造價工程師輔導(dǎo)資料：常用電光源及特性

　　常用電光源及特性

　　凡可以將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成光能，從而提供光通量的設(shè)備、器具統(tǒng)稱為光源，而其中可以將電能轉(zhuǎn)換為光能，從而提供光通量的設(shè)備、器具則稱為電光源。常用的電光源有：熱致發(fā)光電光源(如白熾燈、鹵鎢燈等);氣體放電發(fā)光電光源(如熒光燈、汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等);固體發(fā)光電光源(如LED和場致發(fā)光器件等)

　　氣體放電光源一般比熱輻射光源光效高、壽命長，能制成各種不同光色，在電氣照明中應(yīng)用日益廣泛。熱輻射光源結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，顯色性好，故在一般場所仍被普遍采用。常用照明電光源的主要特性比較見表5.4.2所示。

　　表5.4.2常用照明電光源的主要特性

　　1. 白熾燈 白熾燈是靠鎢絲白熾體的高溫?zé)彷椛浒l(fā)光，它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，顯色性好。盡管白熾燈的功率因數(shù)接近于1，但因熱輻射中只有2%～3%為可見光，故發(fā)光效率低，一般為7～19lm/W，平均壽命約為1000h，且不能震動。

　　白熾燈主要由玻璃泡體、燈絲和燈頭組成。白熾燈泡內(nèi)都抽成真空，功率大于40W的燈泡充以氮氣或氮氬混合氣體，以減緩燈絲氧化和金屬分子擴(kuò)散，提高燈絲的使用溫度和發(fā)光效率，增加使用壽命。

　　由于鎢絲的冷態(tài)電阻比熱態(tài)電阻小很多，故其瞬時啟動電流很大，由于燈絲所消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為熱能，點燃時玻璃泡體溫度可能達(dá)到120～200℃左右;電壓變化對白熾燈壽命和光通量都有嚴(yán)重影響，如電壓升高5%，使用壽命降低一半，電壓降低5%，白熾燈的光通量下降18%。這些在白熾燈使用中也應(yīng)予以注意。這種電燈的使用壽命也比較短。

　　2.熒光燈 熒光燈是由鎮(zhèn)流器、燈管、起動(啟輝)器和燈座等組成。燈內(nèi)抽真空后封入汞粒，并充入少量氬、氮、氖等氣體。所以，日光燈也是一種低壓的汞蒸氣弧光放電燈。在最佳輻射條件下，能將2%的輸入功率轉(zhuǎn)換為可見光，60%以上轉(zhuǎn)換為紫外輻射，紫外線再激發(fā)燈管內(nèi)壁熒光粉而發(fā)光。

　　目前常見的熒光燈有

　　(1)直管形熒光燈：這種熒光燈屬雙端熒光燈。常見標(biāo)稱功率有4W，6W，8W，12W，15W，20W，30W，36W，40W，65W，80W，85W和125W。管徑用T5，T8，T10，T12。燈頭用G5，G13。目前較多采用T5和T8。T5顯色性好，對色彩豐富的物品及環(huán)境有比較理想的照明效果，光衰小，壽命長，平均壽命達(dá)10000小時。適用于服裝、百貨、超級市場、食品、水果、圖片、展示窗等色彩絢麗的場合使用。T8色光、亮度、節(jié)能、壽命都較佳，適合賓館、辦公室、商店、醫(yī)院、圖書館及家庭等色彩樸素但要求亮度高的場合使用。

　　為了方便安裝、降低成本和安全起見，許多直管形熒光燈的鎮(zhèn)流器都安裝在支架內(nèi)，構(gòu)成自鎮(zhèn)流型熒光燈。

　　(2)彩色直管型熒光燈：常見標(biāo)稱功率有20W，30W，40W。管徑用T4，T5，T8。燈頭用G5、G13。彩色熒光燈的光通量較低，適用于商店櫥窗、廣告或類似場所的裝飾和色彩顯示。

　　(3)環(huán)形熒光燈：除形狀外，環(huán)形熒光燈與直管形熒光燈沒有多大差別，常見標(biāo)稱功率有22W，32W，40W，燈頭用G10q。主要提供給吸頂燈、吊燈等作配套光源，供家庭、商場等照明用。

