照明基本知识培训.docx
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照明基本知识培训
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）
照明对象
照明技术
照明要求的属性
视觉工作对象
明视照明
生理照明
环境
气氛照明
心理照明
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：
紫外可见光红外
0380760nm
波长小于380nm的称为紫外，波长大于760mm的称为红外
2-2照明术语
1．光通量：
单位时间内所发出的光的多少或单位时间内所接收的光的多少
符号：
Ф单位：
LM
2．光强：
单位立体角内所包含的光通量的多少，称为光强。
符号：
I单位：
cdI=dФ/dΩ[公式1-1]
1cd=1lm/sr式中：
Ω:
立体角sr：
球面度
3．照度：
单位面积内所通过的光通量的多少
符号：
E单位：
lxE=dФ/dA[公式1-2]
1lx=1lm/m2式中:
A:
面积
4．亮度：
光线照射到被照面后，人眼接收到光的多少
符号：
L单位：
ntL=dE/dΩ=dI/dAcosθ[公式1-3]
1nt=1cd/m2
5.距离平方反比定律：
E=I/d2[公式1-4]
A1A2
从图中可知：
d:
距离
1mA：
面积
2m
面积A2是A1的4倍，而光强相等。
A2单位面积上的照度就只能是A1的1/4，很明显就能反映出E=I/d2的关系
2-3各光量之间的关系举例
例一：
一只投光灯，反射器包角为120°，光源光强为各向均等200cd，反射器反射率为ρ=0.7，试求反射光的光通量。
解：
Ф=π2I=3.142x200=1884（lm）
Ф反=ρxФ=0.7x1884=1318.8（lm）
解析：
整球的表面积为4πR2，120°包角的球冠表面积为πar
而a=sin60°r=0.866r120°
则4π-0.866π=3.14π=π2
120°a
r
例二：
求离一只发光强度为60cd的灯泡,1.5m处的垂直投射面上的照度
E=I/d2=60/1.52=26.7lx
I1.5m
§1-3光和视觉：
3-1．视觉：
光线射入眼睛后产生的视觉包括看见明暗的光觉，看见物体形状的形态觉，看见颜色的色觉，看见物体运动的动态觉，看见物体远近的深浅的深度觉或立体觉的综合
3-2视觉能力
人眼的亮度阈限在10-6cd/m2~106cd/m2
对比灵敏度：
被识别对象与背景的亮度之差和背景亮度之比称为对比灵敏度，对比灵敏度影响物体的可见度，对比通常按下式表示：
C=A-B[公式：
1-5]
A
式中：
C：
对比度A：
背景亮度；B：
物体亮度
C值越大，越容易识别物体；C值越小，分辨物体越困难
第二章光源
§2-1各种光源的介绍：
1、白炽灯，是将灯丝（W）加热到白炽的温度，利用热幅射（温度幅射）而幅射出可见光的光源。
2、卤钨灯：
在白炽灯内充入一定的卤素元素化合物，形成卤钨循环，以保护灯丝，提高光效，缩小体积，延长寿命。
3、荧光灯：
是靠热阴极弧光放电，使管内充填的汞被电离激发，在激发的汞原子和电子的共同作用下，使灯管内敷的荧光粉被激发发光。
4、高压气体放电灯种类很多，如高压汞灯、高压钠灯、镝灯、氙灯、碘镓灯，铟灯，金卤灯等等，所有的气体放电灯都是对金属加热，使之蒸发气化，放电发光。
谈到高压气体放电灯，不能不谈到汞，汞是一种能在常态下呈液态的金属，它还有一种特性，就是在常温下就具有一定的蒸气压，温度升高，蒸气压可达到104乇左右，中心部分可达6000K，汞原子中的电子在能级跃迁过程中释放能量，发出光和热，这就是高压汞灯的发光原理。
§2-2光学专用词汇介绍
1、灯功率：
是指灯管的视在功率。
（W）
2、光源光通：
灯管所能发出光的多少（LM）
3、灯管压：
实际加在电极两端的电压（V）
4、灯电流：
流经灯管的电流（A）
5、光效：
每瓦的光通量（lm/w）
6、色温：
灯管所发出光的颜色和标准黑体加热至和灯管光色一致时或相近时的温度，规定为该光源的色温。
用绝对温度K表示。
7、显色指数：
光源对物体本身颜色的呈现程度称为显色性，用显色指数表示符号Ra（%）
常用金卤灯电参数表2-1
规格
美标
欧
管压V
管电流A
管压V
管电流A
