银灯（高压水银灯） 是利用数气压（数100Pa）的水银蒸气的放电而发光的灯。图2.19是表示具有代表性的水银灯的结构。发光管是在透明石英管的两端安装一对电极和辅助电极，并在其中封入水银和氩气。另外，在外管内表面涂上荧光体，外管内封入氮素气体。（a） 种类 一般照明有透明形、荧光形、发射形、镇流器内藏形。 透明形因外管透明的原因，光色是只有水银的发光呈蓝白色。荧光形的荧光水银灯，在外管内表面涂上红色发光的荧光体，来补充从发光管放射的紫外线的红色不足成分的光，同时改善了显色性和效率。反射形是在外管的一部蒸镀上铝，起动反射镜的作用，使光具有方向性。镇流器内藏形如图2.20所示，因灯丝起动镇流器的作用，所以不必要在外部安装镇流器，使用方法与电球一样。依靠自己的白热光与其它水银灯相比，效率虽然下降了但光色显色性得到了很好改善。(b) 特性各种水银灯的分光分布如图2.21所示。作为主力的荧光水银灯的特性是效率约550lm/W（400W）、色温约4100K。寿命长达12000小时（图2.22），优良的光束维持率（图2.23）。与其它HID灯相比，受电源电压变动的影响较小（图2.24），启动电压在200V以下点灯。但，在温度低时，启动电压有变高的倾向。另外，点灯后，从水银蒸发到光束稳定要花费数分钟的时间，熄灭灯后到再启动也需要数分钟的时间。水银灯的主要用途，荧光形除了作为道路、街道等的一般屋外照明外，还用于工厂、店铺、体育馆等的屋外照明；透明形作为庭院灯；镇流器内藏形使用于店头、看板、工厂现场等。金属卤化物灯 构造如图2.25所示与水银灯相似，发光管内封入有作为发光物质的卤化金属、水银及氩。因放电而发出金属特有的光。（a） 种类实用化的灯根据发光物质的不同，分为如下4类 Sc(钪)-Na(钠)系：是Sc微弱的多数光谱和Na（波长589nm）强光谱的组合灯。 Na-Tl(铊)- In(铟)系：Na、Tl（535nm）及In（411、451nm）强光谱的组合灯。 Dy（镝）- Tl- In(或者Na)系：Dy微弱的多数光谱和Tl及In(或者Na)强光谱组合灯。 Sn(锡)系：卤化锡分子的连续光谱灯。其中，的Sc-Na系的灯被广泛使用。最近，使用紧凑的管形外管的高显色两灯头产品（图2.26）、单灯头产品（图2.27）以店铺为中心被实用化了，发光物质中有Dy-Tm(铥)、Tm-Na-Tl系、Na-Tl-Sn系、Dy-Cs(铯)-Ta系、Dy-Na-Cs系等。金属卤化物的启动电压比水银灯高，使用专用的镇流器。但低启动电压形金属卤化物灯（Sc-Na系、Na-Tl-In系中有）内藏如图2.28所示的启动组件，用水银灯镇流器点灯。为了与照明器具相匹配，得到合适的配光特性，分为荧光形和透明形。因金属卤花物灯受点灯姿势限制的很多，所以根据与器具的组合来分类。另外，考虑到400W以下的垂直点灯形在万一破损时的安全性，对外管表面进行涂装，这样即使破损玻璃片也不飞散。（b）特性光色、显色性都比较优良。分光分布如图2.29表示。显色性最好的是Sn系，其次是Dy-Tl-In系。就效率而言，Sc-Na系高达100lm/W(400W)，Na-Tl-In系、Dy-Tl-In（或者Na）系是7580lm/W。寿命特性（图2.30）及光束维持率（图2.23）稍微低与其它的HID灯。启动及再启动时间比水银灯长，要花费数十分钟的时间。容易受电源电压变动的影响（图2.31）。有的种类的灯容易引起闪烁，所以希望在额定电压的6%以内使用。另外，对于受点灯方向影响光色容易变化的种类，指定点灯位置。