电气照明与新型电光源.ppt

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1、2022/10/28长江大学 龙从玉11 1、电光源基础、电光源基础、电光源基础、电光源基础人类的照明历程：人类的照明历程：人类的照明历程：人类的照明历程：天然照明天然照明天然照明天然照明(日月日月日月日月)化学照明化学照明化学照明化学照明油灯油灯油灯油灯电气照明。电气照明。电气照明。电气照明。物质生活照明物质生活照明物质生活照明物质生活照明文化装饰照明文化装饰照明文化装饰照明文化装饰照明。1.1 1.1、光的度量单位及计算公式光的度量单位及计算公式光的度量单位及计算公式光的度量单位及计算公式光通量光通量光通量光通量(F F):):光源在单位时间内向四周发出的使人能产生光感觉的能量。光源在单位

2、时间内向四周发出的使人能产生光感觉的能量。光源在单位时间内向四周发出的使人能产生光感觉的能量。光源在单位时间内向四周发出的使人能产生光感觉的能量。光通量的单位：光通量的单位：光通量的单位：光通量的单位：流明流明流明流明(Lm).(Lm).电光效应电光效应电光效应电光效应：1 1瓦特瓦特瓦特瓦特功率功率功率功率完全转化完全转化完全转化完全转化为光波的为光波的为光波的为光波的光通量光通量光通量光通量是是是是683Lm.683Lm.光度光度光度光度(R R):):单位发光面的光通量：对面光源。单位发光面的光通量：对面光源。单位发光面的光通量：对面光源。单位发光面的光通量：对面光源。照度照度照度照度(

3、E E):):单位受光面的光通量。单位受光面的光通量。单位受光面的光通量。单位受光面的光通量。照度的单位：勒克斯照度的单位：勒克斯照度的单位：勒克斯照度的单位：勒克斯 (Lx)(Lx)E=F/SE=F/S(Lx)(Lx)其中其中其中其中光通量单位光通量单位光通量单位光通量单位:LmLm，受光面单位受光面单位受光面单位受光面单位:MM2 2发光强度发光强度发光强度发光强度(I I):):光源在单位立体角内辐射的光通量。单位光源在单位立体角内辐射的光通量。单位光源在单位立体角内辐射的光通量。单位光源在单位立体角内辐射的光通量。单位:坎德拉坎德拉坎德拉坎德拉(Cd)(Cd)I=F/I=F/其中光通量

4、单位其中光通量单位其中光通量单位其中光通量单位:LmLm，立体角单位立体角单位立体角单位立体角单位：sr.sr.主要用于主要用于主要用于主要用于对点光源的分析。对点光源的分析。对点光源的分析。对点光源的分析。亮度（亮度（亮度（亮度（B B):):光源的单位投影面上的发光强度，表明发光面的明亮程度。光源的单位投影面上的发光强度，表明发光面的明亮程度。光源的单位投影面上的发光强度，表明发光面的明亮程度。光源的单位投影面上的发光强度，表明发光面的明亮程度。B=I/S B=I/S 坎坎坎坎/米米米米2 2(Cd/m(Cd/m2 2)三、电气照明与新型电光源三、电气照明与新型电光源三、电气照明与新型电光

5、源三、电气照明与新型电光源2022/10/28长江大学 龙从玉2材料材料白漆白漆白灰白灰白瓷砖白瓷砖淡色墙壁淡色墙壁深色墙壁深色墙壁反射率反射率80-8575-856040-6015-25楼梯楼梯楼梯楼梯.卫生间卫生间卫生间卫生间饭厅饭厅饭厅饭厅.客厅客厅客厅客厅起居室起居室起居室起居室办公室办公室办公室办公室写字台写字台写字台写字台5-105-10505030301001002002001.2.3 表表-2 室内照明的一般照度标准表室内照明的一般照度标准表(单位单位:Lx)、室内照明对照度的要求室内照明对照度的要求室内照明对照度的要求室内照明对照度的要求1.2.1 1.2.1 室内照明的方式

6、要求：室内照明的方式要求：室内照明的方式要求：室内照明的方式要求：一般照明：一般照明：一般照明：一般照明：特点使整个室内任何部分得到一定的照明，照度值不要大；特点使整个室内任何部分得到一定的照明，照度值不要大；如在室内天花板上的吊灯。如在室内天花板上的吊灯。局部照明：局部照明：局部照明：局部照明：特点是灯具不对称设置，让灯光集中照射在某一区域。例如特点是灯具不对称设置，让灯光集中照射在某一区域。例如台灯常用于读书写作，工作灯用于精细工作。台灯常用于读书写作，工作灯用于精细工作。1.2.2 1.2.2 室内表面材料对室内亮度的影响室内表面材料对室内亮度的影响室内表面材料对室内亮度的影响室内表面材

