光源讲议.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光源讲座,一、基本概念,光是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分,光的本质,波长比红色光更长的电磁波部分,780,nm10,nm(1mm),称为,红外辐射,(红外光,IR).,再长为无线电波,红外光主要产生热效应,(红外加热).,光 的 本 质,另一个,光的本质是光子,是一个个量子化的光子的传播.,光子的不同频率对应于不同的颜色.,光子的频率和电磁波的波长具有对应关系.,光子频率和电磁波波长之间的关系式:,=c/,:,电磁波波长,:,光子频率,其中:光速,C3 x 10,8,m/s,光 的 本 质,相同频率的光子在不同的媒质中对应不同的波长(颜色),光子的频率越高,能量越高,Qh,(Q,为光子能量,h,为普朗克常数=6.6,x 10,-34,焦尔秒,为光子频率）,光具有波粒二象性,波动性:,c/,解释偏振,干涉,衍射等现象,微粒性:,Qh,解释光化学,光电效应等现象,光 的 本 质,波长比紫光更短的部分(1,nm380 nm),称为紫外辐射,(紫外,光,UV).,紫外光主要产生化学效应(光化学反应,皮肤病治疗,晒,色效应,诱昆虫,杀菌).,紫外光谱分区:380-315,nm,为,UV-A,315-280nm,为,UV-B;280-100nm,为,UV-C.,小于315,nm,的紫外光谱会产生红斑和灭菌,两种特殊辐射现象,在297,nm,处红斑辐射,效果最大;在260,nm,处灭菌辐射效果最大.,光 的 本 质,光发射在光源中的应用,热辐射,白炽灯/卤钨灯,荧光,荧光灯/节能灯/荧光汞灯,低气压放电,荧光灯/节能灯/低压钠灯/电磁感应灯,高气压放电,高压汞灯/高压钠灯/金卤灯/超高压汞灯,光 的 发 射,气体放电(2),高气压放电气体压力为1个到几十个大气压时的电离放电;,电离产生电子碰撞产生,等离子体;,放电性质辉光到弧光放电;,启动放电较困难；,放电谱线状谱.,光 的 发 射,场致发光,某些材料(荧光粉)在电场中直接把电磁场能转化为光能.,粉质场致发光屏:如平面显示器(,ELP),场致发光膜:如数字指示器(,FEL),光 的 发 射,半导体发光,半导体,p-n,结发光二极管(,LED),具有低压,耐振,长寿,高效等特点,有红,绿,蓝,琥珀,白等色.,光 的 发 射,折射:,光穿过界面进入另一媒质时会改变方向.,折射定律:n,1,Sin,i,=n,2,Sin,r,光 的 传 播,全反射,:当n,1,n,2,(例如从玻璃到空气),且入射角大于临界角,入射光将被全反射.,全反射定律:Sin,n,2,/n,1,光 的 传 播,抛物镜面反射,:,位于抛物面镜焦点的光源经镜面反射后几乎成平行光束.,光 的 传 播,漫射:,光入射到均匀漫射体表面,反射或透射光将向四面八方散射,和入射光方向无关,称为漫反射和漫透射.,漫射定律:Ik Cos,光 的 传 播,光传播在光源中的应用,光纤照明:光在光导纤维内几乎无损耗地依靠全反射传播,具有安全、可塑、变光、简易等特点.,光 的 传 播,电光源发展简史,1802年英国科学家HumphryDavy显示了白炽现象,1879年美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯,1906年研制成功高压汞灯,1930年应用于照明,1938年荧光灯问世,60年代金属卤化物灯研制成功,70年代发明了铝酸盐系列三基色荧光粉,1979年PHILIPS发明了第一只节能灯,电光源种类,固体发光光源包括场致发光灯、半导体发光器件、热辐射光源（,白炽灯、卤钨灯）,气体放电发光光源包括辉光放电灯(,氖灯,、,霓虹灯,)和弧光放电灯低压气放电灯(,荧光灯、紧凑型荧光灯、低压钠灯,)高气压放电灯(,高压汞灯、高压钠灯高压氙灯、金属卤化物灯）,概念,光通量,：,光源每秒钟发出的可见光量之总和，简单说就是发光量。