上海电力学院工业用电设备第6章电气照明.ppt
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1、工业用电设备工业用电设备上海电力学院上海电力学院 电力系电力系第第6章章 电气照明电气照明 5/18/20231上海电力学院 电力系电气照明:电气照明:由电能转化为可见光能由电能转化为可见光能(波长为波长为380380780nm780nm的电磁波)的电磁波)而而发出光亮,是最先进的现代照明方式。发出光亮,是最先进的现代照明方式。电电 光光 源:源:指指通电后能通电后能发光的器件发光的器件(如灯泡和灯管等)(如灯泡和灯管等);灯灯 具:具:包括引线、灯头、插座、灯罩、补偿器、控制器等。包括引线、灯头、插座、灯罩、补偿器、控制器等。电气照明器:电气照明器:包括电光源和灯具两个部分。包括电光源和灯具
2、两个部分。照明耗电:照明耗电:目前中国照明用电约占社会总用电量的目前中国照明用电约占社会总用电量的12左右。左右。绿色照明:绿色照明:我国于我国于1996年年10月全面启动。月全面启动。本章内容:本章内容:电气照明的基本概念和常用术语、电气照明的基本概念和常用术语、主要的电光源、节能电光源及新型电光源、主要的电光源、节能电光源及新型电光源、照明灯具、照明供电以及绿色照明等问题。照明灯具、照明供电以及绿色照明等问题。第第6章章 电气照明电气照明5/18/20232上海电力学院 电力系6.1 照明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语一常用的光度量一常用的光度量 1 1光通量:光通量:单位时
3、间内光辐射能量的大小,单位时间内光辐射能量的大小,用符号用符号 表示。单位是流明(表示。单位是流明(lmlm)。)。一只200W的白炽灯泡比一只100W的白炽灯泡看上去要亮得多,这说明200W灯泡在单位时间内所发出光的量要多于100W的灯泡所发出的光的量。光通量是说明光源发光能力的基本量。例如:一只220V、40W的白炽灯泡其光通量为350 lm,而一只220V、36W、6200K的T8荧光灯的光通量约为2500 lm,这说明荧光灯的发光能力比白炽灯强,这只荧光灯的发光能力是这只白炽灯的7倍。2 2发光强度(光强):发光强度(光强):表示光源向空间某一方向辐射的光通表示光源向空间某一方向辐射的
4、光通 密度。用符号密度。用符号I I 表示,单位是坎德拉(表示,单位是坎德拉(cdcd)。)。发光强度是用来描述光源发出的光通量在空间给定方向上的分布情况的。当光源发出的光通量一定时,光强的大小只与光源的光通量在空间的分布密度有关。例如:桌上有一盏220V40W白炽灯,其发出的光通量为350 lm,该裸灯泡的平均光强为350/428cd。若在该灯泡上面装上一盏不透光的平盘型灯罩之后,桌面看上去要比没有灯罩时亮许多。在此情形下,灯泡发出的光通量并没有变化,但加了灯罩之后,光通量经灯罩反射后更为集中地分布在灯的下方,向下的光通量增加了,相应的光强提高了,亮度也就增加了。第第6章章 电气照明电气照明
5、5/18/20233上海电力学院 电力系3照度:照度:被照面上单位面积入射的光通量。被照面上单位面积入射的光通量。用用E表示,单位为表示,单位为lx(勒克斯)。(勒克斯)。能否看清一个物体,与这个物体单位面积所得到的光通量有关。所以,照度是照明工程中最常用的术语和重要的物理量之一,在当前的照明工程设计中,一直将照度值作为考察照明效果的量化指标。例:a在在40W白炽灯下白炽灯下1m远处的照度约为远处的照度约为301x,加搪瓷伞形白色灯罩后可增加为加搪瓷伞形白色灯罩后可增加为70lx。b满月晴空的月光下为满月晴空的月光下为0.2lx。c晴朗的白天室内为晴朗的白天室内为100500 lx。一般情况下
6、,1 lx的照度仅能辨别物体的轮廓;照度为510 lx时,看一般书籍比较困难;短时阅读的照度不应低于50lx。4亮度:亮度:描述发光面或反光面上光的明亮程度的光度量,描述发光面或反光面上光的明亮程度的光度量,单位是坎德拉平方米(单位是坎德拉平方米(cd/m2)。通常情况下:)。通常情况下:a40W荧光灯的表面亮度约为荧光灯的表面亮度约为7000 cd/m2;b无云的晴朗天空平均亮度约为无云的晴朗天空平均亮度约为5000cd/m2;c太阳的亮度高达太阳的亮度高达1.6109cd/m2以上。以上。注意:一般当亮度超过注意:一般当亮度超过1.6105cd/m2时,人眼就感到难以忍受了。时,人眼就感到
