照明灯的分类与特点.docx
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照明灯的分类与特点
照明用燈的大致分類:
1.白熱燈
簡單介紹
1、使用方便。
2、價格極其便宜。
3、效率低，耗電。
4、壽命短。
5、熱量高。
普通燈泡→
2.螢光燈
（1）常用的燈管尺寸與相應瓦數對照表
表3-1:
灯管尺寸（英寸，1英寸=25.4mm）与功率对照表
尺寸：
（英寸）
18
24
36
48
功率：
（W）
15
20
30
40
表3-2:
管径尺寸与灯管功率对照表：
管径直径代号
T5
T8
T10
T12
管径尺寸（mm）
15
25
32
38
灯管功率（W）
4、6、8、12、13、
10、15、18、30、36、
15、20、30、40
15、20、30、40、65、80、85、125
一般：
粗管指管径为38mm的灯管，细管包括32mm、25mm的灯管，小管指15mm的小功率灯管。
（2）螢光灯的基本結构
（3）螢光灯發光的基本原理
灯丝导电加热，阴极发射出电子，与（灯管内充装的）惰性气体碰撞而电离，汞液化为汞蒸气，在电子撞击和两端电场作用下，汞离子大量电离，正负离子运动形成气体放电，即弧光放电，同时释放出能量并产生紫外线，玻璃管内壁上的荧光粉吸收紫外线的能量后，被激发而放出可见光。
故荧光灯全称为：
低压汞（水银）蒸气荧光放电灯（属于气体放电灯的一种）
（4）螢光灯正常工作三要素
灯管、启辉器、镇流器（或以电子镇流器取代启辉器、镇流器）
灯管：
阴极预热启动式。
启辉器：
控制灯丝加热时间。
镇流器：
产生比电源电压高得多的电动势。
3.氣體放電燈
（1）水銀貢燈：
特點：
發光效率30~65Lm/W
壽命長
出力大
適用場所：
路燈、廣塌燈、工廠高架照明及各種室外照明。
水銀燈↗
（2）金鹵燈：
於水銀放電管中再加入高效率之金屬及富於各種波長之金屬鹵化物
特點：
長壽命
點燈方向限制：
因含多種金屬鹵化物，溫度不均勻，即會影響到光色，甚至壽命。
適用場所：
運動場、體育館、停車場、工廠、機場、店鋪等。
金屬鹵燈↗
瓦特數一般為:
75W,150W,250W,400W等規格.
（3）高壓鈉氣燈：
HQI-TS
高壓鈉氣燈
特點：
金黃色光色
壽命長：
可達20000小時以上，點燈方向不受限制。
適用場所：
高速公路、一般公路、街道、停車場。
4.節能燈
特點:
1.價格比一般螢光燈便宜;
2.體積比較小,安裝簡便;
3.使用方便;
4.壽命比較少.
