1、人工光環境 第六講 照明光源與燈具 1、光源（太陽、天空光） 2、構造（窗）3、設計（采光設計）4、計算（采光計算）天然采光復習照明光源與燈具1、人工光源2、燈具 1、人工光源隨著科學技術的飛速的發展，人類使用電光源照明和營造藝術環境越來越多樣化。電光源的發光條件不同，光電特性也各異。下面介紹建筑物內常用的幾種光源的光電特性。1.1 熱輻射光源1.2 氣體放電光源1.3 發光二極管（LED） 1.4 光導纖維 1、人工光源1、人工光源1.1 熱輻射光源 1.1.1 白熾燈 1.1.2 鹵鎢燈按照黑體輻射規律，任何物體都可以向四周輻射能量。當對金屬加熱到1000K以上時，就發出可見光。在一定范圍

2、內，溫度愈高，可見光在總輻射中所占比例愈大。人們利用這一原理制造的照明光源稱為熱輻射光源。 金屬加熱至500時就可發出暗紅色光白熾燈內的細鎢絲有電流通過時，產生高溫而發光。為了避免熱量的散失和減少鎢絲蒸發，將燈絲密封在一玻璃殼內；為了提高燈絲溫度進而提高其發光效率，將燈泡內抽成真空或充以惰性氣體，并將燈絲做成雙螺旋形。 美國發明家Thomas Edison于1879年發明了可供使用的白熾燈。人類照明由火光照明進入電器照明時代。1.1.1 白熾燈白熾燈的優點：體積小，易于控光，可在很寬的環境溫度范圍下工作，結構簡單，價格低廉，使用方便，沒有頻閃現象，顯色指數較好（95 99）。光效：6.919l

3、m/w壽命：1000h 顯色指數： Ra=95 99用途：住宅，節日彩燈（如火焰形燈泡）白熾燈的缺點：紅光較多，眩光（燈絲亮度高 ，高于人的視覺上限），散熱量大，壽命短（一般1000小時左右），受電壓變化和機械振動影響大，尤其是發光效率很低（6.919lm/w） ，浪費能源。不同燈絲溫度時白熾燈泡光效壽命燈絲溫度K200024003200光效lm/w6.0510.136壽命h很長10001因材料、工藝等因素的限制，白熾燈的燈絲溫度不能太高，所以白熾燈發出的可見光以長波輻射為主，與天然光相比，白熾燈光色偏紅，其光譜特性如P203圖9-1所示。1.反射型燈這類燈的泡殼發光由反射和透射兩部分組合而成

4、，按結構不同可分為： (1)投光燈泡。英文縮寫為PAR和EAR型燈，是用硬料玻璃做成內表面鍍鋁的上半部和透明的下半部密封在一起而成的，這樣可使反光部分保持準確形狀，并且可保證燈絲在反光鏡中保持精確位置，有效地控制光線。 （P203圖9-2fg） 白熾燈的品種分類1.反射型燈(2)反光燈泡。英文縮寫為R燈，是吹制的泡殼，這種燈控制光束精確度不高。 （P203圖9-2h） (3)鍍銀碗形燈。在燈泡玻璃殼內表面下半部鍍銀或鋁，使光通量向上半部反射并透出。這樣不但使光線柔和，而且將高亮度的燈絲遮住，很適合做臺燈用。 （P203圖9-2e） 白熾燈的品種分類2.異形裝飾燈 將燈泡泡殼做成各種形狀并具有乳

5、白色或其他顏色。它們可單獨使用，或組成各種藝術燈具，省去燈罩，美觀大方。 （P203圖9-2abc） 白熾燈的品種分類鹵鎢燈也是熱輻射光源。它是一個直徑約12mm的石英玻璃管，管內充有鹵族元素(如碘、溴)，在管的中軸支懸一根鎢絲。鹵族元素的作用是在高溫條件下，將鎢絲蒸發出來的鎢元素帶回到鎢絲附近的空間，甚至送返鎢絲上(稱為鹵素循環)。這就減緩了鎢絲在高溫下揮發的速度，提高鎢絲了的溫度，而且減輕了鎢揮發的污染。其發光效率和光色都比白熾燈好。 1.1.2 鹵鎢燈鹵鎢燈在使用時應注意防振，并注意保持燈管與水平面的傾角不大于 4。1.反射型燈(2)反光燈泡。英文縮寫為R燈，是吹制的泡殼，這種燈控制光束

6、精確度不高。 （P203圖9-2h） (3)鍍銀碗形燈。在燈泡玻璃殼內表面下半部鍍銀或鋁，使光通量向上半部反射并透出。這樣不但使光線柔和，而且將高亮度的燈絲遮住，很適合做臺燈用。 （P203圖9-2e） 白熾燈的品種分類結論：用升高燈絲工作溫度，光效增大不多。（比較P202表9-1和P202表9-2）用途：廣場、體育館、高大廠房、大面積照明與定向投光照明上。1.1 熱輻射光源1.2 氣體放電光源1.3 發光二極管（LED） 1.4 光導纖維 1、人工光源氣體放電光源是利用某些元素的原子被電子激發而產生光輻射的光源。 1.2 氣體放電光源1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2

