照明发展史.docx
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照明发展史
传统光源的发明
人类最早发明的电光源是弧光灯和白炽灯。
1807年英国的戴维制成了碳极度弧光灯，1878年，美国的布拉许利用弧光灯在街道和广场照明中取得了成功。
1年后，2位美国费城的高级中学教师汤姆生和霍斯顿通过设计弧光灯系统开创了他们的电工业。
白炽灯即最早的钨丝灯泡。
谈起电灯泡的历史，其实，英国科学家 J，W．swan 早爱迪生一年，就发明了真空碳丝灯泡，但因碳丝软寿命短，故未能广泛使用。
人类要感谢爱迪生，自从他在一八七九年发明真空碳丝灯泡后，我们可以随心所欲的取用人工光源，再也不必去抓一玻璃瓶的萤，来学车胤“囊萤映雪”。
爱迪生在经历无数次失败后终于对电灯的研究取得了突破,1879年10月22日,他点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。
为了延长灯丝的寿命,他又重新试验,在世界各地寻寻觅觅，终于找到来自日本的竹皮，取其纤维作碳丝，从而被誉为最伟大的创造。
大约试用了6000多种纤维材料,才找到了新的发光体--日本竹丝,可持续1000多小时,达到了耐用的目的。
1879年10月21日发明高阻力白炽灯,它连续点燃了40个小时。
1879年11月1日申请碳丝灯专利。
以后到1908年，将灯泡改用钨丝灯泡普及开来。
从某一方面来说,这一发明是爱迪生一生中达到的登峰造极的成就。
接着,他又创造一种供电系统,使远处的灯具能从中心发电站配电,这又是一项重大的工艺成就。
1880年，爱迪生又发明了实用白炽灯，揭开了电应用于日常生活的序幕
荧光灯发展突飞猛进
爱迪生之后，电灯不断改进。
1939年管状日光灯问世，很快被广泛采用，成为又一种重要的照明光源。
当时荧光灯玻管外径为38mm（T12），光效约60lm／w，显色指数为70Ra。
随着荧光灯研究的深入，发现适当提高管壁温度，具有较高光效的灯管直径可以相应缩小，这就使正柱区产生的253.7nm的光子到达管壁的距离缩短，光子与其它原子的碰撞机率降低，自吸收损失减少，这样制成的管径为26mm荧光灯（T8）光效可以提高，制造和运输成本也能降低。
但这时必须使用能承受较强紫外线辐照的优质卤磷酸钙荧光粉，或三基色荧光粉，管径减小后可使光效提高10%。
若进一步配用工作在40KHZ~60KHZ频率的电子镇流器，它的光效可比工作在50HZ频率下的电感镇流器再提高10%，这也就是人们常说的改进型T8荧光灯。
近几年来，又出现管径更细为?
16mm（T5）和?
11mm（T3）的节能细管径荧光灯，这时它们的最佳管壁温度更高，发光效率可达到104lm/w的水平，这种荧光灯必须配备优质电子镇流器工作。
无极荧光灯的发展
随着电子学技术的发展，近年来实用型无极荧光灯发展很快，国际上现有产品是荷兰QL型，功率为55w和85w两种，光效约68lm/w，寿命60000h，工作频率2.65MHz；美国Genura型无极荧光灯，功率23w，光效48lm/w，寿命10000h，工作频率2.65MHz；日本ever-Light型无极荧光灯，功率9w和27w，光效为41lm/w，寿命40000h，工作频率15.56MHz；还有德国Endura型无极荧光灯，功率100w和150w，光效80lm/w，寿命60000h，工作频率为250KHz。
卤钨灯的发明
1959年人们发明了卤钨循环原理后制造出卤钨灯，它给热辐射光源注入了新的活力。
这类灯体积小，光维持率达到95％以上，光效和寿命更明显的优于白炽灯。
近年来，我国已生产出可直接用于电网、电压220V或110V的卤钨灯，其尺寸可小到?