汞燈在與鎮流器連接中不需要觸發器,而鈉燈與金鹵燈需要觸發器
一般鈉燈的輸出電流比相同瓦數的金鹵燈要大,以400W為例:
鈉燈的輸出電流為4.6A
金路燈的輸出電流為3.25A
所以在遇到一些不寫明那種鎮流器的時候可以依此為依據來判定接哪種類型的燈管,以至不搞錯影響測試結果
電子鎮流器的簡單介紹
1.電感鎮流器的由來及存在的弊端
照明系統提供了許多在無任何損失情況下進行成本效率節能的機會。
照明改革現在是全世界能源保護工程的一部份，通過能源保護計劃來減少能源消耗是非常必要的。
白織燈只能將能源的5%轉換為光能而其餘的全部轉換成了熱能，而熒光燈卻可以把能源的25%轉換成光能。
同白織燈相比較，熒光燈之所以現在被廣泛地應用在工業和商業上主要是由於它的效率更高，壽命更長。
傳統的熒光照明系統在工頻電源下的工作是通過使用一個簡單的串聯型扼流器來作為鎮流器，其作用是和起輝器一起產生足夠高的電壓來起動燈管，同時也是當燈管起動以後用以限制燈管電流。
這樣一個系統既簡單，成本又低，但是它的缺點是輸入的功率因數低，會聽到噪音，扼流器帶來了額外損耗，起動時間長，存在著頻閃和閃爍效應，並且沒有調光控制。
2.電子鎮流器的興起
隨著電力電子技術的快速發展，現在可以用逆變器給燈管提供能量。
這些逆變器系統就是現在所說的電子鎮流器，它們能夠消除傳統的磁性鎮流器所帶來的不利之處。
圖1所示的是電子鎮流器的基本框圖。
先把工頻電源整流成一個直流電壓，然後將其逆變成一個高頻交流電壓來驅動燈管。
具有功率因數校正的整流器將把功率因數提高到接近
於1，這樣可以減少諧波電流。
許多低成本的電子鎮流器不使用功率因數校正，因此可能會有電磁干擾引起其他儀器設備的故障，同時也不符合國際標準。
圖1：
電子鎮流器的示意圖
電子鎮流器在20至60千赫的高頻下工作，而傳統的磁性鎮流器工作在50/60赫茲。
由於熒光物質振蕩的增強，熒光燈在高頻下的工作效率可以提高大約10%。
閃爍效應也可以消除。
即使在低壓下都能夠實現暫態起動。
燈管壽命也因此得到延長，因為燈絲的表面塗層能持續更長時間。
由於電子線路比大體積的磁性扼流器有效得多，電子鎮流器要比傳統的鎮流器消耗更少的能量。
在輸出相同光能的情況下，這些合起來的好處是節能25%。
表1所示的是傳統的鎮流器同電子鎮流器的性能比較。
表1:
比較T836W熒光燈的傳統磁性鎮流器和電子鎮流器
傳統
電子
功率消耗
47W
38W
光度通量
3000lm
3000lm
功效
64lm/W
80lm/W
總諧波失真
11%
6%
功率系數
0.5
0.96
零售價
HK$15-25
HK$25-100
重量
900g
300g
可以看出，價格正是電子鎮流器的不利之處。
通常一個電子鎮流器比對應的磁性鎮流器要貴上幾倍。
但電子鎮流器的工作優勢又使它非常有吸引力。
功效這一定義是用來描述一個系統如何有效地將電能轉換成可視光。
電子鎮流器的功效要比傳統的磁性鎮流器高出25%。
眾所周知鎮流器會產生諧波電流進入配電系統，這一能源污染必須得到減少，而許多國際機構對於照明設備的諧波都有嚴格的標準，例如IEC1000-3-2。
傳統的磁性鎮流器和電子鎮流器都具有比較低的總諧波失真（THD）。
電子鎮流器的功率因數高於0.9，符合能源規定。
因為產生的熱量減少，空調的耗電量也大大降低。
管狀螢光燈：
T10、T8及T5。
型號的數字是代表八份之一的倍數。
現今以T8持有最大之市場佔有率，而T5亦非常流行，主因是體積小及效能偕。
3.可調光的電子鎮流器
帶有調光器的白織燈已經廣泛地被用來控制光線度。
這些調光器是相控電路，帶有可控矽開關來改變電燈電流的導通周期，從而控制光能的輸出。
熒光燈的輝度輸出卻無法用同樣的方法來控制。
電子鎮流器的工作頻率是幾十千赫，可以通過控制頻率來改變供給燈管的能量，從而調整輝度輸出。
