【正文】 第二章 電 光 源光是電磁輻射譜中能夠引起人眼視覺的部分 的 本 質(zhì)` 電磁波 :可見光部分的波長范圍為 380~780nm.` 由單一波長組成的光稱為單色光 ,不同的單色光有不同的顏色 .630～ 780600～ 630565～ 600500～ 565435～ 500380～ 4351nm(納米 )= 109m(米 )^ 波長比紅色光更長的電磁波部分 780nm~10６ nm(1mm), 稱為 紅外輻射 (紅外光 ,IR).再長為無線電波紅外光主要產(chǎn)生熱效應(yīng) (紅外加熱 ). 的 本 質(zhì)n 另一個(gè) 光的本質(zhì)是光子 ,是一個(gè)個(gè)量子化的光子的傳播 . 光子的不同頻率對(duì)應(yīng)于不同的顏色 . 光子的頻率和電磁波的波長具有對(duì)應(yīng)關(guān)系 .n 光子頻率和電磁波波長之間的關(guān)系式 :λ=c/νλ:電磁波波長 , ν:光子頻率 其中 :光速 C＝ 3 x 108m/s 的 本 質(zhì)n 相同頻率的光子在不同的媒質(zhì)中對(duì)應(yīng)不同的波長 (顏色 )n 光子的頻率越高 ,能量越高 Q＝ h ν (Q為光子能量 h為普朗克常數(shù) = x 1034 焦?fàn)柮? ,ν為光子頻率 ）n 光具有波粒二象性 波動(dòng)性 : λ＝ c /ν解釋偏振 ,干涉 ,衍射等現(xiàn)象 微粒性 : Q＝ h ν 解釋光化學(xué) ,光電效應(yīng)等現(xiàn)象 的 本 質(zhì)n 波長比紫光更短的部分 (1nm～ 380 nm)稱為紫外輻射 , (紫外 光 UV).紫外光主要產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng) (光化學(xué)反應(yīng) ,皮膚病治療 ,曬 色效應(yīng) ,誘昆蟲 ,殺菌 ).n 紫外光譜分區(qū) :380315nm為 UVA, 315280nm為 UVB。280100nm為 UVC.n 小于 315nm的紫外光譜會(huì)產(chǎn)生紅斑和滅菌 兩種特殊輻射現(xiàn)象 ,在 297nm處紅斑輻射 效果最大 。在 260nm處滅菌輻射效果最大 . 的 本 質(zhì)c 熱輻射物體被加熱到高溫時(shí)產(chǎn)生的光輻射稱為熱輻射 ,輻射出來的能量是連續(xù)波譜 .o 光發(fā)射在光源中的應(yīng)用熱輻射 ~白熾燈 /鹵鎢燈熒光 ~熒光燈 /節(jié)能燈 /熒光汞燈低氣壓放電 ~熒光燈 /節(jié)能燈 /低壓鈉燈 /電磁感應(yīng)燈高氣壓放電 ~高壓汞燈 /高壓鈉燈 /金鹵燈 /超高壓汞燈 的 發(fā) 射a 氣體放電 (1)p 低氣壓放電 ~氣體壓力近似于 壓時(shí)的電離放電 .p 電離產(chǎn)生 ~電子碰撞產(chǎn)生等離子體p 放電性質(zhì) ~弧光放電p 放電譜 ~ 線狀譜 汞： 鈉： 的 發(fā) 射a 氣體放電 (2)o 高氣壓放電 ~氣體壓力為 1個(gè)到幾十個(gè)大氣壓時(shí)的電離放電 。o 電離產(chǎn)生 ~電子碰撞產(chǎn)生 等離子體 。o 放電性質(zhì) ~輝光到弧光放電 。o 啟動(dòng)放電較困難；o 放電譜 ~線狀譜 . 的 發(fā) 射 熒光發(fā)光材料受紫外光、電子束、可見光 的激發(fā)而發(fā)光 .a 紫外激發(fā)熒光粉 (光致發(fā)光 ):用于熒光燈管等 .a 電子束激發(fā)熒光粉 (陰極發(fā)光 ):用于顯像管等 . 的 發(fā) 射選擇性輻射體產(chǎn)生的線光譜例如 :氣體放電燈 場致發(fā)光a 某些材料 (熒光粉 )在電場中直接把電磁場能轉(zhuǎn)化為光能. 