光源分類及調(diào)光方案

1、光源分類及調(diào)光方案類別:個人日記   評論(0)   瀏覽 (1286) 2009-7-17  原創(chuàng) 窗體頂端標簽： 設(shè)計   窗體底端 電光源燈可以分成固體發(fā)光光源燈和氣體放電發(fā)光光源燈二種：固體發(fā)光光源燈分類1）      白熾燈a      充氣白熾燈a       鹵鎢燈b       非鹵鎢燈b&#

2、160;     真空白熾燈2）      半導(dǎo)體燈-led燈氣體放電發(fā)光光源燈分類1）      孤光放電燈a      低氣壓放電燈a       熒光燈b       低壓鈉燈b      高氣壓放電燈a  

3、60;    高壓汞燈，鈉燈b       金鹵燈2）      輝光放電燈霓紅燈（氖燈）下面分別對主要電光源燈的特性作簡單介紹1）      白熾燈白熾燈是最普通常用的電光源燈，它靠燈絲通電加熱輻射發(fā)光，發(fā)光強度與通電電壓幅度成指數(shù)函數(shù)關(guān)系。可見光占10%，紅外線點83%。因此它們的光效不高，一般在15lm/w。白熾燈的鎢貢燈絲是電阻性阻抗，因而它的功率因數(shù)cos=1，冷態(tài)時燈絲電阻值小于熱態(tài)時的電阻值，

4、冷態(tài)開啟燈時的電流將是正常額定工作電流的7-10倍。白熾燈的開關(guān)無延時，可以即開即關(guān)。白熾燈可以調(diào)光，其范圍可以從0%-100%，燈色變化很小。色溫在27002900k,燈的顯色性很好，顯色性（ra）可達95-99。對白熾燈降壓調(diào)光可延長燈的壽命，降低燈的功率消耗。一般白熾燈壽命為1000多小時。白熾燈構(gòu)造電壓下降%亮度下降%功耗下降%壽命增加51052倍103015415402092）      鹵鎢燈鹵鎢燈是白熾燈內(nèi)充有氟、氯、溴、碘鹵素氣體，當通電加熱燈絲后，燈絲蒸發(fā)出來的鎢原子在燈泡壁附近與鹵素化合形成鹵鎢化合物，當它擴散到高溫的燈絲周

5、圍時鹵鎢化合物就還原分介成鹵素和鎢。鎢就沉積到燈絲上，而鹵素又擴散到燈泡壁，它又再去與鎢原子化合，如此循環(huán)保護了燈絲不易被燒壞從而延長了燈的壽命可達2000小時。鹵鎢燈調(diào)光太低會降低鹵鎢循環(huán)，因此鹵鎢燈使用一定時要將電壓加到額定值工作若干小時進行鹵鎢再生。鹵鎢燈的光效要比白熾燈高，可達25lm/w，發(fā)光也比較穩(wěn)定。供鹵鎢燈的燈絲電源電壓有幾種，有市電220v，也有通過變壓器降為36v低壓的，因此鹵鎢燈的阻抗性能將因有無變壓器而有區(qū)別。220v供電的燈是電阻性阻抗（阻抗），帶有鐵芯變壓器的為電感性阻抗（感抗），如果采用電子變壓器的則為電容性阻抗（容抗），在配置調(diào)光控制器時就要十分注意。 3）&#

6、160;     熒光燈熒光燈可分成直管形、環(huán)形和緊湊型三種，通常調(diào)光熒光燈一般都采用t8型（管徑26mm）直管熒光燈。熒光燈是低氣壓孤光放電燈。孤光放電時產(chǎn)生紫外輻射去激發(fā)涂在壁內(nèi)的熒光粉而發(fā)光，不同熒光粉就有不同的光色，熒光燈的可見光比白熾燈高達19%，紅外線為41%，它的光效高達60lm/w，且發(fā)熱小，氣體放電在孤光放電區(qū)的伏安特性呈負阻特性（電壓隨著放電電流增加反而降低）因此必須在燈路中串聯(lián)一只電感或電阻性的鎮(zhèn)流器，用以限止電流無限增加燒壞燈 ，現(xiàn)在熒光燈鎮(zhèn)流器已采用電子鎮(zhèn)流器，它比鐵芯鎮(zhèn)流器有許多優(yōu)點（改善了啟動效果；提高了功率因數(shù)；無閃爍現(xiàn)象

7、；節(jié)能；體積小重量輕）?？烧{(diào)光電子鎮(zhèn)流器是采用控制高頻（大于20khz）輸出電壓去激勵熒光燈發(fā)光，改變輸出頻率就改變熒光燈的亮度，因此只要控制鎮(zhèn)流器的輸出就可以對熒光燈調(diào)光，目前控制電子可調(diào)光鎮(zhèn)流器的控制信號有三種：a      o-10vdc模擬 信號接口b      dsi數(shù)字信號接口c     dali數(shù)字可尋址接口熒光燈適宜在環(huán)境溫度20-25工作，環(huán)境溫度在10或40時光通 為額定值的90%，60時光通 下降至65%，65時光通 只有額定值的60