14×54mm，具有优异的灯丝稳定性和抗震性。
泡壳有透明和磨砂两种不同规格，灯头易于连接，与白炽灯一样。
卤钨灯的另一改进措施是采用浸涂法、真空蒸镀法或化学蒸镀法，在石英泡壳上采用红外反射层技术制成的新型卤钨灯，通过让可见光透过，而将红外线反射回灯丝的过程，使灯的光效提高30％－45％，寿命可达3000小时。
紧凑型荧光灯的发明
为了便于装饰和美化，对细管径荧光灯通过采用接桥和弯管等工艺，使灯管的尺寸紧凑，制成保持高光效的紧凑型荧光灯，特别是配有电子镇流器的一体化型又选用白炽灯螺口灯头（E27），已在许多领域取代了白炽灯。
早年紧凑型荧光灯为H，U和Π型，并逐步发展为双H，双U和双Π型。
近年又开发出3U，3Π，4U，4Π和螺旋型，功率做到18w以上，用以取代100w以上的白炽灯，也已有85w和125w大功率紧凑型荧光灯产品的出现。
这类灯所配用电子镇流器已从分列元件，发展到使用贴片，甚至集成电路，功率因素达到0.98，谐波失真总量小于10%，灯的寿命提高到10000h，亦有调光型产品。
全世界2001年紧凑型荧光灯的总产量已超过8亿支，其中75%产于我国
冷阴极超细管径荧光灯的诞生
随着背光照明在办公用笔记本电脑、等离子体显示器和家用电器如电视机、数码像机、摄像机等中的应用与日俱增，高亮度的冷阴极超细管径荧光灯为此应运而生。
这类灯的管径为1.8mm~3.0mm，普遍采用三基色荧光粉，通常采用Ni、Ta、Zr等金属作为冷阴极，在高的启动电压下形成辉光放电使灯管工作。
无极荧光灯的发展
随着电子学技术的发展，近年来实用型无极荧光灯发展很快，国际上现有产品是荷兰QL型，功率为55w和85w两种，光效约68lm/w，寿命60000h，工作频率2.65MHz；美国Genura型无极荧光灯，功率23w，光效48lm/w，寿命10000h，工作频率2.65MHz；日本ever-Light型无极荧光灯，功率9w和27w，光效为41lm/w，寿命40000h，工作频率15.56MHz；还有德国Endura型无极荧光灯，功率100w和150w，光效80lm/w，寿命60000h，工作频率为250KHz。
HID光源的成熟和进步
（1）HID光源趋向成熟
适用于大面积范围和室外照明的高强度气体放电光源（HID）其灯内工作压强往往超过10个大气压强，其中高压汞灯的光效可达50lm/w，显色指数超过65，色温4000k~6000k，寿命也达到约10000h，功率规格形成35w~3500w系列化。
高压钠灯发光效率达到120lm/w，显色指数为25，寿命达到24000h，规格有30w~1000w，虽然其光色稍逊，但其光效是所有能发出接近白光的人工光源中最高的。
近年来又开发出高显色高压钠灯，显色指数80左右，寿命8000h。
金属卤化物灯由于能兼具光效高（≥80lm/w）和光色好（Ra≥80）的优点，随着近年来等离子体模型理论和诊断技术不断完善和成熟，其中PICC/MCC模型方法使用更为广泛，其它流体模型，综合和模拟电路模型，以及杂交模型（Hybridmodels）也得到应用。
至今气体放电等离子体诊断技术还是以光谱诊断为主。
用模型和诊断技术来指导研制和生产金属卤化物灯，使光源性能有了极大的提高，其中35w~150w规格的小功率金属卤化物灯已广泛地应用到室内照明和汽车前照灯。
（2）陶瓷金属卤化物灯的发展
陶瓷金属卤化物灯（CDM）的问世是HID光源在近年发展中最引人注目的成果。
由于多晶氧化铝（PCA）陶瓷材料及其与金属封接工艺研究取得很大的突破，人们成功地制造出陶瓷外壳的性能明显地优于石英为玻壳的金属卤化物灯。
采用陶瓷材料作外壳避免了灯内金属材料的损失，而且电孤管尺寸可以控制得非常精确，因此光电性能一致性和稳定性好，允许更高电弧温度，灯的光效可提高10%~20%；且发光体小，亮度高，便于投影照明系统的设计。
