高压汞灯结构及工作原理
电光源与灯具
荧光灯 65～78
镝灯
80
高压汞灯
40～60
卤化锡灯
50～60
氙 灯 22～50 高压钠灯
130
色表与色温的相应关系
色温 色表
色温
色表
2000K 橙色
4000 K
白中偏黄
2500K 浅橙色 4500～7500K 白色
3000K 橙白色 6000～6500 日光色
K
常用电光源的显色指数
电光源
白炽灯
白炽灯特点
结构简单，成本低。 有高度集光性，便于光的再分配。 可频繁操作，对寿命无影响，使用方便。 显色性好（99－100〕 无闪烁 寿命短（1000h〕 光效低（10～20lm/w ） 受电压影响大
2、卤钨灯
图 2.2 卤钨灯外形 a)两端引出 b)单端引出
卤钨灯特点
寿命提高（1500～2000h〕 光效提高（20～30lm/w) 体积小 显色性好 色温较高 不适于易燃易爆及多尘的场所 水平安装 耐震差
灯丝和电极、红外线和紫外线辐射小、污染小
（3）LED灯（二极管灯） LED的定义: LED是 Light Emitting Diode（发光二极管）
的缩写。广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽 车后防雾灯等。目前在家庭装饰中也有应用。LED的最显 著特点是使用寿命长，光电转换效能高。
工作原理：PN结加正向电压时，电子和空穴在PN结处复合 而发光
相应显色指数的光源
2.3 照明器
一、组成：光源+灯具 二、灯具的作用：
对光源发出的光通量进行再次分配 防眩光，减少和防止光源的污染 对光源的机械保护
装饰、美化环境
三、照明器的特性
照明器的光学特性有： 配光曲线 保护角 效率
光源基础知识(共82张PPT)可修改文字
高压汞灯：404.7，435.8，546.1，578nm 四条汞的 特征谱线。
灯丝光谱
自镇流高压汞灯：四条汞的 特征谱线+灯丝 光谱，增加了红光成分
荧光粉作用：一般涂敷发红光的荧光粉，将发出的紫 外线转换为红色可见光，提高光通和显色
指数，降低色温。
备注：1大气压=760mmHg=760乇=1000mbar=101325Pa=0.1MPa
高光效钠灯：
充氙气压力25~30乇提高 到250~360乇后：
光效提高10%以上； 流明维持率提高；
寿命延长； 启动困难一些。
高光效钠灯
标准钠灯
高光效钠灯的 电弧管有辅助 启动线
标准钠灯的电 弧管没有辅助 启动线
高压钠灯类别：按结构分类
双管钠灯：
寿命提高80%
光通下降3% 热启动性能提高
双管钠灯
普通钠灯
高压钠灯类别：
按泡壳涂粉分类：清光，涂粉（漫反射用）。
按灯头分类：E39，E40；E26，E27。
按额定功率分类。
金属卤化物灯类别：
石英金卤灯：
钪钠系列；
稀土系列； 钠铊铟系列；
彩卤灯系列。
陶瓷金卤灯。
石英金卤灯是在高压汞灯的基础上，添加金属卤化
物而制成。 由于所添加的金属卤化物的金属元素
电离电位和激发电位都低于汞原子， 所以 发光光谱主要以金属卤化物中的金属为主。
所以：
高压钠灯外玻壳一般抽真空，使电弧管各部位温度不
均匀，而且不受环境温度影响。
高压汞灯外泡壳充氮气（自镇流充灯泡氩），氮气一 方面散热，另一方面气体循环，使电弧管放电腔各部位温度 更加均匀。
• 普通照明金属卤化物灯结构：
高纯氮 填充气
高压汞灯工作原理
高压汞灯工作原理
高压汞灯工作原理主要涉及汞原子的激发和发光过程。
具体工作原理如下：
1. 真空排气：高压汞灯内部首先要排除氧气等杂质，以免影响灯管内部的高温工作环境。
因此，在制造过程中，先进行真空排气的处理。
2. 灯管结构：高压汞灯一般由外接电源装置和灯管两部分组成。
灯管内部有两个主要部件，即电极和鳞片。
电极负责提供电流，鳞片负责将电流引导到汞原子。
