【文章內(nèi)容簡介】 兼有啟動器和補償電容器的作用。7. 燈具衰退情形及注意事項：影響整套燈具之衰退情形可分為下列三項：A．光源污染之衰減因素：第1000小時約衰退４％；B．光源本身之衰減因素：第1000小時約衰退３％；C．燈具污染之衰減因素：第一年約10％。故燈具應定期清潔以確保燈具的衰減率在最低，維持最佳之照明效果。注：上述之衰減率為普通辦公室之衰減率。三、電光源基本知識：由于利用天然光受到時間和地點的限制，建筑物內(nèi)不僅在夜間采用人工照明，白天往往也要采用人工照明。照明光源由于它們的發(fā)光條件不同，其光電特性各異。為了正確地選用照明光源，必須對它們的電特性、光電特性和適用場合有所了解。1. 電光源產(chǎn)品分類：照明光源的分類是按照發(fā)光的形式不同進行分類的。它可分為按輻射光源和氣體放電照明光源兩大類。前者是利用電流通過燈絲，將其加熱到白熾狀態(tài)而發(fā)出可見光；后者是利用某些元素的原子被電子激發(fā)而產(chǎn)生輻射。① 新型普通照明燈泡；② 鹵鎢燈泡（包括單端、雙端、反端式等）；③ 熒光燈（包括直管型、球型、緊湊型、異型等）；u 白熾燈、熒光燈、金鹵燈、低壓鈉燈、汞燈性能，綜合對比如下表：型號光效 顯色性（Ra）白熾燈、石英燈低15～25LM/W100熒光燈低40～80LM/W40～45金鹵燈低80～125LM/W80～99低壓鈉燈高強黃色汞燈低40～55LM/W40～452. 主要光源介紹：① 白熾燈：有較寬的工作電壓范圍，從電池提供的幾伏電壓到市電電壓，價格低廉，不需要附加電路。其主要應用是家庭照明及需要密集的低工作電壓燈的地方，如手電筒、控制臺照明等。僅有10%的輸入能量轉(zhuǎn)化為可見光能，典型的壽命從幾十小時到幾千小時不等。發(fā)光原理：使用通電的方式加熱玻璃泡殼內(nèi)的燈絲，導致燈絲產(chǎn)生熱輻射而發(fā)光，燈頭是白熾燈電連接和機械連接部分，按形式和用途可分為螺口式燈頭，聚焦燈頭及特種燈頭。在普通白熾燈中，最常用的螺口式燈頭為E1E27；最常用的插口燈頭為B1B22。常用于住宅基本照明及裝飾照明，具有安裝容易、立即啟動、成本低廉等優(yōu)點。主要部件：燈絲、支架、泡殼、填充氣體、燈架。② 鹵鎢燈：同額定功率相同的無鹵素白熾燈相比，鹵鎢燈的體積要小得多，并允許充入高氣壓的較重氣體（較昂貴），這些改變可延長壽命、提高光效。鹵鎢燈也可直接接電源工作而不需控制電路，廣泛用于機動車照明、投射系統(tǒng)統(tǒng)、特種聚光燈、低價泛光照明、舞臺及演播室照明及其他需要在緊湊、方便、性能良好上超過非鹵素白熾燈的場合。③ 熒光燈：主導商業(yè)和工業(yè)照明。通過設(shè)計的革新、熒光粉的發(fā)展，及電子控制線路的應用，熒光燈的性能不斷提高。帶一體化電路的緊湊型熒光燈的引入拓寬了熒光燈的應用，包括家居的應用，這種燈替代白熾燈，將節(jié)能75%，壽命提高8~10倍。一般情況下，所有氣體放電燈都需要某種形式的控制電路才能工作。熒光燈控制電路（鎮(zhèn)流器）可分為：電感式、電子式。電感式鎮(zhèn)流器的特點是功率低，有頻閃效應，自身重量大，但壽命長，堅固耐用，成本低；電子式鎮(zhèn)流器的特點是功率因素高，無頻閃，重量輕。隨著技術(shù)的發(fā)展進步，低成本、長壽命的電子鎮(zhèn)流器將逐步取代傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器。熒光燈的性能主要取決于燈管的幾何尺寸即長度和直徑，填充氣體的種類和壓器，涂敷熒光燈粉及制造工藝?，F(xiàn)在我們常用的熒光燈分為：a. 直管燈：一般使用的有TTT12，常用于辦公室，商場、住宅等一般公用建筑，具有可選光色多，可達到高照度兼顧經(jīng)濟性等優(yōu)點?！癟”表示燈管直徑。1T= 1/8英寸：T5管直徑為15mm、T8管直徑為25 mm、T12管直徑為38 mm。