8、%。4）      金鹵燈金鹵燈也是孤光放電燈，它是將燈泡內(nèi)有高強度汞氣和稀有氣體的汞燈再充有不同金屬鹵化物，用以產(chǎn)生不同光色。金鹵燈加電壓后，首先在主電極和輔助極之間產(chǎn)生輝光放電，然后轉(zhuǎn)移到主電極間形成孤光放電，放電時產(chǎn)生的熱量使燈泡內(nèi)的汞氣和金屬鹵化物經(jīng)過幾分鐘后全部蒸發(fā)，達到穩(wěn)定發(fā)光，這就是金鹵燈的啟動過程，啟動時不僅時間長（5到10分鐘）而且啟動電流是正常電流的1.2-1.5倍，另外全鹵燈熄滅后不能馬上再點燈，這是由于熄燈后燈泡內(nèi)的離子迅速復(fù)合，但這時燈泡溫度和蒸氣壓力仍然很高，不能使原離子電離形成孤光放電，需要間隔幾分鐘后（5-15分

9、鐘）才能啟動。這是控制金鹵燈開啟必須注意的。金鹵燈對外加的電壓有一定要求，電壓太低可能會熄滅或無法啟動，電壓低燈的光色也會發(fā)生變化，電壓過高也會因燈功率過主高導(dǎo)致燈熄滅，為此要求鎮(zhèn)流器使金鹵燈工作在一定功率和一定電壓范圍內(nèi)。為了提高功率因數(shù)，通常金鹵燈都帶有補償功率因數(shù)的電容器，如果要用前沿相控調(diào)光器去調(diào)光金鹵燈必須將電容器移到調(diào)光器的前面，一般金鹵燈的調(diào)光范圍在50-100%，必須在加熱10-15分鐘后才能調(diào)光，燈全亮后要向下調(diào)光必須很慢。二次調(diào)光周期之間要有一個全亮輸出使燈的放電回到正常狀態(tài)，有專家認為對金鹵燈調(diào)光會降低它的壽命。因此通常金鹵燈用于開關(guān)控制。金鹵燈的光效較高達50-60lm

10、/w，色溫在5000k，壽命長，顯色性好。5）      霓紅燈霓紅燈是氣體放電燈，它工作在輝光放電壓，放電電流密度小，放電維持電壓高，它是將涂有種顏色熒光粉的玻璃管抽真空后充入氬，氖等氣體后制成，由于它的放電起輝電壓高于正常工作電壓因此必須配有專用的高壓（1500v）變壓器。霓紅燈可以瞬間啟動和關(guān)閉，可以調(diào)光。6）      半導(dǎo)體發(fā)光二極管led燈它是屬于半導(dǎo)體pn結(jié)場致發(fā)光的燈，過去由于半導(dǎo)體材料和加工工藝的限制無法解決它的發(fā)光效率低、視角窄、光亮度低、顏色簡單、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，近年

11、來材料，工藝技術(shù)有了很大提高，產(chǎn)品質(zhì)量有了提高出現(xiàn)了高亮度，不同顏色的發(fā)光二極管加上它體積小，壽命長，可靠性高低電高壓低功耗等優(yōu)點，用led作為電光源有很大的發(fā)展前景。led燈的開關(guān)響應(yīng)速度很快可達0.1us。且無沖擊電流。各種電光源燈技術(shù)性能表光源/參數(shù)白熾燈鹵鎢燈熒光燈節(jié)能燈金鹵燈高壓鈉燈高壓汞燈*led燈功率范圍w10-1000300-20006-1005-40150-150035-100050-100010ma光效lm/w7.3-18.616.7-2126.7-5735-81.876.7-11064-14031.5-52.515亮度cd/m2107-108107-1081045-10&

12、#215;1045-7×1066-8×10610520-30相對色溫k°2400/29002800/33002500/65002700/64003600/43001900/210055003000/10000顯色指數(shù)ra95-9995-9970-80806523-4034>75啟動時間/秒瞬間瞬間1-4秒10秒104-880.1us再啟動時間/秒瞬間瞬間1-4秒10秒10-1510-155-10>0.1us各種電光源特點和適用場所白熾燈結(jié)構(gòu)簡單，成本低，顯色性好，使用方便，無需附件，調(diào)光性能良好，適用日常生活照明，劇場、舞臺和應(yīng)急照明。鹵鎢燈體積小，功

