欧普照明基础知识汇编.docx

1、欧普照明基础知识汇编照 明 基 础 知 识目 录第一章 照明发展历程.（1）第二章 光度、色度基本概念及知识.（2-6）第一节：光的度量及其单位.（4）第二节：光源的色温及显色性.（5-8）第三章 光源结构及原理.（9-21）第一节：白炽灯与卤钨灯.（10-12）第二节：荧光灯.（12-16）第三节：高强度气体放电灯.（16-21）第四章 灯具的性能及制作中的选材.（22-34）第一节：灯具的性能.（22-25）第二节：灯具制造中的选材、设计方法及选用.（25-30）第三节：灯具、照明产品介绍.（30-34）第五章 商业照明设计基础理论（35-51）第一节：商业建筑和照明.（35-36）第二节

2、：光源的选择和灯具.（36-39）第三节：商业照明的分类和方法.（40-51）第六章 照度计算基础. （51-55）第一节：室内建筑设施照明照度计算.（51-53）第二节：常用灯具光电参数.（54-55）第一章 照明发展历程早在1802年英国科学家就揭示了白炽现象，从那时开始直到有了电以后，美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯，开始了人类利用电能照明的新天地。在这之后，GE、PHILIPS等国际知名大公司垄断了照明技术，一直到现在，光源的核心技术都掌握在这几家大公司之中，之后的许多新光源产品也都出自他们手中。自从1879年托马斯. 爱迪生发明了世界上第一只实用型白炽灯泡以来，已经走过了一百多年的

3、历史，电光源已经有了长足的进步。回顾历史，我们看到：1931年成功研制高压汞灯；1936年荧光灯问世，引入了荧光灯；1949年白炽灯采用了柔白涂层技术；1958年引入了卤钨灯；1962年发明了高压钠灯；1974年引入了节能型荧光灯；1975年引入了冷光杯，之后引入了小功率金卤灯；1987年引入了40W节能灯，之后引入高效节能灯；1994年发明了无极荧光灯；直至目前发展起来的将电直接转化为光的发光二极管（LED），已作为公共场所的显示器，正在获得广泛使用。在照明的发展过程中，光源寿命有了很大的提高，从最初的几小时发展到现在的几万小时（如微波硫灯），光效有了很大提高，最高达150lm/w.照明产品

4、纷繁夺目，种类齐全，拥有适用于各种场所的照明产品。第二章 光度、色度基本概念及知识照明工程中，光是指辐射能的一部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。从物理学的观点，光是电磁波谱的一部分，波长范围在380780nm（纳米）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。任何物体发射或反射足够数量合适波长的辐射能，作用于人眼睛的感受器官，就可看见该物体。一般辐射能波谱的范围遍布在波长为10-16105m的区域。可见光谱辐射能的波长在380x10-910-9m（即380780nm）之间，仅是辐射能中很小的一部分。在1666年，牛顿使一束自然光线通过棱镜，从而发现光束中包含组成彩虹的全部颜色。可见光谱的颜色实际

5、上是连续光谱混合而成的。波长从380nm向780nm增加时，光的颜色从紫色开始，按蓝、绿、橙、红的顺序逐渐变化。如下图：可见光谱紫外线光红外线紫蓝绿黄橙红波长380 450 490 560 590 630 780nm 紫外线波谱的波长在100380nm之间，紫外线是人眼看不见的。太阳是近紫外线发射源。红外线波谱的波长在780nm1mm之间，红外线也是人眼看不见面的。太阳是天然的红外线发射源。白炽灯一般可发射波长在5000nm以内的红外线。发射近红外线特的特制灯可用于理疗和工业设施。紫外线、红外线两个波段的辐射与可见光一样，可用平面镜、透镜或棱镜等光学元件。进行反射、成像或色散，故通常把紫外线、

6、可见光、红外线统称为光辐射。第一节：光的度量及其单位一、 光通量光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量。单位为流明（lm）。光通量=光效X功率二、 发光强度（光强）光源在空间某一方向上单位立体角内发射的光通量与该立方体角的比值，称为光源在这一方向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。三、 照度照度是用来说明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其单位面积内所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lx）或流明每平方米（lm/m2）。四、 亮度亮度也是用来表示物体表面发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面