粉質(zhì)場致發(fā)光屏 :如平面顯示器 (ELP) 場致發(fā)光膜 :如數(shù)字指示器 (FEL) 的 發(fā) 射n 半導(dǎo)體發(fā)光 半導(dǎo)體 pn結(jié)發(fā)光二極管 (LED),具有低壓 ,耐振 ,長壽 ,高效等特點(diǎn), 有紅 ,綠 ,藍(lán) ,琥珀 ,白等色 . 的 發(fā) 射n 近代照明光源主要采用電光源（即將電能轉(zhuǎn)換為光能的光源），一般分為熱輻射光源、氣體放電光源和半導(dǎo)體光源三大類。 一、電光源發(fā)展簡史n 1802年英國科學(xué)家 Humphry　 Davy顯示了白熾現(xiàn)象n 1879年美國科學(xué)家愛迪生發(fā)明了第一只白熾燈n 1906年研制成功高壓汞燈 ,1930年應(yīng)用于照明n 1938年熒光燈問世n 60年代金屬鹵化物燈研制成功n 70年代發(fā)明了鋁酸鹽系列三基色熒光粉n 1979年 PHILIPS發(fā)明了第一只節(jié)能燈二、電光源種類n 固體發(fā)光光源包括場致發(fā)光燈、半導(dǎo)體發(fā)光器件、熱輻射光源（ 白熾燈、鹵鎢燈）n 氣體放電發(fā)光光源包括輝光放電燈 (氖燈 、 霓虹燈 )和弧光放電燈 [低壓氣放電燈 (熒光燈、緊湊型熒光燈、低壓鈉燈 )高氣壓放電燈 (高壓汞燈、高壓鈉燈高壓氙燈、金屬鹵化物燈）三、選擇與設(shè)計(jì)光源基本要素n 光通量n 照度n 色溫n 顯色性n 光效、眩光n 電磁干擾、電磁噪聲n 平均壽命n 亮度對(duì)比概念光通量 ： 光源每秒鐘發(fā)出的可見光量之總和，簡單說就是發(fā)光量。單位：流明（ lm）照 度 ： 單位面積內(nèi)入射的光通量，也就是光通量除以面積所得到的值。單位 ： 勒克司（ lm）， 照度分為水平照度和垂直照度。 水平照度為光通量入射水平表面的照度，垂直照度為光通量入射到垂直表面的照度。垂直照度 ≥1000lux色 溫： 以絕對(duì)溫度 K來表示，即將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，濕度升高以一定程度時(shí)顏色開始由深紅 — 淺紅 — 橙黃 — 白 — 藍(lán)，逐漸改變，某光源一黑體的顏色相同時(shí)，我們將黑體當(dāng)時(shí)的絕對(duì)濕度稱為該光源之色溫。色溫在 3000K以下，光色偏紅給人以溫暖的感覺：色溫超過 6000K， 光色偏藍(lán)，給人以清冷的感覺，色溫在4000K左右，人在此色調(diào)下，無特別明顯的視覺心理效果，故稱為 “中性 ”色溫。 ?采用低色溫光源照射，能使紅色更加鮮艷；采用中采用低色溫光源照射，能使紅色更加鮮艷；采用中等色溫光源照射，使藍(lán)色具有清涼感；采用高色溫等色溫光源照射，使藍(lán)色具有清涼感；采用高色溫光源照射，使物體有冷的感覺。光源照射，使物體有冷的感覺。顯色性 ：光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度，顯色性高的光源對(duì)顏有現(xiàn)較好，我們所見到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較差，我們所見到的顏色偏差也較大。國際照明委員會(huì) CIE把太陽光的顯色指數(shù)定為 100，各類光源的顯色指數(shù)各有相同，如：高壓鈉燈的顯色指數(shù)Ra=23， 熒光燈管顯色指數(shù) Ra=6090。光效： 衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)，就是光源發(fā)出的光通量除以光源所消耗的功率。單位：流明 /瓦（lm/w）眩光 ： 視野內(nèi)的亮度極高的物體或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比，則可以造成視覺不舒適稱為眩光。眩光分為失能性眩光和不舒適眩光。眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素。