照明基础知识
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：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380~780nm（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10-16~105m的区域。可见光谱辐射能的波长在380x10-9~10-9m（即380~780nm）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
波长380 450 490 560 590 630 780nm
紫外线波谱的波长在100~380nm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780nm~1mm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、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
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：
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 80 光源一般显色指数类别 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Ra>90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（Ra<60）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。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12~17lm/W），色温较低一般为2400~2900K，但显色性较高，显色指数Ra高达99~100。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18~21lm/W），色温较低一般为2700~3300K，显色性较高，显色指数Ra高达99~100。 （一）卤钨灯的结构 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100~2000W，灯管的直径为8~10mm，长80~330mm。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、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2800~3200K之间，与普通白炽灯相比，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253.7 nm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%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，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 18 2705 2950 3400 4000 6300 85 1350 600 15000 36 2700 2950 3400 6300 85 3350 1200 15000 58 2700 2900 3400 6300 85 5200 1500 15000 T5 三基色18 2700 3000 4000 5000 6500 95~98 1000 604 36 2700 3000 4000 5000 6500 95~98 95~98 95~98 95~98 95~98 2300 1213．6 58 2700 3000 4000 5000 6500 95~98 95~98 95~98 95~98 95~98 3700 1514．2 环形 22 32 2700~6400 2700~6400 80 1050 1750 5000~7000 6．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32~53Lm/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 70 150 3000 4200 3000 4200 75 81 80 85 G12 76 76 88 任意 5200 12000 115000 6000 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 70 150 250 1000 1500 2000 3000 3500 4200 3000 3500 4200 3000 4000 5200 5200 5200 75 70 72 75 70 72 80 65 R75 Fc2 R75 特殊 114 132 163 256 311 水平±45° 水平 水平 水平 6000 1300 12000 12000 20000 20000 80000 120000 200000 6000 石英金卤PAR（窄光束）灯 1000 4000 80 G38 175 任意26000 3500 三、高压钠灯的光电特征 高压钠灯是20世纪60年代初研制成功的一种高强气体放电光源，它在高强气体放电光源中的光效最高，因为589.0nm和589.6nm的钠为光谱位于人眼灵敏度最高的 区域，所以交效可达100~120Lm/W，而寿命最长可达18000~24000h，但它的色温偏低，一般为1600~2100K，显色指数也低，一般显色指数Ra为16~29，因此，限制了它的使用。 1．高压钠灯的发光原理 高压钠灯启动时，附件和镇流器产生3KV的脉冲电压将钠灯点亮，开始时通过氙气和汞进行放电，随着放电管内温度的上升，氙气和汞放电向高压钠蒸气放电转移，钠蒸气气压升高，钠的共振辐射线加宽，光色改善，约5min左右趋于稳定，在稳定工作时可发出一种金白色的光。当工作电流、工作电压均稳定在额定值时，启动过程结束。 2．高压钠灯的基本功能 高压钠灯工作蒸气压为26。67kPa，光色为金黄色，色温为2100K，显色指数为Ra=30，故显色性较差，但发光效率比较高。国产高压钠灯的光效可达70~130lm/W。