造价工程师辅导资料：常用电光源及特性

　　常用电光源及特性

　　凡可以将其他形式的能量转换成光能，从而提供光通量的设备、器具统称为光源，而其中可以将电能转换为光能，从而提供光通量的设备、器具则称为电光源。常用的电光源有：热致发光电光源(如白炽灯、卤钨灯等);气体放电发光电光源(如荧光灯、汞灯、钠灯、金属卤化物灯等);固体发光电光源(如LED和场致发光器件等)

　　气体放电光源一般比热辐射光源光效高、寿命长，能制成各种不同光色，在电气照明中应用日益广泛。热辐射光源结构简单，使用方便，显色性好，故在一般场所仍被普遍采用。常用照明电光源的主要特性比较见表5.4.2所示。

　　表5.4.2常用照明电光源的主要特性

　　1. 白炽灯 白炽灯是靠钨丝白炽体的高温热辐射发光，它结构简单，使用方便，显色性好。尽管白炽灯的功率因数接近于1，但因热辐射中只有2%～3%为可见光，故发光效率低，一般为7～19lm/W，平均寿命约为1000h，且不能震动。

　　白炽灯主要由玻璃泡体、灯丝和灯头组成。白炽灯泡内都抽成真空，功率大于40W的灯泡充以氮气或氮氩混合气体，以减缓灯丝氧化和金属分子扩散，提高灯丝的使用温度和发光效率，增加使用寿命。

　　由于钨丝的冷态电阻比热态电阻小很多，故其瞬时启动电流很大，由于灯丝所消耗的电能大部分转化为热能，点燃时玻璃泡体温度可能达到120～200℃左右;电压变化对白炽灯寿命和光通量都有严重影响，如电压升高5%，使用寿命降低一半，电压降低5%，白炽灯的光通量下降18%。这些在白炽灯使用中也应予以注意。这种电灯的使用寿命也比较短。

　　2.荧光灯 荧光灯是由镇流器、灯管、起动(启辉)器和灯座等组成。灯内抽真空后封入汞粒，并充入少量氩、氮、氖等气体。所以，日光灯也是一种低压的汞蒸气弧光放电灯。在最佳辐射条件下，能将2%的输入功率转换为可见光，60%以上转换为紫外辐射，紫外线再激发灯管内壁荧光粉而发光。

　　目前常见的荧光灯有

　　(1)直管形荧光灯：这种荧光灯属双端荧光灯。常见标称功率有4W，6W，8W，12W，15W，20W，30W，36W，40W，65W，80W，85W和125W。管径用T5，T8，T10，T12。灯头用G5，G13。目前较多采用T5和T8。T5显色性好，对色彩丰富的物品及环境有比较理想的照明效果，光衰小，寿命长，平均寿命达10000小时。适用于服装、百货、超级市场、食品、水果、图片、展示窗等色彩绚丽的场合使用。T8色光、亮度、节能、寿命都较佳，适合宾馆、办公室、商店、医院、图书馆及家庭等色彩朴素但要求亮度高的场合使用。

　　为了方便安装、降低成本和安全起见，许多直管形荧光灯的镇流器都安装在支架内，构成自镇流型荧光灯。

　　(2)彩色直管型荧光灯：常见标称功率有20W，30W，40W。管径用T4，T5，T8。灯头用G5、G13。彩色荧光灯的光通量较低，适用于商店橱窗、广告或类似场所的装饰和色彩显示。

　　(3)环形荧光灯：除形状外，环形荧光灯与直管形荧光灯没有多大差别，常见标称功率有22W，32W，40W，灯头用G10q。主要提供给吸顶灯、吊灯等作配套光源，供家庭、商场等照明用。

　　(4)单端紧凑型节能荧光灯：这种荧光灯的灯管、镇流器和灯头紧密地联成一体(镇流器放在灯头内)，故被称为“紧凑型”荧光灯。由于无须外加镇流器，驱动电路也在镇流器内，故这种荧光灯也是自镇流荧光灯和内启动荧光灯。整个灯通过E27等灯头直接与供电网连接，可方便地直接取代白炽灯。这种荧光灯大都使用稀土元素三基色荧光粉，因而具有节能功能。

　　3. 卤钨灯

　　卤钨灯是一种热辐射光源，在被抽成真空的玻璃壳内除充以惰性气体外，还充入少量的卤族元素如氟、氯、溴、碘。在卤钨灯点燃时，从灯丝蒸发出来的钨在汇壁区与卤元素反应形成挥发性的卤钨化合物。为了使管壁处生成的卤化物处于气态，其管壁温度很高，必须使用耐高温的石英玻璃和小尺寸泡壳，由于泡壳尺寸小，强度高，其工作气压比普通白炽灯高很多，这样使卤钨灯中钨的蒸发受到更有力的抑制。由于上述两个原因，所以卤钨灯工作温度和光效大为提高，寿命也增长。

　　目前广泛采用的是溴、碘两种卤素，分别叫溴钨灯和碘钨灯。由于碘蒸气呈现紫红色，吸收5%的可见光，光效比溴钨灯低4%～5%，但寿命比溴钨灯长。

　　碘钨灯管内充入惰性气体使发光效率提高。其寿命比白炽灯高一倍多。使用中灯管要平放，倾角不超过4°;注意勿溅上雨水因为灯管温度高达250℃。

　　4. 高压水银灯

　　高压水银灯又称“高压汞灯”，是利用高压水银蒸气放电发光的一种气体放电灯。灯管内装有一对电极且抽去空气，充入少量氩气和液态水银。通电后氩气放电将水银加热和气化，水银蒸气受电子激发而放电产生强烈辉光，经常用在道路、广场和施工现场的照明中，高压水银灯按构造的不同可以分为两种：