7、料对室内亮度的影响 在在同样同样的的光源光源下下，室内表面室内表面颜色及材料颜色及材料直接影响到室内的亮度。直接影响到室内的亮度。表表表表-1 -1 不同材料的反射率表（单位：不同材料的反射率表（单位：不同材料的反射率表（单位：不同材料的反射率表（单位：%）2022/10/28长江大学 龙从玉32 2、电光源和灯具电光源和灯具电光源和灯具电光源和灯具、电光源的种类及其特性、电光源的种类及其特性、电光源的种类及其特性、电光源的种类及其特性2.1.1 2.1.1 热热热热辐射辐射辐射辐射光源及其特性光源及其特性光源及其特性光源及其特性 白炽灯：白炽灯：白炽灯：白炽灯：构造：构造：构造：构造：白炽灯

8、如右图白炽灯如右图白炽灯如右图白炽灯如右图灯丝（钨丝）、玻壳、灯头。灯丝（钨丝）、玻壳、灯头。灯丝（钨丝）、玻壳、灯头。灯丝（钨丝）、玻壳、灯头。原理：钨灯丝通过电流加热成白炽自发光体。原理：钨灯丝通过电流加热成白炽自发光体。原理：钨灯丝通过电流加热成白炽自发光体。原理：钨灯丝通过电流加热成白炽自发光体。特性：光线柔和，目感舒适，观察物体色差小。特性：光线柔和，目感舒适，观察物体色差小。特性：光线柔和，目感舒适，观察物体色差小。特性：光线柔和，目感舒适，观察物体色差小。白炽灯常用图形符号：白炽灯常用图形符号：白炽灯常用图形符号：白炽灯常用图形符号：因为因为因为因为钨丝钨丝钨丝钨丝在常温下的电阻

9、较小，所以在常温下的电阻较小，所以在常温下的电阻较小，所以在常温下的电阻较小，所以白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯在开灯在开灯在开灯在开灯瞬间瞬间瞬间瞬间的的的的电流较大！电流较大！电流较大！电流较大！例如：例如：例如：例如：100W/220V100W/220V白炽灯的计算电阻白炽灯的计算电阻白炽灯的计算电阻白炽灯的计算电阻R=220R=2202 2/100=484/100=484;但常温下测量电阻但常温下测量电阻但常温下测量电阻但常温下测量电阻R R 8585，因此使用时要尽可能减少开关次数。，因此使用时要尽可能减少开关次数。，因此使用时要尽可能减少开关次数。，因此使用时要尽可能减少开关次数。碘钨灯

10、：碘钨灯：碘钨灯：碘钨灯：在白炽灯的基础上在在白炽灯的基础上在在白炽灯的基础上在在白炽灯的基础上在管内管内管内管内充入微量的充入微量的充入微量的充入微量的碘碘碘碘，提高发光效率，延，提高发光效率，延，提高发光效率，延，提高发光效率，延 长钨丝的使用寿命（长钨丝的使用寿命（长钨丝的使用寿命（长钨丝的使用寿命（2 2倍）。倍）。倍）。倍）。主要用于大型的大功率照明的场所（如广场或篮球场等）主要用于大型的大功率照明的场所（如广场或篮球场等）主要用于大型的大功率照明的场所（如广场或篮球场等）主要用于大型的大功率照明的场所（如广场或篮球场等）2.1.2 2.1.2 气体气体气体气体放电光源及其特性放电光

11、源及其特性放电光源及其特性放电光源及其特性 放电光源工作原理：放电光源工作原理：放电光源工作原理：放电光源工作原理：利用汞蒸气和惰性气体弧光利用汞蒸气和惰性气体弧光放电放电发出发出可见光可见光。典型的气体放电光源有：典型的气体放电光源有：高压汞（水银）灯：高压汞（水银）灯：高压汞（水银）灯：高压汞（水银）灯：主要用于大场面照明。主要用于大场面照明。荧光（日光）灯荧光（日光）灯荧光（日光）灯荧光（日光）灯。常用的图形符号：常用的图形符号：2022/10/28长江大学 龙从玉4S图图1日光灯电路图日光灯电路图L LR:日光灯管日光灯管VL220vVR2.2 2.2、典型日光灯的电路、典型日光灯的电