　　(4)單端緊湊型節(jié)能熒光燈：這種熒光燈的燈管、鎮(zhèn)流器和燈頭緊密地聯(lián)成一體(鎮(zhèn)流器放在燈頭內(nèi))，故被稱為“緊湊型”熒光燈。由于無須外加鎮(zhèn)流器，驅(qū)動電路也在鎮(zhèn)流器內(nèi)，故這種熒光燈也是自鎮(zhèn)流熒光燈和內(nèi)啟動熒光燈。整個燈通過E27等燈頭直接與供電網(wǎng)連接，可方便地直接取代白熾燈。這種熒光燈大都使用稀土元素三基色熒光粉，因而具有節(jié)能功能。

　　3. 鹵鎢燈

　　鹵鎢燈是一種熱輻射光源，在被抽成真空的玻璃殼內(nèi)除充以惰性氣體外，還充入少量的鹵族元素如氟、氯、溴、碘。在鹵鎢燈點燃時，從燈絲蒸發(fā)出來的鎢在匯壁區(qū)與鹵元素反應(yīng)形成揮發(fā)性的鹵鎢化合物。為了使管壁處生成的鹵化物處于氣態(tài)，其管壁溫度很高，必須使用耐高溫的石英玻璃和小尺寸泡殼，由于泡殼尺寸小，強度高，其工作氣壓比普通白熾燈高很多，這樣使鹵鎢燈中鎢的蒸發(fā)受到更有力的抑制。由于上述兩個原因，所以鹵鎢燈工作溫度和光效大為提高，壽命也增長。

　　目前廣泛采用的是溴、碘兩種鹵素，分別叫溴鎢燈和碘鎢燈。由于碘蒸氣呈現(xiàn)紫紅色，吸收5%的可見光，光效比溴鎢燈低4%～5%，但壽命比溴鎢燈長。

　　碘鎢燈管內(nèi)充入惰性氣體使發(fā)光效率提高。其壽命比白熾燈高一倍多。使用中燈管要平放，傾角不超過4°;注意勿濺上雨水因為燈管溫度高達(dá)250℃。

　　4. 高壓水銀燈

　　高壓水銀燈又稱“高壓汞燈”，是利用高壓水銀蒸氣放電發(fā)光的一種氣體放電燈。燈管內(nèi)裝有一對電極且抽去空氣，充入少量氬氣和液態(tài)水銀。通電后氬氣放電將水銀加熱和氣化，水銀蒸氣受電子激發(fā)而放電產(chǎn)生強烈輝光，經(jīng)常用在道路、廣場和施工現(xiàn)場的照明中，高壓水銀燈按構(gòu)造的不同可以分為兩種：

　　(1) 外鎮(zhèn)流式高壓水銀燈

　　外泡及內(nèi)管中均充入惰性氣體氮和氬，內(nèi)管中還裝有少量水銀，外泡內(nèi)壁里還涂有熒光粉。工作時內(nèi)管中水銀蒸氣壓力很高，通常為101.325～1014.25kPa，所以稱為高壓水銀燈。

　　鎮(zhèn)流器的作用有兩種，其一是產(chǎn)生高壓脈沖以點燃高壓汞燈，其二是穩(wěn)定工作電流。補償器的作用是改善功率因數(shù)。

　　高壓汞燈的優(yōu)點是省電、耐震、壽命長、發(fā)光強;缺點是起動慢，需4～8 min;當(dāng)電壓突然降落5%時會熄燈，再點燃時間約5～10min;顯色性差，功率因數(shù)低。

　　(2) 自鎮(zhèn)流高壓汞燈

　　自鎮(zhèn)流高壓汞燈省去了鎮(zhèn)流器，代之以自鎮(zhèn)流燈絲，沒有任何附件，旋入燈座即可點燃。

　　自鎮(zhèn)流高壓汞燈的優(yōu)點是發(fā)光效率高、省電、附件少，功率因數(shù)接近于1。 缺點是壽命短，只有大約1000h。由于自鎮(zhèn)流高壓汞燈的光色好、顯色性好、經(jīng)濟(jì)實用，故可以用于施工現(xiàn)場照明或工業(yè)廠房整體照明。

　　5. 高壓鈉燈

　　高壓鈉燈使用時發(fā)出金白色光，具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強和不誘蟲等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場、碼頭、車站、廣場、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。高顯色高壓鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂場、百貨商店和賓館等場所照明。

　　在外泡殼內(nèi)裝有放電管，它是用半透明的氧化鋁陶瓷或全透明剛玉制成，它耐高溫，和金屬鈉不起化學(xué)反應(yīng)。放電管內(nèi)充有鈉、汞和氙氣。熱繼電器的雙金屬片是用兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片壓制而成。

　　高壓鈉燈工作中放電管表面溫度很高，為了保持其溫度一定(250～300℃)，所以放電管外面用外泡殼保溫，外泡殼內(nèi)抽成真空，以減少外界環(huán)境的影響。

