电光源精选课件.ppt

关于电光源第一页，本课件共有61页电光源发展简史n1802年英国科学家HumphryDavy显示了白炽现象n1879年美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯n1906年研制成功高压汞灯,1930年应用于照明n1938年荧光灯问世n60年代金属卤化物灯研制成功n70年代发明了铝酸盐系列三基色荧光粉n1979年PHILIPS发明了第一只节能灯第二页，本课件共有61页电光源发展简史n光源分三类热辐射电光源：白炽灯（1879年）、卤钨灯（1959年）气体放电光源：低气压放电灯：低压钠灯(1931年)、T12荧光灯(1936年)、三基色荧光灯(1973年)、紧凑型荧光灯(1980年)、T5荧光灯(1995年)、无极灯(2003年)高强度气体放电灯：高压汞灯(1936)、高压钠灯(1965年)、金属卤化物灯(1964年)固体电致发光光源：主要有半导体发光二极管(LED)，但替代目前常见照明产品仍需很长时间。第三页，本课件共有61页电光源发展简史n 第二代和第三代电光源 20世纪30-40年代，人类又相续发明了直管荧光灯、低压钠灯、高压汞灯（第二代电光源）。到本世纪70年代细管径荧光灯、紧凑型荧光灯、高压钠灯、金卤灯也相续被人类发明（第三代电光源），此时期电光源产品得到了快速的发展，已成为人类不可或缺的产品。第四页，本课件共有61页电光源发展简史n第四代光源-无极灯 无极灯属于第四代照明产品，无灯丝，无电极，是无电极气体放电荧光灯的简称。无极灯是综合应用光学、功率电子学、等离子体学、磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的高新技术产品，是一种高光效、长寿命、高显色性，代表照明技术未来发展方向的新型光源。无极灯分内耦合无级灯和外耦合无级灯。第五页，本课件共有61页电光源发展简史n第四代光源-LED同样为第四代电光源的LED也经过了一个相当长的历史过程。1907年HenryJosephRound第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。二十世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世。20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED，但色泽不均，使用寿命短，价格高。随着技术的不断进步，近年来白光LED的发展相当迅速，白光LED的发光效率已经超过100lm/W，实验室研究成果可以达到230lm/W，大大超过白炽灯。第六页，本课件共有61页电光源固体发光光源气体放电光源热辐射光源：白炽灯、卤钨灯电致发光光源：半导体灯（发光二极管）辉光放电光源：霓虹灯弧光放电光源低压：低压汞灯/钠灯高压：高压汞灯/钠灯、金卤灯电光源的分类第七页，本课件共有61页n白炽体的重要特征：随着辐射体的温度升高，辐射的色表从暗红，经过橘黄，发白，然后是炽蓝。即色温随着辐射体的温度升高而提高。n热辐射发光光源是利用电流将灯丝加热到白炽程度而产生热辐射发光的一种光源。n例如白炽灯和卤钨灯，它们都是以钨丝作为辐射体，通电后使之达到白炽程度时产生热辐射。（白炽状态：物体温度达到1700以上就发白光，这种状态叫白炽状态。）u钨丝辐射的范围很广，可见光占很少比例，紫外线也很少，绝大部分是红外线，辐射随温度升高而增加，可见光增加更快，工作温度越高，灯的光效率越高。第一节 白炽发光和热辐射第八页，本课件共有61页1、气体放电的伏安特性OC段：非自持放电,电流约在106A以下具有负的伏安特性D点：着火点,可自持放电E点：稳定的自持放电点自持放电辉光放电弧光放电单独接电源时无法稳定工作二、气体放电第九页，本课件共有61页常用镇流器：电感、节能型电感、电子、电子调光2、气体放电光源的电气附件1)镇流器功能：防止电流失控、保证放电灯在正常电特性下工作2)启辉器功能：预热灯的电极,并与串联的镇流器一起产生脉冲电压使灯启动3)补偿电容器功能：提高功率因数cos,减少线路损耗二、气体放电第十页，本课件共有61页1.额定电压(V)光源及其附件组成的回路所需电源电压的额定值灯泡(灯管)的设计功率值2.