高压钠灯的特点是光效接近低压钠灯，光色优于低压钠灯，体积小、功率高、紫外线辐射少、寿命长，属于节能型电光源，但光色偏黄、透雾性能好。 3．高压钠灯的应用 由于高压钠灯的发光效率高、寿命长、透雾性好，所以被广泛用于高大厂房、车站、广场、体育馆，特别是城市道路等处照明。常用高压钠灯 高压钠灯在使用时应注意的问题：电源电压波动对对的正常工作影响较大，电压升高易引起灯的自行熄灭；电压降低则光通量减少，光色变坏；灯的再启动时间较长，一般在10~20min以内，故不能作应急照明或其它需要迅速点亮的场所；高压钠灯不宜用于频繁开启和关闭的地方，否则会影响使用寿命。 照明的一些相关基础知识简单介绍 发布时间: 2009-5-7 18:32:02 文章来源:() 1、光（light）光的本质是电磁波,是整个电磁波谱中极小范围的一部分光是能量的一种形态；光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。 1、光（light） 光的本质是电磁波,是整个电磁波谱中极小范围的一部分光是能量的一种形态； 光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。温度远远高于50Hz工作时的温度，从而产生更高色温的白色色表和更好的显色性。 2、光通量（光束）Φ(luminousflux) 光源发射并被人的眼睛接收的能量之和即为光通量。 一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。 例如：一只40W的普通白炽灯的光通量为350---470lm，而一只40W的普通直管形荧光灯的光通量为2800lm左右，为白炽灯的6--8倍。 3、照度(illuminance) 单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量为1（1m），则照度为1（1x）。单位：勒克斯（1x）。 1勒克斯（1x）相当于被照面上光通量为1流明（1m）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约50001x，冬天晴天时地面照度约为20001x，晴朗的月夜地面照度约0.21x。 4、亮度（luminance） 光源在某一方向上的亮度是光源在该方向上的单位投影面积、单位立体角中发射的光通量。 如果我们把每一物体都视为光源的话，那么亮度就是描述光源光亮的程度，而照度正好是把每一物体都作为被照物体，用一块木板来举例说明，当一定光束照到木板时我们讲木板有多少照度，然后木板将多少光束反射到人眼，就称为木板的多少亮度，那么有如下式子：亮度等于照度乘以反射率。 在同一房间同一位置一块白布和一块黑布的照度是相同的，而亮度是不同的。 5、光效（luminousefficacyoflightsource） 光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。 单位：流明/瓦（lm/W） 第一章照明基本知识 § 1-1、概述 1-1、照明的意义：什么是照明？单纯的光源并不等于照明，照明是能给周围各种对象以适宜的光分布，通过视觉达到以下两方面的要求。 1）易正确识别人们所欲知的对象。 2）易确切了解人们所处的周围的状况。 照明大致可分为：以功能为主的明视照明和以舒适感为主的气氛照明。作为照明的目的，明视固然重要，而舒适感、高兴、心情舒畅也是非常重要的。前者和视觉工作对象关系密切而后者与环境关系大。 从照明的属性看，可分为生理照明和心理照明。当然，属于何种照明，不能简单决定，而是要看各种照明所给的比重大小，照明对象和照明技术的关系列于表一照明对象与照明技术关系（表一） 1-2．对照明技术的要求： 综合以上的叙述，可见对照明技术有如下四方面的要求 1）满足照明质量的要求（照度、均匀度、防眩光、显色性等） 2）实用，灵活 3）节约用电，安全可靠 4）便于维护和保养 1-3．简述照明发展史 远古时期，人类祖先发现了火，这完全是生理照明的需求，以便于生存，取暖直至狩猎煮食、打仗，于是火就成为社会发展的一个重要因素，直至十八世纪前，煤油和气灯是电灯发明以前的主要照明。近、现代照明是从电能的被发现和利用开始的。从此照明工程学也随之诞生。 照明的发展是随着光源的发展而发展的，人们首先发明白炽灯，在白炽灯基础上研制成卤钨灯。随着荧光灯的发明，标志着电致发光的出现，作为低压放电灯在 荧光灯之后又研制出低压钠灯及氖灯，高压放电灯最先研制出来的是汞灯，随之面市的是高压钠灯，金卤灯、氙灯、镝灯…… 作为光源的新品种场致发光也在20世纪后期研制出来，这就是发光二极管，LED的大功率已进入实用阶段。 1-4．照明的组成 1、光源的实用分类白炽灯 ----热幅射——白炽发光— 卤钨灯 汞灯 金卤灯 高压放电灯高压钠灯 氙灯 光源---电致发光荧光灯 低压放电灯 低压钠灯 --- 场致发光————LED ---激光发光———激光 2、灯具：从光束角来分有窄光束，中光束和宽光束 从反射器的进步是从搪瓷，高纯铝氧化到玻璃镀膜直到现在的棱形玻璃以增加局部的漫反射和折射而减少眩光增加均匀度。 3、电器：镇流器有电感式（L）型，漏磁式（CWA）型和电子镇流器三种 4、照明系统工程：主要包括照明设计和灯具设计两大部分 § 1-2基本照明术语 2-1、光的本质 光是什么，光是一种电磁波，是一种幅射。作为幅射，我们可以将光看成是直线传播，作为电磁波，我们可以将光看成是一种波动传播，当波长在380~760nm 范围内，我们人眼的视觉神经就会对此种波长的电磁波产生反应，并将信号传递到大脑，就是我们称之为光的感觉。 如下图所示： 1、实际上的照明设计涉及到整个建筑及其空间，包括如何使建筑和空间由于照明而增添美感，如何使人们受到感动的效果，照明设计早已超过了照明灯具的范围。 2、美国是最早把照明设计师作为一种职业（20世纪40年代），日本（20世纪70年代）。 3、理查德.凯利，美国著名的照明设计家（照明设计之父）。主要作品：得克萨斯州福特沃思的金贝尔艺术博物馆（采用自然采光和人工照明设计的调和）；纽约西格雷姆大厦的入口大厅的毕加索壁画的整个墙壁的照明设计； 4、理查德.凯利的创造快乐舒适的照明技术：（1）。整体空间完全覆盖温馨祥和氛围的环境照明；（2）。使照明对象更加清晰明了的高亮度照明；（3）。闪烁辉煌的，让人具有娱乐心情的照明。 5、照明设计不光要熟知光源和照明灯具，还要深入考虑到要照明的空间、照明对象的性质（建筑设计、建筑、以及室内外的材料、颜色、做工等）与人们的视觉心理、生理特征的诸多因数。 第一章光、黑暗与照明 1、光不单是人类视觉可感知的光，还包括人类视觉感知不到的红外线和紫外线光等。