建筑光源与照明的种类及特点

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      摘要:在现代建筑中,照明已成为人们特别关注的问题,因为它直接关系到人们的生产与生活。电气照明灯具有灯光稳定、易于控制、便于调节、使用安全、经济等优点,已成为现代人工照明中最为广泛的照明产品。本文主要对建筑光源与照明的种类及特点进行研究。

        关键词:建筑;光源与照明;种类;特点

        引言

        国家对照明节能给予高度重视,在《建筑照明设计标准》(GB50034-2013)中,明确规定了照度标准值及功率密度,同时将功率密度值列入了强制性条文。研究各种建筑照明灯具的控制及管理,对于建筑行业降低成本、改善服务质量、提高企业的市场竞争力具有重要的意义。

        1照明灯具的分类及其特点

        电光源按发光原理可以分为热辐射光源和气体放电光源两大类。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。

        1.1白炽灯

        白炽灯是历史最悠久的电光源,应用极为广泛。白炽灯是靠钨丝白炽体的高温辐射发光的,它结构简单、价格低廉、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,平均寿命约为1000h,且经不起震动,发热量大,使用寿命较短。

        白炽灯主要由玻璃泡体、灯丝和灯头组成。白炽灯泡内抽成真空,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;白炽灯的寿命和光通量受电压变化影响大。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%。

        1.2日光灯

        日光灯包括普通日光灯和紧凑型日光灯,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%以上的输入功率转换为紫外辐射,紫外线再激发灯管内壁荧光粉而发光。日光灯是由镇流器、灯管、起辉器和灯座等组成的,灯管内抽真空后封入汞粒,并充入少量氩、氮、氖等气体。日光灯加工简单、光色好、寿命长,是目前应用最广泛的一种电光源。日光灯由于气体放电的负阻特性,必须与镇流器配合才能稳定工作。日光灯的优点是光效高,是相同瓦数白炽灯的2-5倍;节能,并且使用寿命为2000h―10000h,光谱接近日光;显色性好,它的表温低、表面亮度低、眩光影响小。缺点是功率因数低,约为0.5,有频闪效应,附件多,不宜频繁开关。新型日光灯采用电子镇流器,可以省电,起动电压宽、无频闪现象,功率因数可提高到0.9,平均寿命10000h。

        1.3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得多,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,卤钨灯工作温度和光效大为提高,寿命也大为延长。目前广泛采用的是溴钨灯、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,倾角均超过4°,灯管温度高达250℃,注意不要溅上雨水,应注意防震。

        1.4放电灯

        通电两电极放电使密封在灯泡内的气体发光,所有此类灯需加装镇流器限制电弧,发射光谱与气体的成分有关(气压越高,光谱成分越好)。

        (1)高压水银灯。高压水银灯也称高压汞灯,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101.325kPa~1014.25kPa。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。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。反射型高压汞灯可以把90%的光通量定向反射,灯泡内有铝反射层,容量有50W、80W、125W、175W、250W、400W、700W、1000W等。

        (2)高压钠灯。高压钠灯是广泛应用于交通照明的新型光源。在外灯泡壳内装有放电管,它是用半透明的氧化铝陶瓷或全透明刚玉制成的,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,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。

        (3)低压钠灯。特点是光效高、平均寿命长、显色性差、有频闪效应。工作原理是通电后先在主、辅电极之间放电,而后在主电极之间形成弧光放电,使管壁上薄层因为固相钠蒸发,钠气压上升,发出黄光,直至稳定。用镇流器起动需时8min~10min。

        (4)金属卤化物灯。金属卤化物灯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、氩气体之外, 还有能发光的金属卤化物。

        (5)氙灯 。氙灯是采用长弧氙气放电产生很强白光的光源 ,和太阳光相似 ,故显色性好, 发光效率高 ,功率大 ,有“小太阳”的美称 。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。

        2照明灯具的电源介绍

        1)标准白炽灯和卤钨灯。直接启动,卤钨灯比标准的白炽灯的光聚度高;在启动瞬间,由于冷灯丝的电阻小,启动冲击电流峰值较大;功率因数为1。

        2)日光灯。串联一个镇流器(电感)限制电弧的强度;需使用启辉器,其作用为预热灯丝,产生瞬间高压启动灯管;启辉器动作时(大约1s),灯从电源吸收的电流约为额定电流的两倍;功率因数低;电子镇流器的优点是:通过高频化提高灯效率,可以瞬间点灯,无频闪,无噪音,自身功耗小,体积小,重量轻,可以实现调光等。

        3结语

        随着绿色照明概念的提出,新型的节能灯具不断出现,智能化工厂和住宅要求有既安全、舒适又方便的照明控制与管理。相信随着科技的发展,未来的照明控制与管理将实现网络化、智能化以及节能环保的目标。

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