额定功率(W)三、照明电光源的主要性能指标两种定义形式新光源刚开始点燃时的光通量(初始光通量)新光源点燃100h以后的光通量保证电光源正常工作、经济运行光源能产生额定的光通量光源在额定电压下工作时所具有的有功功率值第十一页，本课件共有61页三、照明电光源的主要性能指标灯泡(灯管)额定工作时所发出的光通量(额定光通量)3.光通量(lm)灯泡(灯管)在额定状态下消耗单位电功率所发出的光通量简称光效4.发光效率(lm/W)两种定义形式新光源刚开始点燃时的光通量(初始光通量)新光源点燃100h以后的光通量光源供电电压是额定的、电功率是额定的、且光源在使用的有效寿命期内第十二页，本课件共有61页累积点燃的小时数 5.寿命(h)三、照明电光源的主要性能指标寿命的定义全寿命:从第1次点燃起到损坏止累计点燃的小时数平均寿命:同一组光源试样从一同点燃起到50%损 坏止累计点燃的小时数有效寿命:从点燃起到光通量衰减为初始值的某一 百分数时累计点燃的小时数色表和显色性6.颜色特性 (光色指标)取决于光源的光谱能量分布，用显色指数描述 取决于光源的色温分暖、中间、冷色7.启(点)燃时间与再启(点)燃时间(min)启燃时间：从光源接通电源起到光通量达稳定值所需的时间再启燃时间：正常工作的光源熄灭后将其重新点燃所需的时间是指保证光通量额定值的损耗20%30%的时间第十三页，本课件共有61页闪烁 交流供电的光源点燃时,其光通量随电流的增减发生周期性明暗变化的现象 8.闪烁与频闪效应频闪效应 在以一定频率变化的光线照射下,观察到的物体运动呈现静止或不同于实际运动状态的现象 消除频闪效应的方法 移相、使用电子镇流器三、照明电光源的主要性能指标第十四页，本课件共有61页1.白炽光源的型号命名2.气体放电光源的型号命名第1部分：字母，表征光源名称特征的汉语拼音首字母第2、3部分：数字，表征电光源的光电特性第1部分：字母，表征光源名称特征的汉语拼音首字母第2部分：数字，表征电光源的光电特性注意：型号的各部分应直接连写当相邻的两部分同为字母（数字）时，则需要用“”分开四、光源型号命名第十五页，本课件共有61页四、光源型号命名第十六页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、构造特点一、构造特点二、主要类别二、主要类别三、光电参数及特性三、光电参数及特性第二节 白炽灯 特点：曲线柔美、外形小巧；极低的初始成本 令人愉悦的暖色光；优异的显色性 多样的外形和涂层；简便的安装特性第十七页，本课件共有61页1.灯丝白炽灯泡的发光体材料：钨丝直径和长度：由灯泡的规格决定形状：螺旋型(单螺旋、双螺旋、三螺旋)一、构造特点减少气体热传导引起的热损，提高灯的发光效率多用于40W以上的充气灯泡中 第十八页，本课件共有61页2.玻壳用透明玻璃吹制或压制成对称或不对称形状表面处理：彩色、磨砂或乳白在反光镜部位蒸镀反射铝层或介质膜反射面一、构造特点采用彩色玻璃或在玻璃内壁/外壳敷涂上彩色涂层 避免由灯丝引起的眩光光利用率高、集光性好，能使光束定向发射第十九页，本课件共有61页3.灯头作用：固定灯泡、接通电源种类：螺口式E卡(插)口式B聚焦式P机械夹紧式双金属插脚式普通灯泡大功率灯泡体积大、功率大灯泡4.灯内成分作用：防止钨丝蒸发，提高光效，延长寿命氮气体：光效为11lm/W(单螺旋)氩氮混合气体：光效为12.5lm/W(单)或13.5lm/W(双螺旋)特别强调发光效率时充氪气体：光效为15lm/W(双螺旋)一、构造特点是灯的电连接和机械连接部分光通分布或灯丝的位置有严格要求第二十页，本课件共有61页1.普通照明用白炽灯用于民用建筑(住宅、宾馆、餐厅、商店等场所)2.装饰用白炽灯与建筑灯具相配，形成多种艺术风格(蜡烛形灯泡与节日彩泡)3.反射型灯泡用于商店橱窗照明、物品展示照明等需要光线集中的场合4.局部照明灯泡(俗称低压灯泡)用于便携式手提灯、机床照明灯等二、主要类别第二十一页，本课件共有61页1.光电参数光效：低，约为1015lm/W（821.5lm/W）寿命：低，平均寿命约为1000h启燃时间：短，瞬时启燃/再启燃色表：暖，约24002900K（27003000K）显色性：好，Ra达99100（接近太阳光）2.