我们把这些光统称为电磁波，波长的范围不同决定了各种不同波长光的性质。 2、与可视光线波长域相邻接，且比可视光线波长短的波长域是紫外线，同样，比可视光线波长长的波长域就是红外线。红外线主要有热效应；紫外线根据不同的波长，可以产生日照杀菌和荧光体发光作用。 3、减少无意义的照明，突出强调一部分，提高环境气氛和能见度以突出整体照明效果。认识阴影和黑暗。 4、照明手法和方式随着光源的种类的不同而变化。建筑物和照明灯具上所使用的不同材料，可以反射、透射、折射光源所发出的光辉，从而大大改变光源放射出来的光的性质。 5、透射材料中，有半透明的灯笼纸、糊窗纸、薄片大理石、半透明塑料、半透明玻璃、蜡石等。透射材料主要用于照明灯具上。由于生产地和加工工艺的不同，以及使用不同的光源，可以得到独特的光源。白炽灯和荧光灯的一次光源，由于反射和透射使被照射物的表面也可成为光源，这就是所谓的二次光源。 6、高亮光，是指聚光灯等使被照明对象反射，比周围更加突出明亮，视觉效果更佳；光墙，墙壁表面光洁如洗，得到明亮且均匀光照射的照明方式（对于用大理石和花岗岩磨成的光滑墙壁，用具有一定发光角度的光墙能得到没有眩光且平滑沉稳的虹彩反射光；而在相同的墙壁上，如果用离开墙壁一定距离的照明灯具对墙壁强行照射，灯具就会映入墙壁，得到的是冰冷生硬的耀眼反射光）。 照明设计基础课程 自我介绍，以及对课程的简单介绍，认识同学。 照明的基本概念 在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连，他建造了第一座发电机原型，其中包括了在磁场中迥转的铜盘，此发电机产生了电力。在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。但是，法拉第的发电机终于改变了一切。电产生后就由爱迪生发明了灯泡，从此就产生照明的概念和设计。 照明就是合理运用光线以达到满意视觉效果的一种方法技术。照明分天然照明和人工照明，我们讲主要是人工照明。人工照明又分功能照明和装饰照明艺术照明。 电气照明是一门综合性科学，不仅需要利用光学电学技术，也涉及到建筑装饰生理心理美学等各方面，直接关系到人们身心健康和工作效率。 1光的概念， 光的本质是电磁波,是整个电磁波谱中极小范围的一部分光是能量的一种形态；光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。温度远远高于50Hz 工作时的温度，从而产生更高色温的白色色表和更好的显色性。 在中学的物理课中我们可能做过棱镜的试验，白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱，颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这就是可见光谱。其中人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系，大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。这是色度学的最基本原理，即三基色原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。红绿蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛。红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。 红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色 黄色、青色、品红都是由两种及色相混合而成，所以它们又称相加二次色。另外： 红色+青色=白色 绿色+品红=白色 蓝色+黄色=白色 所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。由于每个人的眼睛对于相同的单色的感受有不同，所以，如果我们用相同强度的三基色混合时，假设得到白光的强度为100%，这时候人的主观感受是，绿光最亮，红光次之，蓝光最弱。 除了相加混色法之外还有相减混色法。在白光照射下，青色颜料能吸收红色而反射 照明基础知识 一、前言 电光源自19世纪80年代发明以来，至今已有100多年的历史。人类社会的发展，科学技术的进步，使电光源技术获得了突飞猛进的发展，配合各种光源的使用，产生了造型多姿多彩，风格各异的灯具，为照明设计提供了广阔的发挥空间。今天的人工照明己不是单一的灯光，而是多种电器照明媒体与环境装饰紧密结合，形成了一门电气装饰综合艺术。 近年来，装饰与艺术照明在建筑中的美化作用与日俱增，灯光不仅为人们的工作、学习和生活提供良好的视觉条件，体现出一定的风格，增加建筑艺术的美感，使环境空间更加符合人们的心理和生理上的需求，从而得到美的享受和心理平衡。 现代建筑物不仅注重室内空间的构成要素，更为重视的是电气对室内空间环境的美学效果及由此对人们所产生的心理 效应。因此一切居住、娱乐、社交场所的照明设计的首要任务是艺术主题和视觉的舒适性，电光源的迅速发展，使现代设计不但能提供良好的光照条件，而且在此基础上可利用光的表现力对室内空间进行艺术加工，从而共同创造现代生活的文明。 不同的国家，不同的人们在不同的时期，由于生活习惯、经 济文化和环境的差异，人们对照明的要求是不同的，产生了不同的照明设计风格和手法。所以照明设计同时要考虑上述情况，再结合当时的光源、灯具以及使用环境等因素考虑。 二、光 1、光的知识 光是以电磁波的形式传播的，光源是能被人们的眼睛所感受到的电磁波，其波长范围380ｎｍ－780ｎｍ（ｎｍ：纳米，长度单位1ｎｍ＝10-9ｍ），长于780ｎｍ的为红外线、无线电等，短于380ｎｍ的为紫外线、X射线、宇宙射线等。可见光部分又分为解成红光、黄光、橙光、绿光、青光、蓝光、紫光等七种基本单色光。 光和其它所有的电磁辐射一样，在真空中以每秒30万千米的速度沿直线传播。当光通过某种物质时如水或空气，其传播速度会减慢。光在真空中的速度和在媒质中的速度比值称为该媒质的折射率，在折射率不同的两种媒质的界面上，入射光线产生折射与发射现象。另外光在传播过程中还会产生散射，漫反射、漫透射现象等等。2、光的度量单位：（1）光通量：光源单位时间内发出的光量称为光通量，符号为φ，单位是流明（Lｍ）。光通量与能量辐射的关系为φ＝∫780380㎞φe•入VI入 •d入 式中：Km最大光谱光效能，是常数（683Lm/w） 室内照明设计基础知识 光照的作用，对人的视觉功能极为重要。没有光就看不到一切，这是一般的常识。