12、路、典型日光灯的电路、典型日光灯的电路 如右图如右图如右图如右图1 1：R:R:日光灯管；日光灯管；日光灯管；日光灯管；L:L:镇流器镇流器镇流器镇流器;S:;S:启辉器启辉器启辉器启辉器日光灯工作原理：日光灯工作原理：日光灯工作原理：日光灯工作原理：通电初通电初通电初通电初灯管没放电，灯管没放电，灯管没放电，灯管没放电，电源电压电源电压电源电压电源电压全全全全部加部加部加部加在在在在启辉器启辉器启辉器启辉器两双金属片两双金属片两双金属片两双金属片上，产生上，产生上，产生上，产生辉光放电发热辉光放电发热辉光放电发热辉光放电发热，使两片接通，电流，使两片接通，电流，使两片接通，电流，使两片接通，

13、电流通过镇流器和灯管两端的灯丝并通过镇流器和灯管两端的灯丝并通过镇流器和灯管两端的灯丝并通过镇流器和灯管两端的灯丝并预预预预热灯丝发射电子，热灯丝发射电子，热灯丝发射电子，热灯丝发射电子，两双金属片短接辉光放电停，双两双金属片短接辉光放电停，双两双金属片短接辉光放电停，双两双金属片短接辉光放电停，双金属片因降温分断，镇流器产生金属片因降温分断，镇流器产生金属片因降温分断，镇流器产生金属片因降温分断，镇流器产生自自自自感电动势感电动势感电动势感电动势，与电源电压串联相加，与电源电压串联相加，与电源电压串联相加，与电源电压串联相加(约约约约350V)350V)在灯管两端，灯丝在灯管两端，灯丝在灯管

14、两端，灯丝在灯管两端，灯丝发射热电子发射热电子发射热电子发射热电子在高压作用下碰撞管内惰性气体电在高压作用下碰撞管内惰性气体电在高压作用下碰撞管内惰性气体电在高压作用下碰撞管内惰性气体电离，并使水银蒸气也被电离离，并使水银蒸气也被电离离，并使水银蒸气也被电离离，并使水银蒸气也被电离,产生产生产生产生弧弧弧弧光放电，光放电，光放电，光放电，产生紫外线，激发灯管管产生紫外线，激发灯管管产生紫外线，激发灯管管产生紫外线，激发灯管管壁壁壁壁荧光粉发出可见光荧光粉发出可见光荧光粉发出可见光荧光粉发出可见光;点亮灯管点亮灯管点亮灯管点亮灯管。日光灯工作时，灯管电压约日光灯工作时，灯管电压约日光灯工作时，灯

15、管电压约日光灯工作时，灯管电压约90V90V；镇流器电压约；镇流器电压约；镇流器电压约；镇流器电压约200V.200V.损耗功率约损耗功率约损耗功率约损耗功率约8W.8W.2.2.2 2.2.2 日光灯的常见故障：日光灯的常见故障：日光灯的常见故障：日光灯的常见故障：日光灯不亮：日光灯不亮：日光灯不亮：日光灯不亮：可能是灯管管可能是灯管管可能是灯管管可能是灯管管座或座或座或座或启辉器座启辉器座启辉器座启辉器座接触不良接触不良接触不良接触不良;日光灯亮暗变换：日光灯亮暗变换：日光灯亮暗变换：日光灯亮暗变换：可能是启可能是启可能是启可能是启辉器内的电容击穿。辉器内的电容击穿。辉器内的电容击穿。辉器

16、内的电容击穿。2.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 电子镇流器式日光灯电子镇流器式日光灯电子镇流器式日光灯电子镇流器式日光灯 用电子镇流器取代电抗镇流用电子镇流器取代电抗镇流用电子镇流器取代电抗镇流用电子镇流器取代电抗镇流器，由于有些设计电路或材料器，由于有些设计电路或材料器，由于有些设计电路或材料器，由于有些设计电路或材料缺陷，市场认可度不高。缺陷，市场认可度不高。缺陷，市场认可度不高。缺陷，市场认可度不高。2022/10/28长江大学 龙从玉54 4、人的视觉特性、电光源质量与照明效果、人的视觉特性、电光源质量与照明效果、人的视觉特性、电光源质量与照明效果、人的视觉特性、电光源质

17、量与照明效果、视觉适应：视觉适应：视觉适应：视觉适应：暗适应暗适应暗适应暗适应（由明处到暗处）眼瞳孔睁大（由明处到暗处）眼瞳孔睁大（由明处到暗处）眼瞳孔睁大（由明处到暗处）眼瞳孔睁大,2mm,2mm8mm.8mm.明适应明适应明适应明适应,则则则则眼瞳孔减小。眼瞳孔减小。眼瞳孔减小。眼瞳孔减小。4.2 4.2、眩光：是泛指由于、眩光：是泛指由于、眩光：是泛指由于、眩光：是泛指由于亮度分布、亮度范围亮度分布、亮度范围亮度分布、亮度范围亮度分布、亮度范围不合适或在时间上相继出现不合适或在时间上相继出现不合适或在时间上相继出现不合适或在时间上相继出现 的的的的亮度差过大亮度差过大亮度差过大亮度差过大