　　(1) 外镇流式高压水银灯

　　外泡及内管中均充入惰性气体氮和氩，内管中还装有少量水银，外泡内壁里还涂有荧光粉。工作时内管中水银蒸气压力很高，通常为101.325～1014.25kPa，所以称为高压水银灯。

　　镇流器的作用有两种，其一是产生高压脉冲以点燃高压汞灯，其二是稳定工作电流。补偿器的作用是改善功率因数。

　　高压汞灯的优点是省电、耐震、寿命长、发光强;缺点是起动慢，需4～8 min;当电压突然降落5%时会熄灯，再点燃时间约5～10min;显色性差，功率因数低。

　　(2) 自镇流高压汞灯

　　自镇流高压汞灯省去了镇流器，代之以自镇流灯丝，没有任何附件，旋入灯座即可点燃。

　　自镇流高压汞灯的优点是发光效率高、省电、附件少，功率因数接近于1。 缺点是寿命短，只有大约1000h。由于自镇流高压汞灯的光色好、显色性好、经济实用，故可以用于施工现场照明或工业厂房整体照明。

　　5. 高压钠灯

　　高压钠灯使用时发出金白色光，具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点，广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。

　　在外泡壳内装有放电管，它是用半透明的氧化铝陶瓷或全透明刚玉制成，它耐高温，和金属钠不起化学反应。放电管内充有钠、汞和氙气。热继电器的双金属片是用两种热膨胀系数不同的金属片压制而成。

　　高压钠灯工作中放电管表面温度很高，为了保持其温度一定(250～300℃)，所以放电管外面用外泡壳保温，外泡壳内抽成真空，以减少外界环境的影响。

　　高压钠灯发光效率高，属于节能型光源。它的结构简单，坚固耐用，平均寿命长。钠灯辐射光颜色单一，钠辐射为(5.89～5.896)×10-7m的黄色光谱，所以显色性差，但紫外线少，不招飞虫。电压偏移对高压钠灯的光输出影响较为显著，大约为电压变化率的两倍。若电压突然降落5%以上，则可能自灭，再起动需要10～15min才能再燃。钠灯黄色光谱透雾性能好，最适于交通照明;光通量维持性能好，可以在任意位置点燃;耐震性能好;受环境温度变化影响小，适用于室外;功率因数低。

　　6. 金属卤化物灯

　　金属卤化物灯是气体放电灯中的一种，其结构和高压汞灯相似，是在高压汞灯的基础上发展起来的，所不同的是在石英内管中除了充有汞、氩之外，还有能发光的金属卤化物(以碘化物为主)。

　　金属卤化物灯应用有钠-铊-铟灯(JZG或NTY)、管形镝灯(DDG)等。主要用在要求高照度的场所、繁华街道及要求显色性好的大面积照明的地方。

　　金属卤化物灯的特点

　　(1) 发光效率高，平均可达70～100lm/W，光色接近自然光。

　　(2) 显色性好，即能让人真实地看到被照物体的本色。

　　(3) 紫外线向外辐射少，但无外壳的金属卤化物灯则紫外线辐射较强，应增加玻璃外罩，或悬挂高度不低于5m。

　　(4) 平均寿命比高压汞灯短。

　　(5) 电压变化影响光效和光色的变化，电压突降会自灭，所以电压变化不宜超过额定值的±5%。

　　(6) 在应用中除了要配专用变压器外，1kW的钠-铊-铟灯还应配专用的触发器才能点燃。

　　7. 氙灯

　　氙灯是采用高压氙气放电产生很强白光的光源，和太阳光相似，故显色性很好，发光效率高，功率大，有“小太阳”的美称，它适于广场、公园、体育场、大型建筑工地、露天煤矿、机场等地方的大面积照明。

　　氙灯可分为长弧氙灯和短弧氙灯两种。在建筑施工现场使用的是长弧氙灯，功率甚高，用触发器起动。大功率长弧氙灯能瞬时点燃，工作稳定。耐低温也耐高温，耐震。氙灯的缺点是平均寿命短，约500～1000h，价格较高。由于氙灯工作温度高，其灯座和灯具的引入线应耐高温。氙灯是在高频高压下点燃，所以高压端配线对地要有良好的绝缘性能，绝缘强度不小于30kV。氙灯在工作中辐射的紫外线较多，人不宜靠得太近。

　　8.低压钠灯

　　低压钠灯是利用低压钠蒸气放电发光的电光源，在它的玻璃外壳内涂有红外线反射膜，低压钠灯的发光效率可达200lm/W是电光源中光效最高的一种光源，寿命也最长，还具有不眩目的特点。

　　低压钠灯是太阳能路灯照明系统的最佳光源，低压钠灯发射波长是为589.0nm和589.6nm的单色光,这两条黄色谱线的位置靠近人眼最灵敏的波长为555.0nm的绿色谱线,在人眼中不产生色差,因此视见分辨率高,对比度好,特别适合于高速公路、交通道路、市政道路、公园、庭院照明。低压钠灯也是替代高压汞灯节约用电的一种高效灯种，应用场所也在不断扩大。

　　9.发光二极管(LED)

　　LED是电致发光的固体半导体高亮度点光源，可辐射各种色光和白光、 0～100% 光输出(电子调光)。具有寿命长、耐冲击和防震动、无紫外和红外辐射、低电压下工作安全等特点。但LED缺点有：单个LED功率低，为了获得大功率，需要多个并联使用，并且单个大功率LED价格很贵。显色指数低，在LED照射下显示的颜色没有白炽灯真实。

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