【文章內(nèi)容簡介】 類和數(shù)目等等。這些設計上的自由也伴隨著一些麻煩：比如金屬鹵化物會與燈電極及管壁發(fā)生緩慢的反應。這樣，燈的壽命、光色的穩(wěn) 定性、光色的可變性、電弧中光色的分層、燈的維護、啟動以及閃爍等等都將受到這些化學反應的影響。這也是為什么自從金屬鹵化物燈在 1959 年問世 35 年后，仍然沒有完全取代其他高強度氣體放電光源的原因。盡管這樣，適當?shù)貞媒饘冫u化物燈還是帶來了很多好處。今天，金屬鹵化物燈能夠獲得銷售成功是 30 年來長足進步的結(jié)果。 發(fā)光和熒光粉 熒光粉用于將紫外輻射轉(zhuǎn)化為可見輻射。在熒光燈中，為了產(chǎn)生光的需要，熒光粉也被用來增加紅色輻射以求改善高壓汞燈與金屬鹵化物燈的顏色。 “發(fā)光 ”一詞被用于描述能量被物質(zhì)吸收，并以光子的形 式被重新發(fā)射出來的一般過程。其中的一種形式稱作 “熒光 ”。入射的光子被吸收，然后以一個較長的波長再發(fā)射，這是在燈中普遍使用的一個過程。在吸收與發(fā)射期間有一個延遲，可能在 109S 和幾分之一秒之間。伴有長時間延遲的過程通常是指磷光。 “斯托克斯（ Stocks）位移 ”指的是波長增長而能量損失，這是熒光燈工作的一個固有部分。波長的變換是通過將入射光子的一部分能量轉(zhuǎn)化為晶格振動而完成的。 在由放電產(chǎn)生的紫外波長處，熒光粉必須有很強的吸收帶，它也必須在可見光譜范圍內(nèi)有一個發(fā)射帶。高效要求在可見光區(qū)吸收率低，一般說來， QE 在高溫時下降，因此為特定燈選用的熒光粉，必須在管壁溫度下能夠有效地工作。 固體熒光粉可以是離子的、半導體的、或者是有機的。只有第一種具有燈工作需要的特性。離子熒光粉包含堅固的晶格結(jié)構，在其中，催化劑原子被引入，但其濃度為 1%。催化劑形成一個在確定的晶格座上的離子，并受到電力 —晶場 —它相對于自由離子改變它的能級。離子與晶格振動耦合，這是由于當周圍晶格振動時，晶場波動，使催化劑承受不同的力，因此催化劑離子的能級取決于周圍晶格中的離子的相對位置。 熒光燈中的熒光粉暴露于離子與光子有害混合物的轟擊下，使光輸出在 壽命期間退化。這就導致紫外與可見光的吸收，從而降低熒光粉的轉(zhuǎn)換效率。退化的主要原因是： （１） 成光或紫外吸收色心的紫外轟擊，這是由晶格缺陷中的電子陷井而引起的； （２） 激發(fā)和電離的汞到達熒光粉表面，引起在暴露于放電的熒光粉表面吸收汞原子的光注入； （３） 在熒光粉與玻璃的交界處形成鈉（來自玻璃）與汞的吸收混合物。用于緊湊型熒光燈中的稀土激活熒光粉具有特別抗傷害的晶格以及出色的維持率，正是這些熒光粉的發(fā)明使緊湊型熒光燈的設想變?yōu)樯虡I(yè)現(xiàn)實。 三基色熒光粉：紅（ 610nm）粉、綠（ 545nm）粉、藍（ 6450nm） 粉。稀土金屬材料熒光粉 三種基色為紅、綠、藍。即稀土金屬在紫外線照射呈三種基本色，再按比例混成各種顔色的可見光。 場致發(fā)光 這是將電直接轉(zhuǎn)化為光的過程。最近幾年，發(fā)光二極管（ LEDs）憶作為公共場所的指示燈，而且具有不同的顯示。它們正變得更有效、更亮；已經(jīng)制造出效率大于 20%的紅色發(fā)光二極管，具有現(xiàn)實效率的藍色與綠色的二極管也剛出現(xiàn)。人們正計劃把它們應用于需要大量光和高亮度的地方，例如汽車剎車明明以及交通信號。在這些場合它們超過傳統(tǒng)燈的主要優(yōu)點是壽命長。