直射眩光直射眩光反射眩光反射眩光電磁干擾 ： 氣體放電燈鎮(zhèn)流器在使用過程中，會(huì)通過幅射、傳導(dǎo)等方式對(duì)周圍電器產(chǎn)生干擾。電磁噪音 ： 可能使周圍電器工作導(dǎo)常甚至失控 。平均壽命 ： 燈 50%損壞時(shí)的時(shí)間。亮度對(duì)比 ： 被識(shí)別對(duì)象和其背景亮度之差與背景亮度之比稱為亮度對(duì)比，對(duì)比影響物體的可見度。對(duì)比大的物體容易被觀察到，并在視覺上產(chǎn)生近距離感和興奮感。啟燃與再啟燃時(shí)間：啟燃與再啟燃時(shí)間： 電光源的啟燃時(shí)間是指光源接電光源的啟燃時(shí)間是指光源接通電源到光源達(dá)到額定光通量輸出所需的時(shí)間。通電源到光源達(dá)到額定光通量輸出所需的時(shí)間。 電光電光源的再啟燃時(shí)間是指正常工作著的光源熄滅后再將其點(diǎn)源的再啟燃時(shí)間是指正常工作著的光源熄滅后再將其點(diǎn)燃所需要的時(shí)間。燃所需要的時(shí)間。頻閃效應(yīng)頻閃效應(yīng) ：： 氣體放電光源因交流電源周期性變化使光氣體放電光源因交流電源周期性變化使光通量發(fā)生周期性變化，造成觀察運(yùn)動(dòng)物體時(shí)造成錯(cuò)覺。通量發(fā)生周期性變化，造成觀察運(yùn)動(dòng)物體時(shí)造成錯(cuò)覺。四、幾種常用電光源的介紹n 白熾燈n 鹵鎢燈n 熒光燈n 緊湊型熒光燈n 高壓汞燈n 高壓鈉燈n 金屬鹵化物燈n 氙燈白熾燈的工作原理電流流過燈絲，使燈絲產(chǎn)生熱量，大量的熱能將燈絲加熱到高溫狀態(tài)，溫度達(dá) 2700多度，處于白熾狀態(tài)，放射出可見光。白熾燈白熾燈的結(jié)構(gòu)白熾燈白熾燈的種類n 透明泡n 磨砂泡n 乳白泡n 彩色泡白熾燈局部照明白熾燈n 局部照明白熾燈又稱低電壓安全燈。它適用于安全低電壓 6～ 36V的局部照明場合，如機(jī)床工作照明及其它類似要求的場所。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QB/T205494適用于額定電壓為 6V， 12V， 24V和 36V，直流或 50Hz交流。白熾燈白熾燈優(yōu)點(diǎn)?極低的初始成本 ?令人愉悅的暖色光 ?優(yōu)異的 顯色性 ?多樣的外形和涂層 ?簡便的安裝特性?需反復(fù)開啟時(shí) 能瞬間點(diǎn)燃能瞬間點(diǎn)燃?無頻閃無頻閃?廉價(jià)廉價(jià)?點(diǎn)滅對(duì)壽命影響小點(diǎn)滅對(duì)壽命影響小白熾燈白熾燈的不足之處n 光效 低 （約 10lm/W）， 運(yùn)行費(fèi)用高。n 壽命較短 ，平均壽命 1000小時(shí)。n 表面溫度較高表面溫度較高白熾燈白熾燈適用范圍：白熾燈適用范圍：n 要求照度不高的場所，局部照明，事故要求照度不高的場所，局部照明，事故照明；照明；n 要求頻閃小或經(jīng)常開關(guān)的場所；要求頻閃小或經(jīng)常開關(guān)的場所；n 避免氣體放電對(duì)無線電或電子設(shè)備干擾避免氣體放電對(duì)無線電或電子設(shè)備干擾場所；需調(diào)光場所。場所；需調(diào)光場所。白熾燈鹵 鎢燈?外形更緊湊?較低的 初始成本 ?令人愉悅的暖色光 ?優(yōu)異的顯色性 ?比白熾燈更高的光效 ?比白熾燈更長的壽命?簡便的安裝特性鹵鎢燈的 工作原理電流流過燈絲，使燈絲產(chǎn)生熱量，大量的熱能將燈絲加熱到高溫狀態(tài)，溫度達(dá) 2700多度，處于白熾狀態(tài)，放射出可見光。在高溫下，從燈絲上蒸發(fā)出來的鎢，在靠近玻殼的溫度較低的部位，與燈內(nèi)的鹵素發(fā)生化合反應(yīng)，形成鹵化鎢，并部分向鎢絲擴(kuò)散，使鎢不至于粘到管壁上；在靠近鎢絲的溫度較高部位，化合物因高溫而分解成鎢與鹵素， 鎢回到燈絲上 ，鹵素又可參與下一次循環(huán)。