13、率集中，顯色性好，使用方便，可以帶有降壓變壓器附件，適用電視播放，繪圖、攝影照明。熒光燈光效高，顯色性好，壽命長，適用家庭，學(xué)校、辦公室、商業(yè)場所、醫(yī)院、圖書館等。節(jié)能燈集白熾燈和熒光燈的優(yōu)點，適用家庭、賓館照明。高壓汞燈光效高、壽命長、耐震，適用街道、廣場、車站、建筑室外照明。金鹵燈光效高、壽命長、顯色性好，適用體育場館、展覽中心、游樂場所、廣場、街道、車站等。高壓鈉燈光效高、壽命長、透霧性強，適用道路、機場、車站、廣場、體育場等。2     照明控制器照明控制器的主要功能是控制電光源燈的開關(guān)或亮度調(diào)節(jié)，對不同性質(zhì)的電光源燈有不同的控制方法。開關(guān)控制方

14、式比較簡單，調(diào)光比較復(fù)雜。1）      開關(guān)控制器開關(guān)控制器有三種控制類型a      用大電流容量開關(guān)繼電器作開關(guān)器件控制繼電器開關(guān)的驅(qū)動線圈是直流低壓小電流，大電流開關(guān)的觸點密封在塑殼內(nèi)，可以開關(guān)220v交流電流。b      用繼電器或交流接觸器的觸點作開關(guān)器件交流接觸器，它的驅(qū)動線圈是220v交流電源，接觸器的開關(guān)觸點可以承受較大的電流，最大可達200多安培，這種開關(guān)控制的方式一般前級都采用繼電器開關(guān)去控制交流接觸器的驅(qū)動線圈，然后控制

15、交流接觸器的觸點開關(guān)。見下圖控制單元圖繼電器開關(guān)一般都是單極的而交流接觸器是多極開關(guān)，因此可用于三相同時開關(guān)切換控制。c     用可控硅與繼電器觸點組合的開關(guān)器件用可控硅作開關(guān)器件，也就是通過控制可控硅的通斷來控制燈路的開和關(guān)，避免繼電器觸點在開關(guān)時產(chǎn)生電火花損壞觸頭，特別在開關(guān)大電流負載時，采用可控硅與繼電器組合型式的開關(guān)控制器如下圖所示：l             正常燈路電流是通過k1，k2開關(guān)繼電器接通的，不通過可控硅t。l&

16、#160;            燈路的開始接通，或接通后的斷開是靠可控硅t來完成，不靠k1，k2來開關(guān)。接通燈路順序關(guān)斷燈路順序合上k2導(dǎo)通t（燈路軟接通）合上k1（k1繼電器觸點閉合）斷開t，（讓電流通過k1繼電器導(dǎo)通）導(dǎo)通t斷開k1斷開t（燈路軟斷開）斷開k2最后燈路狀態(tài)為：k1，k2合上，t斷開最后燈路狀態(tài)為：k1，k2斷開，t斷開開關(guān)控制器的電路結(jié)構(gòu)原理如下圖所示l1共模電感，用于扼制從主電源上傳輸來的電干擾信號k1熱磁空氣斷路器，用于防止燈路過載或短路，保護通道中的繼電器開

17、關(guān)觸點k2旁路開關(guān)，用于應(yīng)急點燈（ddrc××××mot有）r繼電器，通道開關(guān)控制器件s直流電源，為cpu和微電子集成電路提供電源cpu微處理器，控制器的主控器件，分別控制各繼電器的開和關(guān)bb220v主電源排，為各開關(guān)通道提供220v主電源busrs485數(shù)據(jù)總線，控制器與其它部件之間的信息通路lamp燈，控制對象現(xiàn)在推出一種體積較小的din標準導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)的繼電器開關(guān)控制器（ddrc）、它的電路原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。Ø           

18、;  多路無電源輸入，多路開關(guān)控制輸出Ø             每一通道有一只開關(guān)繼電器，cpu分別控制每個通道的開關(guān)。無熱磁空氣斷路器保護。Ø             控制器上220v主電源輸入僅通過ac/dc變換成 12vdc輸出僅供cpu及微電子集成電路的電源用。不為開關(guān)通道提供220v電源。2）  

19、    調(diào)光控制器調(diào)光控制器的調(diào)光方式根據(jù)電光源燈的工作性能有所不同，目前有三種方式：a      直接調(diào)節(jié)輸出電壓幅度的有效值對燈進行調(diào)光，如相控調(diào)光，正弦波電壓調(diào)光。b      通過電光源燈的輔件（鎮(zhèn)流器或變壓器）進行調(diào)光，如熒光燈調(diào)光，低壓鹵鎢燈調(diào)光。c     采用低電壓脈寬調(diào)制（pwm）波去調(diào)光如led燈要求調(diào)光器能達到Ø       

20、      調(diào)光輸出電壓穩(wěn)定，無閃爍現(xiàn)象Ø             調(diào)光器件功率損耗小，效率高（98%）Ø             調(diào)光器輸出與燈的阻抗匹配。Ø          