现有35w，70w和150w三种产品，结构为单端型，双端型及反射型，光效达到90lm/w，亮度290cd/m2，显色指数为83，有效寿命达12000h。
另外，美国GE公司最近又推出用三部体结构工艺制造的300w大功率陶瓷外壳金属卤化物灯，其应用范围将会有进一步扩大。
新颖电光源产品层出不穷
（1）准分子光源（ELS）的出现
在光源辐射机理研究中，近年来采用准分子（Excimer）工作物质，如KrF、ArP、NeF和XeCl等，来制造高功率的紫外光源。
同时，通过微波放电和介质阻挡放电（DielectricBarrierDischarge）等无极放电形式可制成新型的准分子辐射光源，其工作物质可为Xe2（172nm），Kr2（146nm）和Ar2（126nm），其中Xe2准分子光源的效率最高，光能转换效率达50%以上。
现已制成58×68cm2的60WX2准分子大面积平面照明系统，这种灯无需充汞，因此从环境保护角度更有吸引力。
目前已有能将172nm高效转换成可见光的荧光粉产品，并制成有实用价值的平面无汞荧光灯产品出售，尤在LCD的背景照明中，它已获得有效的应用。
作为一种新颖的无汞荧光灯，它的光效与直管型荧光灯相仿，又能制成平面形状，更加上它的无有害物质，不会造成污染的优越性等特点，可以予言，准分子光源前途无量。
（2）超高压汞灯（UHP）的开发成功
近年来，配投光系统的显示装置受到人们的极大重视，而影响其性能的关键配件是短弧光源，荷兰飞利浦公司于1995年首先开发成功一种超高压汞灯，极距约1.3mm，功率100w。
在灯工作时，汞蒸气压可达200个大气压。
由于汞蒸气压愈高，灯的亮度也越高，而且汞原子谱线宽度变大，分子连续谱与带电粒子复合光谱也更强，特别是595nm以上的红光辐射随灯内工作压强的升高而增强，从而使灯的显色性提高。
由于该灯放电时电极处于极高的温度，会造成钨材料蒸发并沉积在球壁上造成光衰，现通过在工艺上对灯内充入微量氧一卤素，有效清洁泡壳，使灯的寿命达12000h。
UHP光源的电弧亮度能超过小面积高效投影装置所需的1Gcd/m2，为了达到更好的集光效果，近年来UHP光源的电弧极距减少到1.0mm，其寿命达10000h以上，功率为200w，配备于投影仪产品，重量仅4kg，体积不到2升，便于携带，其屏幕照度超过1100lm，能够达到明亮的XGA显示水平。
（3）微波光源的崛起
1992年国际电光源科技界提出了微波硫灯的新技术，发现充填硫元素和低压氩气于石英泡壳内，在频率为2450MHz微波能量的驱动下，通过硫分子的振动能和转动能的跃迁，可使灯辐射出连续的可见光光谱。
1994年，美国融合公司制成了一个功率为3400w微波硫灯照明系统。
灯内有一个直径为28mm的石英球泡，工作时该石英泡内由10个大气压强的硫蒸汽的分子辐射产生亮度非常强的白光，其光效为120lm·/微波w，色温为6500k，显色指数为86。
1995年，美国又开始出售solar-1000和LightDrive-1000两种规格的微波硫灯。
通过耦合到硫灯的功率密度从250w/cm3降到30w/cm3，使石英玻壳的温度保持在925℃之下。
该产品辐射光谱接近太阳光谱，可在很大范围内调光，寿命60000h，可任意方向燃点。
微波硫灯还可以利用导光管技术，将该灯发出的强光沿着导光管传送到所需要照明的宽广区域。
最近为使硫灯适宜于家庭和商业照明，一方面通过充填物质的改变使灯的光色更符合人们需求，另一方面正在积极研制开发100w以下的小功率微波硫灯，通过应用叶片式谐振器的微波源，可将2450MHz的微波能量集中在一个很小的空间，从而使充有InBr和Ar的内径为3mm的球形石英玻壳，激发辐射白光。