如此周而復(fù)始，就延長了燈絲的壽命。鹵 鎢燈鹵鎢燈的 結(jié)構(gòu)鹵 鎢燈鹵鎢燈的種類n 鹵鎢燈按型狀 和結(jié)構(gòu)常有以下種類：n 管型鹵鎢燈（雙端鹵鎢燈）n 單端鹵鎢燈n GU10單端鹵鎢燈鹵 鎢燈管型鹵鎢燈（雙端鹵鎢燈）鹵 鎢燈單端鹵鎢燈鹵 鎢燈GU10單端鹵鎢燈鹵 鎢燈MR1 MR16鹵素?zé)舯ⅲ蝴u 鎢燈的 國家標(biāo)準(zhǔn)為　　　 GB/T1409493鹵 鎢燈PAR燈 冷反射定向照明鹵鎢燈鹵 鎢燈冷光束鹵鎢燈n 由鹵鎢燈泡和介質(zhì)膜冷光鏡組合而成，具有體積小、造型美觀、工藝精致、發(fā)光效率高、使用壽命長、光線柔和舒適等特點(diǎn)。n 應(yīng)用于商業(yè)櫥窗、舞廳、賓館、展覽廳、博物館等室內(nèi)照明，是最佳裝飾照明光源。n 冷光束鹵鎢燈的介質(zhì)膜 冷光鏡 對(duì) 可見光反射比 達(dá) ，對(duì) 紅外線可過濾約 80％， 因此被稱為冷光燈。 鹵 鎢燈鹵鎢燈的 型號(hào)n LZG燈管 額定功率燈管 額定電壓管形 照明鹵鎢燈鹵 鎢燈鹵鎢燈的 型號(hào)n FY——表示放映電影用的鹵鎢燈n FJ——表示冷反射放映鹵鎢燈n HD——表示幻燈、投影用幻燈鹵鎢燈n Z——表示照明用鹵鎢燈鹵 鎢燈鹵鎢燈優(yōu)缺點(diǎn)n 優(yōu)點(diǎn)：光譜連續(xù)，顯色性好，體積小，優(yōu)點(diǎn)：光譜連續(xù)，顯色性好，體積小，功率大，發(fā)光效率高，可調(diào)光，能瞬間功率大，發(fā)光效率高，可調(diào)光，能瞬間點(diǎn)燃。無頻閃，壽命長（平均壽命可達(dá)點(diǎn)燃。無頻閃，壽命長（平均壽命可達(dá)1500小時(shí)）。小時(shí)）。n 缺點(diǎn)：對(duì)電壓波動(dòng)比較敏感，燈管表面缺點(diǎn)：對(duì)電壓波動(dòng)比較敏感，燈管表面溫度很高溫度很高 (600℃℃ )，耐振性差。，耐振性差。鹵 鎢燈熒光燈的結(jié)構(gòu)熒光燈熒光燈的工作原理n 燈絲上的電子發(fā)射材料，在電流流過燈絲時(shí)，受到燈絲加熱， 發(fā)射出電子 ；電子在運(yùn)動(dòng)過程中， 碰撞汞原子 ，使汞原子由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的汞原子會(huì)躍遷回穩(wěn)態(tài)，同時(shí)放射出汞的特征譜線 ——。n 紫外線照射到 熒光粉 上 ,使熒光粉發(fā)出可見光。n 此過程穩(wěn)定保持下去，于是，熒光燈便能穩(wěn)定地發(fā)光了。熒光燈熒光燈的基本工作電路n 熒光燈的基本工作電路如下：日光燈的光 譜熒光燈熒光燈優(yōu)點(diǎn)n 高光 效n 發(fā)光均勻n 光色柔和n 結(jié)構(gòu)簡單n 安裝方便n 溫度低溫度低n 光效高（比白熾燈高光效高（比白熾燈高 23倍）倍）n 壽命長（壽命長（ 3000小時(shí)以上）小時(shí)以上）n 電子鎮(zhèn)流無頻閃（電子鎮(zhèn)流無頻閃（ 20K100KHZ）。熒光燈熒光燈缺點(diǎn)熒光燈缺點(diǎn)216。 電壓特性：對(duì)電壓不十分敏感；燈管電壓特性：對(duì)電壓不十分敏感；燈管電流、電流、 燈管電功率燈管電功率 和光通量基本與電和光通量基本與電源電壓成正比，而源電壓成正比，而 燈管電壓燈管電壓 卻與卻與 電源電源電壓近似成反比電壓近似成反比 。216。 缺點(diǎn)：不宜開關(guān)頻繁，低溫度難以啟缺點(diǎn)：不宜開關(guān)頻繁，低溫度難以啟動(dòng)，頻閃明顯，功因低（動(dòng)，頻閃明顯，功因低（ ），左右），需輔助電路需輔助電路 ， 啟動(dòng)慢（啟動(dòng)慢（ 35s）。）。熒光燈熒光燈的種類和變形n 熒光燈按其形狀來分，有以下一些種類：n 直管熒