高純度的半導體材料具有非常高的電阻率。微量的故意 添加物 —施主物質(zhì)或者受施物質(zhì) —提供了能夠攜帶電子的額外電子或空穴（由于電子的離開而形成的正電實體）。這樣能級就形成能帶。當一個能（導帶）中的一個電子與另一個能帶（價帶）中的空穴復合時，具有由能帶隙給定能量的光發(fā)射可以發(fā)生。因此，一個發(fā)光二極管是一個將電子與空穴注入半導體的器件。另外，也存在引起損失的過程，效率可能是低的，但是隨著研究和發(fā)展，它正在改善之中。 紅色發(fā)光二極管是基于象磷砷化鎵這樣的半導體，它在可見光區(qū)發(fā)射相對窄的譜線，其波長由帶隙決定。在紅色與綠色之間不同的波長可以通過改變磷與砷的比例獲得。藍色 發(fā)射需要象碳化硅這樣的材料。 第三節(jié) 燈具 一、燈具的功能 基本功能是提供與光源的電氣連接，此外還有許多其他重要的功能。大部分光源全方位地發(fā)射光線，這對大多數(shù)應用而言是浪費的并由此造成眩光。因此，對大多數(shù)燈具而言，調(diào)整光線到預期方位，同時把光損失降至最低，減少光源的眩光，擁有令人滿意的外形及強化燈點燃與未點燃環(huán)境的裝飾性是它們的一項功能。燈具必須是耐用的，且能為光源，如有必要，有時也為控制電氣附件提供一個電氣、機械及熱學上安全的殼體。光源的防護：光源除需要電氣連接以外，還必須有機械支撐并要受到防護，防護程度 視要求而定。 適宜的機械性能：燈具部件必須有足夠強的機械強度，從而確保在安裝和使用時有適當?shù)哪途眯?，同時有充分強的懸掛強度，金屬部件必須有足夠的耐腐蝕能力。殼體要求：室外用燈必須有嚴格的防塵和防水要求，而對某些特殊要求的室內(nèi)燈具也要提供防護，以抵御水和塵埃的侵入。為了根據(jù)防塵和防潮的程度來劃分外殼的防護等級，使用了防護等級代碼。 序號 IP（ International protection）防護等級 IP68 是國際上用來認定燈具的防護等級的代號， IP 等級由兩個數(shù)字組成，第一個數(shù)字表示燈具防塵；第二個數(shù)字則表示燈具防水；數(shù)字越大則表示燈具防護性能越佳。 防護類別 等級號碼 防護程度定義 防塵等級 0 無防護 無特殊的防護 第一位： 1 防止大于 50mm 的物體侵入 防止人體不慎碰到燈具內(nèi)部零件；防止直徑大于 50mm 物體侵入 2 防止大于 12mm 的物體侵入 防止手指碰到燈具的內(nèi)部零件 3 防止大于 的物體侵入 防止直徑大于 的工具、電線或物體的侵入 4 防止大于 的物體侵入 防止直徑大于 的蚊蠅、昆蟲或物體的侵入 5 防塵 無法完全防止灰塵侵入，但侵入灰塵不會影響燈 具正常工作 6 防塵 完全防止灰塵入侵防水等級 0 無防護 無特殊的防護 第二位： 1 防止滴水侵入 可防止垂直滴下的水滴 2 傾斜 15 度時仍防止滴水侵入 當燈具傾斜 15 度時，仍可防止滴水 3 防止噴灑的水侵入 防止雨水垂直入夾角小于 50 度方向所噴灑的水 4 防止飛濺的水侵入 防止各方向飛濺而來的水侵入 5 防止噴射的水侵入 防止各方向噴嘴噴射的水 6 防止大浪的水侵入 防止大浪或噴水孔急速噴出的水侵入 7 防止浸水的水侵入 燈具浸入水中在一定時間或水壓條件下，仍可確保燈具正常工作 8 防止沉沒的影響 燈具無期限沉沒水中在一定水壓條件下，仍可確保燈具正常工作 電氣要求：燈具也可根據(jù)保護使用者防電擊的方式進行分類。類型 1 的燈具有基本絕緣，所有的金屬體都與一個接地端子連接，該端子用來與建筑供電中的接地系統(tǒng)相連接。