照明知识简介.ppt

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1、照明知识简介,关闭手机或调至震动；若接听电话请到室外；请保持课堂安静；端正态度，保持积极心态。,手机静音,安全通道,课 程 目录,1,4,第一章 光的基本概念和度量,什么是光,光源主要技术指标,光的度量及其单位,眩光简介,第一节 什么是光,光是能量的一种存在形式，可以通过电磁辐射方式从一个物体传到另一个物体，光的本质是一种电磁波（电磁辐射）。波长在380780nm的电磁波，作用于人的视觉器官能产生视觉，这部分电磁波叫可见光。不同波长的可见光在视觉上会形成不同的颜色，只含一种波长成分的可见光称单色光，可见光分成：红、橙、黄、绿、青、兰、紫等七种单色光。紫光左边是紫外区，红光右边是红外区。由于它们

2、也能够有效地转换成可见光，而将它们一同称为光。,电磁波光谱,第二节 光源主要技术指标,光效,光效（lm/W），电光源每消耗1瓦功率所发出的流明数。光效是衡量电光源性能优劣的重要指标，光效越高越好。电光源的普遍发光效率都是不高的，这是因为输入光源的电功率不能全部转化为电磁辐射通量，而电磁辐射通量中又只有一部分落在可见光区的缘故。,光谱,光谱表示光源发出可见光线的每个波长或波段的辐射能量多少的分布特征，是光源颜色特征的表示方法。,户外日光光谱,将一标准黑体加热(如白炽灯中的钨丝)，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同

3、时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温，以绝对温度K来表示。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成份则越多，而红色的成份则越少。,色温是衡量一种光源“有多么热”或者“有多么冷”的指标，是表示一种光源“白得程度”、“黄得程度”或者“蓝得程度”的指标。暖色5000K。实例：白炽灯的光色是暖白色，其色温为2700K；日光色荧光灯的色温为6000K；蜡烛光的色温为2200K；日光的色温为5500K。,万里无云的蓝天2500027000,荧光灯光线45006500,钨丝灯光线25003200,标准烛光18001930,晴天平均直射光5400,阴天和多云天空光65007000,(不同色温空间效果)图例说

4、明：,色温低,色温高,K值(色温)越低，光色越偏红。K值(色温)越高，光色越偏蓝。,绿色的线条内是基本上让人感觉心情舒畅的范围。（只从色温和照度的视点）,色温与照度配合效果,光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。显色的程度用显色指数（Ra）表示。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，不同光源的显色指数不同，如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。显色指数越接近100，显色性就越好。,不同光源的显色性,光源一般显色

5、指数类别,光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系：如果用显色指数Ra90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra60）照明的办公室效果好，并且照度值可降低25%以上。应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。,显色性与照度,第三节 光的度量及其单位,光通量（luminous flux）：光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人产生光感的能量,用符号表示，其单位为流明（lm）。光通量的实质是用眼睛来衡量光的辐射通量，与光辐射的强度及其波长有关。光通量=光效X功率,光通

6、量,光源在某一特定方向上单位立体角内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度（luminous intensity），用符号I表示，单位为坎德拉（cd），简称光强。光强是反映电光源发光强弱程度的物理量。对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，其各个方向的发光强度相同，其值为：I=/式中 为光源在立体角内所辐射的总光通量；为空间立体角,S为相对应的球面积，r为球半径。,照度（illuminance）是表征被照面上光强弱的物理量，用受照物体单位面积上的光通量表示。照度的符号为E，单位是勒克斯（lx）。如果光通量均匀地投射到面积为S的表面上，则该表面的照度为：E=/S,发光体在视线方向单位投影面上的发

7、光强度称为亮度（luminace），用符号L表示，单位为cd/m2。左图所示发光体在视线方向的亮度为:,光通量、光强、照度、亮度示意图：,在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象，称为眩光。眩光是影响照明质量的最重要因素。,第四节 眩光简介,从眩光的作用来看可分直接眩光和反射眩光。直接眩光是在观察物体的方向或接近这一方向内存在发光体所引起的眩光；反射眩光是发光体的镜面反射，特别是在观察物体方向或接近这一方向出现镜面反射所引起的眩光。眩光按其效应又可分为失能眩光和不舒适眩光。失能眩光又称为生理眩

8、光，这种眩光会妨碍对物体的视看效果，使视功能下降，但它不一定引起不舒适。不舒适眩光又称为心理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定妨碍对物体的视觉功能效果。,眩光(英国)标准分类,(多数用在照明设计中用到),眩光限制等级表：,对眩光程度的感觉，仅4种因素值得考虑（1）灯具亮度；（2）房间长度和灯具安装的高度（即距高比）；（3）由平均水平照度表示的视适应水平；（4）灯具种类，如灯具侧面是否发光等；,(多数用在照明设计中用到),第二章 光源分类及原理,前言,人类社会自钻木取火以来，经历了制造和使用动物油灯、植物油灯、煤油灯到白炽灯、荧光灯、LED的漫长历史过程，可谓“一步一个脚印”。照明灯具是一种历