熒光燈都可調(diào)配出2700K、3500K、4000K、6500K四種標準“白色”。b. 高流明單端熒光燈：是為高級商業(yè)照明中代替直管熒光燈設(shè)計的產(chǎn)品。這種燈管與直管型燈管相比，主要的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)緊湊、流明維護系數(shù)高，還有它這種單端的設(shè)計使得燈具中的布線簡單的多。：又稱為節(jié)能燈，使用直徑常為916 mm細管、彎曲或拼接成（U型、H型、螺旋型等），縮短了放電的線型長度。它的光效為白熾燈的五倍以上，壽命約6000—10000小時，常用于局部照明和緊急照明。一般分為兩類：@帶鎮(zhèn)流器一體化緊湊型熒光燈：這種燈自帶鎮(zhèn)流器、啟輝器等全套控制電路；并裝有愛迪生螺旋燈頭或插式燈頭。可用于使用普通白熾燈泡的場所，具有體積小，壽命長，效率高，省電節(jié)能等優(yōu)點，可用來取代白熾燈。@@與燈具中電路分離的燈管：常用于局部照明和緊急照明。用于專門設(shè)計的燈具中借助與燈具結(jié)合成一體的控制電路工作，燈頭有兩針和四針兩種。兩針燈頭中含有啟輝器和射頻干擾抑制電容；四針燈頭無任何電器組件，一般四針光源使用于高頻的電子鎮(zhèn)流器中。④ 低壓鈉燈：光效最高，但僅輻射單色黃光，這種燈照明情況下不可能分辨各種顏色的。主要應用是：道路照明，安全照明及類似場合下的室外應用。其光效是熒光燈的2倍，鹵鎢燈的10倍。與熒光燈相比，低壓鈉燈放電管是長管形，通常彎成“U”型，把放電管放在抽成真空的夾層外玻殼內(nèi)，其夾層外玻殼上涂有紅外反射層以達到節(jié)能和提高光效的目的。⑤ 高強度氣體放電燈：這類燈都是高氣壓放電燈，特點是都有短的高亮度的弧形放電管，通常放電管外面有某種形狀的玻璃或石英外殼，外殼是透明或磨砂的，或涂一層熒光粉以增加紅色輻射。l 高壓汞燈（HPMV）：最簡單的高強度氣體放電燈，放電發(fā)生在石英管內(nèi)的汞蒸氣中，放電管通常安裝在涂有熒光粉的外玻璃殼內(nèi)。高壓汞燈僅有中等的光效及顯色性，因此主要應用于室外照明及某些工礦企業(yè)的室內(nèi)照明。主要分為：l 高壓鈉燈（HPS）：需要用陶瓷弧光管，使它能承受超過1000℃的有腐蝕性的鈉蒸氣的侵蝕，陶瓷管安裝在玻璃或石英泡內(nèi)，使它與空氣隔離。在所有高強度氣體放電燈中，高壓鈉燈的光效最高，并且有很長的壽命（24000小時），因此是市中心、停車場、工廠廠房照明的理想光源。在這些場合，中等的顯色性就能滿足需要。顯色性增強型及白光型高壓鈉燈也可用，但這是以降低光效為代價的。l 金屬鹵化物燈（MH）：是高強度氣體放電燈中最復雜的，這種燈的光輻射是通過激發(fā)金屬原子產(chǎn)生的，通常包括幾種金屬元素。金屬元素是以金屬鹵化物的形式引入的，能發(fā)出具有很好顯色性的白光。放電管由石英或陶瓷制成，與高壓鈉燈相似，放電管裝在玻璃泡殼或長管形石英外殼內(nèi)。廣泛應用在需要高發(fā)光效率、高品質(zhì)白光的所有場合。典型應用如：上射照明、下射照明、泛光照明和聚光照明。緊湊型金屬鹵化物燈在需要精確控光的場合尤其適宜。⑥ 感應燈：是無極氣體放電燈。所需要的能量是通過高頻場耦合到放電中的，變壓器的次級線圈就能產(chǎn)生有效的放電。從形式看來，感應燈是緊湊型熒光燈的另一種形式，但高壓部分不同。這種燈不局限于長管形（如熒光燈管），同時還能瞬時發(fā)光。工作頻率在幾個兆赫之內(nèi)，并且需要特殊的驅(qū)動和控制燈燃點的電子線路裝置。⑦ 二極管發(fā)光照明：包括多種類型的發(fā)光面板和發(fā)光二極管，主要應用于標志牌及指示器。高亮度發(fā)光二極管可用于汽車尾燈及自行車閃爍尾燈，具有低電流消耗的優(yōu)點。3. 