特性电压特性：端电压额定值寿命降低端电压额定值光通量降低调光特性：可在0100%范围内即时连续均匀反复调光开关性能：开启瞬间产生很大的脉冲电流但开关次数对寿命影响很小三、光电参数及特性第二十二页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、卤钨循环一、卤钨循环二、卤钨灯的结构特点二、卤钨灯的结构特点三、主要类型及其光电参数三、主要类型及其光电参数第三节 卤钨灯第二十三页，本课件共有61页一、卤钨循环（1-1）1.卤钨循环反应低温时产生化合反应高温时产生分解反应2.卤钨循环过程钨丝通电其温度蒸发钨钨朝泡壁方向扩散，并与卤素反应产生卤化钨卤化物扩散到灯丝周围并分解钨沉积在灯丝上，卤素再扩散到泡壁区参与下一轮循环3.卤钨循环温度钨和多种卤素成分生成无色卤化钨的玻壳温度范围不同碘钨灯：250600溴钨灯：2001100第二十四页，本课件共有61页1.泡壳尺寸小，机械强度高充分的卤钨循环反应要求玻壳温度高，因此灯内气体压强高玻壳采用耐高温石英玻璃或低碱硬质玻璃成本高2.灯丝密且较长要用支架托住灯丝，不致产生下垂泡壳尺寸较小，机械强度高，一般为细管形或小球形灯的体积缩小到同功率白炽灯的0.5%3%3.灯管封接要求高要采用高稳定性的钼箔作为导电体二、卤钨灯的结构特点第二十五页，本课件共有61页1.主要类型双端管形卤钨灯市电型特点：发光体呈线状功率：1002000W应用：泛光照明单端卤钨灯市电型特点：点状或面状功率：75250W应用：影视/舞台/剧场照明展示照明台灯、落地灯小型射灯三、主要类型及其光电参数反射型卤钨灯低电压型功率：5300W应用：聚光、泛光和定向照明市电型：工作电压为100240V低电压型:工作电压有6、12、36V第二十六页，本课件共有61页色温：27003200K光效：1530lm/W寿命：15002000h(双端)、10003500h(低电压冷光束)2.光电参数注意：电压特性：与白炽灯相似，但电压变化色温变化明显可调光性：调光范围大，但频繁调光时应注意灯的热学特性，保证管壁温度处于黑化范围之上寿命特性：影响寿命因素较多，从使用角度来说以震动为主三、主要类型及光电参数第二十七页，本课件共有61页四、卤钨灯的型号L Z J 光束角 额定功率 额定电压 介质膜反光镜 照明 卤钨灯第二十八页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、结构及工作原理一、结构及工作原理二、主要类型二、主要类型三、参数及其工作特性三、参数及其工作特性第四节 荧光灯特点：高光效、发光均匀、光色柔和、结构简单、安装方便第二十九页，本课件共有61页一、结构及工作原理1.玻管形状：细长管型玻管长度：约每英尺10W管径：T12、T8、T5T代表代表1/8英寸英寸(3.175mm)管径管径约为约为T后面的数乘后面的数乘3.175mm第三十页，本课件共有61页一、结构及工作原理2.荧光粉3.电极4.汞和惰性气体将紫外辐射转换成可见光发射电子汞：放电介质惰性气体：抑制电极上电子发射材料的蒸发与溅散第三十一页，本课件共有61页1.直管型荧光灯T12（管径38mm）T8（管径25mm）T5（管径16mm）趋势二、主要类型第三十二页，本课件共有61页2.环形荧光灯 分体式环形荧光灯 一体化环形荧光灯 二、主要类型第三十三页，本课件共有61页2.紧凑型荧光灯一体化紧凑型荧光灯插拔式紧凑型荧光灯二、主要类型第三十四页，本课件共有61页1.灯管电压和灯管功率灯管电压：工作电流在灯管上产生的电压降灯管功率：灯管在额定电流下消耗的功率2.颜色特性荧光灯的颜色特性取决于荧光粉的配方色温：常用三种标准白色暖白光(2900K)、冷白光(4300K)、日光(6500K)Ra：卤粉(5070)、三基色(8085)、三基色多谱带(90)三、参数及工作特性 卤磷酸钙荧光粉 三基色荧光粉3.光通量和发光效率额定光通量指点燃100h后的输出光通量光效：一般在2782lm/W第三十五页，本课件共有61页4.寿命平均寿命：30005000h（国产）注意：使用寿命与其启动的频繁程度有关启动越频繁，使用寿命越短三、参数及工作特性5.