7、緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 熒光燈管的內壁涂有熒光物質，管內充有稀薄的氬氣和少量的汞蒸氣。燈管兩端各有兩個電極，通電后加熱燈絲，達到一定溫度就發射電子，電子在電場作用下逐漸達到高速，轟擊汞原子，使其電離而產生紫外線。紫外線射到管壁上的熒光物質，激發出可見光。根據熒光物質的不同配合比，發出的光譜成分也不同。 1.2.1 普通熒光燈1.2.1 普通熒光燈為使光線更集中往下投射，可在玻璃管內壁上半部先涂上一層反光層，然后再涂熒光物質。熒光燈的光通量利用率高，燈管上部積塵對光通量的影響小

8、。 (1)發光效率較高。一般可達50lm/w，比白熾燈高3倍左右。(2)發光表面亮度低。熒光燈發光面積比白熾燈大，所以表面亮度低，光線柔和，不用燈罩也可避免強烈眩光出現。(3)光色好且品種多。根據不同的熒光物質成分，產生不同的光色，因此，可制成接近天然光光色的熒光燈燈管，見P205圖9-4。(4)壽命較長。國內燈管為15005000h。國外有的已達到10000h以上。(5)燈管表面溫度低。 由于發光原理不同，熒光燈與白熾燈有很大區別，其特點如下：1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.

9、6 氙燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 緊湊型熒光燈與普通熒光燈的區別在于以三基色熒光粉代替鹵磷化物熒光粉。緊湊型熒光燈的燈管直徑小，單位熒光粉層受到的紫外輻射強度大。三基色熒光粉能夠抗高強度的紫外輻射，改善了熒光燈的維持特性，使熒光燈緊湊化成為可能。 1.2.2 緊湊型熒光燈 緊湊型熒光燈結構緊湊，燈管、鎮流器、啟輝器組成一體化，燈頭也可做成白熾燈形狀，使用很方便；緊湊型熒光燈的單燈光通量可小于200lm，滿足小空間照明對光通量大小的要求，可直接替代白熾燈。常見緊湊型熒光燈的品種：H形、2H形、2D形、U形、2U形、3U形、形、 2形、環形、球形、方形、柱形等。部分型號的緊湊型熒

10、光燈基本參數見P206表9-4。 1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 1.2.3 熒光高壓汞燈熒光高壓汞燈的發光原理與熒光燈相同，只是構造不同。因管內工作氣壓為 ，比熒光燈高得多，熒光高壓汞燈因此而得名。燈內管是發出紫外線放電管，紫外線激發涂在玻璃外殼內壁的熒光物質發出可見光。1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙

11、燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 1.2.4 金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈的構造和發光原理均與熒光高壓汞燈相似，區別是在熒光高壓汞燈泡內添加了某些金屬鹵化物，提高了光效、改善了光色。為了提高光效，一般采用鈉鉈銦(NaT1In)系和鈧鈉(ScNa)系金屬鹵化物；為了獲得最佳光色，常采用錫系鹵化物；為了獲得較高光效和很好的顯色性，通常采用鑭(La)系鹵化物。金屬鹵化物燈一般按添加物質種類，可分為鈉鉈銦系列、鈧鈉系列、錫系列、鏑鉈系列等。1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙

12、燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 1.2.5 鈉燈根據鈉燈泡中鈉蒸氣放電時壓力的高低，把鈉燈分為高壓鈉燈和低壓鈉燈兩類 。高壓鈉燈是在高壓鈉蒸氣放電時輻射出可見光的。其輻射光的波長主要集中在人眼最靈敏的黃綠色光范圍內。光效高，壽命長，透霧能力強，適合戶外照明和道路照明。低壓鈉燈與高壓鈉燈的區別是利用低壓鈉蒸氣中放電，鈉原子被激發而產生的黃色光的(主要是589nm)。低壓鈉燈透霧能力強，但顯色性極差，在室內極少用。1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙燈 1.2.7

13、無極燈 1.2.8 微波硫燈 1.2.6 氙燈氙燈是利用在氙氣中高電壓放電時，發出強烈的連續光譜這一特性制成的。氙燈光譜和太陽光極相似。它功率大，光通量大，又放出紫外線，因此，安裝高度不宜低于20m，常用在廣場等大面積照明場所。其光譜特性見P209圖9-9所示，光電參數和壽命見P209表9-8。 1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 1.2.7 無極燈無電極熒光燈簡稱無極燈，是一種新穎的微波燈。無電極熒光燈的發光是由高頻發生器產生的

14、高頻電磁場能量，經過感應線圈耦合到燈泡內，使汞蒸氣中的汞原子電離放電而產生紫外線，并射向管壁上的熒光物質，激發出可見光。無電極熒光燈的光效和光色較好，壽命特別長。1.2 氣體放電光源 1.2.1 普通熒光燈 1.2.2 緊湊型熒光燈 1.2.3 熒光高壓汞燈 1.2.4 金屬鹵化物燈 1.2.5 鈉燈 1.2.6 氙燈 1.2.7 無極燈 1.2.8 微波硫燈 也是一種無極放電燈。它的工作頻率更高，為2450MHz，處于微波波段。放電管是一個帶有長尾巴的石英玻璃球泡，3100W燈的放電球泡的直徑約為28mm。球泡內充有高純硫（或硒等）和啟動用的惰性氣體。1.2.8 微波硫燈也是一種無極放電燈。它的工作頻率更高，為2450MHz，處于微波 1.1 熱輻射光源1.2 氣體放電光源1.3 發光二極管（LED） 1.4 光導纖維 1、人工光源高純半導體材料電阻率很高，如硅晶體