各種光源發(fā)光原理：① 白熾燈：太陽發(fā)光是因為表面溫度接近6000K，所有固體、液體及氣體如達到足夠高的溫度，都會產(chǎn)生可見光。白熾燈中的固體鎢在大約3000K時的熾熱就是我們常見的光源。白熾燈的重要特性：輻射的色表隨著輻射體的溫度的升高從暗紅、經(jīng)過桔黃、發(fā)白、最后到熾藍，色溫也隨著輻射體的溫度升高而提高。白熾燈之所以使用鎢做燈絲材料，是因為鎢在高溫下的低蒸氣速率以及可以被抽成細絲等其他性質(zhì)。電流在金屬導線中流過時會有一定的消耗，當輸入功率與輻射功率及其他功率損失的總和平衡時，就達到了一個穩(wěn)定態(tài)。影響一些光源壽命的因素，主要原因是由于鎢燈絲的蒸發(fā)損失、熱點和填充氣體。② 鹵鎢燈：維恩位移定律表明：溫度越高光效越高。如鎢絲表面在3200K時的光效（每瓦電力所發(fā)出的光量，其數(shù)值越高表示光源的效率愈高）為36 ，而在2800K時為22 。如果在高壓下使用一種低熱導氣體，如氪，使蒸發(fā)受到抑制，就可以使用較高的燈絲溫度。要安全承受這種高壓，就需要一種小而結(jié)實的燈泡。非常小量的鹵素，如各種形式的碘、溴，可以用來與到達燈泡殼壁的鎢起反應，確保泡殼的干凈。通過這種手段制造出燈絲溫度可以達到3450K，同時也改進了光效。如果沒有充入鹵素，這種燈泡則會在幾小時內(nèi)變黑。改善鎢絲燈的方法是只允許可見輻射出射。如果紅外輻射被反射回來并被燈絲吸收，則維護燈絲溫度的功率就可以減小。商業(yè)化實現(xiàn)方法：發(fā)明制造低費用、低損耗、高質(zhì)量的紅外反射膜，我們也可稱之為紅外反射濾光器。③ 氣體放電燈：放電通常比白熾燈更有效，這是由于其輻射來自高于固體燈絲能達到的溫度區(qū)域。放電是比鎢更有選擇的發(fā)射體（可移向可見區(qū)或者紫外區(qū)而遠離紅外輻射區(qū)），因此在紅外輻射區(qū)有更少的能量浪費。通過放電形成等離子體，它是離子、電子形成的混合體，平均呈電中性。一般必須有與等離子體的電子連接，通常是電極，也有無電極連接的。帶電極的氣體放電：氣體放電示意圖：空心圓表示可被電離和形成等離子體的氣體原子。當帶有正電荷的粒子在電場作用下定向位移時，就形成了放電電流。陰極必須能發(fā)射出足夠多的電子，以維持電流的持續(xù)，而陽極則接收電流。圖中的電阻是直流放電時起限制電流作用的鎮(zhèn)流器。圓中有*符號的表示是被高能電子激發(fā)的原子，他們會產(chǎn)生輻射。當一個足夠大的電場加在氣體上，氣體被擊穿而導電，最熟悉的例子是閃電。產(chǎn)生擊穿是由于自然界中總有數(shù)量很小的、由宇宙射線或者自然放射所產(chǎn)生的以電子離子對形式存在的電離。外加的電場使電子加速（離子相對是靜止的），一部分可能獲得足夠能量從而電離氣體原子。當施加足夠大的電場時，電離的速率可能超過離子與電子復合的損失速率；那么放電電流就會迅速增長，電荷攜帶者的產(chǎn)生率比電流增長得更迅速。結(jié)果是放電電壓將隨著電流的上升而下降。電流限制通過鎮(zhèn)流器來實現(xiàn)，以阻止電流上漲到使保險絲熔斷或者一些別的破壞性結(jié)果的產(chǎn)生。為了維持放電電流，在陽極返回外部電路的電子必須被從陰極發(fā)射的電子代替。陰極是典型的鎢絲結(jié)構(gòu)（卷狀或者穗狀）。來自放電過程的離子轟擊陰極使之加熱。電子能夠逃離陰極的可能幾率指數(shù)地依賴于它的溫度以及表面的障礙因素。放電通常工作在交流電網(wǎng)頻率條件下。高頻電子鎮(zhèn)流器能提供一些好處，對于熒光燈來說，在20KHZ或者更高頻處的工作實質(zhì)上減少了電極損失，并且消除了某些用戶需要的光輸出調(diào)制。在更高頻率下，制造完全省卻電極的無極燈是可能的，現(xiàn)在有三種電感耦合放電。通常由幾兆赫驅(qū)動的一個線圈構(gòu)成變壓器的初級，次級由環(huán)狀的等離子體形成，因此脫離了熒光燈長而細的幾何形狀，允許與熟悉的燈泡相似的高效燈的產(chǎn)生。