金属卤化物的主要用途除了工厂、高楼等的高天顶照明、室内外的体育照明外，也有两灯头形的店铺照明。高压钠灯 是利用10Kpa（约0.1气压）程度的钠蒸气压的放电产生的光的灯。图2.32表示它的构造。发光管是使用透明性的氧化铝陶瓷，它的里面封有钠和水银的汞合金及氙（也有氩、氖）。外管内是真空。（a） 种类 有一般形图2.32(a)、启动器内藏形图2.32（b）、高显色形及反射形。启动器内藏形提高氙压、提高了效率。而且是启动组件（图2.33）在外管内内藏的灯。灯丝（R）的加热使双金属开关（S）在切断瞬间产生数1000V的脉冲，可以用二次电压200V的水银灯镇流器点灯。一般形及高显色形使用专用稳定器（附有启动器）。 （b）特性灯效率是100150lm/W，在白色光源中是效率最高、寿命最长的（图2.34）。光束维持率也优良（图2.23）。光色是黄白色、一般形的演色性比较差，但如分光分布图2.35(a)所示那样，是连续脉冲的原因可以识别色。显色改善形是牺牲效率、改善显色性（平均显色指数Ra=60）的灯。高显色形是与白炽电球相似的光色，显色性（平均显色指数Ra=85）优良。如图2.35(b)（c）那样的分光分布。达到光束稳定需要数分钟的启动时间，再启动时在点灯回路中高电压的脉冲重叠的原因，与HID灯相比较，时间稍微短。针对电源电压的变动，灯电力的变动很大（图2.36），建议使用额定电压的6%以内。主要用途有道路、街道、广场等的室外照明，工厂等的高天顶照明，运动设施的照明外，也适用于高显色性的店铺照明。HID灯的特征 水银灯 光色稳定、长寿命 小型、配光的控制容易 品种繁多（40W20KW） 显色性不充分 启动、再启动时花费时间 可以阶段性的调光高压钠灯 在实用白色光源中效率最高 长寿命、光束维持率优良 小型、配光的控制容易 光色是黄白色、显色性不充分（但也有高显色性的） 针对电源电压的变动，灯的电力变动很大。 启动、再启动需花费时间。 可以阶段性的调光。金属卤化物灯 效率、显色性都比较优良（也有高显色性的） 小型、配光的控制容易 光色种类繁多（色温30006500K） 容易引起光闪烁。另外，光色因点灯方向不同而变化 寿命、光束维持率都低于HID灯。 启动、再启动时需花费时间 不能够调光4低压钠灯 由约0.5Pa的低压钠蒸气的放电而放射的钠的D线（波长589.0nm及590nm）的黄橙色的光。 构造如图2.37所示，发光管由U形的耐钠特殊玻璃构成，里面封入有钠金属和氖氩的混合气体。在外管内壁形成氧化铟的透光性红外线反射膜，使红外线再返回到发光管从而提高了效率。灯效率在照明用光源中最高，180W、175Lm/W。图2.38表示了它的分光分布。由于是黄橙色的单色光，不能够识别光。所以，用途仅限定于隧道、高速道路的照明等，不能够做一般照明用。5氙灯是利用氙气放电发光的一种灯。构造如图2.39所示。种类除了有短弧形、长弧形外，还有各种各样形状的氙闪光灯。分光分布如图2.40所示。由于与自然白光相接近，被作为标准白色光源、放映用、印刷用、照相摄影用、模拟器用、闪光灯用光源等。 2、镇流器的种类和特长 1镇流器的必要性镇流器的功能 荧光灯、HID灯等的放电灯点灯时，因放电灯的电压电流特性是负特性的原因，必须要有镇流器。所谓负特性就是在灯电流增加的同时电压减少（图2.41）。 如图所示，为了防止电流继续增加，加入电阻，使电流稳定在一定值。这种阻力就叫做镇流器。在普通的交流电源中白垩、白垩与电容器的组合阻力被被使用。 在使用镇流器时，要根据灯的种类、电源电压、电源频率、点灯方式等