可調光的電子鎮流器採用一個低的直流電壓或是一個可變電阻來調節光能的輸出。
在商業上典型的可調性範圍現在已經達到了5%。
表2顯示出白織燈和熒光燈的可調光鎮流器的特性。
沒有採用調光時，白織燈具有非常好的功率性能，這是因為燈管只是一個純電阻。
然而採用調光時，它的功率性能則很糟糕，這是相控調光器本身固有的問題。
熒光燈使用電子鎮流器後，在一個寬的光能輸出範圍內都具有良好的特性。
表2：
白織燈和熒光燈的可調光鎮流器的功率性能
Output輸出
功率性能
白織燈
螢光燈
100%
功率系數
0.99
0.96
總諧波失真
4%
6%
10%
功率系數
0.35
0.9
總諧波失真
125%
15%
4.明天的電子鎮流器
隨著感應戶外光線度的發展，光感電子鎮流器系統現在用於許多商業建築物。
該系統使用一個光感設備來反饋一個環境中光強的信號給微處理器，從而調節鎮流器中的逆變器的工作頻率。
光能的輸出便可以根據太陽光來自動調節。
現在結合了紅外線運動探測和遙控的光線控制系統已安裝在了許多建築物中。
這使得能源的利用更加有效。
可調光控制的電子鎮流器的問題之一是使用可變電阻來調整電子鎮流器的頻率。
而它被放置在熒光燈的旁邊，所以限制了控制按鈕的易接近性。
現在使用了電源線組合技術來克服這一問題，將一個高頻調製信號疊加在一個於電子鎮流器中被解調的電源電壓上。
調製信號是一個由主開關產生的控制信號。
該信號可以通過已有的能量分佈線傳送到鎮流器中以控制功能度，例如電子鎮流器的調光。
此外，現在相控技術得到發展，可以用來調製提供給電子鎮流器的能量。
相控技術結合了針對白織燈的控制方法和高頻逆變技術。
這一方法便於用戶使用，因為線路同白織燈調光器的一樣，沒有改變。
因此簡化了安裝成本。
另外目前還在致力於發展超低輸出強度。
一個大的調光範圍可以為用戶提供多種多樣的應用，而現在對此也是有有明顯的需求。
現在輸出輝度低於0.5%只能在實驗室裏達到，還需要一段時間才能應用到產品上。
目前一個電子鎮流器能夠控制一到兩隻熒光燈，要操作多個熒光燈尚且還在開發之中。
而在不遠的將來，將會在實際產品中實現一個電子鎮流器控制多個燈管，並且保證輸出質量並沒有降低。
實際的器件價格確實是有些不同。
今天市場上都可以買到一對二或者一對三的電子鎮流器。
而一對四和一對多個的類型只能在實驗室裏實現。
這一技術要用到人工智慧和模型參考的自適應控制方法來控制燈管，以至於能夠控制每個燈管的輝度輸出。
當要求可調光的電子鎮流器時，控制演算法要更加複雜。
這一技術的研究是針對于每個燈管在整個輝度輸出範圍內的調光控制。
該技術能夠減少元器件個數，導線連接和初始成本，但是也許還需要一段時間來實現商品化。
應急照明是電子鎮流器的典型應用。
綜合了電子鎮流器和應急模組的應急照明同出口標識是當前的流行趨勢。
過去應急照明是由一個低壓電池來提供能量，通過一個諧振逆變器將低電壓轉換成高電壓，從而驅動熒光燈。
這一配置同樣使用在了手電筒類型的攜帶型熒光燈上。
該電路基於電晶體的線性工作模式，因此主要問題是能量損失過多。
現在採用高頻磁性材料和開關模式的能量轉換器技術，整個電路可以被集成得非常緊湊。
效率能夠提高多於25%，而體積又至少可以減少50%。
今後的應用將同樣會集中在高能度（HDP）的電子鎮流器。
現在這已經被結合到新一代的緊湊設計之中以符合特定的微弱光源。
具備了HDP電子鎮流器的熒光燈很快將會取代緊湊式熒光燈。
隨著電力電子設備的更新和發展，未來的電子鎮流器必定會變得成本更低廉，體積更緊湊。
這會使得電子鎮流器的優勢更加引人注目。
燈具測試的EMC要求:
1.EMC的基本概念
EMC（ElectromagnetiCompatibility）是指和谐共存的电磁能量的发射和接收。
换言之，发射机发射只达到所斯望的接收器，接收器收到的也只是它选择的发射台的信号，它们之间不发生不希望的相互干扰。