我国光源界经过几年联合研制，也在1999年推出VEC－1000微波硫灯产品，其技术指标接近国际同类产品水平。
（4）固体光源开始进入光源领域
近30年来，作为固体光源的半导体发光二极管（LED）取得了重大突破，灯的光效增加了100倍，成本下降10倍，近几年又突破单一颜色的局限性向白色光照明迈进。
LED光源能在几伏的低直流电压下工作，光的转换效率十分高，发光面很小，其发光颜色的色彩效果远超过彩色白炽灯，寿命达到100000h。
经过10多年的发展，光效已超过每瓦40lm，实验室已开发出100lm/w的产品。
近年来，随着蓝色发光二级管性能的突破性进展，发白光的发光二级管实用化，各大公司正在组成点状、带状和平板型LED产品推向市场。
目前获得白色光源有两种途径，一种是蓝、绿、红色LED组合成白光，另一种是用蓝色LED和黄色荧光发光体合成。
现在人们已提出LED照明将是半导体的又一次革命的实现，可以预言LED光源的效率于2005年将达到50lm/w；2010~2015年其转换率为50%，光效将达到150lm/w~200lm/w；2020~2025年转换率达到75%，相当于光效300lm/w。
但是即使实现高效率，单个发光体的输入功率仍很小，光通量也不高，还需要发展可以聚集大量发光体的技术。
为增加单位发光体的输入，也可以通过提高外部量子的效率予以实现。
以上问题若能解决，那么21世纪可能会成为固体光源的时代，特别是同绿色能源--太阳能电池结合，它将成为一种理想的环保照明系统。
灯种
光效
（lm/W）
色温（k）
显色指数
（Ra）
平均寿命
（h）
白炽灯
9—34
100
99
1000
汞灯
30-50
3300~4300
30-40
3000-5000
细管荧光灯
45-103
70
50-90
8000-10000
整体式紧凑荧光灯
60以上
85
60-90
3000-5000
日光色镝灯
65-106
80-86
5000
金属卤化灯
50-1000
3000/4500/5600
60-95
5000-10000
高压钠灯
60-130
1950/2200/2500
〈30
10000
低压钠灯
54-144
1750
极差
10000
中国照明产品标准总述
●照明标准化管理与研究机制
我国照明电器和照明系统的标准化研究始于20世纪50年代,而照明电器能效标准的研究于90年代开始走上正轨。
经过40多年的发展,我国在照明标准化领域已形成了比较完善的管理和研究体系,并建立起一支比较完整的、技术力量强、有广泛代表性的标准化工作者队伍。
●全国能源基础与管理标准化技术委员会（TC20）是中国能源基础和管理标准化、能节标准化的技术归口单位，主要从事国家通用性、综合性及基础性的能源管理标准化研究及国家标准的制修订和宣贯培训工作，在绿色照明标准化研究领域，主要负责组织制修订照明产品的能效标准和照明系统的节电管理标准。
其秘书处设在中国标准研究中心（原中国标准化与信息分类编码研究所）。
●全国照明电器标准化技术委员会（TC224），主要从事电光源及其附件以及灯具产品的基础、性能、方法及安全等方面的标准化研究以及相应的国家标准与行业标准的制修订和宣贯培训工作，秘书处设在北京电光源研究所。
该委员会直接对口国际电工委员会的TC34。
●建筑照明设计方面的国家级标准或技术规范由建设部标准定额司归口管理，由国家质量技术监督局和建设部联合发布；建筑照明设计方面的行业标准由建设部标准定额研究所归口管理、中国工程建设标准化协会负责归口组织行业标准的制修订工作。
●照明电器产品性能、试验方法及安全标准1959年，我国首次颁布了荧光灯产品的行业标准。
在这以后的近40年中，又先后制订了包括各类白炽灯、气体放电灯、镇流器、灯具、灯头和灯座以及相关配套产品原材料、半成品等方面的基础标准、产品性能标准、安全标准、试验方法标准等近80个（包括国家标准和行业标准）,为推进节能照明产品的发展打下了良好的技术基础。
