光源基础.ppt

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1、光源基本原理光源基本原理1 1、热致发光光源，如、热致发光光源，如:白炽灯。白炽灯。3 3、固体发光光源，如、固体发光光源，如:发光二极管。发光二极管。2 2、气体放电发光光源，如、气体放电发光光源，如:我们常说的荧光灯我们常说的荧光灯电光源按发光原理大体可分为电光源按发光原理大体可分为:荧光灯管发光原理及工艺基础荧光灯管发光原理及工艺基础荧光灯管的构造荧光灯管的构造 荧光灯的核心部件是管形玻壳和灯丝荧光灯的核心部件是管形玻壳和灯丝 管内壁涂有荧光粉管内壁涂有荧光粉 灯丝上涂有一层发射电子的物质，也称为阴极灯丝上涂有一层发射电子的物质，也称为阴极 芯柱用于固定灯丝，同时保证与玻璃灯管密封芯柱用

2、于固定灯丝，同时保证与玻璃灯管密封 管内填充惰性气体和汞蒸气管内填充惰性气体和汞蒸气 荧光灯发光机理荧光灯发光机理 我们制作的节能灯属于气体放电光源，气体放电光源是指利用电流通过气体媒质时的放电现象。3个过程简单说明：个过程简单说明：*1、阴极产生电子的方法：主要是热电子发射：阴极的金属通电产生热量，使得电子 从阴极基金属和碱土氧化物涂层中释放；*2、紫外线的产生：电子打在汞原子上，汞原子被激发，产生能量转移，放 出波长253.7nm为主的紫外线；*3、光线的产生：380nm以下、780nm以上为肉眼所无法看见的光线，紫外线的波长位于肉眼所能看见的光线以（380nm以下），荧光粉能够充分吸收2

3、53.7nm的紫外线，产生肉眼能够看见的可见光。影响灯管寿命的因素影响灯管寿命的因素灯管的寿命跟以下因素有非常大的关系。原材料、制造工艺、制造设备、质量控制、其中原材料首先就影响一个产品的寿命，决定了一个产品寿命长短，但是原材料好，如果工艺、设备、技术等没有配合好，只要一个环节出问题，这个产品的寿命周期就会很短。荧光灯管制作过程1、玻璃制作：玻璃经过各种弯制，目的是适应外形和性能的需求2、涂粉：在灯管内腔尽可能均匀地涂上荧光粉，使得整个放电腔体都能均匀地发出光线；附加的保护膜主要目的是隔离荧光粉和玻璃，使玻璃中的物质不容易迁移到荧光粉处，使灯管变黑，影响亮度。3、芯柱：实现三个功能，一个能够夹

4、持灯丝、同时能够引入电流 密封玻璃腔体的混合体；*1、玻璃制作：玻璃经过各种弯制，目的是适应外形和性能的需求*2、涂粉：在灯管内腔尽可能均匀地涂上荧光粉，使得整个放电腔体都能均匀地发出光线；附加的保护膜主要目的是隔离荧光粉和玻璃，使玻璃中的物质不容易迁移到荧光粉处，使灯管变黑，影响亮度。*3、芯柱：实现三个功能，一个能够夹持灯丝、同时能够引入电流 密封玻璃腔体的混合体；4、绷丝：在芯柱上加上灯丝，保持一定的形状，涂覆电子粉浆，使灯丝上带有足够发射的物质；辅助汞齐用于帮助灯管快速发亮；6、排气：抽去管内不需要的空气、水气等等杂质气体；对电极进行通电加热，使碳酸盐分解形成氧化物，通过电流使阴极产生

5、活性物质，具备良好的发射性能；充入适量的惰性气体和汞，将多余的部分和灯管主体分离开；形成最终的灯管成品。5、封口/对接：把芯柱和管体烧封，形成固定开口的腔体；对接的目的是使灯管形成更长的放电管；荧光灯管主要材料及特性作用荧光灯管主要材料及特性作用a.a.灯丝：灯丝：b.b.灯丝由钨丝为材料绕制而成，灯丝的尺寸都经过合理的设计和选择，使提供给灯丝螺旋的热能够很快产生一个恰当的温度，保证电子发射。同时，中空的丝体内能够存储更多的发射材料，利于寿命的维持。b.b.荧光粉：荧光粉：我们现在使用的荧光粉是用紫外线来激发发光材料的，这种通过光线激发的发光现象称为光致发光。荧光粉必须有几个特性必须满足：充分

6、吸收253.7nm紫外线；发射的光谱能满足发光效率和显色性的要求；颗粒度适宜，保证亮度和维持率；三基色荧光粉由红绿兰三种粉依据需要搭配比例而成，调整粉的不同比例可以得到不同的光色表现。c.c.保护膜：保护膜：目前我们使用的是-Al2O3。保护膜的作用是在玻璃和荧光粉之间形成一层致密的薄膜，这层膜可以很好地使二者隔离开，使得析出的金属不至于影响灯管性能表现。分析：玻璃中的金属元素在长时间电子轰击下会逐渐析出，并迁移到玻璃管内侧和汞形成汞齐，一方面使灯管发黑，一方面使汞失效，使灯管的转换效率降低，光线被遮挡。d.d.电子粉：电子粉：节能灯所采用的电子粉要满足如下条件：工作温度较低、发射效率较高、寿