9、史、是一种独特的文化，她蕴含人类的文明发展史，凝聚着人类深厚的文化积淀和文化底蕴。当今的照明灯具要满足人们生活、生产和文化娱乐的要求，为人们提供一个最佳的视觉光照环境。,钻木取火,动植物油灯,煤油灯,LED照明灯,气体放电灯,荧光灯,白炽灯,第四代光源,光源的分类,高强气体放电灯,低压气体放电灯,LED灯无极灯等,白炽发光灯,不同光源所呈现色温显色指数分类,普通白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。在灯丝发光的同时还产生大量的红外辐射和小量的紫外辐射，它们最终以热能的形式而损失掉。显然，要想提高白炽灯的光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。,普通白炽灯,光效：6.520lm

10、/W色温：2,400K 2,700K 平均寿命：1000小时 显色指数：9599Ra功率范围：15W500W,普通白炽灯由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，通常的工作压力约为1.013x105Pa，而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在86%98%之间。,普通白炽灯灯泡有普泡、蘑菇泡、圆球泡、烛形泡、反射泡、节日泡和花生米灯泡等系列产品。,普通白炽灯的光效较低(约为1217lm/W)，色温较低(一般为24002900K)，但显色性较高(显色指数Ra高达99100)。,由于普通白炽灯把大量电能转化成无用的热能，这不仅耗电，还会减少白炽灯的

11、使用寿命。而且同样功率的节能灯比白炽灯亮很多。所以普通白炽灯正逐渐被淘汰。,工作原理：当充入卤素物质的灯泡通电工作时，从灯丝蒸发出来的钨，与卤素化合，形成一种挥发性的卤钨化合物。卤钨化合物在灯泡中扩散运动，当扩散到较热的灯丝周围区域时，卤钨化合物分解成卤素和钨，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素再继续扩散到其温度较低的灯泡壁区域与钨化合，形成卤钨循环。结构：卤钨灯是由钨丝、充入卤素的玻璃泡和灯头等构成。,卤钨灯,单端卤钨灯,光效：1530lm/W色温：2,800K 3,300K 平均寿命：2000小时 显色指数：9599Ra功率范围：20W1000W,卤钨灯的分类1按充入灯泡内的不同卤素可为碘钨

12、灯和溴钨灯；2按灯泡外壳材料的不同可分为硬质玻璃卤钨灯、石英玻璃卤钨灯；3卤钨灯按工作电压的高低不同可分为市电卤钨灯（220V）和低电压型卤钨灯（6V、12V、24V）；4卤钨灯按灯头结构的不同可分为双端、单端卤钨灯；,灯杯（MR16、MR11）,灯珠,PAR灯光源,由于卤钨灯灯丝细长又脆，卤钨灯使用时，要避免震动和撞击，也不宜作为移动照明灯具。,卤钨灯不适用于低温场合。双端卤钨灯工作时，灯管应水平安装，其倾斜角度不得超过40，否则会缩短其使用寿命。,卤钨灯的光效较高（约为1821lm/W），色温较低（一般为27003300K），显色性较高（显色指数Ra高达99100）。,荧光灯与白炽灯的发光

13、原理完全不同，荧光灯是一种低压气体放电灯。所谓气体放电就是指电流通过气体媒介时的放电现象。气体放电现象是非常普遍的，例如厦日雷雨时的闪电，使用电焊机时产生很强的光等都是气体放电现象。荧光灯是第二代光源，其优点是光效为白炽灯的4倍，寿命为白炽灯的23倍，光色好，是主要的一般照明光源。,荧光灯,光效：6080 lm/W色温：3000K、3500K、4000K、6500K显色：80 Ra平均寿命：10000h功率范围：18120W,工作原理：合上开关，电压全加在启辉器上产生辉光放电发热，双金属片膨胀接通阴极电路预热灯丝，双金属片触点闭合后，辉光放电停止，触点分离，镇流器产生自感电动势，加在灯管的两端

14、，灯管内发射大量的电子，使汞蒸汽电离而导电。汞蒸汽放电产生的紫外光激发荧光物质发出可见光。灯管启燃后电源电压加在灯管和镇流器上，灯管电压远小于电源电压，启辉器不再启辉。镇流器在灯管预热及启燃后起着限制工作电流稳定预热的作用。,启辉器,镇流器,电压特性：电源电压的变化，会引起各种特性的变化。无论电压过高或过低，都会缩短灯的寿命，因为电源电压增高，使灯电流增大，灯管会黑化，寿命缩短；而电源电压降低，电极温度降低，灯不易启动，促使电极物质溅散，也使寿命缩短，所以要求电源电压的波动范围必须为额定值的6以内，同时灯用镇流器的选择和匹配也非常重要。,荧光灯发光原理,荧光灯的光电特性,灯管内水银蒸气的原子在