就室内环境设计面言，光照不仅能满足人的视觉功能的需要，而且是美化环境必不可少的物质条件。下面给大家介绍室内照明设计基础知识，欢迎阅读! 光的种类 光照可以构成空间，并能起到改变空间、美化空间的作用。它 直接影响物体的视觉大小、形状、质感和色彩，以至直接影响到环境的艺术效果。 照明用光随灯具品种和造型不同，产生不同的光照效果。所产 生的光线，可分为直射光、反射光和漫射光三种。 1.直射光 是光源直接照射到工作面上的光，直射光的照度高，电能消耗少，为了避免光线直射人眼产生眩光，通常需用灯罩相配合，把光集中照射到工作面上，其中直接照明有广照型、中照型和深照型三种。 2.反射光 反射光是利用光亮的镀银反射罩作定向照明，使光线受下部不 透明或半透明的灯罩的阻挡，光线的全部或一部分反射到天棚和墙面，然后再向下反射到工作面。这类光线柔和，视觉舒适，不易产生眩光。 3.漫射光 漫射光是利用磨砂玻璃罩、乳白灯罩，或特制的格栅，使光线形成多方向的漫射，或者是由直射光、反射光混合的光线。漫射光的光质柔和，而且艺术效果颇佳。 在室内照明中，上述三种光线有不同的用处，由于它们之间不同比例的配合就产生了多种照明方式。 照明方式 根据光通量的空间分布状况，照明方式可分为以下五种： 1.直接照明 光线通过灯具射出，其中90%—100%的光通量到达假定的工作面上，这种照明方式为直接照明。次种照明方式具有强烈的明暗对比，并能造成有趣生动的光影效果，可突出工作面在整个环境中的主导地位，但是由于亮度较高，应防止眩光的产生。 2.半直接照明 半直接照明方式是半透明材料制成的灯罩罩住灯泡上部，60%—90%以上的光线使之集中射向工作面，10%—40%被罩光线又经半透明灯罩扩散而向上漫射，其光线比较柔和。这种灯具常用于较低的房间的一般照明。由于漫射光线能照亮平顶，使房间顶部高度增加，因而能产生较高的空间感。 3.间接照明 间接照明方式是将光源遮蔽而产生的间接光的照明方式，其中90%—100%的光通量通过天棚或墙面反射作用于工作面，10%以下的光线则直接照射工作面。通常有两种处理方法，一是将不透明的灯罩装 灯具照明的基础知识 螺旋式灯座代号，字母E表示爱迪生螺纹的螺旋灯座，“E”后的数字表示灯座螺纹外径的整数值..螺旋灯座与灯头配合的螺纹，应符合GB1005-67《灯头和灯座用螺纹》的规定。 常用的灯泡螺纹代号就是E27，灯头大径26.15~26.45，灯头小径23.96~24.26.灯口大径26.55~26.85，灯口小径24.36~24.66 浅谈G24、GX24、GY24 灯座 摘要本文谨 对G24、GX24、GY24 灯座型号如何识别，以及结合G24、GX24、GY24灯座与G24、GX24、GY24 单端荧光灯的配用性做了一些初步分析和探讨。因为在灯具中此类荧光灯座的正确选用将直接关系到消费者在换灯管时的安全性和使用功能，并且还关系到灯具产品的合格性，所以各CCC 认证机构、CCC 检测机构和生产企业应该对此问题引起充分关注。 关键词 G24、GX24、GY24 灯座插脚限位 改革开放20 多年来，我国经济发展取得了举世瞩目的伟大成就，但资源消费量急剧增加，能源供应和环境保护的压力越来越大。加快建设资源节约型和环境良好型社会，实现经济增长方式的根本性转变，是我国今后经济社会发展应着力解决的重大问题。发展绿色照明是保障我国国民经济稳定快速发展的一项重要举措，随着紧凑型节能荧光灯在生活中的运用越来越普遍，它光线舒适、显色性佳、节省电能、外形美观。与白炽灯相比有三大优点：耗电量大大减少，寿命大大延长，体积小，几乎可以代替所有的普通灯泡。至于经济方面，紧凑型节能荧光灯比普通灯泡寿命长6-8 倍。同等亮度的光线，紧凑型节能荧光灯可省电80%。 因此，每一个节能灯都能替消费者节省高达数倍的使用成本。类似单端两针式、四针式G24、GX24、GY24 灯头的荧光灯的品种越来越丰富，功率范围也不断地扩大（10W-70W），对应的G24、GX24、GY24 单端荧光灯座形式也跟着多样化用以满足各种单端荧光灯产品的需要。现在G24、GX24、GY24 灯座的型号大致可分为以下几种，如下图1 图1 G24 灯座型号 在G24、GX24、GY24 命名中，G 表示两个或两个以上的凸出触点，即插脚式。大写字母X，Y 字母的组合加在灯头基本符号G 之后表示这种灯头在电器或机械要求方面是不能（或不完全能）互换的，也是插针方位及外壳形状的区别。连带字符（-）加数字构成，该部分表示对互换性来说是十分重要的附加部件， 什么是明度？ 定义为：在同样照明条件下，依据某表面表观可等同为白色或高透射比的表面的视亮度来判断的某一表面的视亮度，称该表面的明度。明度表示彩色光的高度越高，人眼就感觉越亮，即有较高的明度。 什么是视高度？ 定义为：人眼知觉一个区域（对象）所发射光的多寡的视觉属性。 视亮度的知觉受到同时对比（由于相邻物体的影响而修改视亮度的知觉）的影响。在判断颜色时，脑子往往对光的颜色进行补偿，这种颜色的常性也影响我们对于视亮度和知觉。 什么是眼睛的明暗适应？ 当光的亮度不同时，对人的视觉器官感受性也不同。亮度有较大变化时，感受性也随着变化。这种对光刺激变化相顺应的感受性成为适应。适应有明适应和暗适应两种，暗适应所需过渡时间较长。由光亮处进入黑暗处时，开始一切都看不见，经过一段时间才逐渐看清轮廓。整个过程的开始阶段感受性增长很快，以后越来越慢，大约30分钟后才能趋于稳定。明适应发生在由暗处到亮度的时候。开始时人眼也不能辨别物体，几秒到几十秒后才能看清物体。明适应时间较短，开始时感受性迅速降低，30秒以后变化则很缓慢，几百秒后趋于稳定。 什么是标量照度？ 空间上某一点上的标量照度即指该点上的受照量，它与入射光的方向无关，并且也不指明受照面的方向，其定义是：位于受测点处的一个小球表面上的平均照度，假设一个光强为I的点状光源，它与半径为r的小球相距d，球面所截取的光通量，因此=r2I/d2，球的表面积为4r2，所以点光源产生的球面平均照度为Es=,这就是圆球所在位置上的标量照度。如果光源是一个面光源，则投影面积为A’的点光源，其中L为光源的亮度。因此距离为d处的标量照度（Es）为：Es=LA'/4d2，但A'/d2=，即单元A’所张之立体角，所以Es=L/4。而整个光源的标量照度就等于/4，对于一个均匀漫射的面光源，L为常数，故Es=L/4。 什么是矢量照度？ 矢量照度表示在某点上照明的方向特性，表示该点上一个无限小的圆盘两侧（正面与背面）可以测得的最大照度差值。这个小圆盘的法线即为矢量作用线的方向，从照度高的一侧指向照度低的一侧。 