7、命较长。涂覆电子粉浆，使灯丝上带有足够发射的物质e.e.汞汞/汞齐：汞齐：汞在气体放电灯的作用是接受电子，并产生出紫外线。汞齐的目的是在相对高的温度环境中维持放电所需要的最佳蒸汽压。不同的金属和汞形成的汞齐有不同的适应温度，设计时选取不同种类的汞齐放置于不同的位置来保证相对良好的光输出。辅助汞齐：在未使用的辅助汞齐中是不含汞的，它在灯中吸收汞，形成汞齐。在灯刚刚启动的时候，借助阴极的热量快速释放出汞，缩短灯的启动时间。f.f.惰性气体：惰性气体：惰性气体由于化学性质极不活泼，几乎不与其他元素反应，故此得名。由于它们在大气中含量极少，所以也被称为稀有气体。惰性气体在节能灯中的作用是使得电子的行程

8、增加，因为电子的重量非常小，和相对很大的惰性气体原子产生弹性碰撞，增加了和汞原子的碰撞机会，增加了电离的机会，使发光的效能提高。我们常用的惰性气体有氩气、氖气、氪气等等，我们还依据不同的需要搭配出一些混合气体，用于不同需要的灯管。其它几种常见的光源：其它几种常见的光源：2 2、卤钨灯；、卤钨灯；1 1、白炽灯；、白炽灯；3 3、高压汞灯；、高压汞灯；4 4、金卤灯；、金卤灯；5 5、LEDLED；白炽灯白炽灯是根据热辐射原理制成，通常它是靠电能将灯丝加热至白炽而发光，灯丝在将电能变成可见光的同时，还要产生大量的红外辐射的少量的紫外辐射。可见，白炽灯所耗的电能大部分不是用于发光的(光效低)。而且

9、灯在燃点的过程中，灯丝会慢慢变细，其寿命一般也只有1000小时(寿命短)。但其使用方便（一点就亮），易于进行光学控制(调光方便)、价廉，显色性好，可作为基准光源。高色温的灯色温约为3200K，主要用于摄影和舞台照明，2700K2900K的用于一般照明，色温在2500K以下的是红外灯，用于红外加热干燥、室温保温、医疗保健等。卤钨灯卤钨灯是在白炽灯的基础上在灯内添加碘、溴等卤素，使挥发的钨能重新回到灯丝上。这样，灯丝的温度就可以比白炽灯高，光效也就更高，一般为1535lm/W，寿命也比白炽灯长。一般来说寿命可超过1000小时。卤钨灯小而结实，配光容易，在寿命期的光通维持率高，几乎可达100%。应用

10、范围：大功率的卤钨灯可以用于车场、工场、建筑工地等处进行照明，小功率的卤钨灯可以用作商店、展厅等处的室内照明。高压汞灯高压汞灯在灯的电弧管内充入一定量的汞和少量的氩气,灯在燃点过程中发热使汞蒸气压上升并发出可见光。从下表中可以看出，高压汞灯的显色性不高.但其发光效率较高，还能发出很强的紫外线。主要用途:照明，另外还可用于晒图，保健、化学合成等。金卤灯金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上将一些金属卤化物添加到灯里，用金属卤化物产生的金属光谱，填补汞谱线的空白，使灯有较高的显色指数及光效。金属卤化物灯属第三代光源，寿命较长、光效较高且显色性好。用途：用于需要较高亮度的照明场合，停车场、商业区、广场、公

11、园。缺点：光色稳定性差，启动时间长，再次启动能力差，电源要求高，燃点后期颜色漂移影响使用。LED是英文Light Emitting Diode的简称，是一种具有两个电极的半导体发光器件，让其流过小量电流就会发出可见光，第一个商用二极管产生于1960年。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从

12、而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关 LED 工作原理和结构图工作原理和结构图LEDLED结构结构优点：超长寿命，可达到优点：超长寿命，可达到1010万小时；万小时；可组成各种颜色可组成各种颜色 节能，效率比白炽灯高节能，效率比白炽灯高.体积小体积小,灯具设计灵活灯具设计灵活.响应时间短；响应时间短；环保：无有害金属汞。环保：无有害金属汞。低压，安全性高低压，安全性高缺点：缺点：成本高成本高.光效没有荧光灯高光效没有荧光灯高.因为是点光源，配光较复杂因为是点光源，配光较复杂 发热量大，散热系统复杂发热量大，散热系统复杂 亮度高，光通量却低亮度高，光通量却低 显色性一般显色性一般 色温不全，尤其低色温色温不全，尤其低色温LEDLED目前在照明行业中的主要应用范围目前在照明行业中的主要应用范围建筑物外观照明 娱乐场所及舞台照明室内空间展示照明 景观照明标识与指示性照明 交通信号灯、视频屏幕