15、放电时激发出253.7nm紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉（三基色粉）吸收，转变成可见光。转换效率和灯的颜色主要取决于荧光粉的种类和性质。,荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，从而使寿命降低。通常，荧光灯寿命是指每开一次点燃3h的总使用时间。连续工作时间越长，寿命越长，因此，在频繁开关灯具的场所不宜使用荧光灯。,环境温度影响,荧光灯的工作特性还取决于管内汞的蒸汽压，因此也受环境温度影响，当温度过低时，汞蒸汽压力下降，汞原子电离率下降，启动困难，同时紫外线的辐射减少。当环境温度过高，管内汞蒸气压力增高，紫外线反而减少，其他谱线增加。因此，环境温度过低和过高都会影响荧光灯的发光效率。荧光灯不宜用在户

16、外。,开关次数的影响,高压汞灯,高压汞灯（HPMV）是最早开始使用的高强度放电灯，出现于20世纪30年代。工作原理是内部充有高压汞蒸气和氩气，放电管外面有一球形状的荧光炮壳，涂有荧光粉。通电放电管产生很强的可见光和紫外线，紫外线照射在荧光泡壳上，经转换发出大量可见光。高压汞灯可以分成两大类：标准型高压汞灯和自镇流型高压汞灯。由于高压汞灯的光色差，这种灯除了用于道路照明之外，目前适用于工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明安全照明等场所。由于汞灯光色中蓝光较重，已逐渐被光色质量好、发光效率高的高压钠灯和金属卤化物灯取代。,光效：40-60LM/W色温：5500K显色：35-50 Ra平均寿命：1

17、0000h功率范围：50-1000W,自镇流荧光高压汞灯,高压纳灯,高压纳灯（HPS）是所有高强度气体放电灯中光效最高一种。工作原理：利用管内的钠汞气受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子撞击放电物质使其获得能量产生电离或激发，然后由激发态回复到基态间，如此无限循环使多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了可见光.。高压钠灯可以分成三大类：普通型、代替高压灯型及高显色性型。它们分别有内触发和外触发、T形玻璃壳和椭球形壳之分。高压钠灯1966年由GE推出。由于具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、

18、公园、庭院照明及植物栽培。,光效：80-100LM/W色温：2300K显色：80 Ra以上平均寿命：24000h功率范围：70-3500W,金卤灯,金属卤化物灯(M-H，简称金卤灯)是高强度气体放电灯中最复杂的，在20世纪60年代推出。有两种：一种是石英金卤灯，其电弧管泡壳是用石英做的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的。金卤灯是交流电源工作的，在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯，金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源。该灯具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，广泛应用于体育场馆、展览中心、

19、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。,光效：65-120LM/W色温：3000-6000K显色：90 Ra以上平均寿命：10000h以上功率范围：50-1000W,石英金属卤化物灯,陶瓷金属卤化物灯,陶瓷金卤灯,陶瓷金属卤化物灯，简称CDM，它的问世是HID（气体放电光源）在近年发展中最引人注目的成果。由于多晶氧化铝（PCA）陶瓷材料及其与金属封接工艺研究取得很大的突破，使得它的耐受温度达到了1200以上，并且PCA材料有许多石英材料所不具备的优点，所以使用PCA作为电弧管灯壳的金属卤化物灯受到广泛关注，其性能明显优于石英作为玻壳的金属卤化物灯。陶瓷金属卤化物灯采用电子镇

20、流器，可配制成高级办公照明灯具，进入高档办公室应用，也可以进入家庭照明领域，另一种应用可用于汽车照明。,光效：90100LM/W色温：30004000K显色：8992 Ra平均寿命：20000h功率范围：35W、70W、150W、300W,金卤灯发光过程,金属卤化物灯内无灯丝，只有两个电极，直接加上工作电压不能点燃，必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。,灯泡触发后，电极的放电电压进一步加热电极，形成辉光放电，并为弧光放电创造条件。,在辉光放电的作用下，电极温度越来越高，发射的电子数量越来越多，迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常。,全部过程需数分钟如果

21、启动电流大，电源启动性能好，此过程可短些。,无极灯,无极灯是高频等离子体放电无极灯的简称，属于第四代照明产品，是采用荧光灯气体放电和高频电磁感应两个原理结合的一种新型光源，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。无极灯分高频无极灯和低频无极灯，其发光原理基本一样。它的工作原理是：通过以高频感应的方式将能量耦合到灯管内，这些能量使灯管内的气体雪崩电离形成离子体，以紫外线形式辐射出来，灯管内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。,光效：70-75LM/W色温：27006500K

