第2章第三節(jié)照明電光源的種類與選擇一

建筑配電與照明第三節(jié)：照明電光源的種類與選擇照明發(fā)展歷程

1802年:英國(guó)科學(xué)家就揭示了白熾現(xiàn)象;1879年:托馬斯.愛迪生發(fā)明世界上第一只實(shí)用型白熾燈泡;1931年:成功研制高壓汞燈；1936年:熒光燈問(wèn)世，引入了熒光燈；1949年:白熾燈采用了柔白涂層技術(shù)（增強(qiáng)漫射性）；1958年:引入了鹵鎢燈，增加了光源壽命；1962年:發(fā)明了高壓鈉燈；1974年:引入了節(jié)能型熒光燈；1975年:引入了冷光杯，之后引入了小功率金鹵燈；1987年:引入了40W節(jié)能燈，之后引入高效節(jié)能燈；1994年:發(fā)明了無(wú)極熒光燈，增長(zhǎng)了電源壽命；現(xiàn)在:發(fā)光二極管（LED），占主要市場(chǎng)份額電燈的發(fā)明

1879年10月22日，愛迪生點(diǎn)燃了第一盞真正有廣泛實(shí)用價(jià)值的電燈。為了延長(zhǎng)燈絲的壽命，他又重新試驗(yàn)，大約試用了6000多種纖維材料，才找到了新的發(fā)光體--日本竹絲，可持續(xù)1000多小時(shí)，達(dá)到了耐用的目的。從某一方面來(lái)說(shuō)，電燈這一發(fā)明是愛迪生一生中達(dá)到的登峰造極的成就。電燈的發(fā)明將人類帶到了照明時(shí)代。中國(guó)燈具發(fā)展史電燈的引進(jìn)在中國(guó)，最早使用電燈的地區(qū)，是上海的租界。帝國(guó)主義在侵略的同時(shí)，也帶來(lái)了先進(jìn)的工具和技術(shù)。清光緒八年（1882年），英國(guó)人李德立氏提出開辦電氣公司的申請(qǐng)，不久就得到當(dāng)時(shí)公共租界工部局的批準(zhǔn)。根據(jù)史料記載，電氣公司成立后，第一批安裝電燈的有：虹口招商碼頭4盞、理查客棧4盞、外灘公園5盞……共計(jì)15盞。7月26日下午7時(shí)，15盞電燈同時(shí)發(fā)光。第二天上海各大報(bào)刊都以顯著位置報(bào)道電燈發(fā)光的消息，反映了電燈的出現(xiàn)在中國(guó)市民中引發(fā)的轟動(dòng)。然而，清代作為一個(gè)保守落后的末代王朝，電燈的引進(jìn)經(jīng)過(guò)了一個(gè)艱難曲折的過(guò)程。光緒十四年（1888年），北洋大臣李鴻章將發(fā)電設(shè)備和電燈作為貢品獻(xiàn)給慈禧太后和光緒皇帝，但由于受到保守勢(shì)力的反對(duì)，未能使用。在光緒二十六年（1900年）前宮中均未使用電燈，仍以燭光照明。此后直到宣統(tǒng)元年九月，隆?；侍罅钤陂L(zhǎng)春宮、建福宮、御花園各宮并長(zhǎng)街等處安設(shè)電燈，這次全面的電燈安裝工程至宣統(tǒng)三年底才大致完成。

