电光源分类及发光原理概述.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,光源产品分类解说及发光原理概述,希妮雅技术支持中心编制,1,何为光源,宇宙间的物体有的是发光的有的是不发光的我们把发光的物体,叫做光源。太阳、电灯、燃烧着的蜡烛等都是光源。光是能量辐射,的一部分体现。,物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外,线、红外线和,X,光线等不可见光）的物体。通常指能发出可见光的,发光体。凡物体自身能发光者，称做光源，又称发光体，如太阳、,恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它,们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不能称为光源。,在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不可见光的,光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。,2,光源的发展（一）,照明的最佳光源当然是太阳。太阳以可见的光谱提供光线，千百年来，人们的眼睛已经熟悉了这种光谱。现在人类已经开始重视对自然光源的应用，一些创新的技术如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等，可将日光引入大楼内部，作为主要的照明光源。,我们平常说的照明光源一般是指人工光源，又分物理光源与电光源，而我们的商业产品一般为电光源。,物理光源主要是从人工取火开始，人工取火是一件意义十分重大的发明，古人用火来防止野兽的攻击，烤制食物，夜晚照明从而大大延长了活动时间,3,太阳每时每刻都在向地球传送着光和热，有了太阳光，地球上的植物才能进行光合作用。对于人类来说，太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳，没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖，它带来了日夜和季节的轮回，左右着地球冷暖的变化，为地球生命提供了各种形式的能源。起初的人类在没有其他光源的情况下一直过着,“,日出而作，日落而息,”,的生活,4,光源的发展（二）,人类社会自钻木取火以来，经历了制造和使用动物油灯、植物油灯、煤油灯到白炽灯、卤素光源、日光灯以致金卤灯、,LED,光源的漫长历史过程。,1879,年，爱迪生最先成功发明的是白炽灯。现代的白炽灯是将电流通过一小圈钨丝，使钨丝受热而发亮。白炽灯是照明领域最成功的产品。很长一段时间在家用照明应用中占主导地位。然而由于白炽灯只能将约二十分之一的电能转化为光能，效率很低且发光,13,小时灯丝就被烧断。,灯具的产生是围绕光源服务的，最初的灯笼罩也可以视为灯具，而用来固定光源的辅助设备经过不断改进和演变，也就出现了专用照明的物事,灯具。现在灯具的种类和款式已经成千上万，但有一点不会发生转变，照明产品因为光源才会被叫做照明产品，灯具仅仅是一个载体，一个保护，承载防水防尘防爆等功能。,5,钻木取火,动植物油灯,爱迪生电灯,6,7,1、热辐射光源，如:白炽灯，卤素光源,3、,固体,发光,光源,，,如:,发光,二极管,。,2、气体放电光源，如:节能灯、金卤灯,电光源按发光原理大体可分为:,8,9,发光原理,光效,色温,(k),寿命,(H),其它,匹配灯具,当灯接入电路中,电流流过灯丝,电流的热效应,使白炽灯发出连续的可见光和红外线,.,白炽灯,8-16,2700K,左右,1000H,左右,开灯即亮,可连续调光,结构简单,价格廉,寿命短光效低,台灯,顶灯,壁灯,床头灯,走廊灯,卤素光源,12-24,3000K,左右,2000-3000H,灯杯角度可控，碘钨灯发热能力强可用加热,天花灯,射灯,格栅射灯,壁灯,舞台灯,热辐射光源,10,11,AR70,、,AR111,石英灯杯,溴钨灯珠,GU10,灯杯,部分卤素光源,12,最常用的还是以下两种,AR111,（,AR70,）的组成部分：,a,、铝,反射罩,b,、,遮光罩,c,、,陶瓷灯头,d,、,灯珠,13,卤钨灯,卤钨灯是在白炽灯的基础上在灯内添加碘、溴等卤素，使挥发的钨能重新回到灯丝上。