国家标准GB/T4765-1995《电磁兼容术语》对“电磁兼容”的定义为：
“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
”从定义的字面理解看，设备的电磁兼容性包含了两方面的意思：
首先是设备要有一定的抗干扰能力，使其在电磁环境中能正常工作；其次是设备工作中自身所产生的电磁骚扰应抑制在一定水平以下，不能对同处一个电磁环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰。
EMC（电磁兼容）=EMI（电磁干扰）+EMS（电磁敏感度）。
EMI包括传导和辐射两种。
传导骚扰分连续骚扰和间断骚扰。
插入损耗、骚扰电压项目测试的是传导骚扰。
插入损耗测试的是间断骚扰或者非连续骚扰，骚扰电压测试的是连续骚扰。
EMS或抗扰度要求是考核设备对包括①静电放电、②射频辐射电磁场、③工频磁场、④电快速瞬变脉冲群、⑤注入电流、⑥雷击浪涌（冲击）、⑦电压跌落和中断、⑧电压波动八个方面干扰的抗扰性。
插入损耗、骚扰电压、辐射电磁骚扰、谐波电流均属于电磁干扰（EMI）范畴。
新增的EMC的检测要求实际仅涉及EMI，未涉及EMS。
2.簡單介紹燈的插入損耗測試
插入损耗是指对干扰信号的衰减（消干扰）能力，灯具应该成为一个衰减器（消干器），而不能成为一个共鸣器。
标准要求电气照明设备或类似设备应是一个消干装置，电气照明设备或类似设备对干扰信号应有90%的衰减，插入损耗值越大，衰减能力越大，对电网的骚扰就越小。
“插入损耗”项目是针对带启动器的荧光灯的电气照明设备或类似设备，“骚扰电压”是对除带启动器的荧光灯以外的电气照明设备或类似设备，“插入损耗”与“骚扰电压”存在“非门电路”的关系，故具体针对某一个电气照明设备或类似设备时只可能有其中一个要求，两个项目一般来说不会同时出现。
3.簡單介紹燈的諧波測試
从电工学原理可知，任何一个非正弦周期信号都是由不同频率的正弦波组成的。
这些不同频率的每一个正弦成份，则被称为一个谐波分量。
交流电子镇流器如果未采取谐波滤波和功率因数校正措施，仅利用全桥整流和大容量电滤波电路将工频市电电源变成直流电源，必然会导致电源输入端的波形畸变。
电流谐波的危害：
①电子镇流器输入端的电源电流谐波含量过高。
如果是单独一个使用，其危害也许并不一定能够明显地表现出来，但如果是千家万户密集使用，所产生的谐波电流会对电力系统造成严重污染，影响到整个电力系统的电气环境，包括电力系统本身和广大用户。
过量的电流谐波会使发电机和电动机产生附加的功率损耗，引起过热；②对无功补偿电容器组，会引起谐振和谐波电流过大，从而导致电力电容器因过负载或过电压而损坏；③谐波电流会增加变压器和电网的损耗；④对继电保护、自动控制装置和计算机产生干扰或造成误动作；⑤电流谐波含量过高的电子镇流器在电网的某一路密集安装使用，会对三相四线制供电系统的中线电流急剧增加，远远高于相电流，引起中线超负荷，并很容易导致电子镇流器的成批损坏。
迄今为止，已有数家大型或超级市场，均安装有数千只电子镇流器和节能灯，由于未采取有效的谐波措施，发生了全部烧毁事故。
更有甚者，还引起火灾，造成重大的经济损失。
因此，无论从保证电力系统的安全经济运行，还是从保护用户设备和人身安全来看，必须严格限制电流谐波含量，以减少谐波污染造成的严重危害。
4.中國3C認證中燈EMC要求
灯具的种类
GB17743
GB17625.1
插入损耗
骚扰电压
辐射电磁骚扰
谐波电流****
荧光灯灯具（用电感镇流器和启动器）
√
不需做
不需做
√
荧光灯灯具（用电感镇流器但不用启动器）
不需做
√
不需做
√
荧光灯灯具（用电子镇流器）
不需做
√
√
√
白炽灯具（不用调光装置）
不需做
白炽灯具（用调光装置）
不需做
√
不需做
√
配用自镇流灯的灯具
不需做
√
√*
