照明的基础知识2

照明的基础知识2----------照明电光源将电能转换为光能,从而获得光通量的设备、器具则称为照明电光源。十九世界爱迪生发明了白炽灯，开始了电光照明的新纪元。一、电光源的分类电光源按其发光原理主要可分为两大类：热辐射光源(即固体电光源)和气体放电光源。1、固体热辐射光源利用电流将金属或陶瓷之类的物体加热到白炽程度而产生发光的光源，白炽灯和LED灯属于此类。2、气体放电光源在电场作用下，电流通过电离的气体而发射光的光源。按放电形式可分弧光放电灯和辉光放电灯。目前最常用的灯有白炽灯、LED灯、荧光灯、高压钠灯、金卤灯、霓虹灯等。白炽灯光效低、寿命短、显色性高，价格便宜，多用于家庭。LED灯可做成矩阵排列、图形，光效提高，寿命长，较贵，一般用于交通指挥灯、路标字幕、广告排……等。要配备专用电源才能工作。高压钠灯光效高，寿命较长，显色性差，功率可高达1000W以上，适用路灯或广场用灯，需配备启动器件或专用电路才能工作。金卤灯光效高，寿命较长，显色性好，功率可由70W至1000W，适用于路灯、广场用灯，需配备启动器件才能工作。霓虹灯做成彩色条管，可拼成文字、广告图形美化城市，需配备专用电路才能工作。高频无极灯寿命特长，光效高，显色性好，环保无公害，是21世纪最优秀的电光源，目前电功率有待提升，价格有待降低。它应用范围广泛，需配备专用电子镇流器。注：1.低气压灯放电时，灯内气压约为1%大气压,例如荧光灯。2.高气压灯放电时灯内气压为几个至数十个大气压，例如高压钠灯、金卤灯、高压氙灯、镝灯…等。二、电光源的特性以下参数用来表征电光源的特性。额定电压和额定电流:指电光源按预定要求工作所需要的电压和电流。偏离额定值工作会影响电光源的效能和寿命。额定功率：指电光源工作在额定电压和额定电流时所消耗的有功功率。表达式：P=VIcosα式中P—额定功率（W）；V—额定电压（V）；α—额定功率因数。额定光通量：指电光源在额定工作条件下发出的光通量，单位为流明（Lm）；发光效率：指电光源每消耗1W电功率所发出的光通量，单位为Lm/W；消耗的电功率是从市电输入端测量的，称系统光效；光衰：电光源在额定工作条件下，随着使用时间的延长，额定光通量和光效都会逐渐降低。衰减系数可用下式表示：DF=ФEФF100%(额定功率不变条件下)式中ФF电光源的初始光通量；ФE电光源使用一定时间后的光通量。或DF=DfeDFƒ100%式中DFƒ—电光源的初始光效；DFe—电光源使用一定时间后的光效。寿命：必须指出的是灯寿命的要领阐明仍悬而未决，某些制造厂考虑灯和灯具的衰退，另一些制造厂则定义为“一批试验灯中有50%存活的时间。”而参阅藉凤荣等人编写的材料，电光源的寿命有全寿命、有效寿命、平均寿命三种。全寿命——电光源直到完全不能使用为止的全部时间；有效寿命——电光源的发光效率下降到初始值的70%时的使用时间；平均寿命——指每批抽样调试品有效寿命的平均值。此处认同“平均寿命”的提法比较合理。色温：黑体被加热到不同温度时，人眼所看到黑体所呈现出的不同颜色，以此表达一个光源的光色，称为光源的色温。色温以绝对温标K为单位。相关色温：荧光灯等电光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度所发射的光的颜色最接近时，黑体的这个温度就称为该电光源的相关色温。表（1）常用电光源的色温电光源名称色温（K）电光源名称色温（K）白炽灯2800～2900荧光高压汞灯5500卤钨灯3000～3200高压钠灯2000～2400日光色荧光灯4500～6500金卤灯（卤化锡）5000白光色荧光灯3000～4500金卤灯（钠铟铊）5000～5600暖色荧光灯2700～2900镝灯5500～6000氙灯5500～6000高频无极灯2700～6500色温与感觉：大于5000K为冷色；3300～5000K为中间；小于3300K为暖色。显色性：指在光源照明下，与具有相同或相近色温的黑体或日光的照明相比，各种颜色在视觉上的失真程度。显色指数以Ra表示。表（2）常用电光源的显色指光源的色温与显色性之间没有必然的联系，具有不同光谱能量分布的光源可能有相同的色温，但显色性却可能差别很大。对一种电光源特性优劣的评价必须全面、综合考虑，不能只突出单项指标，光效、寿命、显色性、色温、光衰等基本指标都要同时顾及。电光源名称显色指数OK电光源名称显色指数OK白炽灯97荧光高压汞灯22～51卤钨灯80～94高压钠灯20～30日光色荧光灯75～85钠铟铊60～65白光色荧光灯80～90卤化锡灯93氙灯95～97高频无极灯80三、频闪效应与光污染时下人们对光污染的讨伐呼声越来越大，而光污染的主要来源正是电光源的频闪效应。普通电光源都利用工频交流电供电，工频频率为50Hz/60Hz,以荧光灯为例。荧光灯在用交流电源工作时，灯管两端电压的极性不断改变；当电流过零时的瞬间发出的光通量也为零。电光源光通量强弱的周期性变化，与供电频率（50Hz/60Hz）相同，简称为频闪。由于人眼的视觉暂留现象和荧光粉的余辉作用，人们感受不到这种强弱变化的波动。定义：电光源的光通量Ф随交流电源电压相位周期性变化而变化，且使人眼产生视觉疲劳或视觉错误的现象称为频闪效应，通常用波动深度δ来度量：δ=Φmax-ΦminΦmax+Φmin×100%式中Φmax—光通量最大值Φmin—光通量最小值各类电光源光通量波动深度比较光源种类工作频率Hz波动深度%白炽灯505～15钠灯、金卤灯5080～130荧光汞灯5065电感式荧光灯5055电子荧光灯40～50K15～10高频无极灯250K≈0频闪除引起人的疲劳、头昏眼花等不适外，在工场工作环境中，当被照物体处于转动状态，且转动速度刚好是电源频率的整数倍时，则转动物体（例为机床加工件）看上去好像没有转动一样。这种错觉容易造成事故的发生。特别要指出的是近十多年来青少年近视眼的比例越来越高。这一令人担忧的趋势虽不能全部归罪于灯下做作业的光污染，但从统计规律看来，它的确与长期浸染在电光源下的频闪效应直接相关。在点蜡烛和煤油灯的时代，书生们近视的比例就远没有当今那么高。照说太阳光自然而柔和，不存在“频闪”。早晨与黄昏的太阳的确十分柔顺舒适，但在上午11时至下午4时这段时间，太阳光也会表现出强烈的“频闪”。科研人员曾用光电科学仪器对太阳光进行测试，证明从太阳光感测出来的随机频率约为0至数KHz,有时肉眼可以感受到太阳光“频闪”的跳动，所以在太阳光下干活或读书，也会感到容易疲劳和不适。