欧普照明培训教材
欧普照明培训教材 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
2006欧普工程照明
培训资料
部门
日期：2006年1月1日
目录
第一章基础知识
第一节基本概念一、常用术语
二、光色的应用
三、推荐照度范围
四、照明产品分类
（1）电光源产品
包括新型普通照明灯泡、卤钨灯泡（包括单端、双端、反端式等）、荧光灯（包括直管型、环型、紧凑型、异型等）、高强气体放电灯（包括高压钠
灯、金属卤化物灯等）、各类辐射光源（红外紫外等）、高频无极灯、霓虹
灯、各类交通运输及信号灯。
（2）灯具灯饰
民用灯具、建筑灯具、工矿灯具、投光照明灯具、室内外灯具灯饰、嵌入式灯具、船用荧灯照明灯具、船用防暴灯具、道路照明灯具、汽车摩托车飞机
照明灯具、特种车辆标志照明灯具、电影电视舞台照明灯具、防爆灯具、水下
照明灯具。
（3）照明电器附件
整流器、电子触发器、电子变压器、电子镇流器、电子调频器、启辉器、灯用电器。
五、各国电器电子产品认证标致及说明
认证是由第三方经授权的独立的权威机构根据相关的国家或国际法规标准，对生产厂家的产品或生产体系进行检测与监督，并就通过与否签发检测报告与证书的过程。如果取得认证，也就说明产品质量符合了国家或国际标准。
长城标志（现已改为3C认证）
长城标志又称CCEE安全认证标志，为电工产品专用认证标志。中国电工产品认证委员会（CCEE）是国家技术监督局授权，代表中国参加国际电工委员会电工产品安全认证组织（IECEE）的唯一合法机构，代表国家组织对电工产品实施安全认证（长城标志认证）。
3C认证标志的名称为“中国强制认证”（英文名称为“ChinaCompulsoryCertification”，英文缩写为“CCC”，也可简称为“3C”标志）。
按照《中华人民共和国标准化法》和《中华人民共和国产品质量认证管理条例》，电工产品开展安全认证是以等效转化国际电工委员会（IEC）安全标准的强制性国家标准和行业标准为依据，按此类标准开展的认证必须进行强制性监督管理，凡未经安全认证的此类产品，不准出厂、销售、进口和使用。
PRC标志
PRC标志为电子元器件专用认证标志，其颜色及其印制必须遵守国务院标准化行政主管部门，以及中国电子元器件质量认证委员会有关认证标志管理办法的规定。UL认证标志
UL是美国保险商实验室（Underwrite rs Laboratories Incorporation）的缩写，它是一个国际认可的安全检验及UL标志的授权机构，对机电包括民用电器类产品颁发安全保证标志。一百多年来，一直致力于对有关材料、工具、产品、设备、构造、方法和系统等对生命财产的危险性进行评估实验。美国安全检测实验室公司提出了为公众所接受的科学测试方法和要求，它制订了七百多种安全标准，其中部分UL安全标准被美国政府采纳为国家标准。产品要行销美国市场，UL认证标志是不可缺少的条件。
CE标志
CE标志是欧洲共同市场安全标志，是一种宣称产品符合欧盟相关指令的标识。使用CE标志是欧盟成员对销售产品的强制性要求。目前欧盟已颁布12类产品指令，主要有玩具、低压电器、医疗设备、电讯终端（电话类）、自动衡器、电磁兼容、机械等。
GS标志
GS标志是德国安全认证标志，它是德国劳工部授权由特殊的TUV法人机构实施的一种在世界各地进行产品销售的欧洲认证标志。GS标志虽然不是法律强制要求，但是它确实能在产品发生故障而造成意外事故时，使制造商受到严格的德国（欧洲）产品安全法的约束，所以GS标志是强有力的市场工具，能增强顾客的信心及购买欲望，通常GS认证产品销售单价更高而且更加畅销。