电压特性电压灯管电流电极过热电子发射物消耗寿命电压灯管电流电极温度需多次启动电子发射物消耗寿命调光较困难第三十六页，本课件共有61页6.温湿度对灯性能的影响温度的影响温度变蒸气压强变光通量输出变影响光效最佳点灯环境温度:2035湿度的影响湿度过高(75%80%)会使灯具启动困难、缩短寿命相对湿度在60%以下对荧光灯工作有利7.频闪效应频闪效应较明显三、参数及工作特性第三十七页，本课件共有61页四、荧光灯的种类和变形n荧光灯按其材料和功能来分类，有以下一些种类：n普通卤粉荧光灯（普通照明用）n三基色荧光灯（普通照明用）n紫外荧光灯（保健、消毒用）n彩色荧光灯（装饰用）n其它特殊荧光灯（如暗室胶片冲洗用、生物生长用等）第三十八页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、荧光高压汞灯一、荧光高压汞灯二、金属卤化物灯二、金属卤化物灯三、高压钠灯三、高压钠灯第五节 高强度气体放电灯(HID灯)第三十九页，本课件共有61页1.结构2.类型及应用灯头：一般为螺口灯头放电管：封装有主、辅电极充有汞和氩气玻璃外壳：减少放电管的热量损失，且内壁涂有荧光粉以提高光效或改善光色普通型：道路/广场照明反射型：聚光/泛光照明自镇流型：一般不用一、荧光高压汞灯主要用于室外照明第四十页，本课件共有61页3.基本性能启燃时间：48min，再启燃时间:510min发光效率：普通/反射型4060lm/W自镇流型1230lm/W颜色特性：色温50005400K，显色指数3040有效寿命：普通/反射型 5000h，自镇流型3000h电压特性：电压过低不启动/自熄电压过高寿命降低一、荧光高压汞灯第四十一页，本课件共有61页4.高压钠灯的应用n 高压钠灯光效高，但显色指数偏低，光色偏黄，所以常用于对光色要求不是太高，但亮度要求高的场所。n 高压钠灯适用于：道路、广场、停车场、码头、大型工场、矿区照明等。一、荧光高压汞灯第四十二页，本课件共有61页1.结构2.主要类型及参数与汞灯相似，但放电管内充有金属卤化物，以提高光效、改善光色钠铊铟灯：80lm/W、5500K、Ra6070镝灯：75lm/W、色温接近日光、Ra90钪钠灯：80lm/W、Ra6070二、金属卤化物灯第四十三页，本课件共有61页二、金属卤化物灯3.基本性能启燃时间：415min，再启燃时间：10min左右电压特性：电压变化10%色温将降低500K或升高1000K电压突降自熄4.特点n发光效率高(60-90Lm/W);n显色性好(Ra:7090);n寿命长(10000-20000H);n功率范围宽(35-2000w);第四十四页，本课件共有61页二、金属卤化物灯3.应用n金卤灯光效高、寿命长、显色指数高、除了常归照明用途外，还可以制成多种彩色灯，因此，应用十分广泛。n金卤灯常用于以下场所如：道路、广场、体育场馆、商场、广告标牌、建筑物立面照明、园林景观装饰照明等等。第四十五页，本课件共有61页1.结构2.主要类型与汞灯相似，但属于高压钠蒸气放电光源普通：色温20002100K，显色指数约2025光效约90150lm/W,平均寿命约28500h改显：色温约23002500K,显色指数约60左右高显：色温约25003000K,显色指数约80左右三、高压钠灯n高光效（120LM/W）；n功率范围宽（从35W-1000W）n结构简单紧凑；n寿命长（15000-20000h）；n光色金白色。第四十六页，本课件共有61页3.基本特性启燃时间:48min,再启燃时间:1015min 电源电压变化主要影响光通量输出和灯的稳定工作三、高压钠灯第四十七页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、结构一、结构二、特点及应用二、特点及应用第六节 低压钠灯第四十八页，本课件共有61页1.放电管直径约1418mm的U形管2.电极封装在U形放电管的两端，多为三螺旋钨丝电极3.外管抽真空，内壁涂上透明红外线反射膜，以维持放电管的温度一、结构第四十九页，本课件共有61页1.特点发出的光主要是589nm和589.6nm两条谐振谱线色温很低(黄光),显色性很差,但光效很高(达150lm/W)特别适用于铁路、高架路、隧道和交叉路口等能见度要求高而对显色性要求不高的场所的照明2.