电光源是由电能转换为光能的发光器件,具有转换效率高,电能供给稳定,控制和使用方便,安全可靠等特点,不仅成为人类日常生活 的必需品 ,而且在工业、农业、交通运输以及国防和科学研究中,都发挥着重要作用。电光源基本有两大类,一类是热辐射光源,另一类是气体放电光源。
1 普通白炽灯: 适用于需要调光、要求显色性高、迅速点燃、频繁开关及需要避免对测试设备产生高频干扰的地方和屏蔽室等。因体积较小,并可制成各种功率的规格,同时易于控光、没有附件、光色宜人等,故特别适于艺术照明和装饰照明。小功率投光灯还适用于橱窗展示照明和美术馆陈列照明等。适用于事故照明。因白炽灯光效低,寿命短、电能消耗大、维护费用高,使用时间长的工厂车间照明不宜采用。
2 荧光灯: 适用于进行较精细的工作,需要正确识别色彩,照度要求较高或进行长时间紧张视力工作的场所,悬挂高度在4m以下为宜。日光色荧光灯适用于天然采光的房间照明或要求环境舒适的照明场所。荧光灯在开关频繁的场所不宜采用,对环境温度过高或过低的室内外场所也不适于采用。
3 卤钨灯: 宜用在照度要求较高、显色性较好或要求调光的场所,如体育馆、大会堂、宴会厅等。其色温尤其适用于彩色电视的演播室照明。由于它的工作温度较高,不适于多尘、易燃、爆炸危险、腐蚀性环境场所,以及有振动的场所等。石英聚光卤钨灯用于拍摄电影、电视及舞台照明的聚光灯具或回光灯具中。
4 荧光高压汞灯: 适用于要求照度较高或中等的高大厂房和露天场所。对于显色性要求不高的场所可采用荧光高压汞灯,但照度不宜低于30lx。宜采用混光照明的方法,这样可以获得高光效,光色也可得到改善,如体育馆、工厂高大车间等。适用于路灯照明,近郊道路、工厂厂区道路。
适用于大面积室内、外照明。
5 金属卤化物灯: 适用于要求照度高、显色性好的场所,如体育馆、美术馆、展览馆等。采用混光照明的方法可以获得高光效,光色也可得到改善。适用于路灯照明,繁华街道照明。投光灯或高杆照明,高杆照明可设置在立交桥、广场、车站、码头等处。
6 高压钠灯: 适用于要求照度较高或中等的高大厂房、机场、码头、车站、体育馆和露天场所。宜采用混光照明的方法,这样可以获得高光效,光色也可得到改善。适用于市区街道路灯照明。投光灯或高杆照明,高杆照明可设置在立交桥、广场、车站、码头等处。
1、电光源的光度参量
1、光通量:发光体在单位时间内发出的光度能量。 单位:流明(lm)
2发光效率:发光体单位电功率所发出的光通量。 单位:流明/瓦 (lm/W)
3照度:被照物体单位面积所接受的光通量。 单位:流明/平方米(lm/m2)
1(lm/m2)=1(Lx)
2、电光源的色度参量
1、相关色温:光源的颜色与黑体在某一温度热辐射的颜色相接近时,黑体的温度为光源的相关色温。
2、显色指数:光源显现被照物体真实颜色的能力。光源的光谱能量分布决定了光源的显色性。
3色品坐标:灯按CIE推荐的光谱测定方法。测出的X、Y坐标值,不同的X、Y对应不同的颜色,自然界中任何一种颜色也都有与其相对应的一组X、Y。
4、色容差:灯测出的色品坐标与在相应色温规定的目标值的距离,通常用单位为SDCM。节能灯国标规定在5个SDCM范围内,这个范围是一个椭圆图。
5、色表:用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表。
一、电光源的发光方法
1.电阻发光,这是一种利用导体自身的固有电阻通电后产生热效应,达到炽热程度而发光的方法。如常用的白炽灯、碘钨灯等。
2.电弧发光,这是一种利用二电极的放电产生高热电弧而发光的力法。如碳精灯.