单位：流明（lm）,照 度,：,单位面积内入射的光通量，也就是光通量除以面积所得到的值。,单位,：,勒克司（,lm,），照度分为水平照度和垂直照度。,水平照度为光通量入射水平表面的照度，垂直照度为光通量入射到垂直表面的照度。垂直照度,1000lux,色 温：,以绝对温度,K,来表示，即将一标准黑体加热，湿度升高以一定程度时颜色开始由深红浅红橙黄白蓝，逐渐改变，某光源一黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对湿度称为该光源之色温。色温在,3000K,以下，光色偏红给人以温暖的感觉：色温超过,6000K,，光色偏蓝，给人以清冷的感觉，色温在,4000K,左右，人在此色调下，无特别明显的视觉心理效果，故称为“中性”色温。,显色性,：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜有现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会,CIE,把太阳光的显色指数定为,100,，各类光源的显色指数各有相同，如：高压钠灯的显色指数,Ra=23,，荧光灯管显色指数,Ra=60-90,。,电磁噪音,：,可能使周围电器工作导常甚至失控,。,平均寿命,：,灯,50%,损坏时的时间。,亮度对比,：,被识别对象和其背景亮度之差与背景亮度之比称为亮度对比，对比影响物体的可见度。对比大的物体容易被观察到，并在视觉上产生近距离感和兴奋感。,几种常用电光源的介绍,白炽灯,卤钨灯,荧光灯,紧凑型荧光灯,高压汞灯,高压钠灯,金属卤化物灯,氙灯,白炽灯,曲线柔美、外形小巧,极低的,初始成本,令人愉悦的暖色光,优异的显色性,多,样的,外形和涂层,简便的安装特性,白炽灯的工作原理,电流流过灯丝，使灯丝产生热量，大量的热能将灯丝加热到高温状态，温度达2700多度，处于白炽状态，放射出可见光。,白炽灯的结构,白炽灯的种类,透明泡,磨砂泡,乳白泡,彩色泡,白炽灯的型号,电光源名称,型号的组成,第一部分,第二部分,第三部分,第四部分,普通照明灯泡,PZ,额定电压,额定功率,不同结构,（,V,）,（,W,）,形式的顺,序号,双螺旋普通照明灯泡,PZS,蘑菇型普通照明灯泡,PZM,反射型普通照明灯泡,PZF,Pz220-15,白炽灯的不足之处,光效低（约10lm/W），运行费用高。,寿命较短，平均寿命1000小时。,普通照明灯泡的国家标准为GB10681-89,卤钨灯,外形更紧凑,较低的,初始成本,令人愉悦的暖色光,优异的显色性,比白炽灯更高的光效,比白炽灯更长的寿命,简便的安装特性,卤钨灯的工作原理,电流流过灯丝，使灯丝产生热量，大量的热能将灯丝加热到高温状态，温度达2700多度，处于白炽状态，放射出可见光。,在高温下，从灯丝上蒸发出来的钨，在靠近玻壳的温度较低的部位，与灯内的卤素发生化合反应，形成卤化钨，并部分向钨丝扩散，使钨不至于粘到管壁上；在靠近钨丝的温度较高部位，化合物因高温而分解成钨与卤素，钨回到灯丝上，卤素又可参与下一次循环。,如此周而复始，就延长了灯丝的寿命。,卤钨灯的结构,卤钨灯的种类,卤钨灯按型状和结构常有以下种类：,管型卤钨灯（双端卤钨灯）,单端卤钨灯,GU10单端卤钨灯,卤钨灯的型号,L,Z G,灯管额定功率,灯管额定电压,管形照明,卤钨灯,卤钨灯的型号,第二部分,FY表示放映电影用的卤钨灯,FJ表示冷反射放映卤钨灯,HD表示幻灯、投影用幻灯卤钨灯,Z表示照明用卤钨灯,卤钨灯的型号,L J S,额定电压,额定功率,石英,聚光,卤钨灯,卤钨灯的型号,L Z J,光束角,额定功率,额定电压,介质膜反光镜,照明,卤钨灯,卤钨灯的型号,F表示封闭式,X表示小管径,Z表示窄光束,ZG表示中光束,K表示宽光束,TK表示特宽光束,管型卤钨灯（双端卤钨灯）,单端卤钨灯,GU10单端卤钨灯,MR11、MR16卤素灯杯,注：卤钨灯的国家标准为,GB/T 14094-93,PAR灯-冷反射定向照明卤钨灯,荧光灯,高光效,发光均匀,光色柔和,结构简单,安装方便,荧光灯的工作原理,灯丝上的电子发射材料，在电流流过灯丝时，受到灯丝加热，发射出电子；电子在运动过程中，碰撞汞原子，使汞原子由稳态进入激发态，激发态的汞原子会跃迁回稳态，同时放射出汞的特征谱线253.7nm紫外线。