類型 2 的燈具防護由雙重絕緣下工作的兩線照明電路提供。類型 0 的燈具不接地，僅有普通絕緣措施。各種電器元件和電線都必須在安全情況下工作。 熱要求： 各部件的工作溫度不能超過歐洲標準 EN60598— 英國出版的 BS4533（ BSI1981—1990）所規(guī)定的數(shù)值。熱耐久性試驗是在比額定環(huán)境溫度高 10℃ 、開關循環(huán)交替，過電壓為 5%~10%的條件下工作 7 天。試驗時間和過電壓值視光源和控制電器的類別而定。 標志要求：必須有生產(chǎn)廠家的標識、供電電壓、額定功率、分類、額定最高溫度等。標志必須耐久，制作方法經(jīng)得起試驗。 光度學要求：通常對于燈具本身并沒有規(guī)定光度方面的要求，而在設施中要利用燈具的性能說明它的要求，所以有例外，應該注意。 測試：新設計產(chǎn)品在工廠投產(chǎn)以前要進行一整套的測試項目，包括機械測試、外殼測試、電氣試驗、熱測試和光度學測試。 二、燈具的分類 按安裝方式分為：嵌入式、移動式和固定式三種。 按用途方式分為：民用燈具、建筑燈具、工礦燈具、投光照明燈具、公共場所燈具、嵌入式燈具、船用熒光燈照明燈具、道路照明燈具、汽車摩托車飛機照明燈具、特種車輛標志照明燈具、電影電視舞臺照明燈具、防爆燈具、水下照明燈具。 三、材料及加工過程 制造燈具的常用材料為：鋼板、鋁合金鑄材、型材、塑料材料、鋅合金鑄件、填料和封接材料（橡膠、泡沫、樹脂、等）玻璃、光控制材料、（高純鋁、不銹鋼、拋光玻璃等）。 鋼板 應用：可用于燈具壓條、小燈體、燈蓋、嵌入式燈具盒、控制盤、底座及投射器。等級及特性：低碳鋼有較好的機械強 度和延展性，但不耐腐蝕，有圈筒、片或板材形式，厚度為 ~。對于室內(nèi)不太注重美觀的使用場所，選用的鋼板的表面最好鍍一層鋅，但對大多數(shù)使用場所必須刷漆。預鍍層材料加工：切、鉆孔、沖、彎及壓的工藝。 人工操作：先剪出外形，再彎板沖壓或飛輪沖壓。 半自動操作： CNC 控制，部件移動由操作者完成。 自動冷滾卷成形：板條通常采用此類方式加工。滾卷機 金屬片自動生產(chǎn)控制：對于大型的盒式嵌入燈和吸頂燈具的制造，歐洲的設備生產(chǎn)廠家已經(jīng)完全實現(xiàn)了自動機械化。 沖壓：對于一些較小的圓型燈具，一般是用深沖成形級別的 低碳鋼板直接沖壓成形的。 附屬的鋼制部件：在噴涂前，無涂層的鋼材料可以點焊或者連續(xù)焊接。然而未涂層材料必須用鉚釘、螺母和螺栓、自攻螺釘或粘合劑連接。 涂裝：通常采用粉末涂裝工藝。相對傳統(tǒng)的濕法涂裝層，它能獲得更厚的涂層薄膜，典型的可達到 50~100um 厚度，而傳統(tǒng)的方法只能達到 25um。這在要求有高反射特性的器件（如器件箱）中是非常有利的。有兩種處理過程：除油過程和預處理（通常是磷化），接著是靜電噴涂過程和隨后的烘干過程。較少用到電鍍，通常只起裝飾作用，或用于一些要求保護層的小件零件，如螺絲、螺栓和螺母等 。鉻和鎳是裝飾性電鍍的典型，而鋅一般用于保護目的 的電鍍。在鋼板表面涂上一層金屬化塑料薄膜可作為反射層來使用。 鋁合金鑄件 應用：泛光照明、街道照明燈、小型室內(nèi)聚光燈的燈具殼體。 等級與特性：具有易熔組分的 LM6 鋁硅合金（含 Si 12%）是最常用的合金材料，因為它凝固時間短、流動性良好及收縮性低，很適合于重力鑄造和壓力鑄造。此外，還具有良好的抗腐蝕性能，在室外作用時也不需要涂保護層（除非有美觀要求）。含稍微少一點硅的銅鋁合金 LM2 和 LM24 也經(jīng)濟實用，具有高強度、較好的鑄造性能，但相對 LM6 而 言抗腐蝕性能差。