√
高强度气体放电灯灯具（电感镇流器）
不需做
√
不需做
√
独立式荧光灯用电感镇流器
√**
√***
不需做
√
独立式荧光灯电子镇流器
不需做
√
√
√
独立式高强度气体放电灯电感镇流器
不需做
√
不需做
√
内装式荧光灯电感镇流器
*****
*****
不需做
√
内装式荧光灯电子镇流器
不需做
*****
*****
√
内装式气体放电灯电感镇流器
不需做
*****
不需做
√
注1:
√表示该项目适用。
*在给灯泡提供的工作频率>100Hz时才适用。
**在使用GB17743标准5.3.3提到的任何一种荧光灯时适用。
***在不使用GB17743标准5.3.3提到的任何一种荧光灯时适用。
****对有功功率≤25W照明设备不做谐波电流测试。
*****该项目在灯具内测试。
注2：
GB17743中5.3.3提到的荧光灯种类如下:
（1）标称直径15mm、25mm或38mm的直管荧光灯；
（2）标称直径28mm或32mm的环形荧光灯；
（3）标称直径15mm、25mm或38mm的U形荧光灯；
（4）标称直径15mm，没有整体式启动器的单端荧光灯；
（5）标称直径12mm，带整体式启动器，双管或四边形的线型单管荧光灯。
簡單介紹節能燈的安全測試
1.引用的標準:
UL1993
2.測試項目:
（1）InputMeasurement
方法:
點100小時以後測它的輸入電壓,電流,功率以及功率因素
狀況:
1.帶燈管
2.移去所有燈管（注:
如果燈管與設備是可分離的,就必須做此測試）
結果:
電流不能超過其額定值的110%,功率不能超過其額定值的100%+0.5W
（2）WeightMeasurement
方法:
測試Weight（kg/pounds）,Maximumdimension（mm/inches）,MaximumMoment
（N．m/inch-pounds）
最大的力矩計算是由該設備的重量乘以從燈的底座的中心接觸點到設備重心的距離
結果:
（E26燈頭）Theweightdidnotexceed1.15kg/2.5poundsandthedimensiondidnotexceed216mm/8-1/2inchesandthemomentdidnotexceed1.35N．m/12inch-pounds
E12,E17,E39系列燈頭參見UL1993規章14頁表11.1
（3）.Go/NoGoTest
主要是對燈頭進行這兩項測試,需要6個樣品（E26）
方法:
[Go]把燈頭擰到量具上,檢查燈頭的螺紋直徑和長度是否超過極限
[NoGo]把燈頭擰到量具上,燈頭朝上,然後反轉兩周,檢查燈頭是否脫落.
（4）.SecurityofScrewshellTest.
（此測試必須在MoldStressTest之後,需要六個樣品）
方法:
把燈頭擰到一個螺旋式的插孔測試設備上,兩者必須緊密嚙合
狀況:
1.一個線性的直的拉力20lbf/89N
2.一個旋轉的轉矩20lbf-in/2.26N.m
持續一分鐘
結果:
不能有任何的脫落或失真現象
（5）.LeakageCurrentTest
方法:
在這設備上的deadmetal部分被連接到一個漏電流測試的電路中（見UL935規章上圖23.1）,從外殼上漏出來的電流流通到地極通過一個漏電流表被測量並記錄下來.（這安培表參數見UL935圖23.17）,這漏電流通過供電線的正向和反相兩種極性被測量紀錄下來.（一個線性的開關盒按照UL935圖20.1進行配置）.
狀況:
1.ST=starting
2.IN=installed
3.OUT=removed
4.DE=deactivated
結果:
漏電流大小不能超過0.5mA
（6）.TemperatureTest
方法:
用熱電偶粘貼到該這設備的各個元器件或外殼表面等相關位置,然後安裝到一個適當的裝置中.