　　高壓鈉燈發(fā)光效率高，屬于節(jié)能型光源。它的結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，平均壽命長。鈉燈輻射光顏色單一，鈉輻射為(5.89～5.896)×10-7m的黃色光譜，所以顯色性差，但紫外線少，不招飛蟲。電壓偏移對高壓鈉燈的光輸出影響較為顯著，大約為電壓變化率的兩倍。若電壓突然降落5%以上，則可能自滅，再起動需要10～15min才能再燃。鈉燈黃色光譜透霧性能好，最適于交通照明;光通量維持性能好，可以在任意位置點燃;耐震性能好;受環(huán)境溫度變化影響小，適用于室外;功率因數(shù)低。

　　6. 金屬鹵化物燈

　　金屬鹵化物燈是氣體放電燈中的一種，其結(jié)構(gòu)和高壓汞燈相似，是在高壓汞燈的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所不同的是在石英內(nèi)管中除了充有汞、氬之外，還有能發(fā)光的金屬鹵化物(以碘化物為主)。

　　金屬鹵化物燈應(yīng)用有鈉-鉈-銦燈(JZG或NTY)、管形鏑燈(DDG)等。主要用在要求高照度的場所、繁華街道及要求顯色性好的大面積照明的地方。

　　金屬鹵化物燈的特點

　　(1) 發(fā)光效率高，平均可達(dá)70～100lm/W，光色接近自然光。

　　(2) 顯色性好，即能讓人真實地看到被照物體的本色。

　　(3) 紫外線向外輻射少，但無外殼的金屬鹵化物燈則紫外線輻射較強，應(yīng)增加玻璃外罩，或懸掛高度不低于5m。

　　(4) 平均壽命比高壓汞燈短。

　　(5) 電壓變化影響光效和光色的變化，電壓突降會自滅，所以電壓變化不宜超過額定值的±5%。

　　(6) 在應(yīng)用中除了要配專用變壓器外，1kW的鈉-鉈-銦燈還應(yīng)配專用的觸發(fā)器才能點燃。

　　7. 氙燈

　　氙燈是采用高壓氙氣放電產(chǎn)生很強白光的光源，和太陽光相似，故顯色性很好，發(fā)光效率高，功率大，有“小太陽”的美稱，它適于廣場、公園、體育場、大型建筑工地、露天煤礦、機(jī)場等地方的大面積照明。

　　氙燈可分為長弧氙燈和短弧氙燈兩種。在建筑施工現(xiàn)場使用的是長弧氙燈，功率甚高，用觸發(fā)器起動。大功率長弧氙燈能瞬時點燃，工作穩(wěn)定。耐低溫也耐高溫，耐震。氙燈的缺點是平均壽命短，約500～1000h，價格較高。由于氙燈工作溫度高，其燈座和燈具的引入線應(yīng)耐高溫。氙燈是在高頻高壓下點燃，所以高壓端配線對地要有良好的絕緣性能，絕緣強度不小于30kV。氙燈在工作中輻射的紫外線較多，人不宜靠得太近。

　　8.低壓鈉燈

　　低壓鈉燈是利用低壓鈉蒸氣放電發(fā)光的電光源，在它的玻璃外殼內(nèi)涂有紅外線反射膜，低壓鈉燈的發(fā)光效率可達(dá)200lm/W是電光源中光效最高的一種光源，壽命也最長，還具有不眩目的特點。

　　低壓鈉燈是太陽能路燈照明系統(tǒng)的最佳光源，低壓鈉燈發(fā)射波長是為589.0nm和589.6nm的單色光,這兩條黃色譜線的位置靠近人眼最靈敏的波長為555.0nm的綠色譜線,在人眼中不產(chǎn)生色差,因此視見分辨率高,對比度好,特別適合于高速公路、交通道路、市政道路、公園、庭院照明。低壓鈉燈也是替代高壓汞燈節(jié)約用電的一種高效燈種，應(yīng)用場所也在不斷擴(kuò)大。

　　9.發(fā)光二極管(LED)

　　LED是電致發(fā)光的固體半導(dǎo)體高亮度點光源，可輻射各種色光和白光、 0～100% 光輸出(電子調(diào)光)。具有壽命長、耐沖擊和防震動、無紫外和紅外輻射、低電壓下工作安全等特點。但LED缺點有：單個LED功率低，為了獲得大功率，需要多個并聯(lián)使用，并且單個大功率LED價格很貴。顯色指數(shù)低，在LED照射下顯示的顏色沒有白熾燈真實。

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