1903年，天津成立了中外合資的電燈公司。1904年，北京也成立了京師華商電燈公司。以此為標(biāo)志，電燈開始由宮內(nèi)向?qū)m外發(fā)展。與此同時(shí)，電燈也逐漸傳入我國(guó)各大城市及少數(shù)中等城市。中國(guó)燈具發(fā)展史探索期以電為光源的燈具被稱為現(xiàn)代燈具。現(xiàn)代燈具的三大構(gòu)件為電光源、燈罩和管架。燈罩的作用是十分明顯的，它不僅能夠提高光量的利用率、保護(hù)光源和視力，而且作為一種裝飾品，創(chuàng)造著現(xiàn)代的審美情趣。盡管在19世紀(jì)末期，西方的電燈開始傳入中國(guó)，但是直到20世紀(jì)50年代以前，燈具的發(fā)展一直非常緩慢。在電燈引入初期，這種新型的照明工具只是用于列強(qiáng)的租界及清朝宮廷里，而當(dāng)時(shí)的燈泡全部是以昂貴的價(jià)格從國(guó)外購(gòu)買。

1929年，民族資本家自立創(chuàng)辦了第一家燈泡廠——上海華德燈泡廠，開辟了民族電光源工業(yè)的先河，成為中國(guó)現(xiàn)代照明史上的重要事件。這個(gè)時(shí)期的電光源工業(yè)，僅僅生產(chǎn)普通的白熾燈泡。即便是在中國(guó)電光源工業(yè)的發(fā)源地上海，20世紀(jì)20年代也無(wú)一家專業(yè)制造燈具的廠家。截至1949年，普通燈泡的生產(chǎn)企業(yè)共有8個(gè)，它們大多分布在上海、南京、沈陽(yáng)、重慶等地。全行業(yè)職工2000多人，技術(shù)人員10多人。1949年全國(guó)燈泡年產(chǎn)量為1252萬(wàn)只，生產(chǎn)設(shè)備和主要零配件幾乎全部依賴進(jìn)口。中國(guó)燈具發(fā)展史快速發(fā)展期新中國(guó)成立后，我國(guó)現(xiàn)代燈具業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的春天。20世紀(jì)50年代至60年代初期，是中國(guó)現(xiàn)代燈具發(fā)展的初期。在這一段時(shí)間里，一大批新型現(xiàn)代化建筑的建設(shè)和裝修向當(dāng)時(shí)的燈具行業(yè)提出了挑戰(zhàn)，并刺激著燈具業(yè)的發(fā)展。

1954年，上海建造“中蘇友好大廈”，配套燈具由上海3家燈具廠承制。經(jīng)過(guò)將近１年的努力，燈具企業(yè)制造出大型吊燈、壁燈、吸頂燈等各類燈具。這些燈具的出現(xiàn)，標(biāo)志著中國(guó)現(xiàn)代燈具工業(yè)已經(jīng)邁出了歷史性的一步。之后，在人民大會(huì)堂、釣魚臺(tái)國(guó)賓館等大型建筑的燈具承制過(guò)程中，國(guó)產(chǎn)燈具繼續(xù)得到發(fā)展，部分產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。至60年代初、中期，上海在全國(guó)首先形成一個(gè)獨(dú)立、完整、協(xié)作配套的燈具行業(yè)。直到1978年十一屆三中全會(huì)以后，中國(guó)燈具業(yè)才進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。1979年，上海率先成立專業(yè)的燈具公司。一年后，北京、天津、廣東、浙江、湖北、江蘇等地也先后建立了燈具公司。到1985年，全國(guó)已有160個(gè)生產(chǎn)照明燈具的專業(yè)廠。進(jìn)入20世紀(jì)90年代初期，消費(fèi)者對(duì)節(jié)能產(chǎn)品的大量需求，呼喚出一系列節(jié)能新產(chǎn)品，如小夜燈等。到了20世紀(jì)90年代中期，安全質(zhì)量成為消費(fèi)者共同關(guān)注的話題，于是一批企業(yè)創(chuàng)出自己的燈具燈飾品牌，目前中國(guó)已成為了燈飾消費(fèi)大國(guó)，年需求各類燈飾在5,000萬(wàn)臺(tái)以上。占據(jù)全國(guó)燈飾市場(chǎng)超過(guò)40%市場(chǎng)份額的中山古鎮(zhèn)。中國(guó)燈具10大品牌：飛利浦、歐普、雷士、松下、陽(yáng)光、TCL、亞明、華藝、（佛山）FSL、三雄極光。電光源的分類根據(jù)光的產(chǎn)生原理，電光源主要分為熱輻射光源、氣體放電光源以及場(chǎng)致發(fā)光燈（LED)三大類。場(chǎng)致發(fā)光燈LED燈熱輻射光源：是以鎢絲為輻射體，通電后使之達(dá)到白熾溫度，產(chǎn)生熱輻射發(fā)光。