欧共体CE规定，从1997年1月1日起管制“低电压指令（LVD）”。GS已经包含了“低电压指令（LVD）”的全部要求。所以获得GS标志后，TUV会例外免费颁发该产品LVD的CE证明（COC），TUV Rhein land1997年后的证书则在GS证书中包含了LVD
证书。厂商申请GS标志的同时获得了LVD证明。瑞士和波兰产品安全认证标志产品范围同GS标志。
TUV标志
TUV标志是德国零部件产品型式认证标志，适用于电气零部件，如：电源、变压器、调光器、继电器、插接件、插头、导线等机械产品零部件及运动器材零部件。随着电气电子技术的发展，家用电器产品日益普及。广播电视、邮电通讯和计算机网络的日益发达，电磁环境日益复杂和恶化，使得电气电子产品的电磁兼容性问题受到各国政府和生产企业的日益重视。欧共体政府规定，从1996年1月1日起，所有电气电子产品必须通过EM C认证，加贴CE标志后才能在欧共体市场上销售。此举在世界上引起广泛反响，各国政府纷纷采取措施，对电气电子产品的EM C性能实行强制性管理。国家标准GM4343《家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和限值》已于1996年12月1日起强制实施，国内的家用电器生产厂家必须尽早行动起来，重视EM C认证工作，了解和提高产品EM C性能，紧随EM C认证的新形势，以取得市场上的主动地位。
JIS标志
JIS标志是日本标准化组织（JISC）对经指定部门检验合格的电器产品、纺织品颁发的产品标志。
BEB标志
BEB标志是英国家用电器审核局对电器及电器设备经指定的第三方认证机构确认合格后，颁发的安全质量认证标志。
NF标志
NF标志是法国认证标志，这种标志可单独用于电器及非电器类产品，也可与其他标志或字母的图案共同使用，主要指安全标准要求和效能特征。 CB标志
CB检验为全球性相互认证体系，全世界有34个会员。在共同的IEC标准下，各验证单位均相互承认彼此核发之CB证书及报告，据此，可以迅速地转换他国证书。
Nordic标志
Nordic标志是北欧四国安全认证标志，产品范围同CB标志。
第二节光源
一、常见光源分类、特征及应用
二、主要光源介绍
实质上，使用效率最高的光源是低压钠灯，由于它发射单色的黄色光，因此几乎没有显色性能。与之相对照，白炽灯及卤钨灯有极好的显色性能，但是其发光效率很低。
1、白炽灯
有较宽的工作电压范围，从电池提供的几伏电压到市电电压，价格低廉，不需要附加电路。其主要应用是家庭照明及需要密集的低工作电压灯的地方，如手电筒、控制台照明等。仅有10%的输入能量转化为可见光能，典型的寿命从几
十小时到几千小时不等。
使用通电的方式加热玻璃泡壳内的灯丝，导致灯丝产生热辐射而发光的光源，灯头是白炽灯电连接和机械连接部分，按形式和用途主要可分为螺口式灯
头，聚焦灯头及特种灯头。在普通白炽灯中，最常用的螺口式灯头为E14、
E27；最常用的插口灯头为B15、B22。常用于住宅基本照明及装饰照明，具有
安装容易，立即启动，成本低廉等优点。
主要部件：灯丝、支架、泡壳、填充气体、灯架。
2、卤钨灯
同额定功率相同的无卤素白炽灯相比，卤钨灯的体积要小得多，并允许充入高气压的较重气体（较昂贵），这些改变可延长寿命或提高光效。同样，卤钨灯也可直接接电源工作而不需控制电路。卤钨灯广泛用于机动车照明、投射系统统、特种聚光灯、低价泛光照明、舞台及演播室照明及其他需要在紧凑、方便、性能良好上超过非卤素白炽灯的场合。
3、荧光灯
主导商业和工业照明。通过设计的革新、荧光粉的发展，及电子控制线路的应用，荧光灯的性能不断提高。带一体化电路的紧凑型荧光灯的引入拓宽了荧光灯的应用，包括家居的应用，这种灯替代白炽灯，将节能75%，寿命提高8~10倍。一般情况下，所有气体放电灯都需要某种形式的控制电路才能工作。
