气体放电灯的结构示意图 B为泡壳,A和C为电极,G为填充气体 A为阳极,C为阴极
放电灯工作电路示意图
荧光灯的工作原理
荧光灯的工作原理:灯内包含有低气压的汞蒸气和少量的惰性气体,灯管的 内表面涂有荧光粉层,灯内的低气压汞蒸气放电将60%左右的输入电能转 变成波长为253.7nm的紫外辐射,荧光粉能有效地将这一紫外辐射转变成 可见光 可见光 紫外辐射
几种灯头外形
螺口灯头E
插口灯头B
聚焦灯头
特种灯头
白炽灯的类型
一般照明用白炽灯GLS(General Lighting Service Lamps) 反射型白炽灯 根据泡壳的加工方法:
分为吹制泡壳反射型白炽灯和
压制泡壳反射型白炽灯两类
其他的白炽灯
反射型白炽灯
吹制泡壳反射型白炽灯泡壳的反射部分由真空蒸 镀的铝层形成,常称为薄玻璃射灯
电源电压升高时,灯的工作电流和功率增大,灯丝工作温度升高,发光效率
和光通量增加,寿命缩短
白炽灯电源电压变化时其他参数的变化
光电参数的变化
寿命的变化
卤钨灯
卤钨循环:从灯丝蒸发出来的钨在泡壁区域内与卤素反应,形成挥发性的 卤钨化合物,由于泡壁温度足够高(2500C),卤钨化合物呈气态,当卤钨化 合物扩散到较热的灯丝周围区域时又分解成卤素和钨,释放出来的钨部 分回到灯丝上,而卤素则继续参与循环过程 卤钨循环的作用:利用卤钨循环的原理消除灯泡发黑的现象 卤钨灯的泡壳要求:必须使用耐高温的石英玻璃或硬玻璃
发光二极管
发光二极管由III-V族元素在IV族元素中搀杂而形成. 发光二极管具有省电,寿命长(几万小时),工作电压低,抗震耐冲击,冷光,光响 应速度快,以及利于环境保护等优点,因而有着十分广泛的应用前景.
选择光源的因素 影响光源寿命的因素
使用方 环境温度 工作电压 开关频率 振动冲击 制造方 灯丝 发射物质 充气及气压 荧光材料
光源基本知识
普通白炽灯
白炽灯是根据热辐射原理制成的 白炽灯的主要部件为灯丝、支架、泡壳、 填充气体和灯头
普通白炽灯
灯丝: 灯丝是白炽灯的发光部件,由钨丝制成 采用双重螺旋灯丝的白炽灯,光效更高 芯柱和支架: 芯柱是由铅玻璃制成 电导丝由三部分组成:里面的部分即内导丝,用来与灯丝焊接(或夹接); 玻璃中间的部分是杜美丝,与铅玻璃进行气密封接;电导丝的下部即外 导丝,熔点较低,可起保险丝的作用 泡壳: 泡壳通常采用钠钙玻璃,大功率灯用耐热性能好的硼硅酸盐玻璃 填充气体: 为了减少灯丝的蒸发,从而提高灯丝的工作温度和光效,必须在灯泡中 充入合适的惰性气体 灯头: 灯头是白炽灯电连接和机械连接部分,按形式和用途主要可分为螺口式 灯头、插口式灯头、聚焦灯头和各种特种灯头
陶瓷管能耐更高温度,化学性质极其稳定,因而做成的金属卤化物灯 不仅光效更高,光色更好,而且颜色稳定,灯的寿命更长
高压钠灯
高压钠灯采用半透明的多晶体氧 化铝(PCA)陶瓷管,在高压钠灯电 弧管中,充入氩气或氙气作为启动
气体,还要充入汞,钠和汞常以钠
汞齐的形式充入灯内.
低压钠灯
低压钠灯是现今光效最高的人造光源,其光效高达200lm/W,低压钠灯的放 电管由套料抗钠玻璃制成,弯成U型,外壳内抽成真空,内壁涂以氧化铟红外 反射层,U形放电管上每隔一定的距离有一个隆起的小窝,其作用是储藏钠, 放电管中除充入高纯钠外,还充入氩-氖混合气体作为启动气体,灯的显色性 极差.