氣體放電光源：在電場(chǎng)的作用下，載流子在氣體中產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)，從而使電流通過(guò)氣體媒質(zhì)時(shí)所發(fā)光的物理過(guò)程稱為“氣體放電”。利用氣體放電發(fā)光的原理制成的光源，稱作氣體放電光源。LED光源：LED發(fā)光二極管是一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，不同于白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈熒光粉發(fā)光的原理的是，它采用電場(chǎng)發(fā)光的原理。LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)（可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)），光效高（可達(dá)80%-90%），無(wú)輻射與低功耗,是一種非常有發(fā)展前景的節(jié)能型光源，其發(fā)光效率可達(dá)80%-90%。LED光源是國(guó)家倡導(dǎo)的綠色光源，具有廣闊的發(fā)展前景，尤其當(dāng)大功率的LED研制出來(lái)而成為照明光源時(shí)，它將大面積取代現(xiàn)有的白熾燈與節(jié)能燈而占領(lǐng)整個(gè)市場(chǎng)。一、白熾燈其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低，顯色性好，有高度的聚光性，便于光的再分配，使用方便，適于頻繁開關(guān)。缺點(diǎn)是光效低，使用壽命短，耐振性差。1、白熾（chi四聲）燈的工作原理與分類白熾燈是利用鎢絲通過(guò)電流時(shí)被加熱而發(fā)光的一種熱輻射光源。鎢絲會(huì)隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸蒸發(fā)變細(xì)，細(xì)到一定程度就會(huì)損壞。為了防止鎢絲氧化，抑制鎢絲蒸發(fā)，常在大功率白熾燈泡的玻璃殼中充入惰性氣體（氦、氖、氙），增加白熾燈的壽命。

白熾燈按其用途和使用場(chǎng)合分為普通白熾燈、裝飾燈、舞臺(tái)燈、照相燈、信號(hào)燈、指示燈；按定向發(fā)光性能分為聚光燈、反射燈；按玻璃殼特性分為磨砂燈、涂白燈、乳白燈、彩色燈；按是否充入氣體分為真空燈、充氣燈；按使用電壓高低分為市電燈、低壓燈、經(jīng)濟(jì)燈等，低壓燈額定電壓，經(jīng)濟(jì)燈電壓在。2、白熾燈的結(jié)構(gòu)幾種燈頭外形白熾燈是由燈頭、玻璃泡、支架、鎢絲及惰性氣體構(gòu)成。普通白熾燈結(jié)構(gòu)如圖2-6所示幾種白熾燈燈頭的外形見右圖。螺口式白熾燈（螺口E）插口式白熾燈（插口B）3、白熾燈的命名型號(hào)標(biāo)注由五部分組成。自左至右，第一部分為字母，由表示電光源名稱主要特征的三個(gè)以內(nèi)的漢語(yǔ)拼音字母組成；第二部分和第三部分一般為數(shù)字，主要表示光源的電參數(shù)；有些名稱、參數(shù)相同，但結(jié)構(gòu)形式不同的燈泡，則需增加第四部分和第五部分，由表示燈結(jié)構(gòu)特征的詞頭漢語(yǔ)拼音字母或有關(guān)數(shù)字組成。第四和第五部分作為補(bǔ)充部分，在生產(chǎn)或流通領(lǐng)域中使用時(shí)可靈活取舍。例如，PZ220-100-E27，PZ表示普通照明；