荧光灯的性能主要取决于灯管的几何尺寸即长度和直径，填充气体的种类和压器，涂敷荧光灯粉及制造工艺。现在我们常用的荧光灯主要分以下三类：
1）直管灯：一般使用的有T5、T8、T12，常用于办公室，商场、主宅等一
般公用建筑，具有可选光色多，可达到高照度兼顾经济性等优点。
“T”表示灯管直径一个“T”表示1/8英寸
T5管直径15mm T8管直径25 mm T12管直径38 mm
荧光灯都可调配出3000K 3500K 4000K 6500K四种标准“白色”。
2）高流明单端荧光灯
高流明单端荧光灯又称为是为高级商业照明中代替直管荧光灯设计。这种灯管与直管型灯管相比，主要的优点有：结构紧凑、流明维护
系数高，还有它这种单端的设计使得灯具中的布线简单的多。
3）凑型荧光灯（CFLS）
紧凑型荧光灯又称为节能灯，使用直径9-16 mm细管弯曲或拼接成（U型、H型、螺旋型等），缩短了放电的线型长度。它的光效为白炽
灯的五倍，寿命约8000—10000小时，常用于局部照明和紧急照明。一
般分为两类：
A、带镇流器一体化紧凑型荧光灯
这种灯自带镇流器、启辉器等全套控制电路；并装有爱迪生螺旋灯头或插式灯头。可用于使用普通白炽灯泡的场所，具有体积小，寿命
长，效率高，省电节能等优点，可用来取代白炽灯。
B、与灯具中电路分离的灯管（PLC）
用于专门设计的灯具之中借助与灯具结合成一体的控制电路工作，灯头有两针和四针两种，两针灯头中含有启辉器和射频干扰（RFI）抑
制电容，四针无任何电器组件。一般四针PLC光源使用于高频的电子
镇流器中。常用于局部照明和紧急照明。
荧光灯控制电路（镇流器）可分为：电感式、电子式。电感式镇流器的
特点是功率因素低，有频闪效应，自身重量大，但寿命长，坚固耐用，成本低；电子式镇流器的特点是功率因素高，无频闪，重量轻。随着技术的发展进步，低成本、长寿命的电子镇流器将逐步取代传统的电感镇流器。
4、低压钠灯
光效最高，但仅辐射单色黄光，这种灯照明情况下不可能分辨各种颜色的。
主要应用是：道路照明，安全照明及类似场合下的室外应用。其光效是荧光灯的2倍，卤钨灯的10倍。与荧光灯相比，低压钠灯放电管是长管形的，通常弯成“U”型，把放电管放在抽成真空的夹层外玻壳内，其夹层外玻壳上涂有红外反射层以达到节能和提高最大光效的目的。
5、高强度气体放电灯（HID）
这类灯都是高气压放电灯，特点是都有短的高亮度的弧形放电管，通常放电管外面有某种形状的玻璃或石英外壳，外壳是透明或磨砂的，或涂一层荧光粉以增加红色辐射。分为：
高压汞灯（HPMV）：最简单的高强度气体放电灯，放电发生在石英管内的汞蒸气中，放电管通常安装在涂有荧光粉的外玻璃壳内。高压汞灯仅有中等的光效及显色性，因此主要应用于室外照明及某些工矿企业的室内照明。
高压钠灯（HPS）：需要用陶瓷弧光管，使它能承受超过1000℃的有腐蚀性的钠蒸气的侵蚀。陶瓷管安装在玻璃或石英泡内，使它与空气隔离。在所有高强度气体放电灯中，高压钠灯的光效最高，并且有很长的寿命（24000小时），因此它是市中心、停车场、工厂厂房照明的理想光源。在这些场合，中等的显色性就能满足需要。显色性增强型及白光型高压钠灯也可用，但这是以降低光效为代价的。
金属卤化物灯（M-H）：是高强度气体放电灯中最复杂的，这种灯的光辐射是通过激发金属原子产生的，通常包括几种金属元素。金属元素是以金属卤化物的形式引入的，能发出具有很好显色性的白光。放电管由石英或陶瓷制成，与高压钠灯相似，放电管装在玻璃泡壳或长管形石英外壳内。广泛应用在需要高发光
效率、高品质白光的所有场合。典型应用包括上射照明、下射照明、泛光照明和聚光照明。紧凑型金属卤化物灯在需要精确控光的场合尤其适宜。
6、感应灯