表1列出了我国已实施的主要电光源产品及其附件和灯具的国家、行业标准。
●照明电器产品的能效标准我国组织制定能效标准，主要是为实施《中华人民共和国节约能源法》中所规定的高耗能产品淘汰制度、节能产品认证制度提供技术支持。
照明电器能效标准的研究工作是在中国绿色照明工程全面运作后才正式开始的。
1999年11月1日，我国第一个照明产品能效标准由国家质量技术监督局正式批准和发布为强制性国家标准，标准号为GB17896-1999。
标准名称最后定为：
管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值。
内容主要包括两个部分：
镇流器能效限定值，即镇流器在标准规定的测试条件下允许的最低能效因数值（BEF），它在标准实施时将作为强制性指标；第二个内容是节能评价值，即评价镇流器节能水平的最低镇流器能效因数值（BEF），达到或超过该值的镇流器，可结合他指标被节能产品认证机构评定为节能产品。
现在，普通照明用自镇流荧光灯和普通管形荧光灯能效标准的制订也已列入国家质量技术监督1999-2001年标准修订计划中，全国能源基础与管理标准化技术委员会合理用电分委员会正在全力组织这些标准的制订工作。
其他产品如高压气体放电灯、放电灯用镇流器等产品的能效标准也将陆续组织制订。
这些标准将为我国绿色照明工程的深入开展提供全面的技术基础和依据，将十分有利高耗、低效照明产品的逐步淘汰以及照明节电产品的升级换代和推广应用。
中国照明产品标准总述
表1中国主要照明电器性能、方法与安全标准
产品类型
标准名称
标准代号
标准类别
采用国际标准情况
电光源总体要求
电光源的安全要求
GB7248-1984
安全
电光源名词
GB/T7451-1987
基础
普通照明灯泡
普通照明灯泡
GB/T10681-1989
性能
参照采用IEC60064《普通照明灯泡》等
普通照明灯泡的安全要求
GB14196-1993
安全
等效采用IEC60432-1-93
白炽灯泡光电参数的测量方法
GB/T15043-1994
方法
一般白炽灯泡总技术条件
QB/T2048-94
性能
专用灯泡
照明灯泡
QB/T2058-94
性能
铁路信号灯泡
GB/T14046-1993
性能
装饰灯泡
QB/T2055-94
性能
船用灯泡
QB/T2056-94
性能
管形荧光灯
普通照明用管形荧光灯
GB/T10682-1989
性能
参照采用IEC60081《普通照明用管形荧光灯》
高压钠灯
高压钠灯泡
GB/T13259-1991
性能
参照采用IEC60662《高压钠灯泡》
高压钠灯泡特性的测试方法
GB/T13434-1992
方法
卤钨灯
卤钨灯
GB/T14094-93
性能
参照采用IEC60357《卤钨灯》
紧凑型荧光灯
单端荧光灯安全要求
GB/T16843-1997
安全
等同采用IEC61199-93
单端荧光灯性能要求
GB/T17262-1998
性能
非等效采用IEC60901-
96《单端荧光灯的性能要求
普通照明用自镇流荧光灯的安全要求
GB16844-1997
安全
等同采用IEC60969-99
普通照明用自镇流荧光灯性能要求
GB/T17263-1998
性能
非等效采用IEC60969-
88
镇流器
管形荧光灯镇流器性能要求
GB/T14044-1993
性能
参照采用IEC60921-88
放电灯（管形荧光灯除外）用镇流器一般要求和安全要求
GB14045-1993
性能与安全
等效采用IEC60922《放电灯（管形荧光灯除外）用镇流器：
一般要求和安全要求》