220表示額定工作電壓220V；100表示額定功率100W；E表示螺口式燈頭（B表示插口）；27表示燈頭直徑為27mm。4、普通白熾燈的技術(shù)參數(shù)乳白色蘑菇頭白熾燈內(nèi)涂白色白熾燈（2）光源的額定電壓指光源及其附件所組成的回路所需電源電壓的額定值，說(shuō)明光源（燈泡）只有在額定電壓下工作，才能獲得各種規(guī)定的特性。（3）光源的額定功率指光源自身消耗的功率，也指所設(shè)計(jì)的燈泡在額定電壓下工作時(shí)應(yīng)能輸出的功率。（4）光通量指燈泡在額定電壓下工作時(shí)，光源所輻射出的光通量是額定光通量。不同型號(hào)白熾燈的光通量隨著額定功率的增加而變大，但也會(huì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)而衰減(光衰）。4、普通白熾燈的技術(shù)參數(shù)（4）白熾燈的壽命光源壽命分為平均壽命、有效壽命和全壽命三種。平均壽命是指一組抽樣光源光通量降到50％時(shí)所經(jīng)過(guò)的小時(shí)數(shù)即為該組電光源的平均壽命；有效壽命指光源光通量衰減到初始值70%-80%時(shí)的壽命；全壽命是指光源從開始點(diǎn)亮到點(diǎn)不亮?xí)r的壽命。從表中可知，不同型號(hào)白熾燈的平均壽命都是1000h，有效壽命一般為700h。（5）色溫、顯色指數(shù)白熾燈的色溫較低，一般為2400-2950k，但顯色性較高，顯色指數(shù)Ra高達(dá)95-99。白熾燈是目前應(yīng)用最廣泛的光源之一（曾經(jīng)），它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，顯色性好，使用方便，調(diào)光性能好，無(wú)頻閃現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，適用于日常生活、工礦企業(yè)、劇場(chǎng)、賓館、商店等場(chǎng)所的照明。但普通照明燈泡的發(fā)光效率很低，通常為7.3-18.6lm/W左右，普通白熾燈壽命為1000h。裝飾白熾燈利用玻璃殼的外形和色彩的不同，起到一定的照明和裝飾作用。反射型燈泡在玻璃殼內(nèi)壁上涂有部分反射層，能使光線定向反射。反射型白熾燈適用于燈光廣告、櫥窗、展覽館等需要集中光線的場(chǎng)合。5、白熾燈的特點(diǎn)及應(yīng)用二、鹵鎢燈鹵鎢燈外形及分類（a）普通照明管形鹵鎢燈；（b）緊湊型雙端鹵鎢燈；（c）單端鹵鎢燈；（d）PAR型鹵鎢燈；（e）介質(zhì)膜冷反光鹵鎢燈利用鹵鎢循環(huán)的原理，在白熾燈中充入微量的鹵化物，白熾燈燈絲蒸發(fā)出來(lái)的鎢和鹵元素結(jié)合，生成的鹵化鎢分子擴(kuò)散到燈絲上重新分解，使鎢又回到燈絲上，從而既提高了燈的光效又延長(zhǎng)了使用壽命。管型鹵鎢燈柱形鹵鎢燈帶反射器的組合式緊湊型鹵鎢燈（冷光杯）1、鹵鎢燈的技術(shù)參數(shù)

從鹵鎢燈的技術(shù)參數(shù)表中可知，鹵鎢燈具有比白熾燈功率更大，光通量更高的特點(diǎn)。它的色溫最低在2800K，最高在3200K，屬低色暖光源。與白熾燈相比，色溫略高一些，因此比白熾燈光色更白，色調(diào)更冷。鹵鎢燈的顯色指數(shù)Ra=100，所以顯色性很好，也略高于白熾燈（Ra95）。鹵鎢燈的命名管型鹵鎢燈命名柱形鹵鎢燈命名2、鹵鎢燈的特點(diǎn)及應(yīng)用