Led灯的分类： 日光灯、面板灯、筒灯、吸顶灯、射灯、轨道灯等（分类的话非常多，就像人的名字一样多，大家去网上搜，但是你会发现搜的一般不全，我们可以去阿里巴巴上面看看索引的目录，什么叫法的灯都在上面，好好熟悉吧。） 常见灯珠的分类： 1。直插式小功率规格有：草帽/钢盔，圆头，内凹，椭圆，墓碑型（2*3*4）子弹头，平头，（3/5/平头/面包型）食人鱼等。 2。SMD贴片一般分为（3020/3528/5050这些是正面发光）/1016/1024等这些是侧面发光光源，其中名字的取法是根据贴片的规格来命名的，如3020就是30mm*20mm规格的。 3。大功率LED不可归类到贴片系列，它们功率及电流使用皆不相同，且光电参数相差甚巨。单颗大功率LED光源如未加散热底座（一般为六角形铝质座），它的外观与普通贴片无太大差距，大功率LED光源呈圆形，封装方式基本与SMD贴片相同，但与SMD贴片在使用条件/环境/效果等都有着本质上的区别。 灯珠单颗电压：一般灯珠的电压2.8-3.6vf，算串并时取中间值3.3vf 电源分类： 按输出特性的不同分为：恒压系列（CV）、恒流系列(CC)(恒压指电压输出恒定、恒流电流输出恒定,其中还有一中是恒压+恒流的互补电源) 按输入特性的不同分为：普通系列、高功率因子系列（高功率因子主要指功率因数，后面有对这个参数的详细介绍） 按用途不同分为：防水系列、不防水系列（这个就不用解释了，大家都懂） 按电路结构不同分为：隔离系列、非隔离系列（这里的隔离和非隔离区别主要是在于是否有变压器，因为我们知道，家用电压是220v正弦交流电，隔离的电源设计思路就是通过变压器先降压再整流，这样的设计能使高压和低压区分开来，比不用变压器的电源有优势，比如我们led电源输出是直流安全电压，人可以直接触摸（除了大功率电源），即使低压部分坏了，也不会漏电电人，但是采用非隔离的就很有可能导致触电） 按控制方式不同分为：可调光系列、不调光系列（调光的参数后面有详细介绍） 串联和并联： 首先要先确认每串LED順向电压总和，再加上恒流驱动器的压降約2V 每串LED工作电压 = 3.5V X 12颗 = 42V 驱动电路电压 = 42V + 2V = 44V LED电流 = 0.7A X 4串并联 = 2.8A 驱动电路瓦数=44V X 2.8A = 123.2W LED电源供应器瓦数/电压选择应为大于且为最接近所需瓦数/电压 先以150W/48V需求选择LED电源供应器，再确认驱动电路实际瓦数是否符合PF>0.9的负载量要求(123.2W /150W = 82.13%>75%) 例如此题可选择CLG-150A-48机型並调整輸出电压为44V或不调整输出电压直接应用。 注:一般同一批LED的Vf电压可能为一段范围(如3.4~3.6V),每颗LED均有差异,所以在电源选型上需考虑到该差异的影响 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=VIc o sα 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； 1 照明方式，种类及质量 照明方式 照明方式是按照照明灯具的布置特点或使用功能来区分的，可分为一般照明，分区一般照明，局部照明和混合照明四种。 1）一般照明 在工作场所内不考虑局部的特殊要求，为使整个场所获得基本均匀的照度要求而设置的照明。一般照明在工作场所内具有较好的亮度分布和照度均匀度，使用的 灯具数量少，投资少，效率高。对于工作位置密度大而对光照方向无特殊要求得场 合，或受生产技术条件限制，不适合装设局部照明或采用混合照明不合理时，可采 用一般照明。一般照明是办公室，教室，体育场馆，生产车间等场所广泛使用的一 种照明方式。 2）分区一般照明 分区一般照明是根据需要提高特定区域的一般照明，可根据工作面布置得实际情况确定。将照明器集中或分区集中的布置在工作区上方，使室内不同被照面上 产生不同的照度。在保证照明质量的前提下，可以有效地节约能源。适用于大型 商场，旅馆的总服务台，生产车间的流水线等场所。 3）局部照明 局部照明是为满足工作场所某些部位的特殊需要而设置的照明。它仅限于照亮一个有限的工作区域，适用于局部地点需要高照度，并对光的照射方向有一定 要求的场合。其优点是灵活，方便，节电，能有效突出照明重点。 局部照明的照明器布置经常采用选择布置方式，可设置为固定式和移动式，同一场所内，不允许单独使用局部照明，而无一般照明。 宜采用局部照明的情况有：局部地点需要有较高照度；由于遮挡而是一般照明照射不到的某些范围；需要减少工作区的反射眩光；为加强某一方向的光照一 增强质感；视觉功能降低的人需要有较高照度等。 4）混合照明 由一般照明和局部照明共同组成的照明方式称为混合照明。对于没有特殊照明的区域，其均匀照度由一般照明提供，而对于需要有较高照度的工作面和对光照方 向有特殊要求的局部，则采用局部照明来解决。 对于混合照明，其一般照明的照度不低于混合照明总照度的5%～10%，且不低于20lx。 照明种类 照明的种类是按照照明的作用进行分类，通常可以分为正常照明，应急照明，值班照明，警卫照明，障碍照明共5类。 1）正常照明 在正常情况下使用的是内外照明都属于正常照明。 2）应急照明 在正常照明因故障熄灭时，供暂时继续工作或人员疏散用的照明成为应急照明。具体包括： ○1疏散照明○2安全照明○3备用照明 3）值班照明 在非工作时间内，重要车间，仓库，或非营业时间的大型商店，银行等处应设置值班照明。可利用正常照明中能单独控制的一部分，或利用应急照明的一部分甚至全部作为值班照明。 3MM，5MMLED七彩灯，红波长:500-550nm；绿波长：520-525nm；蓝波长：460-475，红亮度：500-550MCD；绿亮度：650-700MCD；蓝亮度：700-750MCD，红电压：1.8-2.4V；绿电压：3.0-3.6V；蓝电压：3.0-3.6V。广泛应用于：电子礼品、电子玩具、圣诞树、LED水晶么球等各种灯具。可生产RGB快闪，慢闪，单闪，双闪等多种灯。 结温测量 现在就以Cree公司的XLamp7090XR-E为例。来说明如何具体测算LED的结温。要求已经把LED安装到散热器里，并且是采用恒流驱动器作为电源。同时要把连接到LED去的两根线引出来。在通电以前就把电压表连接到输出端（LED的正极和负极），然后接通电源，趁LED还没有热起来之前，马上读出电压表的读数，也就是相当于V1的值，然后等至少1小时，等它已经达到热平衡，再测一次，LED两端的电压，相当于V2.把这两个值相减，得出其差值。再被4mV去除一下，就可以得出结温了。实际上，LED多半为很多个串联再并联，这也不要紧，这时的电压差值是由很多串联的LED所共同贡献，所以要把这个电压差值除以所串联的LED数目再去除以4mV,就可以得到其结温。