3. 电极与汞原子的作用：高压汞灯通电后，电极上的电流产生电子流，将电流引入汞原子所在的区域。
汞原子受到激发，并从基态跃迁至激发态。
4. 汞原子的退激发：激发态的汞原子在短暂的时间内会发生退激发，从而返回到基态。
在此过程中，汞原子会释放出大量的能量。
根据激发态的不同能级，释放的能量会在可见光和紫外线范围内。
5. 光的发射：高压汞灯主要以紫外线为主要辐射，通过使用辐射合适的荧光体，将紫外线转化为可见光，并通过灯管壁的透光玻璃或者白色涂层散射到外部环境。
6. 预热和启动：由于高压汞灯的工作需要高温环境，因此在正式点亮之前，需要先进行预热。
在预热过程中，电极会产生电
子流，放电管道会逐渐预热至所需温度。
预热完成后，启动器会提供高电压脉冲，使得灯具正式启动，开始正常工作。
综上所述，高压汞灯的工作原理主要包括电极和汞原子之间的相互作用，以及光的发射过程。
通过激发汞原子，使之退激发并释放能量，进而产生紫外线和可见光。
4.1电气照明基本知识6高压汞灯的接线
4.1电气照明基本知识
图4.7荧光灯电路（带镇流器） 1－灯管；2－启辉器；3－镇流器；4－开关
4.1电气照明基本知识
图4.8 电子镇流器荧光灯电路原理图
4.1电气照明基本知识
2高压钠灯接线 在高压钠灯的工作电路中除了灯泡外，还必须按内触发 高压钠灯或外触发高压钠灯分别选用相应的工作电路，如 灯泡+镇流器或者灯炮+镇流器+触发器的工作电路，方可 达到高压钠灯正常工作要求的外触发高压钠灯的燃点电路 外触发高压钠灯的燃点电路中必须与配套镇流器串联使 用外，还要在灯泡两端并联一个触发器后，高压钠灯方可 正常使用。其接线如图4.9所示，相线经开关和熔断器与 灯相接，零线直接与灯相接。目前，高压钠灯触发器普遍 由电子元件组成，亦称为电子触发器。它具有无机械触 点、可靠性好、体积小、重量轻、使用方便等优点，而受 到用户的青睐。
4.1电气照明基本知识
功能性照明使用得最为广泛的一种电光源。 荧光灯的主要缺点是具有频闪，且需配备镇流器。目前 配置电子镇流器的各种荧光灯已在工程中得到应用，使得 荧光灯的工作条件和节能效果得到了进一步改善。 ②荧光高压汞灯 荧光高压汞灯也称为高压水银灯，具有光效高、耐振性 能好、耐热、寿命长等特点，可制成功率较大的灯泡，其 光源色调呈浅蓝色，常用于室内高度较大（一般在5m以 上）的建筑物内作为大面积照明的电光源。荧光高压汞灯 结构如图4.4所示。
4.1电气照明基本知识
4.1.3电气照明基本线路
1单管荧光灯接线（电感式和电子式） 带镇流器的荧光灯电路由三个主要部分组成：灯管、镇 流器和启辉器，如图4.7所示。开关接相线，装在镇流器 侧。近年来，电子镇流器得到了广泛的应用，电子镇流器 装在灯座上，与荧光灯座够成一个整体，其灯具只引出两 根线,在安装时只需把零线接到其中一根引出线上,把经过 开关的相线接到另一根引出线上。其电子式荧光灯安装线 路如图4.8所示。
5 实验五 光电效应法测量普朗克常数
普朗克常数 h 是 1900 年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量 子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是 否需要用量子力学来描述的依据。 1905 年爱因斯坦发展了辐射能量 E 以 h ( 是光的频率 )为不连续的最小单位的量子化思想， 成功地解释了光电效应实验 中遇到的问题。1916 年密立根用光电效应法测量了普朗克常数 h，同时证实 了光量子能量方程式的成立。光电效应实验有助于我们了解量子物理学的发展 及对光的本性认识。今天，光电效应已经广泛地应用于现代科学技术的各个 领域，利用光电效应制成的光电器件已成为光电自动控制、微弱光信号检测 等技术中不可缺少的器件。 一、实验目的 1．