通過(guò)本節(jié)的技術(shù)參數(shù)表與白熾燈進(jìn)行分析比較?？傮w上說(shuō)，鹵鎢燈與白熾燈相比具有體積小，輸出功率大，光通量穩(wěn)定，光色好，光效高和壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。特別是其發(fā)光效率比普通白熾燈高出許多倍。另外，由于鹵鎢燈工作時(shí)采用鹵鎢循環(huán)原理，較好地抑制了鎢的蒸發(fā)，從而防止鹵鎢燈泡的發(fā)黑，使得鹵鎢燈在壽命期內(nèi)的光維持率基本維持在100%。在色表和顯色性方面與普通白熾燈相比，其光色更白一些，色調(diào)更冷一些，但顯色性較好。鹵鎢燈的缺點(diǎn)是對(duì)電壓波動(dòng)比較敏感，耐振性較差?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，鹵鎢燈目前在各個(gè)照明領(lǐng)域中都具有廣泛的應(yīng)用，尤其被廣泛應(yīng)用在大面積照明與定向投影照明場(chǎng)所，如建筑工地施工照明、展廳、廣場(chǎng)、舞臺(tái)、影視照明和商店櫥窗照明及較大區(qū)域的泛光照明等。三、熒光燈熒光燈的結(jié)構(gòu)熒光燈的啟動(dòng)電路熒光燈是低壓汞蒸氣放電燈，其大部分光由放電產(chǎn)生的紫外線激活管壁上的熒光粉涂層發(fā)射出來(lái)熒光燈要與鎮(zhèn)流器（或稱穩(wěn)壓器）一起使用。熒光燈的優(yōu)點(diǎn)是光效高，壽命長(zhǎng)，顯色性好；但需要附件多，不宜用于需要頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合。啟動(dòng)器鎮(zhèn)流器直管型熒光燈（日光燈）緊湊型熒光燈，又稱節(jié)能燈，是指將熒光燈與鎮(zhèn)流器（穩(wěn)定器）組合成一個(gè)整體的照明設(shè)備熒光燈的分類熒光燈按其形狀不同可分為直管型和緊湊型熒光燈；按電源加電端分為單端熒光燈和雙端熒光燈；按起動(dòng)方式分為預(yù)熱起動(dòng)、快速起動(dòng)和瞬時(shí)起動(dòng)等類型。環(huán)形熒光燈雙D雙U多U單端熒光燈關(guān)于直管型熒光燈管徑單位我們知道燈管按照管徑來(lái)分可以分為T5、T8、T10、T12;這些燈管的管徑分別為16mm、26mm、34.1mm、40.5mm;其中T是什么意思？答：t就是1/8英寸每英寸時(shí)25.4mm

t4也就是12.7mm

t5就是15.87mm1、熒光燈管，管徑越細(xì)，光效越高，節(jié)電效果越好。2、熒光燈管，管徑越細(xì)，啟輝點(diǎn)燃電壓越高，對(duì)鎮(zhèn)流器技術(shù)性能要求越高。1、熒光燈的命名其中，RR表示日光色（6500K）；RZ