400W
135
3.25
100
4.6
250W
130
2.13
100
3.0
色温与感觉对照表表2-2
色温（K）
感觉
光源
<3300
温暖
白炽灯、卤钨灯、低色温节能灯
3300~5000
中间
金卤灯、三基色白色荧光灯
>5000
清冷
日光灯、汞灯、高色温节能灯
各种光源光参数对照表表2-3
光源种类
光效η
色温k
显色指数Ra
寿命h
白炽灯
7~13
1900~2100
100
1000
卤钨灯
13~21
2100~2300
100
2000
汞灯
60~70
6500
30~50
10000
金卤灯
90~110
4000
>65
20000
高压钠灯
100~110
1700~2100
30以下
20000
荧光灯
50~80
2700~6500
60~70
10000
§2-3金卤灯
3-1金属卤化物灯有好几种系列主要有：
Sc-Na系列、Na-In-Ti系列，而使用最多的是Sc-Na系列。
金属卤化物灯和汞灯相似，除充填汞和惰性气体外还充填能发光的金属的卤化物（以碘化物为主）将发光金属制成卤化物形式有如下优点：
1、要使金属发光，就需要高的金属蒸气压，而一般来讲金属卤化物的蒸气压比单金属高。
2、能保护金属，使其在高温下尽可能少的和石英玻璃起反应，卤化物能抑制这种反应。
3-2金卤灯结构
金卤灯分为欧标和美标，其结构也有不同
如图图2-1
辅助电极
双金属片
电极
内灯管
外泡壳
电阻
灯头
电极
电极引线
内灯管
外泡壳
灯头
内灯管均采用石英玻璃制成，内充填金属卤化物。
电极为钍钨制成。
外灯壳内充填惰性气体以保护金属支架
美标金卤灯和欧标金卤灯在结构上不同点是：
有一辅助触发电极
3-3金卤灯的光学特性
1）NaI-InI-T:
I系列2）Sc-Na系列
图2-2
Na：
589nmNa：
589nm
Ti：
535nmSc：
在整个可见光部分有连续弱谱线
In：
411451nm
各种类型的金卤灯其紫外幅射都比高压汞灯弱，，而发光效率都要高很多，这是因为金卤灯辐射能量主要集中在可见光部分，另外金卤灯在可见光部分辐射连续性强且较均匀，因而显色指数也比汞灯高很多。
金卤灯色温和平均显色指数（表2—4）
规格
色温K
显色指数Ra
Na——In——Ti
4200——5500
65——70
Sc——Na
3800——4200
65——70
3—4金卤灯的启动特性
金卤竹比汞灯的启动电压高，这是因为
1）金属卤化物的吸潮性较强，潮气分解后的氢和氧使灯更难启动。
2）金属卤化物分解后的游离卤元素对启动造成一定困难。
对此，金卤灯的启动器较汞灯有很大改进。
配置能产生宽脉冲的高压启动器，标准为不小于500us，而实际上制成的启动器均在700us以上，脉冲幅度为700——800v，同时为使灯易启动，在灯管内用氖——氩混合气替代汞灯中的氩气作启动气体，镇流器的二次空载电压也要比汞灯高。
3-5点灯位置
金卤灯一般来讲，点灯位置对光电特性影响较大，所以在使用中应注意使用位置和光源型号相匹配。
§2-3美标金卤灯和欧标金卤灯的比较（表2—5）
项目
美标
欧标
管电压（v）
135
100
管电流（A）
3.25
4.6
结构
有辅助触发电极
无
对电器要求
（CWA）型可不配触发器L型配1Kv触发器
要配3—5Kv触发器
比较
触发电压低540v左右,对灯管损坏小
触发电压高,对灯管损伤大。
触发电压在3000v左右
寿命
长
短
§2-4光源的评价
1．光量特性：
总光通,光效,寿命,紫外幅射,热幅射.
2．光质特性：
光色,色温,显色性，闪烁
3．电气特性：
输入功率，管电压，管电流，电压特性，启动特性，再启动特性，电磁干扰，噪声等。
4．机械特性：
形状尺寸，结构，灯头，重量,机械强度,抗震性，耐冲击性
5．经济特性：
初始价珞，设备费用，经济效率，寿命。
6．心理特性：
舒适性、装饰性，美观性，气氛性，特殊显示性，调和性
7．和使用有关的其他特性：
安装，维护简易性，配件互换性。
在对光源进行评价时要特别重视
a）光效，这是能否节能的主要指标
b）色温，在各种不同场合和地区应选择不同色温的光源
c）显色性，商业照明应选择高显色性光源，而道路照明等对显色性要求就低。
d）寿命，这是重要的经济指标之
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