7、积的比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。五、 光源的发光效率光源的发光效率通常简称为光效，是描述光源的质量和经济的光学量，它反映了光源在消耗单位能量的同时辐射出光通量的多少，单位是流明每瓦（lm/w）=lm/w。第二节：光源的色温及显色性所有固体、液体和气体如果达到足够高的温度，都会发射出可见光。白炽灯中的固体钨约在3000K时的炽热发光，这是我们最为熟悉的人造光源。通常是随着辐射体的温度升高而提高，辐射光色从暗红，经过桔黄、发白，然后是炽兰。这样色温也随着辐射体的温度升高而提高。这是遵循斯蒂芬波尔兹曼定律：绝对黑体的能量亮度与物体绝对温度的四次方成正比。一、 色温

8、将一标准黑体加热，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时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。基本色如表所示：色温光色气氛效果大于5000K清凉（带蓝的白色）清冷的感觉 三基色荧光灯 水银灯3300-5000K左右中间（接近自然光）无明显视觉心理效果 三基色荧光灯 金卤灯小于3300K温暖（带桔花的白色）温暖的感觉 白炽灯 石英卤素灯二、 显色性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

9、现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，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，各类光源的显色指数各有相同，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。如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果；很好 较好 普通Ra=100 80Ra90 60RaRa80印刷、食品分检、油漆、店铺、饭店等80Ra60机电装配、表面处理、控制室、办公室、百货等 60Ra40机械加工、热处理、铸造等40Ra20仓库、大件金属库等三、 颜色显色性和照度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

10、间存在一种平衡关系。从广泛的实验中得到的结果是：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，照度值可降低25%以上。要注意的是针对良好的视觉外观而言，如果为了节能而把室内照度减少到使视功能变坏的水平，那就不对了。应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源采用适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。四、 眩光评价方法在视野范围内有有亮度极高的物体,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。从眩光的作用来看

11、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。眩光标准分类眩光指数GI眩光标准分类10勉强感到有眩光16可以接受的眩光19眩光临界值22不舒适的眩光28不能忍受的眩光眩光限制等级眩光等级G眩光分类0 没眩光1不存在和轻微眩光之间2轻微眩光4厉害眩光5厉

12、害和不能忍受眩光之间6不能忍受眩光根据试验，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；第三章 光源结构及原理在照明工程中常用的光源有白炽发光的白炽灯和卤钨灯，低压气体放电的各种荧光灯和高强气体放电的荧光高压汞灯，金属卤化物灯和高压钠灯等。常用光源分类如下表：常用光源分类表注：以上各类光源原则上都可以做成无极灯第一节：白炽灯与卤钨灯一、 白炽灯凡是根据热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。目前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。

13、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。（一） 白炽灯的结构普通白炽灯泡由钨丝、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。灯丝是白炽灯发光的主要部件，常用的灯丝形状有直线灯丝、单螺灯丝、双螺旋灯丝等。灯丝的形状和尺寸大小对于白炽灯的寿命、发光效率都有直接的影响，同样长短粗细的钨丝绕成单螺旋型的光效高。灯丝结构紧凑，发光点小，利用率

14、就高。白炽灯类型：白炽灯泡有普泡、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。（二） 白炽灯的色温、显色指数白炽灯的光效较低（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。到目前为止，它是应用最广泛的一种光源。二、 卤钨灯卤钨灯属于热辐射光源，工作原理基本上与普通白炽灯一样，在结构上有较大的的差别。最突出的差别就是卤钨灯泡内所填充的气体含有部分卤族元素或卤化物。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。（一） 卤钨灯的结构卤钨灯是由钨丝、充入卤素的玻

15、璃泡和灯头等构成。卤钨灯有双端、单端和双泡壳之分；双端管状卤钨灯结构：灯呈现管状，功率为1002000W，灯管的直径为810mm，长80330mm。两端采用磁接头，需要时在磁管内还装有保险丝。这种灯主要用于室内外泛光照明；为了使管壁处生成的卤化物处于气态，管壁温度要比普通白炽灯高得多，相应地卤钨灯的玻壳尺寸就要小得多，温度也就高得多，因而必须使用耐高温的石英玻璃或高硅氧玻璃。（二） 卤钨灯的分类1卤钨灯按充入灯泡内的不同卤素可为碘钨灯和溴钨灯；2卤钨灯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