这样，灯丝的温度就可以比白炽灯高，光效也就更高，一般为1535,lm/W，,寿命也比白炽灯长。一般来说寿命可超过1000小时。卤钨灯小而结实，配光容易，在寿命期的光通维持率高，几乎可达100%。,应用范围：,大功率的卤钨灯可以用于车场、工场、建筑工地等处进行照明，小功率的卤钨灯可以用作商店、展厅等处的室内照明。,14,15,它们一般用于以下灯具,16,气体放电光源,-,之低压气体放电光源,17,低压气体放电灯常见产品,18,2U,3U,螺旋,4U,19,它是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于低气压弧光放电光源。荧光灯内装有两个灯丝。灯丝上涂有电子发射材料三元碳酸盐（碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙），俗称电子粉。在交流电压作用下，灯丝交替地作为阴极和阳极。灯管内壁涂有荧光粉。管内充有,400Pa-500Pa,压力的氩气和少量的汞。通电后，液态汞蒸发成压力为,0.8 Pa,的汞蒸气。在电场作用下，汞原子不断从原始状态被激发成激发态，继而自发跃迁到基态，并辐射出波长,253.7nm,和,185nm,的紫外线,(,主峰值波长是,253.7nm,，约占全部辐射能的,70-80,；次峰值波长是,185nm,，约占全部辐射能的,10,),，以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。,20,直管荧光灯相关,直管型荧光灯管按管径大小分为：,12,、,10,、,8,、,6,、,5,、,4,等规格。规格中“,+,数字“组合，表示管径的毫米数值。其含义：一个,1/8,英吋，一英吋为,25.4mm,；数字代表的个数。如,12,25.4mm*1,8*12,38mm,。,T5=16mm,荧光灯管管径与其电参数的关系：,1,、荧光灯管，管径越细，光效越高，节电效果越好。,2,、荧光灯管，管径越细，启辉点燃电压越高，对镇流器技术性能要求越高。,管径大于,8,（含,8,）的荧光灯管，启辉点燃电压较低。相对于,220,、,50,工频交流电，符合启辉点燃电压小于,1,2,电源电压定律。可以采用电感式镇流器，进行启辉点燃运行。,管径小于,8,的荧光灯管，启辉点燃电压较高。相对于,220,、,50,工频交流电，不符合启辉点燃电压小于,1,2,电源电压定律。不能采用电感式镇流器，进行启辉点燃运行。管径小于,8,的荧光灯管，必须匹配电子式镇流器。由电子式镇流器，产生启辉高压，将荧光灯管击穿点燃。尔后，由电子式镇流器，驱动荧光灯管点燃运行。,21,荧光灯管的构造,荧光灯的核心部件是管形玻壳和灯丝,管内壁涂有荧光粉,灯丝上涂有一层发射电子的物质，也称为阴极,芯柱用于固定灯丝，同时保证与玻璃灯管密封,管内填充惰性气体和汞蒸气,22,下面给各位介绍：,节能灯灯管发光原理及工艺基础,23,24,接下来对上面的,3,个过程简单说明：,*,1,、阴极产生电子的方法主要是热电子发射：阴极金属通电产生热量，使得电子从阴极基金属和碱土氧化物涂层中释放；,*,2,、紫外线的产生：电子打在汞原子上，汞原子被激发，产生能量转移，放 出波长,253.7nm,为主的紫外线；,*,3,、光线的产生：,380nm,以下、,780nm,以上为肉眼所无法看见的光线，紫外线的波长位于肉眼所能看见的光线以（,380nm,以下），荧光粉能够充分吸收,253.7nm,的紫外线，产生肉眼能够看见的可见光。,25,影响灯管寿命的因素,灯管的寿命跟以下因素有非常大的关系。,原材料、,制造工艺、,制造设备、,质量控制,、,其中原材料首先就影响一个产品的寿命，决定了一个产品寿命长短，但是原材料好，如果工艺、设备、技术等没有配合好，只要一个环节出问题，这个产品的寿命周期就会很短。,26,荧光灯管制作过程,27,*,1,、玻璃制作：,玻璃经过各种弯制，目的是适应外形和性能的需求,*,2,、涂粉：,在灯管内腔尽可能均匀地涂上荧光粉，使得整个放电腔体都能均匀地发出光线；附加的保护膜主要目的是隔离荧光粉和玻璃，使玻璃中的物质不容易迁移到荧光粉处，使灯管黑，影响亮度。,*,3,、芯柱：,实现三个功能，一个能够夹持灯丝、同时能够引入电流密封玻璃腔体的混合体；,28,*,4,、绷丝：,在芯柱上加上灯丝，保持一定形状，涂覆电子粉浆，使灯丝上带有足够发射的物质；辅助汞齐用于帮助灯管快速发亮；,*,6,、排气：抽去管内不需要的空气、水气等等杂质气体；对电极进行通电加热，使碳酸盐分解形成氧化物,，,通过电流使阴极产生活性物质，具备良好的发射性能；充入适量的惰性气体和汞，将多余的部分和灯管主体分离开；形成最终的灯管成品。