3.气体发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体和金属蒸气,利用二极放电使气体高热而发光的方法。如钠灯、镝灯等。
4.荧光粉发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体或微量金属,并在玻璃管内壁涂上一层荧光粉,借二极放电后利用气体的发光作用使荧光粉吸收再发出另一种光的方法,如荧光灯等。
二、电光源的起动方式
1.电压自适应,这类灯泡,只要给它加上额定电压即可正常工作。如白炽灯、溴钨灯等。
2.辅助触发型。这类灯泡,供给其额定电压.它并不工作,而是需要一个较额定电压高的辅助触发电压进行启动,然后才能工作,如荧光灯、放映氙灯等。
不同类型的电光源有不同的结构,但一般都具有以下几部分的零部件:作为发光体的灯丝、电极、荧光粉;作为发光体外壳的玻璃、半透明陶瓷管、石英管;作为引线的导丝、芯柱 、灯头 ;作为充填物的各类气体、汞、金属及其卤化物 ;消气剂、各类涂层、绝缘件及粘结剂等。
1、灯头的互换性:标准中规定不同的灯使用不同型号的灯头,并要求同种型号的灯头的灯是能够互换的。这就要求灯头的一致性要好。另外,由于不同灯种的灯头温度、工作电流等都不同。它们所使用的灯头型号也不同,是不能互换的。只有这样才能保证灯在使用时的安全。
2、灯头温升:对不同灯种,规定了灯在不同燃点时间的灯头温度值,以防止点灯灯具过热引起不安全。
3、绝缘电阻:是指有些灯的灯头是金属外壳时是不应带电的,它与带电触点或插脚之间的电阻应足够大。为此在标准中有明确规定绝缘电阻不得小于某一个值。这个值视不同灯种有不同的规定。
4、耐电强度:是检验灯头壳体与带电触点或插脚之间绝缘体应承受高电压测验不得发生闪烁或击穿现象。具体的电压值和试验时间针对不同灯种有不同规定。
5、爬电距离:指带电部位与非带电部位之间的最小爬电距离。在测试时应在异常不利的位置对其测量,以检验其安全合格性。
6、潮湿试验后的防触电试验:是指灯在规定的潮湿环境下放置一定时间后所进行的绝缘电阻、耐电强度及爬电距离的测试。
7、机械强度:是指整个灯在工作期间或之后,各部件均应保持完好的连接。在进行扭力矩、拉力试验和寿终扭力试验中均应达标而灯不被破坏。
8耐热性:对整灯或者某些灯上的重要部件、标准有要求应在加热烘箱中经规定的温度、时间来检查它的变形、压痕、绝缘材料破裂和防电击性能降低等现象是否发生,不同的灯种有不同的耐热要求。
9、抗干扰:是指灯不被别的电器电磁场干扰而不能正常工作的能力和也不能发出干扰别的电器以影响到其不能正常工作的电磁场或谐波。
10、防火阻燃:对灯上的固定带电部件的绝缘部件及外部防触电的绝缘部件,应具有防异常高温和防燃烧的性能。该试验是用加热丝650 0C左右靠近在灯上受试部件位置30 s后移开加热丝、试件任何燃烧火焰均应在30 s内熄灭,并燃烧熔化下落物质不得引燃水平放置在试件下距离200 mm的薄纸。
11、异常状态保护性能:在气体放电光源中,有些灯在特定使用中可能会出现异常状态,但在异常状态下工作的灯不应出现不安全的现象,如起火、爆炸等。异常状态一般有6种情况,为避免在使用中出现这些不安全隐患,要求在线路设计和制灯中采用应有的保护措施。
1) 对电光源应优先选择高发光效率、显色性好、寿命长、价格便宜、使用方便的产品。
2) 照明开闭频繁,需要迅速点亮,需要调光或需要避免对测试设备产生高频干扰的地方和屏蔽室等,宜采用白炽灯或卤钨灯。