21、   由于調(diào)光而產(chǎn)生的諧波干擾小Ø             體積小重量輕Ø             價格便宜a      相控調(diào)光器相控調(diào)光器是以不同相位角切割正弦電壓波的幅度大小，從而改變輸出電壓的有效值去調(diào)節(jié)燈的亮度，這時燈的電壓波形已不是一個完整的正弦波而是一個被

22、切割的非正弦波，按照切割方法又可分為前沿相控調(diào)光和后沿相控調(diào)光。前沿相控調(diào)光采用的調(diào)節(jié)器件為可控硅，后沿相控調(diào)光采用igbt晶體管，如今有的公司已有專利用igbt管組成前沿相控調(diào)光。只要在調(diào)光器的輸出端加上一個電流電壓檢測電路，就可檢測出負載性質(zhì)是相位超前還是落后，調(diào)光器在幾個正弦波周期內(nèi)檢測到燈路的負載抗性質(zhì)然后就自動改換成適應(yīng)的調(diào)光方法。不管前沿相控還是后沿相控，切割正弦波后就會產(chǎn)生高次諧波，白熾燈調(diào)光當在90°切割正弦波導(dǎo)通時三次諧波占53.7%，45°時占17.2%。這種高次諧波將會干擾和影響電源系統(tǒng)或影響其它電子設(shè)備的工作，因而必須采取措施扼制。目前在可控硅調(diào)光器

23、中用得最普通的是鐵磁芯電感（chock）。igbt晶體管調(diào)光器中可以通過電路改善切割的斜度，因而可以不用chock?？煽毓柘嗫卣{(diào)光控制器的電路結(jié)構(gòu)原理如下圖所示： l1共模電感用于扼制從主電源上傳輸來的電干擾。k1熱磁空氣斷路器用于防止燈路過載或短路保護通道中的可控硅或晶體管器件k2旁路開關(guān)用于應(yīng)急點燈l2chock用于扼制相控調(diào)光時產(chǎn)生的高次諧波d調(diào)光控制器件可控硅或igbt晶體管s直流電源用于為cpu和微電子集成電路提供電源cpu微處理器用于控制調(diào)光器bb220v主電源為控制器通道輸出和控制本身器件提供電源lamp燈主控對象bus數(shù)據(jù)總線用于為控制器提供命令數(shù)據(jù)通信可控硅前沿相控

24、調(diào)光方法如下圖所示：Ø             按調(diào)光量的要求cpu求得相對應(yīng)的導(dǎo)通控制角Ø             從正弦波零度開始計算導(dǎo)通控制角Ø             按控制要求在到達角度時觸發(fā)t1可控

25、硅被導(dǎo)通，切割正向的正弦波，產(chǎn)生相應(yīng)幅度的電壓輸出Ø             =180°時正向?qū)ǖ目煽毓鑤1被反向電壓截止Ø             180°后可控硅t2在反向控制角導(dǎo)通，切割反向正弦波。Ø        

26、60;    =360°時反向?qū)ǖ目煽毓鑤2被正向電壓截止Ø             如此循環(huán)產(chǎn)生正負二個被切割的正弦波uout=uinsin2/2 (-)/1/2(0)=0uout=uin=uout=0igbt晶體管后沿相控調(diào)光器調(diào)光方法如下圖所示：采用二支igbt晶體管控制正弦波的正負半周的波形Ø         

27、0;   按調(diào)光量的cpu求得相應(yīng)的角Ø             過零點igbt1管開始導(dǎo)通正弦波的正半周Ø             到達角時igbt1管被截止，正弦波正半周被切割Ø          

28、0;  過180°后igbt2管開始導(dǎo)通正弦波的負半周Ø             到達180° 角后igbt2管被截止，正弦波負半周被切割Ø             調(diào)光器輸出電壓幅值為：uout=uin/-(sin2/2)1/2(0)=0uout=0 =uout=uin前沿相控與后沿相控切割正弦波的方法有點不同，前沿相控在切割正弦時電路從斷開到導(dǎo)通，輸出電壓從0開始突變成vout，而后沿相控切割正弦波時晶體管從導(dǎo)通到截止，迫使原本電路中流通電流突然降為0，這兩種切割方式對燈的負載阻抗性質(zhì)有要求，前沿相控適合于電阻或電感性負載，而后沿相控更適合于電阻或電容性負載。b      正弦波電壓調(diào)光控制器正弦波電壓調(diào)光控制器它的輸出波形仍保持為50hz正弦波，使控制器相當于一臺電子的自耦變壓器，由于輸出是正弦波，因而它適合各種類型燈的調(diào)光包括帶有補償功率因素電容器的金鹵燈。電路的基本工作原理是對輸入主電源正弦電壓波按一定頻率對每個電壓