在某些地方，如機場照明，需要更高強度和抗腐蝕的合金，如 LM25。這些合金都經(jīng)過高溫煅燒以確保能得到足夠的強度。大多數(shù)的應用中用到鋁是因為它具有一些重要特性，即它的耐熱性能。由于鋁是相對低級的金屬，當它與其他金屬如鋼、不銹鋼和銅接觸時，將產(chǎn)生電解作用。因此，對于這些金屬的外面很有必要鍍上中間性能的金屬材料（鋅或鎘），或用油脂右塑料墊片，起阻擋隔層作用。 鑄鋁工藝：主要有兩種工藝，都是將熔融的金屬注入開孔的模具中。重力鑄造中的壓力來自空腔上方熔融金屬自身，而在壓力鑄造中，熔融金屬是被猛力擠壓進鋼 型模具中的，后者可生產(chǎn)更薄的器件。 鋁鑄件的涂裝：在涂裝前，要經(jīng)過修整或翻滾以除去表面閃屑或碎片。采用相關工藝如 LM25 適用陽極化工藝，在這各工藝中當鋁暴露在空氣中時，人為地在其表面瞬時形成薄而堅韌的氧化層，約為 10um 厚，在氧化層永久封閉以前，浸入染料中可以得到表層顏色。 鋁材 片材 應用：反射器和格柵特性與等級：為獲得滿意效果，反射器中鋁的含量至少為 %，當使用 %的超純材 料時可獲得最佳效果。大多數(shù)反射器通過陽極化過程形成一層薄氧化膜，氧化膜是脆性的，所以在小角度折彎時氧化膜 表面會產(chǎn)生許多細的紋理。加熱超過 100℃ 后由于膨脹情況不同也能產(chǎn)生同樣的效果。氧化膜的另一特性是能產(chǎn)生彩虹效果，在三基色燈下尤其明顯。 工藝：反射器材料分成兩個主要部分：一是厚度為 ~ 的卷材或片材；一是較厚的片材經(jīng)旋壓而生成的對稱反射器。卷材或片材先下料 —剪切成形 —手工操作或半自動沖壓完成，彎曲度可由卷板機械加工完成。格柵與十字交叉片的裝配是勞動密集的生產(chǎn)過程；旋壓加工工藝一般用來生產(chǎn)大型拋物線型反射器或軸對稱反射器，主要用于聚光燈。手工或半自動操作 —車床加工 —使用各種鋼質(zhì)成形器加工 —將旋轉(zhuǎn) 的平板繞一個凸模塑性成型 —表面 拋光化學處理發(fā)亮。 涂層：對反射器而言，此工藝主要為陽極氧化作用，使氧化層增厚幾個微米，成為自然氧化層，使鋁具有較好的抗腐蝕性。在電化學工藝中，氧化層能在基金屬上生長，之前必須有手工或化學拋光過程。膜層越厚反射率越低，增強反射表面效能的方法有新發(fā)展：薄的氧化層（如 Ti）被蒸發(fā)到陽極氧化表面，它的反射效能與鍍鋁玻璃的反射效能一致，這種材料較貴但無彩虹現(xiàn)象且減少產(chǎn)生細微裂紋的可能性。 其他金屬材料 （１） 燈絲材料 材質(zhì)的發(fā)展：天然纖維 —噴絲 —碳 —鋨 —鈦 —鎢 鎢的主要優(yōu)點： υ 高熔點 3420℃ 使它較其他金屬在更高的工作溫度，在所有條件都相同的情況下，越高的溫度就意味著越高的流明效率。 υ 在所有導電材料中其蒸氣壓是最低的，在這個基礎上，可獲得非常高的燈絲溫度和最小的蒸發(fā)（泡殼黑化）。 υ 鎢是選擇性光譜發(fā)射體，它在可見光譜的發(fā)射率高于紅外區(qū)域的發(fā)射率，它對任何給定溫度下的效率有重要的貢獻。 （２） 其他用途 鎢常用作燈絲和電極的制造材料。 υ 純鋁和黃銅常用于燈頭的制造材料，黃銅常被鍍鎳以達到高抗腐蝕性，鋁材逐漸成為低成本燈（如白熾燈）的制造材料。 υ 錫焊或銅焊常用于燈頭和燈絲之 間的電連接，在一些燈型中，燈頭和導絲之間傳統(tǒng)的熔接正在被機械的壓接所代替。 υ 鋁的另一個重要用途是作為蒸氣沉積在聚光和映射燈中的反射涂層上，這主要是歸因于它的低熔點 66