3) 需要正确识别色彩,照度要求较高或进行长时间紧张视力工作的场所,宜采用荧光灯、白炽灯或卤钨灯。
4) 振动较大的场所宜采用荧光高压汞灯或高压钠灯。
5) 有高挂条件并需要大面积照明的场所宜采用金属卤化物灯或长弧氙灯。
6) 选用光源时还应估计照明器的安装高度。白炽灯适用于6~12m悬挂高度,荧光灯适用于2~4m悬挂高度,荧光高压汞灯适用于5~18m安装高度,卤钨灯适用于6~24m安装高度。
7) 照明设计中应对光源的综合技术经济指标进行比较,以决定其好坏。如光源的效率高、寿命长、价格便宜,其综合指标一定是的,但如果这些性能各有优劣,则必须经过综合计算才能确定其效果的好坏。
8) 电源供电电压发生变化时,会引起光源光通量的变化,但对不同的光源其变化的程度也有差别。表5.2-1列出了各种光源随电压变动光通变化的平均百分数,其中以高压钠灯变化量,而荧光灯变化量最小。
9) 当气体放电灯供电电压瞬间波动下降较大时,灯管会自行熄灭,这对某些熄灭后不能马上再启动的光源尤其要注意。应考虑一定的安全系数,使电网瞬间电压变化不低于某一允许值。
10) 气体放电灯多采用电感镇流器,功率因数均小于1。在大面积采用气体放电灯照明时,为节省有色金属并提高设备利用率,应考虑补偿以提高功率因数,一般采用集中补偿方法比较方便。在选择导线截面和照明变压器容量时,不仅要计算光源所消耗的电功率,而且应计入镇流器的损耗功率。
11) 应考虑光源对初投资的影响。光源的效率对照明方案的灯具数量、电气设备费用、材料费用及安装费用等均有直接影响。选用高效光源可使初投资减少。光源的尺寸也影响灯具的尺寸和造价,如荧光灯虽然光效较高,但灯具尺寸较大,价格则较高,初投资必然增加。
12) 光源对运行费用的影响: 运行费用包括年电力费、年耗用灯泡费、照明装置的维护费以及折旧费,其中电费和维护费占较大比重。通常照明装置的运行费用超过初投资。选用高效光源可以节省电力费用,使灯数减少,维护费用下降。选用高寿命光源,则可减少维护工作,使运行费用降低,尤其对高大厂房,有复杂的生产设备厂房,照明维护工作较困难的场所更加适用。
13) 光源光谱特性的选用: 对显色性要求较高的场所应选用平均显色指数≥85的光源,为了改善光色,还可采用混光照明,如从光环境舒适的角度出发,光照度较低时(小于100lx)采用低色温光源,照度较高时(200lx以上)采用高色温光源。
14) 按照光源的特性进行选用: 如高压气体放电灯的启动时间和再启动时间均较长,对比较重要的场所不宜采用(如发电厂主控室、宴会厅等)。事故照明也不宜采用。
15) 按照环境条件选择光源:环境条件常常限制光源的使用,必须考虑环境许可的条件选用光源。如预热式荧光灯在低温时(低于10℃)启动困难,在环境温度过低或过高时荧光灯的光通下降较多,当环境温度为0℃时光通只有额定值的60%,在100℃时为额定值的90%。当环境温度为40℃时光通为额定值的90%,60℃时为额定值的65%。无玻璃外壳的金属卤化物灯、氙灯等的紫外线比较多,在照明距离较近时易引起的疾病。在空调的房间内不宜使用发热量大的光源,如白炽灯、卤钨灯等,以减少冷负荷的用电量。
16) 荧光灯最适宜环境温度为18~25℃。当环境的相对湿度在75%~80%范围时将会造成启动困难。
17) 荧光灯灯管必须与相应规格的镇流器和起辉器配套使用,否则会缩短灯的寿命或起动困难。
18) 荧光灯灯管电源电压的变化不宜超过±5%,否则将影响灯的光效和寿命。
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