18、所造成的人的所造成的人的所造成的人的所造成的人的感觉不合适感觉不合适感觉不合适感觉不合适或或或或视力减低视力减低视力减低视力减低的视觉条件。的视觉条件。的视觉条件。的视觉条件。直目眩光：由光源体所引起的眩光。直目眩光：由光源体所引起的眩光。直目眩光：由光源体所引起的眩光。直目眩光：由光源体所引起的眩光。反射眩光：有观察方向或相关发光体的镜面反射所引起的眩光。反射眩光：有观察方向或相关发光体的镜面反射所引起的眩光。反射眩光：有观察方向或相关发光体的镜面反射所引起的眩光。反射眩光：有观察方向或相关发光体的镜面反射所引起的眩光。例如：教室黑板上的反光会引起反射眩光造成看不清。例如：教室黑板上的反光会

19、引起反射眩光造成看不清。例如：教室黑板上的反光会引起反射眩光造成看不清。例如：教室黑板上的反光会引起反射眩光造成看不清。4.3 4.3 颜色反应光的波长：表颜色反应光的波长：表颜色反应光的波长：表颜色反应光的波长：表-3 -3 光谱颜色波长及范围表光谱颜色波长及范围表光谱颜色波长及范围表光谱颜色波长及范围表3 3、新型电光源介绍：、新型电光源介绍：、新型电光源介绍：、新型电光源介绍：3.1 3.1、发光二极管、发光二极管、发光二极管、发光二极管(LED)(LED)照明：照明：照明：照明：从红、绿、黄色的从红、绿、黄色的从红、绿、黄色的从红、绿、黄色的显示发光二极管显示发光二极管显示发光二极管显

20、示发光二极管到白色到白色到白色到白色 的的的的照明发光二极管，照明发光二极管，照明发光二极管，照明发光二极管，现在部分城市的现在部分城市的现在部分城市的现在部分城市的景观照明景观照明景观照明景观照明已广泛采用已广泛采用已广泛采用已广泛采用。光源的光效光源的光效光源的光效光源的光效 明显提高。明显提高。明显提高。明显提高。3.2 3.2 有机发光二极管有机发光二极管有机发光二极管有机发光二极管(OLED)(OLED)照明：照明：照明：照明：是有机涂层面发光源，效率更高。虽是有机涂层面发光源，效率更高。虽是有机涂层面发光源，效率更高。虽是有机涂层面发光源，效率更高。虽 然成本较高，但是由于使用寿命

21、的提高（已可从然成本较高，但是由于使用寿命的提高（已可从然成本较高，但是由于使用寿命的提高（已可从然成本较高，但是由于使用寿命的提高（已可从240000240000提高至提高至提高至提高至100000100000 小时）是有广泛的使用前景的。小时）是有广泛的使用前景的。小时）是有广泛的使用前景的。小时）是有广泛的使用前景的。颜色颜色红红红红橙橙橙橙黄黄黄黄绿绿绿绿蓝蓝蓝蓝紫紫紫紫波长波长/mum710710610610580580510510470470420420范围范围670-780670-780590-670590-670566-589566-589495-566495-566420-4

22、95420-495380-420380-4202022/10/28长江大学 龙从玉64.4 4.4、光源的显色性：、光源的显色性：、光源的显色性：、光源的显色性：通常把通常把通常把通常把白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯等热光源的显色性较好，以白光的显色指数为等热光源的显色性较好，以白光的显色指数为等热光源的显色性较好，以白光的显色指数为等热光源的显色性较好，以白光的显色指数为100100，白炽，白炽，白炽，白炽灯的灯的灯的灯的显色指数显色指数显色指数显色指数高达高达高达高达9595以上；以上；以上；以上；荧光灯荧光灯荧光灯荧光灯的显色指数仅为的显色指数仅为的显色指数仅为的显色指数仅为55-8055-8

23、0，其中日光型的较高；，其中日光型的较高；，其中日光型的较高；，其中日光型的较高；至于高压汞灯与高压钠灯则为至于高压汞灯与高压钠灯则为至于高压汞灯与高压钠灯则为至于高压汞灯与高压钠灯则为20502050。电光源电光源白炽灯白炽灯碘钨灯碘钨灯日光灯日光灯LEDOLED发光效率发光效率（Lm/w)10-15205040-8050-110显色指数显色指数9755-7555-854.5 4.5、表、表、表、表-4-4几种典型电光源的光效及显色性对照表几种典型电光源的光效及显色性对照表几种典型电光源的光效及显色性对照表几种典型电光源的光效及显色性对照表4.6 4.6、一般照明能提供的直接照度值一般照明能