应用二、特点及应用第五十页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、场致发光灯一、场致发光灯二、半导体灯二、半导体灯第七节 场致发光灯和半导体灯第五十一页，本课件共有61页1.构成组合成平板状场致发光屏（EL）由玻璃板、透明导电膜、荧光粉层、高介电常数反射层、铝箔等迭合而成一、场致发光灯n某些材料(荧光粉)在电场中直接把电磁场能转化为光能.粉质场致发光屏：如平面显示器(ELP)场致发光膜：如数字指示器(FEL)第五十二页，本课件共有61页2.特点光效：低于15lm/W、寿命：超过5000h耗电省、响应快、发光条件要求不高、便于控制通过电极的分割使电源分开，做成图案与文字3.应用指示照明或飞机、轮船仪表的夜间显示一、场致发光灯第五十三页，本课件共有61页1.构成P-N结：当PN结加正向偏压，电子和空穴克服PN结的势垒，分别迁入P层和N层，电子与空穴结合时其能量差以光子的形式释放出来2.特点体积小、重量轻、耗电省、寿命长、亮度高、响应快3.发展20世纪60年代：0.1lm/W，红色光（650nm）20世纪70年代：1lm/W，颜色扩大到红色至绿黄色20世纪80年代：10lm/W20世纪90年代：红黄光、绿蓝光、白光二、半导体灯第五十四页，本课件共有61页4.白色发光二极管与白炽灯泡的特性比较结论：寿命长，达到白炽灯的10倍以上光效较高，可以与白炽灯媲美单只LED的光通量太小，若达到60W白炽灯的光通量 需1500只发光二极管组合在一起价格昂贵灯种类光通量(lm)发光效率(lm/W)色温(K)显色指数(Ra)价格(美元)寿命(h)灯寿命一半时光衰白炽灯(普灯60W)9001528001001.36100090%白色LED(5mm)0.610600085110000(50%)75%二、半导体灯第五十五页，本课件共有61页5.现状作为照明光源，LED不具备替换白炽灯的可能性，但高效率、长寿命的LED发展成为普通照明光源已不是梦想6.应用显示器：图像与文字显示器，广泛用于广告行业指示灯：各种电器的指示灯或双色、三色、多色指示器交通信号灯：18只LED组成一个12英寸、14W的交通信号灯标志灯景观照明灯：地埋灯、墙灯、草坪灯汽车灯：大功率发光二极管用于汽车的刹车/尾/转向灯二、半导体灯相当于加红/黄/绿色滤色片的140W白炽灯第五十六页，本课件共有61页主要内容主要内容:一、电光源性能比较一、电光源性能比较二、电光源的选用二、电光源的选用第八节 照明电光源性能比较和选用第五十七页，本课件共有61页光源种类 光效(lm/W)显色指数(Ra)色温(K)平均寿命(h)普通照明白炽灯 1510028001000卤钨灯 25100300020005000 普通荧光灯 7070全系列 10000三基色荧光灯 938098 全系列 12000紧凑型荧光灯 6085全系列 8000高压汞灯 504533004300 6000金属卤化物灯 7595 6592 3000/4500/5600 600020000 高压钠灯 100200 23/60/85 1950/2200/2500 24000低压钠灯 200很差175028000一、电光源性能比较第五十八页，本课件共有61页1.选择原则选用的光源应符合国家现行相关标准的有关规定按照明设施的目的和用途选择光源主要应满足显色性、启动时间等条件按环境要求选择按投资与运行费用选择在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定二、电光源的选用第五十九页，本课件共有61页2.选择举例高度较低房间,如办公/教室等宜采用细管直管荧光灯营业厅宜采用细管直管或紧凑荧光灯或小功率金卤灯高度较高的工业厂房宜采用金卤灯或高压钠灯，亦可采用大功率细管荧光灯一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯，不应采用自镇流荧光高压汞灯一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯；在特殊情况下需采用时，其额定功率不应超过100W二、电光源的选用第六十页，本课件共有61页感感谢谢大大家家观观看看第六十一页，本课件共有61页