,紫外线照射到荧光粉上,使荧光粉发出可见光。,此过程稳定保持下去，于是，荧光灯便能稳定地发光了。,荧光灯的结构,荧光灯的型号（第一部分）,YZ表示直管荧光灯,YU表示U形荧光灯,YH表示环形荧光灯,YZZ表示自镇流荧光灯,YHG表示黑光荧光灯,ZW表示紫外线灯管,荧光灯的型号（第二部分）,第二部分表示灯管功率,第三部分表示灯管颜色特征,RR表示 日光色（6500K）,RZ表示 中性白色（5000K）,RL表示冷白色（4000K）,RB表示白色（3500K）,RN表示暖白色（3000K）,荧光灯的型号,RD表示白炽灯色（2700K）,例如：YZ36RR,表示直管荧光灯，功率为36W，色温为6500K。,普通照明用管形荧光灯(双端荧光灯）的国家标准为GB/T10682-2002,荧光灯的种类和变形,荧光灯通常按管径来分类，有以下一些种类：,T12-38mm 最早采用此管径,T10-32mm 国内曾大量采用,T9-30mm 国内曾大量采用,T8-26mm 目前最通用,T5-15mm 未来发展趋势,荧光灯的种类和变形,荧光灯按其材料和功能来分类，有以下一些种类：,普通卤粉荧光灯（普通照明用）,三基色荧光灯（普通照明用）,紫外荧光灯（保健、消毒用）,彩色荧光灯（装饰用）,其它特殊荧光灯（如暗室胶片冲洗用、生物生长用等）,荧光灯的种类和变形,荧光灯按其形状来分，有以下一些种类,：,直管荧光灯；,环形荧光灯；,U形荧光灯；,平面形荧光灯（如2D、Y型、M型）；,螺旋形荧光灯；,荧光灯的种类和变形,荧光灯按其电极结构分类，有以下种类,：,热阴极荧光灯（如普通直管荧光灯）；,冷阴极荧光灯（如装饰用的冷极管）,无极荧光灯,荧光灯的基本工作电路,荧光灯的基本工作电路如下：,高压汞灯,光效较白炽灯高，约40-60lm/w；,寿命是白炽灯的3-5倍，3000-5000h；,显色性较差，Ra20-40；,高压汞灯的工作原理,高压汞灯是利用汞放电时产生的高气压来获得高发光效率的一种光源。高压汞灯刚起动时，灯管两端电压为20V左右，与荧光灯放电类似。谱线集中在254nm附近。光色呈蓝色。随着放电的进行，温度升高，更多的汞被蒸发，汞蒸汽压增大，放电的能量逐渐向长波谱线移动。光色从蓝色变成白色。汞蒸汽压增大至0.2-1MPa。故称为高压汞灯。,高压汞灯的结构,自镇流荧光高压汞灯的结构,高压汞灯的型号和规格,荧光高压汞灯泡,型号：GGY50、GGY80、GGY125、GGY175、GGY250、GGY400、GGY1000,行业标准为QB/T205194,高压汞灯的型号和规格,自镇流高压汞灯泡,GGY50Z、GGY80Z、GGY125Z、GGY175Z、GGY250Z、GGY400Z、GGY1000Z。,行业标准：QB/T250294,高压汞灯因为光色偏兰，显色指数很低；为改善光色，一般在玻壳内涂上荧光粉，故称荧光高压汞灯。,高压汞灯的种类,高压汞灯按用途可分为照明用高压汞灯和非照明用高压汞灯。,照明用高压汞灯常用的有,：,荧光高压汞灯,反射型荧光高压汞灯,自镇流荧光高压汞灯,高压汞灯的种类,非普通照明用高压汞灯有,：,紫外线高压汞灯,球型超高压汞灯,毛细管形超高压汞灯,高压钠灯,高光效（120LM/W）；,功率范围宽（从35W-1000W）,结构简单紧凑；,寿命长（15000-20000h）；,光色金白色。,高压钠灯的结构,高压钠灯的型号,NG,250,N,-,1,GL/T型波壳,内启动式,灯泡功率,（普通型）高压钠灯泡,高压钠灯的型号,NG,Z,400,灯泡功率,中显色性（60左右）,高压钠灯泡,高压钠灯的型号,NG,G,250,灯泡功率,高显色性（80左右）,高压钠灯泡,高压钠灯的工作原理,高压钠灯内管（氧化铝陶瓷管）里充有钠汞剂，在灯管里分别存在钠蒸气和汞蒸气。灯工作时，钠和汞都参与工作。