例如，LED是10串2并，第一次测得的电压为33V,第二次热平衡后测得的电压为30V,电压差为3V.这个数字先要除以所串联的LED个数（10个），得到0.3V,再除以4mV,可以得到75度。假定开机前的环境温度是20度，那么这时候的结温就应当是95度。 １.什么是流明？ 流明是"光学亮度"的科学术语，是指一个物体的视觉亮度。在外行人的术语中，它通常指的是"亮度"。 流明是国际光流量单位。所谓的流明简单来说，就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度。 流明(Lumens)是氙气灯主要的技术指标，通常是以光通量来表示。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明（LM），也叫明亮度。 2.什么是色温？ 色温指的是光波在不同的能量下，人类眼睛所感受的颜色变化。 在色温的计算上，是以 Kelvin 为单位，黑体幅射的0° Kelvin= 摄 氏 -273 ° C 做为计算的起点。 将黑体加热，随着能量的提高，便会进入可见光的领域，例如，在 2800 ° K 时，发出的色光和灯泡相同，我们便说灯泡的色温是 2800 ° K。 可见光领域的色温变化，由低色温至高色温是由橙红 --> 白 --> 蓝。 色温的特性 1. 在高纬度的地区，色温较高，所见到的颜色偏蓝。 2. 在低纬度的地区，色温较低，所见到的颜色偏红。 3. 在一天之中，色温亦有变化，当太阳光斜射时，能量被( 云层、空气 )吸收较多，所以色温较低。当太阳光直射时，能量被吸收较少，所以色温较高。 第一部分ＬＥＤ介绍 １．发展史简介 1965年，全球第一款商用化LED诞生（发光材料GaAsP），最初只能发出红光；1968年，因为半导体工艺进步，发光效率提高，而且出现了橙光、黄光的LED；1971年，绿光LED出现；到1994年蓝光LED出现（GaN材料）；其中，LED的发光效率一直在提高； 这段时间（60年代-90年代中期），由于能发出有色光的特点，LED都被用作信号指示用，而没有用于照明领域；90年代后期，日本研制出通过蓝光激发Y AG荧光粉产生白光的LED，这具有划时代的意义，从此LED就可用来当作光源使用，即用来作照明，LED照明也称为半导体照明。直到如今，特别是近2，3年，白光LED发展十分迅速，普及可量产的白光LED，其发光效率早就超过传统的白炽灯，目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧光灯的LED产品。 ２．原理简介 LED（Light Emitting Diode）就是发光二极管，是包含一个PN结组成的电子元件。核心部件就是包含这个PN结的芯片（chip）。芯片决定了这个LED的光电性能。当有足够的电压加到PN结两端时（P型材料接正极，N型材料接负极），P型半导体材料中的“空穴”和N型半导体材料中的电子就复合，复合以后就释放能量，以光和热两种形式发出。（图1） 图1 LED的PN结发光示意 一个用于照明的LED不仅要具有完整的PN结半导体材料芯片，还需要一些额外的封装结构使 它能正常工作，比如芯片的固定，导线的连接，用于引出光线的透镜等。（图 2 ，是一种具有代表性的白光LED 实物和结构分析） 图2 Lumileds, K2大功率LED 实物（左）和结构（右） ３．性能特点 以下是目前，LED 与现在商用普及的白炽灯、节能灯等光源性能在一些常用参数上的比较， 发光效率 （lm/w ） 显色指数(CRI) 使用寿命 （h ） 其他 白炽灯 5-20 80-100 500-3000 耐高温 荧光灯 60-100 60-85 5000-12000 - LED 40-110 60-90 10000-50000 体积小，无紫外红外线 还有很多特点没有一一列出，由图大致可见，LED 之所以在近几年发展迅速，大受关注，在于LED 在作为一个光源时各方面指标都不错。鉴于发展的阶段，或者是LED 发光材料本身的限制， 对 比 项 目 光 源 类 型 LED照明设计基础知识-安森美培训资料 安森美半导体时间：2009-07-21 77486次阅读【网友评论17条我要评论】收藏 发光二极管(LED)继在中小尺寸屏幕的便携产品背光等应用获大量采用后，随着它发光性能的进一步提升及成本的优化，近年来已迈入通用照明领域，如建筑物照明、街道照明、景观照明、标识牌、信号灯、以及住宅内的照明等，应用可谓方兴未艾。 另一方面，LED照明设计也给包括中国工程师在内的工程社群带来了挑战，这不仅因为LED照明的应用范围非常广泛，应用的功率等级、可以采用的驱动电源种类及电源拓扑结构等，也各不相同。工程师们迫切需要系统地学习及了解更多有关LED照明设计的基础知识。有鉴于此，安森美半导体的产品应用总监Bernie Weir先生近期专门撰写相关培训资料，为工程师们传授相关的设计基础知识，内容涉及LED驱动器的通用要求、电源拓扑结构、功率因数校正、电源转换能效和驱动器标准，以及可靠性和使用寿命等其它问题，方便他们更好地设计入门及提高，从而更好地服务于LED照明市场。限于篇幅，本文是该培训资料的摘要介绍。 一、LED驱动器通用要求 驱动LED面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电流的变化而变化，而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异；另外，LED的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。 另外，应用中通常会使用多颗LED，这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种排列方式中，首选驱动串联的单串LED，因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压(Vout)如何“漂移”，均提供极佳的电流匹配性能。当然，用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式，用于需要“相互匹配的”LED正向电压的应用，并获得其它优势。如在交叉连接中，如果其中某个LED 因故障开路，电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍，从而尽量减少对整个电路的影响。 