7、难以忍受了。第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语一常用的光度量一常用的光度量5/18/20234上海电力学院 电力系二物质的光学性质二物质的光学性质 光光通通过过介介质质(空空气气、液液体体、固固体体等等)传传播播时时,一一般般都都发发生生吸吸收收、折折射射、透透射射、反射和偏振等现象。反射和偏振等现象。4 4物质的光谱选择性:物质的光谱选择性:光的波长不同时,各种物质吸收、光的波长不同时,各种物质吸收、反射反射和透射的情况也可能不同,这种和透射的情况也可能不同,这种 现象称现象称为物质对光有光谱选择性。为物质对光有光谱选择性。图图6.1.2
8、光的折射、透射、反射光的折射、透射、反射 第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语5/18/20235上海电力学院 电力系1 1发光效率:发光效率:光源消耗单位电功率所发出的光通量,光源消耗单位电功率所发出的光通量,简称光效,单位是简称光效,单位是lm/Wlm/W。光效是表征光源经济效果的参数之一。在输出相同的光通量时,光效高的电光源比光效低的电光源节省电能。在能完成相同的照明功能条件下,要优先选用光效高的电光源替代光效低的电光源。三电光源的技术特性参数三电光源的技术特性参数2光源寿命光源寿命:(1)有有效效寿寿命命。指指灯灯开开始始点点燃燃至至灯
9、灯的的光光通通量量衰衰减减到到额额定定光光通量的某一百分比时所经历的点灯时数。一般通量的某一百分比时所经历的点灯时数。一般7080。(2)平平均均寿寿命命。指指一一组组试试验验样样灯灯,从从点点燃燃到到其其中中的的50的的灯失效时,所经历的点灯时数。灯失效时,所经历的点灯时数。第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语5/18/20236上海电力学院 电力系 3光源的颜色:光源的颜色:光源的颜色,简称光色。光源的颜色,简称光色。它用色温和显色指数两个指标来度量。它用色温和显色指数两个指标来度量。1)光源的色温:)光源的色温:当某一光源的颜色与某一温度
10、下黑体的颜色当某一光源的颜色与某一温度下黑体的颜色 相同时,黑体的温度即为这种光源的颜色温相同时,黑体的温度即为这种光源的颜色温 度,简称色温,单位为开尔文,记作度,简称色温,单位为开尔文,记作K。光源的色温是灯光颜色给人直观感觉的度量,与光源的实际温度无关。不同的色温给人不同的冷暖感觉,高色温有凉爽的感觉,低色温有温暖的感觉。一般地说,在低照度下采用低色温的光源会感到温馨快活;在高照度下采用高色温的光源则感到清爽舒适。在比较热的地区宜采用高色温冷感电光源,在比较冷的地方宜采用低色温暖感的电光源。因此,可根据各自的环境条件和爱好,选择适宜色温的电光源。第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照明
11、的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语三电光源的技术特性参数三电光源的技术特性参数5/18/20237上海电力学院 电力系2)显色指数:)显色指数:在该光源照射下物体表面显示的颜色与在标准在该光源照射下物体表面显示的颜色与在标准 光源照射下显示的颜色相符合的程度,光源照射下显示的颜色相符合的程度,即光源显现物体颜色的特性。即光源显现物体颜色的特性。光源的显色指数是指在待测光源照射下,物体的颜色与物体在日光下所显示的颜色相符合的程度。显色指数最大值为100。一般认为:显色指数为80100的光源其显色性较好,5079之间显色性一般,小于50为显色性较差。几几种种常常见见电电光光源源的的显显色
12、色指指数数如如表表所所示示。显显色色性性是是选选用用电电光光源源的的一一项项重重要要因因素素,对对于于显色性要求很高的照明用途更是如此。显色性要求很高的照明用途更是如此。3光源的颜色:光源的颜色:光源的颜色,简称光色。光源的颜色,简称光色。它用色温和显色指数两个指标来度量。它用色温和显色指数两个指标来度量。第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语三电光源的技术特性参数三电光源的技术特性参数5/18/20238上海电力学院 电力系4光源起动性能:光源起动性能:指指灯的启动和再启动特性,灯的启动和再启动特性,用启动和再启动所需要的时间来度量。用启动和再
13、启动所需要的时间来度量。一般地讲,热辐射电光源的启动性能最好,能瞬时起动发光,也不受再起动时间的限制;气体放电电光源的启动特性不如热辐射电光源,不能瞬时起动。除荧光灯能快速起动外,其他气体放电灯的起动时间最少在4min以上,再起动时间最少也需要3min以上。不能承受启动和再起动约束的场合,像住宅、商厦、宾馆、酒楼、康乐场所等的室内照明只能选用普通白炽灯、卤钨灯和荧光灯。第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语三电光源的技术特性参数三电光源的技术特性参数5/18/20239上海电力学院 电力系5闪烁与频闪效应闪烁与频闪效应1)闪烁:)闪烁:在交流电各