了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程。 2．掌握光电效应法测定普朗克常数 h。 3．用三种数据处理方法分析实验结果。 二、实验仪器 BEX-8504 型光电效应实验仪。 DH-GD-3 型普朗克测定仪。 具体包括：可调直流（恒压）电源，微电流测量仪，高压汞灯，滤光片 （中心波长：365 nm、405 nm、436 nm、546 nm、577 nm） 、光阑（2 mm，4 mm， 8 mm） 、光电管、导轨、遮光罩。 三、实验原理 光电效应实验原理如图 1 所示， 其中 S 为真空光电管， K 为阴极， A 为阳极， 当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路的，所以检流计 G 中无电流流过； 当用一波长比较短的单色光照射到阴极 K 上时，阴极上的电子吸收了光子的能 量后逸出金属阴极表面并被阳极所俘获，形成光电流。 1. 光电流与外加电压大小的关系 光电流随加速电位差 U 变化的伏安特性曲线如图 2 所示。光电流随加速电 位差 U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值 IH， 饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当阳极和阴极之间加上反向电 压时，光电流迅速减小。实验中发现，存在一个遏止电位差 Ua，当电位差达到 这个值时，光电流为零。 1
维修电工初级电工基础知识及操作技能
第三节 常用照明装置 一、常用电气照明设备
1.白炽灯
图4-26 白炽灯泡结构
2.荧光灯
（1）荧光灯的基本结构 荧光灯由灯管、镇流
器、起辉灯、灯架和灯座等 组成
灯管由玻璃管、灯丝 和灯丝引出脚等组成
图4-27 荧光灯管的构造
1-灯脚 2-灯头 3-灯丝 4-玻璃管
（2）荧光灯的工作原理
图4-29 荧光灯的电路图
金属卤化物灯的特点是： 1）发光效率高 2）显色性好 3）紫外线辐射少 4）电压变化将影响到光效和光色的变化 5）配专用变压器
二、常用电气照明用具
1.灯座 外 形
名 螺口 称 吊灯座
外
形
No
Image
插口 吊灯座
No Image
防水螺口 吊灯座
带开关螺 口吊灯座
带拉链开 关螺口吊
灯座
No
No
Image
a）外形 b）结构
图4-12 电锤
a）外形 b）结构
第二节 导线的连接
导线连接的基本要求有以下几点：
1）电气接触应较好，即接触电阻要小 2）要有足够的机械强度 3）连接处的绝缘强度不低于导线本身的绝缘强度
一、导线的剖削
图4-13钢丝钳剥削
图4-14 电工刀剥削
图4-15 塑料护套线绝缘层的剥削
图4-16花线绝缘层的剥削
（2）单股铜芯导线的T字形分支连接 1）将支路芯线的线头与干线芯线十字相交，在支路芯线根部留出约 3～5mm，然后按顺时针方向缠绕支路芯线，缠绕，6～8圈后，用 钢丝钳切去余下的芯线并钳平芯线末端。
2）对于较小截面（截面积小鱼1.5mm2)芯线的T字形分支连接，应先
将分支导线在主线上环绕成结状，然后再把支路芯线先头抽紧扳 直，紧密缠绕6～8圈；剪去多余芯线，钳去切口毛刺。
建筑电气照明技术基本知识
2021年8月19日星期四
4.1 基本知识
4.1.1 照明技术的基本概念
(1) 与所有物质一样，光也是一种物质，是物 质的一种存在形式，是能引起视觉的辐射能，它 以电磁波的形式在空间传播。可见光的波长在 380~780纳米(nm)范围内，不同波长的光给人的 颜色感觉不同，如图4.1所示。
(5) 光色
光色包括色表和显色性两个方面。色表指光 源本身发光的颜色，即从外观上看到的光的颜色。 而显色性则反映被照物体所体现出的颜色。