照明基础知识 第一节基本概念 一、常用术语 名称符号单位说明 光线和辐射光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部分光谱。这类射线的波长范围在360~830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部分。 光通量Ф流明LM 光源发射并被人的眼睛接受能量的总和即为光通量。 光强 I 坎德cd 光的强度，可见光在某一特定方向角内所放射的强度。 照度 E 勒克斯Lux 照度是光通量与被照面积之间的比例系数。1Lux 即指1Lm的光通量平均分布在面积1㎡的平面上的明亮度。 色温 K 开尔文 （k）当光源所发出的光的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体”的温度就称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成分则越多，而红色的成分则越少。例如：白炽灯的光色是暖色，其色温表示为2700K,而日光色荧光灯的色温表示方法则是6000K。色温以绝对温度K来表示，色温值越高，表示冷感越强，色温越低暖感越强，越柔和，通常大部分光源设计集中在2700K~4300K 及5800K~6700K两个色温位置。 光色光色实际上就是色温，大致分为三大类：暖色<3300K、中间 色3300K~5000K、日光色>5000K，由于光线中光谱组成有差别，因此即使光色相同，光的显色性也可能不同。 显色性原则上，人造光线应与自然光线相同，使人肉眼能正确辨别事物的颜色。当然，这要根据照明的位置和目的而定。光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。通常叫做“显色指数”（Ra） 灯具效率灯具效率（也叫光输出系数）是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光通量与灯具内光源输出的光通量之间的比例。 光源效率 光源效率（Lm/W）也就是每一瓦电力所发出的光量，其数值越高表示光源的效率愈高，所以对于使用时间较长的场所，如办公室走廊、走道、隧道等，效率通常是一个重要的考虑因素。 亮度光源在某一方向上的单位投影面在单位立体角中反射光的数量，称为光源在某一方向的光亮度，符号为L，L=di/ds单位为cd/㎡（坎德拉每平方米）。 眩光视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光。眩光可以分为视能眩光和不舒适眩光。眩光是影响照明质量的重要因素。 功率因素电路中有用功率与实际功率之间的比值。功率因数低，则电流中的谐波含量越高，对电网产生污染，破坏电网的平衡度，无功损耗增加。 平均寿命也就是额定寿命，是指点亮批量灯完好率为50%的小时 第一章总论 一、光环境与文化 1、光环境文化 1.1 概述 从光的角度来看，我们赖以生活的地球存在两个世界： 一个属于白昼，另一个属于夜晚。 光的发展 人工取火一一电灯的发明一一工业化社会的成熟以及科学技术的飞 速发展 人类生活变得更为丰富多彩，并向多元化方向发展。光”有了更为广泛 的用途和意义，其中光环境的营造，成为环境空间设计的一个重要环节。照明设计成为展示空间魅力的舞台。 1.2 照明设计与光文化 光文化是设计文化的一部分。照明是科学，也是艺术。对任何建筑而言它都是建筑设计成功的基础之一。 设计师除了要充分地理解建筑的形体和空间，还需要能够对灯具和光源进行准确的把握和纯熟的运用。 只有充分掌握光”的控制技术，才能对光”进行合理科学的设计，才能满足人的视觉生理和视觉心理的需要。 2、照明设计的目的与分类范畴 2.1 照明设计的目的 有关资料表明：在正常人每天接受的外界信息中，超过80%的信息 是通过人体的视觉器官接受的。而人几乎每天都要在人造光环境中停留相当长的时间，为视觉感官接受信息创造一个舒适的光环境是对照明设计的基本要求。 我们的目标：根据不同的室内外环境所需要的照度，正确选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布置方案，创造一个合理的、高质量的光环境。 2.2 照明设计的分类范畴 照明场所：1、街道及广场照明；2、车站及码头照明；3、景观的照明；4、建筑夜景的照明；5、室内环境照明等。 照明的方式：1、一般照明：为照亮整个场所而设置的均匀照度的照明方式2、局部照明：特定视觉工作所用的，为某个局部而设置的照明 3、重点照明：为提高限定的区域或目标的照度，使其比周围的区域更亮，而设计成最小光束角的照明。 4、混合照明：由一般照明与局部照明组成的照明方式。 5、混光照明：在同一个场所，有两种以上不同的光源所形成的照明。 6、应急照明：在正常照明的电源失效时而启用的照明。 照明的目的：功能照明：满足各种不同场所的活动所需的基本照明环境，根据室内工作性质使工作面上能得到良好的视觉作业条件。 装饰照明：对于有特殊艺术效果的光环境来说，照明的艺术性成为另一种形态的装饰手段，在装饰照明中，灯具不仅仅是单纯的照明技术装置，它还起到室内装饰的作用。 3 、自然采光与人工照明 3.1 概念及影响 （1）自然采光：即天然采光，也可称为昼光。 （2）自然采光的发展概况：我们对天然采光的需求是怎样的？与此同时天然采光又是如何影响建筑外观的呢？（思考题） 3.2 人工照明 （1）概念及影响：人工照明，即人工光源，是指自然采光以外的光源。 （2）人工照明的发展概况： 直到十九世纪末，人工光源一直与发热密不可分。直到19 世纪末 斯旺和爱迪生发明了碳丝灯，或者是大家所说的灯泡（使用钨丝），从电产生的光才被能够实际使用。 人工照明处在不断发展的过程中。毫无疑问，适合现在的照明将不适合于2050年，同样1950 年的照明也不适合我们现在的要求。 因此，我们对人工照明概念——例如合适的光源、照明方法和控制方法——主要是从原理上而不是从细节上进行讨论。 4 、照明设计的安全性照明系统的设计和安装是电气顾问的责任，但是建筑的总体安全仍然由建筑师和设计师掌握，他必须保证下述几点： 专业照明产品技术知识答卷 办事处：姓名：分数：考试日期： 一、单项选择题（每题1.5分，共计30分；在备选答案中，只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均不得分。）1.可见光的波长范围（ A ） A．380-780nm B. 300-780nm C. 280-780nm D. 200-780nm 2.光通量的定义（ B ） A．光源在单位面积内发出的能被人眼所感受到的能量 B. 