表示中性白色(5000K）；RL

表示冷白色（4000K）；RB

表示白色（3500K）；RN表示暖白色（3000K）；RD

表示白熾燈色（2700K）；YZ表示普通直管型；YK表示快速起動(dòng)型；YS

表示瞬時(shí)起動(dòng)型；G:表示高頻熒光燈。例如：YZ36RR26表示管徑26mm，功率36W的日光色普通直管形熒光燈；YK20RN32表示管徑32mm，功率20W的暖白色快速起動(dòng)熒光燈。2、熒光燈的特點(diǎn)及應(yīng)用從書中各表中可知，熒光燈的色溫范圍基本在2700-6750K，因此色調(diào)范圍較廣，包括RR（日光色）、RZ（中性白色）、RL（冷白色）、RB（白色）、RN（暖白色）、RD（白熾燈色）。從顯色性來(lái)看，從51到大于80不等。熒光燈具有發(fā)光效率高，顯色性較好，壽命長(zhǎng)，眩光影響小，光譜接近日光等特點(diǎn)，廣泛用于家庭、學(xué)校、研究所、工業(yè)、商業(yè)、辦公室、控制室、設(shè)計(jì)室、醫(yī)院、圖書館等處的照明。近年推出的直管t5型熒光燈，較t8、t12型熒光燈光效高，省材料，更具有環(huán)保、節(jié)能效果。環(huán)形熒光燈具有光源集中，照度均勻及造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，可用于民用建筑家庭居室照明。緊湊型節(jié)能熒光燈是20世紀(jì)80年代起國(guó)際上流行的最新節(jié)能產(chǎn)品。該燈采用三基色熒光粉，集中了白熾燈和熒光燈的優(yōu)點(diǎn)，具有光效高，耗能低，壽命長(zhǎng)，顯色性好，使用方便等特點(diǎn)。它與各種類型的燈具配套，可制成造型新穎別致的臺(tái)燈、壁燈、吊燈、吸頂燈和裝飾燈，適用于家庭、賓館、辦公室等照明之用。熒光燈的缺點(diǎn)是功率因數(shù)低，發(fā)光效率與電源電壓、頻率及環(huán)境溫度有關(guān)，有頻閃效應(yīng)，附件多，噪聲大，不宜頻繁開、關(guān)。鈉燈是利用鈉蒸氣放電發(fā)光的光源，按鈉蒸氣工作壓力的高低分為高壓鈉燈和低壓鈉燈兩大類。低壓鈉燈發(fā)出的是單色黃光，各種有色物體進(jìn)入低壓鈉燈照明的燈光下都會(huì)變色，照到人臉，人臉便會(huì)變成灰黃色。高壓鈉燈的光色比低壓鈉燈好，觀看各種有色物體的顏色比較自然。四、鈉燈低壓鈉燈高壓鈉燈高壓鈉燈1、高壓氣體放電燈（HID燈）——高壓鈉燈

高壓鈉燈的光效高，壽命長(zhǎng)，約12000h（現(xiàn)可達(dá)24000h），顯色性較好（高顯可大于70），透霧性強(qiáng)，耐振動(dòng)，耐雨雪，因此它廣泛用于室內(nèi)照明、街道照明、公路照明及廣場(chǎng)照明等；但其啟動(dòng)時(shí)間（2-10min）與再啟動(dòng)時(shí)間（10幾min）較長(zhǎng)，對(duì)電壓波動(dòng)也較敏感。四、鈉燈高強(qiáng)度氣體放電燈（HID燈）根據(jù)放電管內(nèi)充入蒸氣的成分不同，高強(qiáng)度氣體放電燈可分為高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈（金鹵燈）。

HID燈光效高，壽命長(zhǎng)，耐振動(dòng)，能用于室內(nèi)空間很高的建筑物，能用于自然條件較差的室外場(chǎng)所；但顯色性差，啟動(dòng)與再啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)電壓要求較高，也不宜頻繁啟動(dòng)。HID燈的結(jié)構(gòu)(a)熒光高壓汞燈；(b)金屬鹵化物燈；(c)高壓鈉燈l-燈頭；2-啟動(dòng)電阻；3-啟動(dòng)電極；4-主電極；5-放電管；6-金屬支架；7-消氣劑；8-輔助電極；9-外玻殼(內(nèi)涂熒光粉)；10-保溫膜高壓鈉燈的特點(diǎn)及應(yīng)用從書中參數(shù)表中可知，高壓鈉燈的光效高，光通量大，可從2250-130000K，平均壽命（大于15000h）遠(yuǎn)大于熒光燈，但是色溫較低，且顯色性較差。