刚出现不久的无极气体放电灯。所需要的能量是通过高频场耦合到放电中的，变压器的次级线圈就能产生有效的放电。从形式看来，感应灯是紧凑型荧光灯的另一种形式，但高压部分也许不同。这种灯不局限于长管形（如荧光灯
管），同时还能瞬时发光。工作频率在几个兆赫之内，并且需要特殊的驱动和控制灯燃点的电子线路装置。
7、场致发光照明
包括多种类型的发光面板和发光二极管，主要应用于标志牌及指示器，高亮度发光二极管可用于汽车尾灯及自行车闪烁尾灯，具有低电流消耗的优点。
二、发光原理
1、白炽灯
太阳发光是因为表面温度接近6000K，所有固体、液体及气体如达到足够高的温度，都会产生可见光。白炽灯中的固体钨在大约3000K时的炽热就是我们
常见的光源。白炽体的重要特性：辐射的色表随着辐射体的温度的升高从暗红、经过桔黄、发白，最后到炽蓝。色温也随着辐射体的温度升高而提高。
白炽灯之所以使用钨做灯丝材料是因为钨在高温下的低蒸气速率以及可以被抽成细丝等其他性质。电流在金属导线中流过时会有一定的消耗，当输入功率与辐射功率及其他功率损失的总和精确平衡时，就达到了一个稳定态。影响一些光源寿命的因素，主要原因是由于钨灯丝的蒸发损失，主要是热点和填充气体。
2、卤钨灯
维恩位移定律表明：温度越高光效越高。如钨丝表面在3200K时的光效（每一瓦电力所发出的光量，其数值越高表示光源的效率愈高）为36 ，而在2800K 时为22 。如果在高压下使用一种低热导气体，如氪，使蒸发受到抑制，就可以使用较高的灯丝温度。要安全承受这种高压，就需要一种小而结实的灯泡。非常小量的卤素，如各种形式的碘、溴，可以用来与到达灯泡壳壁的钨起反应，确保泡壳的干净。通过这种手段制造出灯丝温度达到3450K的灯泡，同时也改进了光效。如果没有充入卤素，这种灯泡会在几小时内变黑。
改善钨丝灯的方法是只允许可见辐射出射。如果红外辐射被反射回来并被灯丝吸收，则维护灯丝温度的功率就可以减小。商业化实现方法：发明制造低费用、低损耗、高质量的红外反射膜，我们也可称之为红外反射滤光器。
3、气体放电
放电通常比白炽灯更有效，这是由于其辐射来自高于固体灯丝能达到的温度区域。放电是比钨更有选择的发射体（可移向可见区或者紫外区而远离红外辐射区），因此在红外辐射区有更少的能量浪费。
放电形成等离子体，它是离子、电子形成的混合体，平均呈电中性。一般必须有与等离子体的电子连接，通常是电极，但无电极连接也是可能的。
1）带电极的气体放电
气体放电示意图：空心圆表示可被电离和形成等离子体的气体原子。当带有正电荷的粒子在电场作用下定向位移时，就形成了放电电流。阴极必须能发射出足够多的电子，以维持电流的持续，而阳极则接收电流。图中的电阻是直流放电时起限制电流作用的镇流器。圆中有*符号的表示是被高能电子激发的原子，他们会产生辐射。
当一个足够大的电场加在气体上，气体被击穿而导电。最熟悉的例子是闪电。产生击穿是由于自然界中总有数量很小的、由宇宙射线或者自然放射所产生的以电子-离子对形式存在的电离。外加的电场使电子加速（离子相对是静止的），一部分可能获得足够能量从而电离气体原子。
当施加足够大的电场时，电离的速率可能超过离子与电子复合的损失速率；
那么放电电流就会迅速增长。电荷携带者的产生率比电流增长得更迅速。结果是放电电压将随着电流的上升而下降。电流限制通过镇流器来实现，以阻止电流上涨到使保险丝熔断或者一些别的破坏性结果的产生。
为了维持放电电流，在阳极返回外部电路的电子必须被从阴极发射的电子代替。阴极是典型的钨丝结构（卷状或者穗状）。来自放电过程的离子轰击阴极使之加热。电子能够逃离阴极的可能几率指数地依赖于它的温度以及表面的障碍因素。放电通常工作在交流电网频率条件下。高频电子镇流器能提供一些好处，对于荧光灯来说，在20KHZ或者更高频处的工作实质上减少了电极损失，并且消除了某些用户需要的光输出调制。