14、半个周期内,光源的光通量随着电流在交流电各半个周期内,光源的光通量随着电流 的增减发生周期性的明暗变化的现象称为闪烁。的增减发生周期性的明暗变化的现象称为闪烁。一般情况下,肉眼不宜觉察到由交流电引起的光源闪烁。2)频闪效应:)频闪效应:在以一定频率变化的光线照射下,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 态的现象称为频闪效应。态的现象称为频闪效应。具有频闪效应的光源照射周期性运动的物体时会降低视觉分辨能力,严重时会诱发各种事故,所以,具有明显闪烁和频闪的光源其使用范围将受到限制。第第6章章 电气照明电气照明 6.1 照
15、明的基本概念和常用术语照明的基本概念和常用术语三电光源的技术特性参数三电光源的技术特性参数5/18/202310上海电力学院 电力系四大类:四大类:热辐射式电光源、气体放电电光源、热辐射式电光源、气体放电电光源、微波硫电光源微波硫电光源 、半导体电光源。、半导体电光源。第一代第一代 热辐射电光源热辐射电光源 利用钨丝发热而发光。利用钨丝发热而发光。代表产品:白炽灯和代表产品:白炽灯和2020世纪世纪6060年代开发的卤钨灯。年代开发的卤钨灯。优点:结构简单、光色好、发光柔和稳定、成本低,使用方便;优点:结构简单、光色好、发光柔和稳定、成本低,使用方便;缺点:光效低、耗电大、寿命短,逐步为节能电
16、光源取代。缺点:光效低、耗电大、寿命短,逐步为节能电光源取代。6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况电光源:通电后能发光的器件;电光源:通电后能发光的器件;照明电光源:用作照明的电光源。照明电光源:用作照明的电光源。6.2 照明电光源照明电光源第第6章章 电气照明电气照明5/18/202311上海电力学院 电力系 第二代第二代 气体放电电光源气体放电电光源 自自2020世纪世纪3030年代起开发,较白炽灯发光机理不同年代起开发,较白炽灯发光机理不同 (辉光放电),发光效率有质的飞跃。(辉光放电),发光效率有质的飞跃。代表产品:代表产品:1 1荧光灯荧光灯(19381938年问世),光效高白炽
17、灯年问世),光效高白炽灯5 5倍,作一般照明;倍,作一般照明;2 2低压钠灯低压钠灯,光效高白炽灯十几倍,光色单一(黄光),光效高白炽灯十几倍,光色单一(黄光),只能作道路、隧道照明;只能作道路、隧道照明;3 3高压气体放电光源高压气体放电光源(高压汞灯、大功率氙灯等),(高压汞灯、大功率氙灯等),功率大、光效高,用作场馆和泛光照明;功率大、光效高,用作场馆和泛光照明;第第6章章 电气照明电气照明 6.2 照明电光源照明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况四大类:四大类:热辐射式电光源、气体放电电光源、热辐射式电光源、气体放电电光源、微波硫电光源微波硫电光源、半导体电光源。、半导体电
18、光源。5/18/202312上海电力学院 电力系 第三代第三代 节能气体放电光源节能气体放电光源 自自2020世纪世纪6070年代起开发年代起开发代表产品有:代表产品有:1 1细管径荧光灯细管径荧光灯(T8T8、T5T5、T4T4)2 2紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯(电子节能灯)(电子节能灯)细细管管径径荧荧光光灯灯和和紧紧凑凑型型荧荧光光灯灯较较普普通通荧荧光光灯灯光光效效高高(从从4050lm/W提提高高到到50105lm/W)、显显色色性性好好、寿寿命命长长、且且结结构构紧紧凑、通用性好,已成为室内照明主体;凑、通用性好,已成为室内照明主体;第第6章章 电气照明电气照明 6.2 照明电光源照
19、明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况5/18/202313上海电力学院 电力系 第三代第三代 节能气体放电光源节能气体放电光源 自自2020世纪世纪6070年代起开发年代起开发 3 3高强度气体放电光源(高强度气体放电光源(HID),),如高压钠灯(如高压钠灯(HPS)、金属卤化物灯()、金属卤化物灯(MH),),20世纪世纪60年代研制、年代研制、80年代形成规模生产。年代形成规模生产。较高压汞灯光效高(较高压汞灯光效高(11.5倍),倍),显色性好(显色指数显色性好(显色指数60),),寿命寿命6000小时以上,小时以上,广泛用于道路、场馆、大型照明工程等。广泛用于道路、场馆、