,*,5,、封口,/,对接：把芯柱和管体烧封，形成固定开口的腔,体；对接的目的是使灯管形成更长的放电管；,29,灯丝：,灯丝由钨丝为材料绕制而成，灯丝的尺寸都经过合理的设计和选择，使提供给灯丝螺旋的热能够很快产生一个恰当的温度，保证电子发射。同时，中空的丝体内能够存储更多的发射材料，利于寿命的维持。,30,b.,荧光粉：,我们现在使用的荧光粉是用紫外线来激发发光材料的，这种通过光线激发的发光现象称为光致发光。,节能灯用荧光粉必须有几个特性必须满足：,充分吸收,253.7nm,紫外线；,发射的光谱能满足发光效率和显色性的要求；,颗粒度适宜，保证亮度和维持率；,三基色荧光粉由红绿兰粉依据需要搭配比例而成，,调整粉的不同比例可以得到不同的光色表现。,31,c.,保护膜：,保护膜的作用是在玻璃和荧光粉之间形成一层致密的薄膜，这层膜可以很好地使二者隔离开，使得析出的金属不至于影响灯管性能表现。,分析：玻璃中的金属元素在长时间电子轰击下会逐渐析出，并迁移到玻璃管内侧和汞形成汞齐，一方面使灯管发黑，一方面使汞失效，使灯管的转换效率降低，光线被遮挡。,d.,电子粉：,节能灯所采用的电子粉要满足如下条件：工作温度较低、发射效率较高、寿命较长。涂覆电子粉浆，使灯丝上带有足够发射的物质,32,e.,汞,/,汞齐：,汞在气体放电灯的作用是接受电子，并产生出紫外线。汞齐的目的是在相对高的温度环境中维持放电所需要的最佳蒸汽压。不同的金属和汞形成的汞齐有不同的适应温度，设计时选取不同种类的汞齐放置于不同的位置来保证相对良好的光输出。,辅助汞齐：在未使用的辅助汞齐中是不含汞的，它在灯中吸收汞，形成汞齐。在灯刚刚启动的时候，借助阴极的热量快速释放出汞，缩短灯的启动时间。,33,f.,惰性气体：,惰性气体由于化学性质极不活泼，几乎不与其他元素反应，故此得名。由于它们在大气中含量极少，所以也被称为稀有气体。惰性气体在节能灯中的作用是使得电子的行程增加，因为电子的重量非常小，和相对很大的惰性气体原子产生弹性碰撞，增加了和汞原子的碰撞机会，增加了电离的机会，使发光的效能提高。我们常用的惰性气体有氩气、氖气、氪气等等，我们还依据不同的需要搭配出一些混合气体，用于不同需要的灯管。,34,下面介绍其它几种常见的光源：,2、卤钨灯；,1、白炽灯；,3、高压汞灯；,4、金卤灯；,5、,LED；,35,白炽灯,白炽灯是根据热辐射原理制成，通常它是靠电能将灯丝加热至白炽而发光，灯丝在将电能变成可见光的同时，还要产生大量的红外辐射的少量的紫外辐射。,36,可见，白炽灯所耗的电能大部分不是用于发光的(光效低)。而且灯在燃点的过程中，灯丝会慢慢变细，其寿命一般也只有1000小时(寿命短)。但其使用方便（一点就亮），易于进行光学控制(调光方便)、价廉，显色性好，可作为基准光源。高色温的灯色温约为3200,K，,主要用于摄影和舞台照明，2700,K2900K,的用于一般照明，色温在2500,K,以下的是红外灯，用于红外加热干燥、室温保温、医疗保健等。,37,大家有什么疑问,请提出讨论,38,高压气体放电灯,代表产品为金卤灯和钠灯（均需要配合镇流器工作,同时还会有触发器和功率补偿电容）,主要应用于道路照明,泛光照明,广场照明,工业照明,城市亮化工程照明,商业照明,体育场馆照明,陶瓷金卤灯的显色性可达,92,，可用于商场,橱窗,重,点展示特别是高档的商业场所，服装与珠宝店,下页为高压气体放电灯的户外照明效果,:,39,高压汞灯,高压汞灯在灯的电弧管内充入一定量的汞和少量的氩气,灯在燃点过程中发热使汞蒸气压上升并发出可见光。,从下表中可以看出，高压汞灯的显色性不高.但其发光效率较高，还能发出很强的紫外线。,主要用途:照明，另外还可用于晒图，保健、化学合成等。,40,金卤灯,金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上将一些金属卤化物添加到灯里，用金属卤化物产生的金属光谱，填补汞谱线的空白，使灯有较高的显色指数及光效。,缺点：光色稳定性差，启动时间长，再次启动能力差，电源要求高，燃点后期颜色漂移影响使用。,41,金卤灯相关介绍,高压气体放电光源中，我们应用最多最常见的是高压钠灯和金卤灯。