管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求
GB15143-1994
性能与安全
等同采用IEC60928-90
管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求
GB15144-1994
性能
等效采用IEC60929-90
灯具
灯具一般安全要求与试验
GB7000.1-1996
安全
等效采用IEC60598-1-92
嵌入式灯具通用技术条件
GB/T9472-1998
性能
室内灯具光度测试
GB/T9476-1988
方法
可移动式通用灯具技术条件
GB/T13036-1991
性能
参照采用IEC60598-2-4
固定式通用灯具技术条件
GB/T13037-1991
性能
参照采用IEC60598-2-1
灯头和灯座
灯头总技术条件
GB/T2797-1994
性能
非等效采用TOCT17100
灯头、灯座型号命名方法
QB2218-1996
基础
注：
QB为国家轻工业局批准颁布的行业标准
摘自《轻工标准与质量》2000.2期
中国主要照明电器相关标准
产品类型
标准名称
标准代号
标准类别
采用国际标准情况
电光源总体要求
电光源的安全要求
GB7248-1984
安全
电光源名词
GB/T7451-1987
基础
普通灯泡
普通照明灯泡
GB/T10681-1989
性能
参照采用IEC60064{普通照明灯泡}等
普通照明灯泡的安全要求
GB14196-1993
安全
等效采用IEC60432－1－93
白炽灯光电参数的测量方法
GB/T15043-1994
方法
一般白炽灯泡总技术条件
GB/T15043-1994
性能
专用灯泡
照明灯泡
GB/T2058-94
性能
铁路信号灯泡
GB/T14046-1993
性能
装饰灯泡
GB/T2055-94
性能
船用灯泡
GB/T2055-94
性能
管形荧光灯
普通照明用管形荧光灯
GB/T1082-1989
性能
参照采用IEC60081（普通照明用管形荧光灯）
高压钠灯
高压钠灯
GB/T13259-1991
性能
参照采用IEC60662（高压钠灯泡）
高压钠灯泡特性的测试方法
GB/T13434-1992
方法
卤钨灯
卤钨灯
GB/T14094-1993
性能
参照采用IEC60357（卤钨灯）
紧凑型荧光灯
单端荧光灯安全要求
GB/T16834-1997
安全
等同采用IEC61199－93
单端荧光灯性能要求
GB/T17262-1998
性能
非等同采用IEC60901－96
普通照明用自镇流荧光灯的安全要求
GB/T16844-1997
安全
等同采用IEC60969－99
普通照明用自镇流荧光灯的性能要求
GB/T17263-1998
性能
非等同采用IEC60969－88
镇流器
管形荧光灯自镇流荧光灯
GB/T14044-1993
性能
参照采用IEC60921－90
放电灯（管形荧光灯除外）用镇流器一般要求和安全要求
GB14045-1993
性能与安全
等效采用IEC60922〖放电灯{管形荧光灯除外}用镇流器一般要求和安全要求〗
管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求
GB15143-1994
性能与安全
等同采用IEC60929－90
管形荧光灯用交流镇流器性能要求
GB15144-1994
性能
等效采用IEC60929－90
灯具
灯具一般安全要求与试验
GB7000.1-1996
安全
等效采用IEC605899－1－92
嵌入式灯具通用技术条件
GB/T9472-1988
性能
室内灯具光度测试
GB/T9476-1988
方法
可移动式通用灯具技术条件
GB/
升级会员 