20、大型照明工程等。第第6章章 电气照明电气照明 6.2 照明电光源照明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况5/18/202314上海电力学院 电力系 第四代第四代 新光源新光源1 12020世纪世纪8090年代已开发出一批新型节能气体光源,包括:年代已开发出一批新型节能气体光源,包括:无汞荧光灯、高频无极荧光灯、平面荧光灯、无汞荧光灯、高频无极荧光灯、平面荧光灯、高显色性高压钠灯、陶瓷金属卤化物灯、微波硫灯。高显色性高压钠灯、陶瓷金属卤化物灯、微波硫灯。2 2几种未来新型光源几种未来新型光源,包括:包括:涂有光触媒的荧光灯、长余辉残光型荧光灯、涂有光触媒的荧光灯、长余辉残光型荧光灯、可
21、变色荧光灯、四基色荧光灯。可变色荧光灯、四基色荧光灯。3.半导体电光源半导体电光源第第6章章 电气照明电气照明 6.2 照明电光源照明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况5/18/202315上海电力学院 电力系 第四代第四代 新光源新光源3.半导体电光源半导体电光源 用用半半导导体体发发光光二二极极管管(Light-Emitting Diode,LED 作为光源。作为光源。因白光LED最接近日光,更能较好地反映照射物体的真实颜色,所以白光LED照明最有魅力。应用半导体PN结发光原理制成LED问世于20世纪60年代初,90年代以来,随着氮化稼为代表的第三代半导体的兴起,以及白色LED
22、的研究成功,使实现半导体发光LED照明成为可能。传统白炽灯泡采用热发光技术,浪费了90%的能源。而发光二极管的效能转换效率却非常高。第第6章章 电气照明电气照明 6.2 照明电光源照明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况5/18/202316上海电力学院 电力系 第四代第四代 新光源新光源3.半导体电光源半导体电光源氮化稼基白光氮化稼基白光LED的优点:的优点:耗电量低,耗电量低,仅为相同亮度白炽灯的仅为相同亮度白炽灯的1020。寿命长,寿命长,普通灯泡寿命只有普通灯泡寿命只有1000小时;小时;而白光而白光LED灯寿命却可以达到灯寿命却可以达到10万小时。万小时。环保,环保,只用只
23、用3伏的直流电压保证其没有电磁干扰,伏的直流电压保证其没有电磁干扰,同时寿命长又保证少产生废物,同时寿命长又保证少产生废物,不像日光灯点亮后会产生汞蒸汽等污染物。不像日光灯点亮后会产生汞蒸汽等污染物。体积小、重量轻、方向性好,体积小、重量轻、方向性好,可耐各种恶劣条件可耐各种恶劣条件,比如可以泡放在水中等。,比如可以泡放在水中等。LED与太阳能发电的结合被人们称为与太阳能发电的结合被人们称为21世纪最理想的照明方案。世纪最理想的照明方案。第第6章章 电气照明电气照明 6.2 照明电光源照明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况5/18/202317上海电力学院 电力系第第6章章 电气照
24、明电气照明 6.2 照明电光源照明电光源6.2.1 照明电光源概况照明电光源概况照明电光源发展简况,见照明电光源发展简况,见 P175 P175 表表主要灯种性能比主要灯种性能比较较,见见 P176 P176 表表 6.2.2 热辐射电光源热辐射电光源6.2.3 气体放电光源气体放电光源6.2.4 节能气体放电光源节能气体放电光源6.2.5 大面积照明的革命大面积照明的革命6.2.6 微波硫灯微波硫灯5/18/202318上海电力学院 电力系 在节电和满足显色性要求的前提下,在节电和满足显色性要求的前提下,选择电光源一般应遵循以下原则:选择电光源一般应遵循以下原则:1 1一般室内照明一般室内照
25、明,宜用荧光灯代替白炽灯,最好选用三基色荧光灯。宜用荧光灯代替白炽灯,最好选用三基色荧光灯。2 2处理有色物品的场所处理有色物品的场所,应满足显色性要求,宜采用显色性好的光源或三基色荧光灯。应满足显色性要求,宜采用显色性好的光源或三基色荧光灯。3 3灯具悬挂较低的工作场所灯具悬挂较低的工作场所,宜采用荧光灯。宜采用荧光灯。4 4安装高度在安装高度在1010米以上的室内光源米以上的室内光源,宜采用金属卤化物灯。为了产生必要的照度和具有较好的显宜采用金属卤化物灯。为了产生必要的照度和具有较好的显 色性,也可考虑高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯混合使用。色性,也可考虑高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯混合
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