在更高频率下，制造完全省却电极的无极灯是可能的。现在有三种电感耦合放电。通常由几兆赫驱动的一个线圈构成变压器的初级，次级由环状的等离子体形成，因此脱离了荧光灯的长而细的几何形状，允许与熟悉的灯泡相似的高效灯的产生。没有了电极，理论上放电中就没有什么寿命限制，导致灯出现问题的原因可能是镇流器中电子元器件损坏或者荧光粉因为时间长而失效，所以其经济寿命可能短于真实寿命。
4、低压放电
用在照明中的低压放电中的金属主要是汞和钠；氖放电用于指示灯和警告灯。低压放电的大部分长度被一个很均匀的称为正柱区的等离子体占有。在荧光灯和低压钠灯中，这是产生高效辐射的区域。在荧光灯中包含的汞蒸气气压约为6*10-3Torr，稀有气体如氩的典型气压为2 Torr(266Pa)。
荧光灯（低压钠灯）工作需要一个最佳汞气压（钠气压），而且荧光灯要细且长。为了使荧光灯工作稳定，灯的电压必须是100V，长度必须约为1M。在紧凑型灯中使用的窄管具有更高的电场，放电长度更短，管子必须折叠起来以获得必要的灯长度。在无极灯中，加在灯电压上的约束不再适用。这就是为什么无极灯可以制成类似于白炽灯的形状的原因。
惰性气体（氖、氩、氪或是它们的混合气体）在放电过程中起着非常重要的作用。
5、高压放电
低气压放电中的气压升高，气体被加热，最后处在一个大气压范围内，气体温度仅比电子温度（主要在4000K~6000K的范围）低几K，要维持如此高的气体温度，则必然存在温度梯度，中心区域变热。沿着温度梯度方向流向管壁的热能损失限制此种电弧的辐射效率约为60%。
蒸气的参数由于选择性辐射可以调整使辐射主要发生在可见光区域。高的气体温度有助于激发和电离，由于大部分的电流通过中心区域，电弧中心区域非常热，绝大多数的光在中心产生，这就是为什么高气压放电电弧绳化的原因。中心热区域的气体密度低于外部冷区域。如果该放电沿水平方向，则热的中心区域就会朝上弯曲，这就是为什么把此种放电称为电弧的原因。
这也解释了为什么高气压放电并非全体都是高热的，弯曲引起的微小变化也能引起光色的显着变化，在极端的情况下，它可能引起管壁过热而损坏。
6、化学种类及金属卤化物电弧
能在高气压电弧的器壁温度下（如1000K）维持足够高的蒸气压，并且能产生明显的可见光辐射的元素的种类非常少，实际上用于照明光源的填充元素通常只有氙、钠和汞，但绝大多数金属元素产生的金属卤化物比它们自身还要活泼得多。许多元素，尤其是元素周期表中那些过渡金属和稀土金属元素，具有非常多的能级数目，并且能辐射出数千条光谱线。其中的一些元素如钪、镝等，在可见光区域能产生非常丰富的辐射。其他的一些元素，如铟、铊和钠，可以产生非常强的线光谱（分别对应蓝色、绿色和黄色）。
以上这些事实构成了金属卤化物灯的理论基础。
假如我们将几毫克的金属卤化物碘化铊（TlI）与汞和稀有气体一起放入放电管中，在放电被触发的过程中，汞迅速被蒸发，管壁变得足够热使部分碘化铊被蒸发出来。这些碘化铊通过扩散进入最高温度约为6000K的汞电弧，在高温下，碘化铊分解为原子：TlI=Tl+I。铊原子能辐射出很强的535nm的绿色光谱线。与铊相比碘的激发能要大得多，因此几乎没有碘的辐射。
对于相当简单的仅充有铊、钠、汞和碘元素的金属卤化物灯，假定灯内已达到局部热平衡的工作状态，为简化分析，我们忽略了Hg、HgI、HgI2、I、I2和Na2等化学种类。在非常低的温度下，仅有少量的Na2I2的二聚物，随着温度上升，TlI和NaI的分子就会分解成原子，并可能产生辐射。进一步升高温度，这类原子还会被电离。由于NaI比TlI更易电离，所以在这类金属卤化物灯内，在电弧温度最高处的大多数电子来自钠原子，因此光谱由钠决定。