物在灯达到正常工作温度时部分气化,参与放电、辐射
金属卤化物灯的光谱主要是由所添加的金属的辐射光谱所决定,汞的辐射 光谱的贡献很小,根据辐射光谱的特性,金属卤化物灯可以分成四大类: 选择几种发出强线光谱的金属的卤化物,将它们加在一起,得到白色的光源, 如钠-鉈-铟灯(HPI); 利用在可见光区能发射大量密集线光谱的稀土金属,得到类似日光的白光, 镝灯就是典型的例子(MHN/MHD);
高压汞灯
高压汞灯的典型结构:电弧管由石英玻璃制成,内充一定量汞和少量的惰性 气体(通常为氩气)以帮助启动,外泡壳除保温之外还可防止环境对灯的影响,
外泡壳内表面还可涂荧光粉
高压汞灯的工作原理
高压汞灯的启动借助于辅助电极,电压加在辅助电极和相邻的主电极之间, 由于产生辉光放电,这一辉光放电很快过渡到两个主电极之间的弧光放电, 放电时产生的热量使管壁温度逐渐升高，汞蒸气压和灯管电压逐渐升高, 放电向高气压放电过渡,高压汞灯从启动到正常工作需要4-10min左右,高 压汞灯的汞蒸气压在2*105-15*105Pa的范围内
荧光粉 荧光灯的工作原理
汞原子
电子
电极
荧光灯的主要部件
玻壳:普通荧光灯的玻壳由钠钙玻璃制成,玻璃中含氧化铁 荧光粉涂层:决定荧光灯特性的最重要的因素是荧光粉的种类及其组分,荧 光粉不仅决定了灯的色温和显色性,而且在很大程度上决定了灯的发光效率
常见三类荧光粉: 1.卤磷酸盐荧光粉:在红色区域的辐射少,使得 灯的显色性差
高压汞灯的启动
高压汞灯的启动特性
高压汞灯的主要部件
电弧管和支架 电极 外泡壳
填充气体
灯头
高压汞灯的主要类型
明泡高压汞灯 带荧光粉涂层的高压汞灯 反射型高压汞灯 自镇流高压汞灯
金属卤化物灯
金属卤化物灯在结构上与高压汞灯十分相似,两种灯最主要的区别在于前 者的电弧管中除充入定量的汞外,还充入一些金属卤化物。这些金属卤化
利用超高气压的金属蒸气放电或分子发光产生连续辐射,获得白光,如超高
压铟灯和锡灯(SN) 利用具有很强的近乎单色辐射的金属产生色纯度很高的光,如鉈灯产生绿 光,铟灯产生蓝光(彩色灯)
金属卤化物灯的主要部件
电弧管和支架
电极 外泡壳 填充气体 灯头
金属卤化物灯的主要类型
单泡壳双端型 双泡壳双端型 双泡壳单端型 陶瓷电弧管金属卤化物灯
压制泡壳反射型白炽灯其抛物形反射镜玻璃和
前面的玻璃透镜面都是压制成形的,在玻璃反射 镜内表面一般以真空蒸镀铝作为反射材料,这类
灯现在常称为PAR灯,PAR灯有聚光型和泛光型
两大类
反射型白炽灯
PAR灯 的集光 性强Fra bibliotekRF为泛光反射型,BRF为封闭泛光 反射型; RS为聚光反射型,BRS为 封闭聚光反射型
MR型卤钨灯
采用红外反射膜的卤钨灯的光谱功率分布 效率提高 15%~20%
卤钨灯的工作特性
发光效率:卤钨灯的特点之一是光效较高,在寿命期内的光维持率几乎达 到100% 色表和显色性:色温约为2800K~3200K,一般显色指数Ra=100
调光性能:可以进行调光,但不主张进行过分调光
气体放电灯
EN55015
VDE NEC BSI UTE
干扰(EMI)
德国 荷兰 英国 法国
KEMA
3.其它重要标准 UL CSA
荷兰检定协会
美国 加拿大
4.电光源产品中国国家标准目录
国家标准号 GB 10681-1989 GB 10682-1989 GB/T13259-1991 GB/T13434-1992 GB/T14904-1993 GB 14196-1993 GB/T15041-1994 GB/T15043-1994 GB/T17262-1998 GB/T17263-1998 标准名称 普通照明灯泡 普通照明用管形荧光灯 高压钠灯泡 高压钠灯泡特性的测试方法 卤钨灯 普通照明灯泡的安全要求 高压短弧氙灯 白炽灯泡光电参数的测量方法 单端荧光灯性能要求 普通照明用自镇流荧光灯性能要求 对应的代号 采用程度 IEC81-84 IEC662-87 IEC662-88 IEC357 IEC432-84 发布日期 1989.03 1989.03 1991.10 1992.04 1993.02 1993.03 1994.04 1994.04 1998.03 1998.03 实施日期 1989.11 1989.11 1992.08 1992.12 1993.08 1993.08 1994.12 1994.12 1998.09 1998.09 对应飞利浦类别 GLS TL SON SON Hal GLS GLS CFL CFL-I
荧光灯的工作特性
能量平衡:电能以不同的形式被消耗掉 发光效率:荧光灯自身的光效除由采用的荧光粉所决定外,还与环境温度和 电源频率有密切关系,当环境温度低于150C时,灯的光输出随温度的降低很 快减少,温度高于最佳温度时,光输出也要减少,但速度较低,荧光灯在高频 工作时光效能增加10%左右
荧光灯光输出随环境温 度的变化
无极荧光灯
无极荧光灯的放电管是一个内涂荧光粉的玻璃球泡,放电管内也充以汞和 氩等惰性气体,汞在放电时产生的紫外辐射经过荧光粉转变为可见光,飞利 浦的QL灯由于采用分离式结构,电子元器件能充分散热,灯的寿命达到 60000h以上.
微波硫灯
微波硫灯也是一种无极放电灯,它的工作频率更高,为2450MHz,处于微波 波段.
PAR灯与一般反射型灯配光性能的比较
其他的白炽灯
管状白炽灯 装饰灯泡 大功率白炽灯 影视用灯泡 特殊灯泡 等等 发光体都是长的单螺旋灯丝,一般有三种 如彩色灯泡
白炽灯的工作特性
发光效率:普通照明白炽灯,其光效为8~21.5lm/W,它的大部分能量都变成 红外辐射 色表和显色性:色温较低约2800K,一般显色指数Ra=100 灯的开关: 钨有正的电阻特性,一般白炽灯灯丝的热电阻是冷电阻的 12~16倍,当使用大批量白炽灯时,灯要分批启动 调光:普通白炽灯可以进行调光,调光灯的灯丝工作温度降低,从而使灯的 色温降低,灯的光效降低,但寿命延长 电源电压变化的影响:当电源电压变化时,白炽灯的工作电压要发生变化,
荧光灯的主要类型
直管型荧光灯:直管型荧光灯按其启动方式有预热启动式、快速启动式、 瞬时启动式 预热启动式荧光灯:电路中有一个辉光放电启动器或电子启动器 快速启动荧光灯:没有单独启动器,采用硅外涂层或外部导电带