24、提供的直接照度值一般照明能提供的直接照度值一般照明能提供的直接照度值白炽灯罩下敞开白炽灯罩下敞开功率功率/W4060高度高度/M0.71.10.71.1照度照度/Lx6830120552022/10/28长江大学 龙从玉74.7 4.7、对于办公桌的照明光源的选择、对于办公桌的照明光源的选择、对于办公桌的照明光源的选择、对于办公桌的照明光源的选择:一般选择白炽灯作一般选择白炽灯作一般选择白炽灯作一般选择白炽灯作台灯台灯台灯台灯照明；照明；照明；照明；尽量不要用普通（尽量不要用普通（尽量不要用普通（尽量不要用普通（50Hz50Hz)的日光灯作的日光灯作的日光灯作的日光灯作台灯台灯台灯台灯光源光源

25、光源光源;冷光源的每秒冷光源的每秒冷光源的每秒冷光源的每秒100100次的次的次的次的 闪烁会造成人的视神经疲劳，产生近视闪烁会造成人的视神经疲劳，产生近视闪烁会造成人的视神经疲劳，产生近视闪烁会造成人的视神经疲劳，产生近视(人眼感觉迟逾时间为秒人眼感觉迟逾时间为秒人眼感觉迟逾时间为秒人眼感觉迟逾时间为秒)。确实要用日光灯作办公照明的，可采用高吊灯利用漫反射降低闪烁确实要用日光灯作办公照明的，可采用高吊灯利用漫反射降低闪烁确实要用日光灯作办公照明的，可采用高吊灯利用漫反射降低闪烁确实要用日光灯作办公照明的，可采用高吊灯利用漫反射降低闪烁.高频荧光灯可作台灯。高频荧光灯可作台灯。高频荧光灯可作台

26、灯。高频荧光灯可作台灯。、关于、关于、关于、关于发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管LEDLED与与与与有机发光二极管有机发光二极管有机发光二极管有机发光二极管OLEDOLED照明技术的补照明技术的补照明技术的补照明技术的补充说明：充说明：充说明：充说明：在电光源光效表中，标出的光效值的范围较大，是由于国内在发光材料在电光源光效表中，标出的光效值的范围较大，是由于国内在发光材料在电光源光效表中，标出的光效值的范围较大，是由于国内在发光材料在电光源光效表中，标出的光效值的范围较大，是由于国内在发光材料及工艺与国外还有较大差异（差距）及工艺与国外还有较大差异（差距）及工艺与国外还有较大差异（差

27、距）及工艺与国外还有较大差异（差距）目前，国内目前，国内目前，国内目前，国内LEDLED发光二极管照明还处在发光二极管照明还处在发光二极管照明还处在发光二极管照明还处在景观照明景观照明景观照明景观照明的阶段，欧美发达国家的阶段，欧美发达国家的阶段，欧美发达国家的阶段，欧美发达国家已进入实用照明阶段，现在沿海地区有数量相当多并有一定规模的生产企已进入实用照明阶段，现在沿海地区有数量相当多并有一定规模的生产企已进入实用照明阶段，现在沿海地区有数量相当多并有一定规模的生产企已进入实用照明阶段，现在沿海地区有数量相当多并有一定规模的生产企业，主要生产出口的业，主要生产出口的业，主要生产出口的业，主要生

28、产出口的LEDLED照明器材，并且有些还是代工生产的。照明器材，并且有些还是代工生产的。照明器材，并且有些还是代工生产的。照明器材，并且有些还是代工生产的。据据据据美国能源部美国能源部美国能源部美国能源部0808年年年年9 9月月月月的报告的报告的报告的报告公布：公布：公布：公布：20082008年年年年期间，期间，期间，期间，OLEDOLED的的的的使用寿使用寿使用寿使用寿命从命从命从命从2400024000小时提升至小时提升至小时提升至小时提升至100000100000小时小时小时小时;预测：预测：预测：预测：20122012年年年年OLEDOLED照明照明照明照明光效光效光效光效可达可达可达可达150 Lm/w150 Lm/w;20132013年年年年OLEDOLED照明照明照明照明市场规市场规市场规市场规模模模模将达到约将达到约将达到约将达到约4545亿亿亿亿美元美元美元美元 .