16、、24V）；4卤钨灯按灯头结构的不同可分为双端、单端卤钨灯；（三） 卤钨灯的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，在灯泡壁区域内与卤素化合，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。卤钨循环有效地抑制了钨的蒸发，所以可以延长卤钨灯的使用寿命，同时可以进一步提高灯丝温度，获得较高的光效，并减少了使用过程中的光通量的衰减。（四） 卤钨灯的工作特性1 色表和显色性卤钨灯属低色温光源，其色温一般在28003200K之间，与

17、普通白炽灯相比，光色度的一些，色调更冷一些，但显色性较好，显色指数Ra=100；2 卤钨灯的应用卤钨灯在使用时应注意以下问题：为了使在灯泡壁生成的卤化物处于气态，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。由于卤钨灯工作时产生高温（管壁温度6000C），因此，卤钨灯附近不准放易燃物质，且灯脚引入线应用耐高温的导线。另外，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。第二节：荧光灯荧光灯与白炽灯的发光原理完全不同，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

18、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。最先把气体放电用于照明的是使用炭精棒通电产生的碳弧灯，这种放电不易控制，后来人们对气体放电从本质上有了深入认识。于1936年成功地实现了在密闭管内的放电，从而产生荧光灯。到目前为止，荧光灯工业已经形成一项庞大的工业体系，产品种类很多，仍在不断的发展之中，荧光灯已成为主要的照明光源。一、荧光灯的发光原理荧光灯的常用荧光粉是卤磷酸钙；一种低压汞蒸气体放电灯。灯管内水银蒸气的原子在放电时激发出253.7nm紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉吸收，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。二、荧光灯的光电特

19、征1 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。2 荧光灯的工作特性随着点灯时间的延长，荧光粉会老化，同时由于管内残留不纯气体的作用，也会使荧光粉黑化，并且由于电极物质的发溅，会造成管端黑化，玻璃的析钠黑化等都使荧光灯的光通量下降。一般在最初100h下降很快，以后就比较缓慢，总光通量下降到初始光通量的70%以下（高显色性的荧光灯下降到60%

20、以下）的点灯时间定义为灯的寿命。荧光灯的电压升高时，工作电流增大，电极温度升高，会引起电极和灯管过热，从而使阴仍物质蒸发加快、管子迅速变黑，导致寿命降低。如果电压过低，荧光灯启支困难，启辉器工作次数增加，会加剧阴极物质的溅射，也会使寿命缩短。3环境温度对荧光灯的影响灯的工作特性，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。荧光灯不宜用在户外。4 开关次数对寿命的影响荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，

21、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。5各种荧光灯的光度和色度特性在一般照明光源中，根据荧光灯的光色特性分类，可分为日光色、高显色性、三基色、冷白色和暖白色等；目前生产的照明用各种荧光灯的特性如下表：各种荧光灯的特性荧光灯名称功率（w）色温（k）显色指数(Ra)初始光通（lm）长度（mm）额定寿命（h）T8三基色1827052950340040006300851350600150003627002950340063008533501200150005827002900340063008552001

22、50015000T5三基色182700300040005000650095981000604362700300040005000650095989598959895989598230012136582700300040005000650095989598959895989598370015142环形223227006400270064008010501750500070006荧光灯的发展前景荧光灯的发展前景相当迅速，灯管和控制电路的改进使灯管的光效从1940年的35lm/W发展到现在的100Lm/W左右，灯管寿命从2000h到现在的15000h。三基色荧光粉的出现增加了灯管的交效，改善了灯管的

23、流明维持特性，并大大提高了荧光灯的显色性。涂敷多光谱带荧光粉的荧光灯有极高的显色性（Ra达到90以上）和高光效，它已经取代了较老式的灯管。现在有的荧光灯有涂敷荧光粉之前，先在灯管内壁涂一层保护膜，这层保护膜可以阻止玻管内的钠元素扩散到荧光粉中，从而显著地改善了灯的流明维持特性，同时保护膜还能反射紫外线，从而有利于减少荧光粉用量。保护膜还可以很显著地减少每根荧光灯内需要的汞量，像T5直管荧光灯的汞注入量仅为3mg。第三节：高强度气体放电灯一、 荧光高压汞灯的光电特征荧光灯以外的气体放电灯都属于第三代光源。荧光灯中汞蒸气压力极小，不足1托，因此是一种低压汞灯。目前讨论的光源其汞蒸气的压力将是荧光灯