22、显色：80 Ra平均寿命：60000h以上功率范围：15-400W,可见光,低频无极灯基本结构图,高频无极灯基本结构图,无极灯应用实例,更换前，昏暗而且显色性很差,更换后，明亮而且显色性很好,LED,LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片。LED属于全固体冷光源，体积小，质量轻，结构坚固，工作电压低，使用寿命长。按照通常的光效定义，LED的发光效率并不高，但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，效率可达80%90%。而同等光效的白炽灯的可见效率仅为1

23、0%20%。LED作为一种新型的绿色产品，必然是未来发展的趋势，21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。,小功率灯珠,大功率贴片,LED发光原理与结构,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，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。,常用LED灯,LED射灯色温：3000K、6500K显色：80 Ra以上寿命：5万小时以上工作温度：-40到60 防护等级：IP65功率范围：1-20W,

24、LED手电筒,LED探照灯,LED平板灯,第三章 配光曲线简介,灯具,灯具是能透光、分配和改变光源分布的器具,它包括除光源外的所用于固定和保护光源所需的全部零部件,以及与电源连接所必需的线路附件.一般包括光学部分器件、电器器件和机械器件即：反射器、透光器、遮光器、灯体、支撑机械件等。,任何灯具在空间各方向上的发光强度都不一样，我们可以用数据或图形把照明灯具发光强度在空间的分布状况记录下来，通常我们用纵坐标来表示照明灯具的光强分布，以坐标原点为中心，把各方向上的发光强度用矢量标注出来，连接矢量的端点，即形成光强分布曲线，也叫配光曲线。配管曲线表示一个灯具或光源发射出的光在空间中的分布情况。,配光

25、曲线,配光曲线A:C 0-180T:C 90-270,3D示意图,配光曲线,第四章 灯具接线及控制回路,镇流器：运行时限制灯电流启动时预热、配合触发器产生高电压触发器：启动时延时断开，产生高电压，激发灯放电日光灯600V,钠灯2000V,金卤灯3000V电容器：补偿功率因数，降低线路电流，由0.4 提高到0.85以上,气体放电灯控制回路,实物照片,实物照片,第五章 安装安装注意事项,灯具安装注意事项,1,接地：灯具必须按说明书的要求有良好的接线和接地，I类灯具不接地就变成了近似的0类灯具；,2,允许的电压波动：陶瓷金卤灯、石英金卤灯和高压钠灯要求在短时间内的电压波动不得超过+/-5%的范围，长

26、期允许的波动范围+/-3%，较大的电压变化会缩短灯的寿命及引起颜色的偏移；,3,光源的使用：频繁的开关会缩短灯的寿命；,4,镇流器：光源与镇流器之间的距离是受限制的，一般的不得超过3米；部分金卤灯电子镇流器可以做到15米以内；,5,启动电流：依不同的镇流器，灯启动电流可以高达工作电流的2倍，所以在电路设计时必需要考虑这个电流，否则开关易跳闸；,6,光通量：光源在点100到300小时参数才比较稳定，T型和TS型的燃点位置是水平的，而E型是垂直灯头在上，在光源的不同的燃点位置，其光通量、色温乃至寿命都有显著的差异；,灯具安装注意事项,7,泛（投）光灯安装事项：泛（投）光灯在安装光源时，钢化玻璃良好

27、的压紧防水硅胶，泛光灯可根据照明设计要求调整角度，所有泛(投)光灯、埋地灯和壁灯，不能被遮档物遮住，这个距离在产品上的标签有注明，所有灯具不能安装在可燃物表面（可燃物表面是指在130度时可燃烧的物体）；,8,光源的安装：HID光源和电器必须匹配，必须良好的安装在灯座上，不能徒手光源安装；,灯具安装注意事项,9,光源与电器的配套：A、钠灯无美标和欧标之分；B、150W以下的金卤灯不区分美标和欧标，使用与钠灯同一种电器组件；C、250W和400W金卤灯分美标和欧标，严格按照要求接线和电光源的搭配；,10,防水接头的安装：所有有防水接头的灯具，必须拧紧防水接头，必要时在防水接头的进线孔位要求打上玻璃胶或者硅胶；,11,防护等级说明：IPXX表示防尘防水，第一个X表示防尘，第二个表示防水。,灯具安装注意事项,注意接触良好，布线规范,注意导体截面，根据灯功率和功率因数选择导线,注意电压情况：过高，导致寿命急剧下降；过低，亮度下降、不启动,注意检查质量，名牌,钠灯有两种触发，金卤灯必须用专用触发器,灯具安装要点,路灯控制器宜选用经纬度控制,