4.2.2 常用电光源
1） 白炽灯 2） 卤钨灯 3） 荧光灯 4） 高压气体放电灯 5） 金属卤化物灯 6） 氙灯
1） 白炽灯 靠电能将灯丝加热到白炽状态而发光。
按放电形式 ① 辉光放电灯。这种灯由辉光放电产生光。放 电要有阳极和阴极。放电时，阴极温度不高，但要
② 弧光放电灯。是由弧光放电产生光。阴极工 作在较高的温度下，又叫热阴极灯，如荧光灯、汞 灯、钠灯等。
2） 电光源的参数 (1) 额定电压和额定电流
光源在预定要求下工作所需要的电压和电流分 别叫做额定电压和额定电流，额定值下工作具有最 好的效果。
（1） 卤钨灯的结构 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，温度也高得多，因而必须使用耐高 温石英玻璃或高硅氧玻璃。
（2） 卤钨灯的光特性
卤钨灯是在石英玻璃管内封进钨丝，充进惰性 气体和微量的磷或溴，制成双端引出型卤钨灯。
种卤钨灯，由于卤钨循环作用，而能防止管壁 发黑，改进了灯的工作特性，使灯的光效比普通白 炽灯有显著的提高(约为18~21lm／W)。由于卤钨灯 的充气压力比普通白炽灯高，所以寿命指数较低， 并且容易受振动、冲击而产生机械断丝。显色性好， 一般显色指数为Ra＝97，色温为3000～3200K。
高压汞灯结构及工作原理
高压汞灯结构及工作原理高压汞灯是玻壳内表面涂有荧光粉的高压汞蒸汽放电灯，柔和的白色灯光，结构简单。
低成本，低维修费用，可直接取代普通白炽灯，具有光效长，寿命长，省电经济的特点，适用于工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明安全照明等。
高压汞灯发出的光中不含红色，它照射下的物体发青，因此只适于广场、街道的照明。
除作普通照明用的高压汞灯外，还有在外壳上加反射膜的反射型灯(HR)，适于300～500nm重氮感光纸的复印灯，广告、显示用的黑光灯，有红斑效应的医疗用太阳灯，作尼龙原料光合化学作用和涂料、墨水聚合干燥的紫外线硬化用的汞灯等。
高压汞灯工作时，电流通过高压汞蒸气，使之电离激发，形成放电管中电子、原子和离子间的碰撞而发光。
灯工作时，其发光管内汞蒸汽分压在105Pa以上的汞气体放电灯。
汞灯的汞蒸汽泄漏以及灯管使用报废后被打碎而成玻璃屑中含有一定量的汞，称为“汞渣”，不加适当处理会污染土壤、水体危害作物、果蔬或被摄入动物、人体而受害。
高压汞灯 - 典型结构及工作原理照明高压汞灯的典型结构高压汞灯的典型结构。
灯中心部分是放电管，用石英玻璃制成。
管内充有一定量的汞和氩。
用钨作主电极并填充碱土金属氧化物电子发射物质。
电极和石英玻璃用钼箔实现非匹配气密封接。
启动一般采用辅助电极，它通过一个40～60κΩ的电阻和不相邻的电极连接。
外壳除起保护作用外还可防止环境对灯的影响。
外壳内表面涂以荧光粉，成为荧光高压汞灯。
荧光粉的作用是补充高压汞灯中不足的红色谱线，同时提高灯的光效。
光电特性和基本参数当灯加上电源电压后，主电极和辅助电极间产生辉光放电,瞬时转移到主电极间,形成弧光放电，几分钟后汞蒸气达稳定态。
灯熄灭后，须自然冷却，待蒸气压下降至一定值后才能再启动，时间约需5～10分钟。
当电源电压变动时，灯参数的变动情况高压汞灯的电源电压变化与灯特性变化（使用电感镇流器点灯）。
高压汞灯的发光效率随单位电弧长度功率增大而提高。
一般显色指数(Ra)为4 0～45,光谱分布高压汞灯的光谱分布,寿命为12000小时。
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高压汞灯结构及工作原理低成结构简单。