24、汞蒸气压力的数千倍，甚至更高，因此称为高压汞灯。光效可达3253Lm/w，寿命也较长，一般5000h以上。1结构及发光原理：结构：高压汞灯的核心部件是放电管。放电管由耐高温的石英玻璃制成，管内抽真空后充入氩和汞，两端装有钨丝主电极，电极上涂上钡、锶、钙的金属氧化物作为电子发射物质，在放电管的一端还装有辅助电极，与同端的电极非常接近。发光原理：利用汞放电时产生的高气压，而获得高的可见光发光效率；接通电源，两端电极发生放电，产生电子和离子，从而引发两个主电极的放电。但开始的放电只是在氩气中进行，产生的是白色的光。随着放电时间增长，放电管内温度不断提高，汞蒸气的压力也逐渐上升，于是放电也逐渐转移到在

25、汞蒸气中进行，发出的光也渐渐由白色变为更亮的蓝绿色。2. 高压汞灯的启动与再启动将灯电压后，立即在主电极和辅助电极间产生辉光放电。瞬时，即时，即转移到主电极间，形成弧光放电。由于放电热量，汞徐徐放电，几分钟后，全部蒸发并达到稳定状态，将达稳定状态的时间叫启动时间。当荧光高压汞灯熄灭后，必须等到管冷却，汞蒸气压降下来，才能再点燃，将再点燃时间称再启动时间，一般10min以下。如果施加高压脉冲，即使在高温下，汞蒸气压高的情况下，也能再启动，此时称为热启动。二、金属卤化物灯（金卤灯）的光电特征在发光管中，除与荧光高压汞灯一样充填汞和稀有气体外，还充填发光的金属卤化物（以碘化物为主）。将发光金属制成卤

26、化物的灯，称金属卤化物灯；金卤灯显色指数较高，在大功率的情况下，其光效可达100Lm/W。1 金属卤化物灯的结构金属卤化物灯结构与高压汞灯类似，发光管采用石英玻璃，玻壳设计小型化，可提高管壁的工作温度。为了控制最冷温度，在管端涂上保温膜。2 金属卤化物灯的发光原理金属卤化物灯内，由于管壁和电弧中心温度相差很大，金属卤化物会产生分解和再复合的循环过程。在管壁温度下，金属卤化物大量蒸发，向电弧中心扩散。在电弧中心的高温区，金属卤化物分解成金属原子和卤素原子。金属原子参与放电，并产生辐射。在电弧中心区的金属原子和卤素原子向管壁扩散到低温区时，又重新复合成金属卤化物分子。3金属卤化物灯的启动特性与其它

27、的高强度气体放电灯一样，金属卤化物灯的启动分三个基本阶段：第一阶段是启动气体（通常是惰性气体，如氩），从不导电状态转变到导电状态，紧接的阶段是冷阴辉光放电并加热电极，最后阶段是热电子电弧放电。一个设计良好的灯就是要使辉光放电阶段尽量短，因为辉光放电使电极材料发生溅射，覆盖到电弧管壁上会导致光输出降低。与高压汞灯相比较，金属卤化物灯要求灯的启动电压高很多。这可以归因于碘化物，特别是汞和氢碘化物的存在以及由离解的电子俘获过程形成的带负电的碘离子。4金属卤化物灯的光度和色度特性金属卤化物灯的组成分类：一般照明用光源有镝（Dy）灯、钪钠（Sc-Na）灯、钠铊锢（Nal-Tll-InI3）灯等。各种金属

28、卤化物灯的紫外辐射比示灯弱，而可见光辐射较均匀，不但显色性好，而且光效也高；下表为金属卤化物灯的光电参数：石英金属卤化物灯的光电参数功率（w）色温（k）显色指数(Ra)灯头全长（mm）燃点位置初始流明（lm）额定寿命（h）单端石英金卤灯70150300042003000420075818085G12767688任意5200120001150006000石英金属卤化物灯的光电参数功率（w）色温（k）显色指数(Ra)灯头全长（mm）燃点位置初始流明（lm）额定寿命（h）双端石英金卤灯70150250100015002000300035004200300035004200300040005200520052007570727570728065R75Fc2R75特殊114132163256311水平45水平水平水平6000130012000120002000020000800001200002000006000石英金卤PAR（窄光束）灯1000400080G38175任意260003500