光源在单位时间内发出的能被人眼所感受到的能量 C. 光源在单位面积内发出的不能被人眼所感受到的能量 D. 光源在单位时间内发出的不能被人眼所感受到的能量 3.光通量的单位（ C ） A. lx B. cd C. Lm D. cd/m2 4.相同功率的光源中，下列哪一类灯具的光通量最高（ D ） A．普通荧光灯 B. 金属卤化物灯 C.高频无极灯 D. 高压钠灯 5.下列平均照度描述合理的是（ A ） A．被照面单位面积上接受的光通量称为被照面的照度 B．被照面单位面积上接受的光亮度称为被照面的照度 C. 被照面单位空间上接受的光通量称为被照面的照度 D. 被照面单位空间上接受的光亮度称为被照面的照度 6.平均照度的单位（ B ） A. lm B. Lx C. cd D. cd/m2 7.下列光通量维持率描述合理的是（ C ） A．灯具在给定的点燃时间后的照度与其初始的照度之比 B. 灯具在给定的点燃时间后的光亮度与其初始的光亮度之比 C. 灯具在给定的点燃时间后的光通量与其初始的光通量之比 D. 灯具在给定的点燃时间后的光衰与其初始的光衰之比 8.下列照度均匀度描述合理的是（ D ） A．通常指规定表面上的最大照度与平均照度之比。 张坤 深圳市英格瑞特电子有限公司 Bernie Weir先生的一些重要的LED照明设计基础知识 https://www.360docs.net/doc/9b12232073.html,/ 张坤 2012/8/20 张坤 发光二极管(LED)继在中小尺寸屏幕的便携产品背光等应用获大量采用后，随着它发光性能的进一步提升及成本的优化，近年来已迈入通用照明领域，如建筑物照明、街道照明、景观照明、标识牌、信号灯、以及住宅内的照明等，应用可谓方兴未艾。另一方面，LED照明设计也给包括中国工程师在内的工程社群带来了挑战，这不仅因为LED照明的应用范围非常广泛，应用的功率等级、可以采用的驱动电源种类及电源拓扑结构等，也各不相同。工程师们迫切需要系统地学习及了解更多有关LED 照明设计的基础知识。有鉴于此，安森美半导体的产品应用总监Bernie Weir先生近期专门撰写相关培训资料，为工程师们传授相关的设计基础知识，内容涉及LED 驱动器的通用要求、电源拓扑结构、功率因数校正、电源转换能效和驱动器标准，以及可靠性和使用寿命等其它问题，方便他们更好地设计入门及提高，从而更好地服务于LED照明市场。限于篇幅，本文是该培训资料的摘要介绍。 一、LED驱动器通用要求驱动LED面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电 流的变化而变化，而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异；另外，LED的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。 图1：常见的LED排列方式 另外，应用中通常会使用多颗LED，这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种 张坤 排列方式中，首选驱动串联的单串LED，因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压(Vout)如何“漂移”，均提供极佳的电流匹配性能。当然，用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式，用于需要“相互匹配的”LED正向电压的应用，并获得其它优势。如在交叉连接中，如果其中某个LED因故障开路，电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍，从而尽量减少对整个电路的影响。 LED的排列方式及LED光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流，而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2所示，其中所谓的“隔离”表示交流线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气连接，最常用的是采用变压器来电气隔离，而“非隔离”则没有采用高频变压器来电气隔离。 图2：LED驱动器的基本工作电路示意图。 值得一提的是，在LED照明设计中，AC-DC电源转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置：1)整体式(integral)配置，即两者融合在一起，均位于照明灯具内，这种配置的优势包括优化能效及简化安装等；2)分布式(distributed)配置，即两者单独存在，这种配置简化安全考虑，并增加灵活性。LED驱动器根据不同的应用要求，可以采用恒定电压(CV)输出工作，即输出为一定电流范围下钳位的电压；也可以采用恒定电流(CC)输出工作，输出的设计能严格限定电流；也可能会采用恒流恒压(CCCV)输出工作，即提供恒定输出功率，故作为负载的LED的正向电压确定其电流。 总的来看，LED照明设计需要考虑以下几方面的因素： ● 输出功率：涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等 ● 电源：AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动 ● 功能要求：调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制 ● 其他要求：能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理(保护特性)、要遵从的标准及可靠性等 ● 更多考虑因素：机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等 二、LED驱动电源的拓扑结构 采用AC-DC电源的LED照明应用中，电源转换的构建模块包括二极管、开关(FET)、电感及电容及电阻等分立元件用于执行各自功能，而脉宽调制(PWM)稳压器用于控制电源转换。电路中通常加入了变压器的隔离型AC-DC电源转换包含反激、正激及半桥等拓扑结构，参见图3，其中反激拓扑结构是功率小于30 W的中低功率应用的标准选择，而半桥结构则最适合于提供更高能效/功率密度。就隔离结构中的变照明相关基础知识
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