先是汞放电，形成较低的放电电流，然后温度慢慢上升。随着温度上升，钠蒸气压也慢慢提高。越来越多的钠参与放电。,钠放电在低气压下，放射出589和589.6nm两条谱线.(低压钠灯即利用此工作状态);,当钠蒸气压进一步提高,钠放电的谱线会加宽,在共振波长两侧形成连续的宽辐带.此时钠蒸气压达到10,4,Pa左右,所以称为高压钠灯.,高压钠灯的种类,高压钠灯按其显色性来分,有:,普通高压钠灯,Ra=20-30;,颜色改进型高压钠灯,Ra=60-70;,高显色性高压钠灯:Ra=80-85;,高压钠灯按外玻壳形状来分,有:,橄榄形(ED和BT);,管形(T型),高压钠灯的规格,35W、50W、70W、100W、150W、250W、400W、1000W。,高压钠灯的国家标准为GB13259-91,橄榄形和管形高压钠灯,橄榄形(ED泡壳),管形(T型泡壳),高压钠灯的应用,高压钠灯光效高，但显色指数偏低，光色偏黄，所以常用于对光色要求不是太高，但亮度要求高的场所。,高压钠灯适用于：道路、广场、停车场、码头、大型工场、矿区照明等。,金属卤化物灯,发光效率高(60-90Lm/W);,显色性好(Ra:7090);,寿命长(10000-20000H);,功率范围宽(35-2000w);,金卤灯的结构,金卤灯的型号,JLZ KN,表示不同玻壳型号,（如ED型、BT型、T型,、,TT型）,表示为钪钠型灯泡,表示灯的额定功率,表示金属卤化物灯,金卤灯的规格,35W、50W、70W、100W、150W、175、250W、400W、1000W、1500W、1800W、2000W。,金卤灯的国家标准GB18661-2002,金卤灯的工作原理,金卤灯是在高压汞灯基础上发展起来的,它是在高压汞灯内添加某些金属卤化物,使此种金属参与到放电过程中,利用此金属放电的特征颜色,来改善高压汞灯在显色性方面的不足.,目前的金卤灯一般采用Na-Tl-In系列和Sc-Na系列金属卤化物；此外，还有采用Sn系列的和La系列的。,金卤灯的技术指标,功率,管压,电流,初始光通量,相关色温、显色指数、平均寿命,熄弧电压,再启动电压、灯泡的温升要求,金卤灯的分类,金卤灯按形状分，有：,单端金卤灯,双端金卤灯,插脚式单端金卤灯,金卤灯的应用,金卤灯光效高、寿命长、显色指数高、除了常归照明用途外，还可以制成多种彩色灯，因此，应用十分广泛。,金卤灯常用于以下场所如：道路、广场、体育场馆、商场、广告标牌、建筑物立面照明、园林景观装饰照明等等。,氙灯,氙灯是利用高压、超高压惰性气体的放电现象制成的高效率光源之一。氙气在高压、超高压下放电时，原子被激发到高能级，并被大量电离，在可见光区发射出与日光接近的连续光谱。氙灯作为照明光源，功率大，光通量输出高，被称为“人造小太阳”。,氙灯的特性,1、氙灯发射连续光谱，光色近似日光，显色性好，Ra达90以上；,2、氙灯的工作状态受制作工艺和工作环境的影响较少，光电参数一致性好。,3、氙灯放电发光所需的稳定时间很短，一点亮，很快就达到稳定。,4、氙灯具有正的伏安特性，可以不用镇流器。,5、氙灯的光效比其它气体放电灯低，一般为30-50lm/w。,氙灯的分类,氙灯按工作气压可分为：,脉冲氙灯（工作气压低于100KPa）；,长弧氙灯（工作气压约为100KPa）；,短弧氙灯（工作气压为500-3000KPa）；,回顾光源的发展,总结,人类从远古的黑暗走来，不断地追求着光明。从感恩太阳的光辉和深怀着对闪电的惊惧，到利用火山爆发、雷电点燃的火把；从摇曳的烛光到昏黄的煤油灯；从第一个碳丝灯泡的出现，到石英卤素灯的广泛使用；从卤磷酸钙荧光灯，到稀土三基色荧光灯点亮万家灯火，人类一步步将光明掌握在了手中。,TCL,照明目前已经开始进入光源生产领域，我们愿与大家一道，投身于这个追求光明的事业，展现辉煌境界。,我们不会忘记，爱迪生制出的第一只碳丝灯泡，只有短短五分钟的寿命；我们骄傲，在今天，无极荧光灯已经突破5万小时的寿命；我们更期待着，在不久的将来，,LED,光源、等离子平面光源为我们带来更大的辉煌。,谢谢大家！,