該裝置可分為:
1.6寸（一般都用此裝置）
2.8寸（如果該設備放在6存中不合適,就用此裝置）
3.draft-freebench
（如果唉設備超過了以上兩種裝置的直徑,就用此裝置）
4.thefixturewitha3mmthicklens
（如果該設備標有“Foruseintotallyenclosedrecessedfixture”,用此裝置）
該測試一直到以下兩種情況才算完成:
1.該測試的時間至少應該有3小時
2.在15分鐘的連續間隔內,溫度不超過1℃,並且不再上升
結果:
1.fuse<=90℃
2.pottingcopound<=其軟化溫度-15℃
3.電容,Prined-wiringboard,Internalwiring,surface等都應該小於其額定值
（7）.DielectricVoltage-WithstandTest
方法:
在該設備上的LiveParts與Deadmetal之間耐壓值為1240V,持續1分鐘,該耐壓值從0逐漸增長到該打的耐壓值
[此測試應該在該設備正常加熱之後,即做完TemperatureTest立即打高壓]
結果:
該設備NoDielectricBreakdown（如果申請CUL,該耐壓值應該為2500V）
（8）.AbnormalTestonNon-DimmerCircuitAdapers
方法:
把此設備運作在一個環境溫度微25℃的條件下測試,燈頭朝上,並且在此設備上還要卷一層薄紗布（燈光的資源排除在外）,安裝在以下兩種裝置中進行測試,每個裝置中測試7-1/2小時:
1.Half-WaveRectifiedSupply（半波）
該設備操作在一個帶有獨立的半導體二極管串聯在這個未接地的供給導線中
2.Adjustabledimmersupply（調光）
該設備操作在一個帶有調光線路串聯在供給資源中,一個相位切斷類型（phase-cuttype）的調光器將使用在此測試中,它將引起最大的加熱溫升
[做完上述兩項測試必須馬上打高壓]
結果:
1.不能引起燃燒,灼熱,使紗布引起異變或者外殼損壞
2.打完高壓後NOdielectricbreakdown
[如果該設備標有“Notforusewithdimmers”,就比不去使用調光電路]
（9）.DropTest
方法:
把此設備的一個樣品從0.91米的高度跌落到一個硬木板的表面,一個樣品要跌落三次,每次跌落到硬木板表面的位置都不應相同
[做完此測試後必須打高壓]
結果:
1.不能損壞外殼並且不能見到暴露的Liveparts
2.打完高壓後必須NoDielectricBreakdown
[該設備如果在潮濕的位置,就必須應該做ColdImpactTest]
（10）.MoldStressTest
方法:
把樣品放在一個空氣流通的烤箱內放7小時,這烤箱的溫度設置成前面TemperatureTest中對於外殼來說溫度最高的那個點的溫度+10℃
[但該溫度不得低於70℃]
結果:
檢查外殼不能有任何的軟化,扭曲,破裂
[做完此測試馬上做SecurityofScrewShellTest]
（11）.VoltageMeasurement-PWBTraces
方法:
把一個樣品的設配器連接到120V,60Hz的電源供給線上,使用一個示波器去測PWBTraces之間的最大PeakVoltage
[關於PWBTraces的位置一般取電壓較高的電容或者其它高壓元器件,對於間距較少的PWBTraces一般也要去測量]
（12）.DielectricWithstandTest-PWBTraces
方法:
使用一塊該設備的空板子,對前面測過的PWBTraces打一下DC高壓,該DC高壓值為:
2U+1000V（dc）（其中U為前面測過的PeakVoltage的值）,必須逐漸地從0增加到該值,時間持續一分鐘
結果:
該空板子之間的PWB-Traces必須Nodielectricbreakdown
（13）.StrainReliefTestForCircularFluorescentLamp
方法:
對於該測試燈的連接處的每一根單獨的導線必須承受一個垂直的力22N（5pounds）,持續一分鐘
結果:
導線被拉出的長度不能超過1.6mm（1/16inch）
[對於到限外伸的節能燈須做此項測試]
（14）.HumidityTest
方法
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