沒有了電極，理論上放電中就沒有什么壽命限制，導致燈出現(xiàn)問題的原因可能是鎮(zhèn)流器中電子元器件損壞或者熒光粉因為時間長而失效，所以其經(jīng)濟壽命可能短于真實壽命。④ 低壓放電燈：用在照明中的低壓放電的金屬主要是汞和鈉；氖放電用于指示燈和警告燈。低壓放電燈是的大部分長度被一個很均勻的稱為正柱區(qū)的等離子體占有。在熒光燈和低壓鈉燈中，這是產(chǎn)生高效輻射的區(qū)域。在熒光燈中包含的汞蒸氣氣壓約為6103Torr()，稀有氣體如氬的典型氣壓為2Torr(266Pa)。熒光燈（低壓鈉燈）工作需要一個最佳汞氣壓（鈉氣壓），而且熒光燈要細且長。為了使熒光燈工作穩(wěn)定，燈的電壓必須是100V，長度必須約為1M。在緊湊型燈中使用的窄管具有更高的電場，放電長度更短，管子必須折疊起來以獲得必要的燈長度。在無極燈中，加在燈電壓上的約束不再適用，這就是為什么無極燈可以制成類似于白熾燈的形狀的原因。惰性氣體（氖、氬、氪或是它們的混合氣體）在放電過程中起著非常重要的作用。 ⑤ 高壓放電燈：低氣壓放電中的氣壓升高，氣體被加熱，最后處在一個大氣壓范圍內(nèi)，氣體溫度僅比電子溫度（主要在4000K~6000K的范圍）低幾K。要維持如此高的氣體溫度，則必然存在溫度梯度，使中心區(qū)域變熱。沿著溫度梯度方向流向管壁的熱能損失限制了此種電弧的輻射效率約為60%。蒸氣的參數(shù)由于選擇性輻射可以調(diào)整，使輻射主要發(fā)生在可見光區(qū)域。高的氣體溫度有助于激發(fā)和電離，由于大部分的電流通過中心區(qū)域，電弧中心區(qū)域非常熱，絕大多數(shù)的光在中心產(chǎn)生，這就是為什么高氣壓放電電弧繩化的原因。中心熱區(qū)域的氣體密度低于外部冷區(qū)域。如果該放電沿水平方向，則熱的中心區(qū)域就會朝上彎曲，這就是為什么把此種放電稱為電弧的原因。這也解釋了為什么高氣壓放電并非全體都是高熱的，彎曲引起的微小變化也能引起光色的顯著變化，在極端的情況下，它可能引起管壁過熱而損壞。⑥ 化學種類及金屬鹵化物電?。耗茉诟邭鈮弘娀〉钠鞅跍囟认拢ㄈ?000K）維持足夠高的蒸氣壓，并且能產(chǎn)生明顯的可見光輻射的元素的種類非常少。實際上用于照明光源的填充元素通常只有氙、鈉和汞，但絕大多數(shù)金屬元素產(chǎn)生的金屬鹵化物比它們自身要活潑得多。許多元素，尤其是元素周期表中那些過渡金屬和稀土金屬元素，具有非常多的能級數(shù)目，并且能輻射出數(shù)千條光譜線。其中的一些元素如鈧、鏑等，在可見光區(qū)域能產(chǎn)生非常豐富的輻射。其他的一些元素，如銦、鉈和鈉，可以產(chǎn)生非常強的線光譜（分別對應藍色、綠色和黃色）。以上這些事實構(gòu)成了金屬鹵化物燈的理論基礎(chǔ)。假如我們將幾毫克的金屬鹵化物碘化鉈（TlI）與汞和稀有氣體一起放入放電管中，在放電被觸發(fā)的過程中，汞迅速被蒸發(fā)，管壁變得足夠熱使部分碘化鉈被蒸發(fā)出來。這些碘化鉈通過擴散進入最高溫度約為6000K的汞電弧。在高溫下，碘化鉈分解為原子：TlI=Tl+I。鉈原子能輻射出很強的535nm的綠色光譜線。與鉈相比碘的激發(fā)能要大得多，因此幾乎沒有碘的輻射。對于相當簡單的僅充有鉈、鈉、汞和碘元素的金屬鹵化物燈，假定燈內(nèi)已達到局部熱平衡的工作狀態(tài)，為簡化分析，我們忽略了Hg、HgI、HgII、I2和Na2等化學種類。在非常低的溫度下，僅有少量的Na2I2的二聚物，隨著溫度上升，TlI和NaI的分子就會分解成原子，并可能產(chǎn)生輻射。進一步升高溫度，這類原子還會被電離。由于NaI比TlI更易電離，所以在這類金屬鹵化物燈內(nèi)，在電弧溫度最高處的大多數(shù)電子來自鈉原子，因此光譜由鈉決定。鈉比汞要容易電離。由于電子可以通過鈉