金卤灯,(,金属卤化物灯的简称,),有两种，一种是石英金卤灯，其电管泡壳是用石英做的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的，金卤灯是目前世界上最优秀的电光源之一，它具有高光效,(65,140lm/w),，长寿命,(5000,20000h),，显色性好,(Ra65,95),结构紧凑、性能稳定等特点。它兼有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点、克服了这些灯的缺陷，金卤灯汇集了气体放电光源的主要优点。尤其是光效高、寿命长、光色好三大优点,.,因此发展很快，用途越来越广。,金卤光源广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的泛光照明。小功率陶瓷金卤灯用于高档商业场所重点照明,42,43,LED,工作原理和结构图,LED,是,Light Emitting Diode,简称，是一种具有两个电极的半导体发光器件，让其流过小量电流就会发出可见光，第一个商用二极管产生于 1960年。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以,LED,的抗震性能好。,发光二极管的核心部分是由,p,型半导体和,n,型半导体组成的晶片，在,p,型半导体和,n,型半导体之间有一个过渡层，称为,p-n,结。在某些半导体材料的,PN,结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称,LED。,当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从,LED,阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关,44,优点：超长寿命，可达,5,万小时；,可组成各种颜色,节能，效率比白炽灯高.,体积小,灯具设计灵活.,响应时间短；,环保：无有害金属汞。,缺点：每瓦的流明成本高.,LED,目前在照明行业中的主要应用范围,建筑物外观照明,娱乐场所及舞台照明,室内空间展示照明,景观照明,标识与指示性照明 交通信号灯、视频屏幕,45,LED,相关介绍,LED,（,Light Emitting Diode,），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。,LED,的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端,在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是,P,型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是,N,型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个,“,P-N,结,”,。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向,P,区，在,P,区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是,LED,发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成,P-N,结材料决定的。按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构,目前,LED,产品越来越丰富，,LED,筒灯，,LED,天花灯，,LED,射灯柜台灯，,LED,吸顶灯，,LED,日光灯，,LED,光纤灯包括,LED,埋地灯水底灯和,LED,投光灯已经百花齐放，特别是,LED,路灯已经有了较多的工程案例，技术日益完善。,46,LED,应用,47,大功率,LED,应用,LED路灯,LED投光灯,48,总 结,光源产品的不断发展和变迁遵循：寿命更长，光效更高，色温越全这一基本原则，这样新型光源的技术优势才会得以凸显。,我们平时讲的节能照明，大多是遵循以上原则（有的产品需配合灯具效率的提升）,因为寿命更长，减少维护费用，,因为光效更高，减少使用成本，,因为光色更全，体现五彩斑斓。,49,谢谢参阅,The end,The end,50,