高压汞灯是玻壳内表面涂有荧光粉的高压汞蒸汽放电灯，柔和的白色灯光，本，低维修费用，可直接取代普通白炽灯，具有光效长，寿命长，省电经济的特点，适用于高压汞灯发出的光中不含红色，工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明安全照明等。
还有它照射下的物体发青，因此只适于广场、街道的照明。
除作普通照明用的高压汞灯外，重氮感光纸的复印灯，广告、显示用的黑()，适于300～500在外壳上加反射膜的反射型灯墨水聚合干燥的紫外光灯，有红斑效应的医疗用太阳灯，作尼龙原料光合化学作用和涂料、线硬化用的汞灯等。
形成放电管中电子、原子和离子间使之电离激发，高压汞灯工作时，电流通过高压汞蒸气，汞灯的汞蒸105其发光管内汞蒸汽分压在以上的汞气体放电灯。
的碰撞而发光。
灯工作时，不加适当称为“汞渣”，汽泄漏以及灯管使用报废后被打碎而成玻璃
屑中含有一定量的汞，处理会污染土壤、水体危害作物、果蔬或被摄入动物、人体而受害。
典型结构及工作原理高压汞灯 -
照明高压汞灯的典型结构高压汞灯的典型结构。
灯中心部分是放电管，用石英玻璃制成。
管内充有一定量的汞和氩。
用钨作主电极并填充碱土金属氧化物电子发射物质。
电极和石英玻璃用钼箔实现非匹配气密封接。
启动一般采用κΩ的电它通过一个4060～辅助电极，阻和不相邻的电极连接。
外壳除起保护作用外还可防止环境对灯的影响。
外壳内表面涂以荧光粉，成为荧光高压汞灯。
荧光粉的作用是补充高压汞灯中不足的红色谱线，同时提高灯的光效。
当灯加上电源光电特性和基本参数几分钟后主电极和辅助电极间产生辉光放电,瞬时转移到主电极间形成弧光放电，,电压后，时间约需汞蒸气达稳定态。
灯熄灭后，须自然冷却，待蒸气压下降至一定值后才能再启动，～510分钟。
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（使用电感镇灯参数的变动情况高压汞灯的电源电压变化与灯特性变化当电源电压变动时，～为40流器点灯）。
高压汞灯的发光效率随单位电弧长度功率增大而提高。
一般显色指数()荧光灯高压汞灯光通小时。
改进型的400W45,光谱分布高压汞灯的光谱分布,寿命为12000 小时。
，色温
2350K，一般显色指数为53，寿命达20000量为23500可利用装在高为克服这一缺点，普通高压汞灯有负阻特性，使用时必须外接相应的镇流器。
相应的光源称为自镇流高压汞与放电管串联的灯丝来代替外接镇流器，压汞灯外壳内部的、灯。
这种灯利用混光改进了普通高压汞灯的显色性，弥补了普通高压汞灯红光不足的缺点，因而自镇同时减少了升温启动时间。
但在启动和升温时间缩短的同时,灯丝寿命也相应缩短,由于高发光效率的放电功率与低发光效率的灯丝功流高压汞灯的寿命主要取决于灯丝寿命；。
自镇流高压汞下降到2518～率比不利，自镇流高压汞灯总的发光效率从外镇式的35～50 ％。
年代，中国自镇流高压汞灯的产量约占高压汞灯总产量的50灯
使用方便。
80 - 照明应用高压汞灯
外镇流器式高压汞灯
自镇流高压汞灯不需要自镇流汞灯内置镇流灯丝，光通维持光通量高，外接镇流器；率好；
常采用以下两为使高压汞灯在照明上得到应用，再加种方式改善它的光色：①在石英内管外面，将紫内壁涂耐较高温度的荧光粉，一个玻璃壳，使高压荧光汞灯的辐外辐射转换成红色可见光，②射光谱接近于暖白色，且有较高的发光效率。
而在壳内与石英灯管玻璃外壳内壁不涂荧光粉，这类又可辐射出高压汞灯所缺少的红光，以改善光色。
之间串联一钨丝，它既作为镇流器，但高可直接接到发光效率低于高压荧光汞灯，220伏交流电源上，高压白炽汞灯使用方便，个大气压以上，具有体积小、亮度高，可见光10于白炽灯。
超高压汞灯点燃时汞蒸气压达和紫外线能量辐射很强等特点，可用作荧光显微镜、光学仪器及光刻技术的强光源。
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